Per Åström och Nils Hultman

(1)

EXAMENSARBETE

2003:030 HIP

HÖGSKOLEINGENJÖRSPROGRAMMET ELEKTRONIK

Institutionen i Skellefteå

Per Åström och Nils Hultman

High speed network adapters

(2)

Examensarbete Elektronikingenjör 00 Per Åström perast-0@student.luth.se Campus Skellefteå

Nils Hultman nilhul-0@student.luth.se 2003-05-27

1 1

1 Introduktion

1.1.1 Sammanfattning på svenska

Syftet med examensarbetet har varit att undersöka om Mt Memotekniks produkter

uppfyller ISO/IEC 11801:2 standarden, eller om de med hjälp av kondensatorer kan klara kraven för överhörningar.

Vi har även jämfört deras produkter med AMP’s Keystone jack som redan klarar kraven för Cat 6 standarden.

Memoteknik tillverkar en kretskortsprodukt som består av nätverksmoduler för Ethernet.

Dessa kabelsystem skall uppfylla en viss standard för kategori 6. Det stora problemet man har på Memoteknik är överhörningar i anslutningar och i plintar. Vår uppgift var att upptäcka överhörningar som överskred standardens gränsvärde och försöka eliminera dessa.

Examensarbetet bygger till stor del på mätningar av överhörningar, därför består huvuddelen av examens rapporten av tabeller och diagram.

1.1.2 Summary in English

The objective with our thesis was to examine Mt Memotekniks products to ISO/IEC 11801:02 standards, or to check if it’s possible to achieve the demands with capacitors.

We have also compared Memotekniks products with AMP’s Keystone jack, which already meets the demand for Cat 6 Standard.

Memoteknik manufactures a circuit board product with network modules for Ethernet.

These cable systems should fulfil the category 6 standard. The major problem on

Memoteknik was cross talk in connectors and splices. Our task was to discover cross talk

that exceed the standards limits, and try to suppress the cross talk. The thesis is based on

measurements of cross talk, so, for that reason the research report mostly consists of tables

and diagrams.

(3)

1.2 Förord

Vi skulle vilja tacka följande personer som har hjälpt oss med vårat examensarbete.

Staffan Nilsson – Vår examinator.

Lars Hedström – Teknisk chef på Memoteknik.

Niklas Lundmark – Tekniker på Memoteknik.

Robert Lindberg – Tekniker på Memoteknik.

Samt övrig personal på Memoteknik som har varit väldigt hjälpsamma.

Liselotte Lundqvist ”Akademiker i företag” - projektet hos Uminova Center AB, universitetens näringslivsservice i Umeå.

1.2.1 Syfte

Syftet med detta examensarbete var att minimera överhörningar på Memotekniks nätverksmoduler. Vi skulle mäta på gamla plintar och jämföra med nya

höghastighetsplintar som har större avstånd mellan de ansluta ledningarna, för att se hur överhörningarna påverkas av detta. Sedan skulle vi även laborera med olika kondensatorer för att släcka ut de befintliga överhörningarna.

1.2.2 Problemställning

Eftersom vi aldrig arbetat med datornätverk eller läst någon av nätverkskurserna som ges vid institutionen så var vi tvungen att studera överhörningar närmare. Lite hjälp hade vi på traven från några tidigare studenter har gjort ett liknande examensarbete på Memoteknik.

De hade en del nyttig information i deras rapport, de hade även beställt ISO/IEC

standarden från SIS till Memoteknik.

(4)

Examensarbete Elektronikingenjör -00

Per Åström perast-0@student.luth.se Campus Skellefteå

3 1.3 Innehållsförteckning

1 INTRODUKTION... 1

1.1.1 S

AMMANFATTNING PÅ SVENSKA

... 1

1.1.2 S

UMMARY IN

E

NGLISH

... 1

1.2 F

^ÖRORD

... 2

1.2.1 Syfte... 2

1.2.2 Problemställning... 2

1.3 I

NNEHÅLLSFÖRTECKNING

... 3

2 HUVUDDEL ... 5

2.1 B

^AKGRUND

,

PROBLEM OCH SYFTE

... 5

2.1.1 Vad är dB ... 5

2.1.2 Kabeln... 6

2.1.2.1 Balanserad och obalanserad signal ... 6

2.1.3 Kategorier... 7

Kategori 1 ... 7

Kategori 2 ... 7

Kategori 3 ... 7

Kategori 4 ... 7

Kategori 5 ... 7

Kategori 5e... 7

Kategori 6 ... 7

2.1.4 NEXT... 8

2.1.4.1 Vad är överhörning... 8

2.1.4.2 Cat 6 Standard IS0/IEC 11801:2 ... 9

2.1.4.3 PSNEXT... 10

2.1.4.4 Cat5e TIA/EIA-568-A-5 ... 11

2.1.4.4 Skillnader mellan kraven på Cat5 och Cat6... 12

2.1.4.6 Skillnad mellan Cat 5 länk och permanentlänk ... 13

2.1.4.7 Skillnad mellan Cat 5 länk och permanentlänk ... 13

2.1.4.8 Diagramexempel Fluke DSP 2000 ... 14

2.2 A

^NALYS

,

METODBESKRIVNING

... 15

2.2.1 Instrument ... 15

2.2.1.1 Fluke DSP 2000 CableAnalyser ... 15

2.2.1.2 Microtest OMNISCANNER^2 ... 16

2.2.1.3 Rohde & Schwarz Vector network analyser ZVRL... 17

2.2.2 Mätobjekt ... 18

2.2.2.1 Gammal nätverksmodul... 18

2.2.2.2 Ny Nätverksmodul ... 19

2.2.3 Kondensatorer ... 20

2.2.3.1 Inledning ... 20

2.2.3.2 Kretskortets uppbyggnad... 20

2.2.3.3 Kretskortets kapacitans... 21

2.3 R

ESULTAT

... 22

2.3.1 Mätningar ... 22

2.3.1.1 Skillnad mellan olika plintar... 22

Mätvärden ... 22

2.3.1.2 Skillnad i resultat mellan OMNIscanner och Fluke... 23

Mätvärden ... 23

2.3.1.3 CAT6 mätning med OMNIscanner ... 24

2.3.1.3.1 Mätning på Krone jack... 24

Mätvärden ... 24

2.3.1.3.2 Mätning på Keystone jack... 25

2.3.1.4 CAT6 mätning med Rohde & Schwarz ZVRL... 27

Principskiss över balun ... 28

2.3.1.4.1 Krone Jack1 ... 29

2.3.1.4.2 Krone Jack2 ... 29

2.3.1.4.3 Krone Jack2 Par 36/78 med kondensatorer ... 30

2.3.1.4.4 Krone Jack1 med 15 meters kabel från AMP... 31

2.3.1.4.5 Krone Jack2 med 15 meters kabel från AMP... 31

(5)

2.3.1.4.6 Krone Jack2 med kondensatorer (36/78), AMP kabel... 32

2.3.1.4.7 Krone Jack2 med kondensatorer (36/45), AMP kabel... 32

2.3.1.4.6 Keystone jack (skärmat), 1,2 meter kabel (B) ... 33

2.3.1.4.7 Keystone jack (oskärmat), 1,8 meter kabel (B) ... 33

2.3.1.4.8 Keystone jack, 2,0 meter kabel, enligt kopplingsschema A ... 34

2.3.1.4.9 Keystone jack, 2,5 meter kabel, specialkoppling uttag 1... 35

2.3.1.4.10 Keystone jack, 2,5 meter kabel, specialkoppling uttag 2... 35

2.3.1.4.11 Keystone jack, 3 meter kabel ... 36

2.3.1.4.12 Keystone jack, 15 meter kabel AMP (A) ... 37

2.3.1.4.13 Keystone jack, 15 meter kabel AMP (B)... 37

2.4 S

LUTSATSER OCH

R

EKOMMENDATIONER

... 38

2.4.1 Slutsats Kablar... 38

2.4.2 Slutsats Jack... 39

2.4.3 Slutsats Mätutrustning ... 41

2.4.4 Rekomendationer ... 42

3 AVSLUTANDE DEL ... 43

3.1 L

ITTERATURFÖRTECKNING

... 43

3.2 B

^ILAGOR

... 44

3.2.1 Diagram... 44

3.2.1.1 Krone Jack1 ... 44

3.2.1.2 Krone Jack2 ... 45

3.2.1.3 Krone Jack2 med kondensatorer ... 46

3.2.1.4 Krone Jack1 med 15 meters kabel AMP ... 47

3.2.1.5 Krone Jack2 med 15 meters kabel AMP ... 48

3.2.1.6 Krone Jack2 med kondensatorer (36/78), AMP kabel... 49

3.2.1.8 Keystone jack, 1,2 meter kabel ... 51

3.2.1.9 Keystone jack, 1,8 meter kabel ... 52

3.2.1.10 Keystone jack, 2,0 meter kabel, enligt kopplingsschema A ... 53

3.2.1.11 Keystone jack, 2,5 meter kabel, special koppling. Uttag 1... 54

3.2.1.12 Keystone jack, 2,5 meter kabel, special koppling. Uttag 1... 55

3.2.1.13 Keystone jack 3,0 meter ... 56

3.2.1.14 Keystone jack, 15 meter kabel AMP (A) ... 57

3.2.1.15 Keystone jack, 15 meter kabel AMP (B)... 58

3.2.2 Tabellvärden... 59

3.2.2.1 Krone Jack1 Cat6 kabel ... 59

3.2.2.2 Krone Jack2 Cat6 kabel ... 61

3.2.2.3 Krone Jack2 med kondensatorer (36/78) Cat6 kabel... 63

3.2.2.4 Krone Jack1, AMP kabel ... 65

3.2.2.5 Krone Jack2, AMP kabel ... 67

3.2.2.8 Keystone 1,2 meter kabel ... 73

3.2.2.9 Keystone 1,8 meter kabel, oskärmat jack... 75

3.2.2.10 Keystone 2,0 meter kabel, kopplat enligt kopplingsschema A ... 77

3.2.2.11 Keystone 2,5 meter kabel, specialkoppling, uttag 1 ... 79

3.2.2.12 Keystone 2,5 meter kabel, specialkoppling, uttag 2 ... 81

3.2.2.13 Keystone 3,0 meter kabel ... 83

3.2.2.14 Keystone jack, 15 meter kabel AMP (A) ... 85

3.2.2.14 Keystone jack, 15 meter kabel AMP (B)... 87

(6)

5 2 Huvuddel

2.1 Bakgrund, problem och syfte

2.1.1 Vad är dB

Värden från våra mätningar anges i dB. Det är ett värde som talar om hur stor faktorn är mellan två tal, svaret får man i logaritmisk skala.

Två stycken effektnivåer kan ganska enkelt jämföras med en enhet som kallas bel. För att få mindre decimaler i resultatet har man infört decibel, vilket förstås motsvarar 10 bel.

För att räkna ut decibel för två effektnivåer används följande formel.

 

 



⋅ 

=

 ⇒



 



= 

in ut in

ut

P dB P

P

B log P 10 log

Om P

ut

och P

in

är lika så blir dB=0. Om P

ut

är större än P

in

så får vi ett positivt värde på dB, och om P

in

är större än P

ut

så får vi ett negativ värde på dB.

Om P

in

är dubbelt så stor som P

ut

så blir skillnaden –3dB, alltså har uteffekten halverats.

Decibel kan även användas för att jämföra spänningar. Följande gäller R

P U

=

2

 

 



⋅ 

=

⇒

 

 



⋅ 

⋅

 =



 



⋅ 

 =







 





⋅

⋅ ⋅

=

 





 





⋅

=

in ut

in ut in

ut in

ut

U dB U

U U U

U R

U R U

R U

R U dB

log 20

log 10 2 log

10 log

10

2 2

2

Om U

in

är dubbelt så stor som U

ut

så blir skillnaden –6dB, utspänningen har halverats.

(7)

2.1.2 Kabeln

2.1.2.1 Balanserad och obalanserad signal

Fördelen med att använda en twisted pair kabel istället för en koaxialkabel är att TP kabeln är balanserad. När man sänder data i en vanlig koaxialkabel, så sänder man hela signalen i mittenledaren. Denna kan då lätt påverkas av störningar.

När vi använder oss av TP kabeln och sänder en balanserad signal på t.ex. 4 volt, så delas den upp i en –2V och +2V som sänds på varsin ledare. Detta gör att kabeln blir mindre känslig för störningar.

Kabeln som vi har använt oss av är av typen UTP (Unshielded Twisted Pair) kategori 6. I mitten av kabeln finns det det en plastkärna som separerar ledarparen från varandra. Denna kärna finns inte i Cat 5 kabel.

Kabeln består av åtta ledare som är uppdelade i par (1-2, 3-6, 4-5 och 7-8).

Par 1 Vit/Blå Par 2

Vit/Orange

Par 3 Vit/Grön

Par 3 Vit/Brun

1 2 3

5 4 6

8 7

Plastkärna

Ytterhölje

Transmit (1&2) Receive (3&6)

Transmit (1&2) Receive (3&6) Ben 4,5,7 och 8

används ej av Cat5

Ben 4,5,7 och 8

används ej av

(8)

7 2.1.3 Kategorier

Kategori 1

Denna kabel var vanlig fram till mitten av 80-talet. Den duger inte till datakommunikation, men fungerar till tele och styrsignaler. Denna kabel finns inte att köpa idag.

Bandbreddskravet är 0.1 MHz Kategori 2

Den här kabeln består av 4 tvinnade par. Denna kabel skulle kunna fungera till

datakommunikation, om man inte har stora krav på bandbredd. Fungerar bra till tele och styrsignaler. Denna kabel går ej att köpa idag.

Bandbreddskravet är 1 MHz.

Kategori 3

Kabel duger till 10 Mbit Ethernet, eller 4 Mbit Token ring-nätverk. Fungerar utmärkt till tele och styrsignaler. Den finns att köpa idag. Men p.g.a. låga tillverkningsvolymer så är det troligt att den är dyrare än kategori 5 kabel. Denna kabel är vanlig inom

telekommunikation.

Bandbreddskravet är 16 MHz.

Kategori 4

Kabel duger till 10 Mbit Ethernet, eller 16 Mbit Token ring-nätverk.. Fungerar utmärkt till tele och styrsignaler. Den går ej att köpa idag.

Bandbreddskravet är 20 MHz.

Kategori 5

Kategori 5 kabel är tvinnad fler gånger per meter än Kategori 4 kabel. Klarar 10Mbit Ethernet och 100 Mbit Fast Ethernet, alla typer av Token ring-nätverks protokoll.

Använder ett par för att sända data, och ett par för att ta emot data.

Bandbreddskravet är 100 MHz.

Kategori 5e

Är 1999 års omskrivning av Kategori 5 standarden. Här använder man alla 4 paren för att sända och ta emot data i hastigheter upp till 1 Gbit. Mätning på kabeln utförs mellan frekvenserna 1-100 MHz, med en frekvensupplösning på 150 kHz mellan 1 MHz och 31.25 MHz, med en frekvensupplösning på 250 kHz mellan 31,25 MHz och 100 MHz Bandbreddskravet är 100 MHz.

Kategori 6

Kategori 6 är specificerad till 200 MHz men fabrikerna kommer att prova komponenterna till 250 MHz (så man vet vad som händer efter 200 MHz). Cat 6 är bakåtkompatibelt med Cat 5. Man använder RJ45-uttag som finns både som UTP och STP.

Skillnaden mot Cat 5e är att Cat 6 kabel innehåller en plastkärna som separerar paren längre från varandra.

Bandbreddskravet är 250 MHz.

(9)

2.1.4 NEXT

2.1.4.1 Vad är överhörning

Vad är överhörning? Överhörning är helt enkelt då man får in en oönskad signal som alstrats från en närliggande ledare i sin signalledare. På grund av ömsesidig induktans och kapacitans uppstår en oönskad koppling mellan nyttoledaren och en närliggande ledare.

Kondensatorn som bildas mellan två tätt intilliggande ledare fungerar som ett högpassfilter, och släpper igenom högfrekventa signaler. Överhörningen är den signal som nyttoledaren överför till den närliggande ledaren.

De flesta kablar innehåller koppar, som är en mycket god ledare av elektroner. Därför är en kopparkabel känslig för elektromagnetiska störningar. En ström i nyttoledaren inducerar ett elektromagnetisk fält , detta fält inducerar en ström i en annan kabel.

Det finns olika sorters överhörning, överhörning som uppkommer på sändarsidan kallas bakåtöverhörning eller NEXT(Near End Cross Talk). En annan form av överhörning är den som uppkommer vid mottagarsidan den kallas framåtöverhörning eller FEXT(Far End Cross Talk). Överhörningen anges i decibel(dB) som differensen mellan signalstyrkan i det sändande paret och det störda paret. FEXT har mindre amplitud och varaktighet än NEXT.

Därför är NEXT mest signifikant.

Störd signalledare

Sändarsidan L C Mottagarsidan

Nyttosignalledare

Det som spelar mest roll för hur stor överhörningen är avståndet mellan ledarna som inte är

tvinnade.

(10)

9 2.1.4.2 Cat 6 Standard IS0/IEC 11801:2

ISO/IEC 11801:2 (International Standardization Organization /International

Electrotechnical Commission). innehåller mängder med olika gränsvärden för Cat6 kablar och anslutningar. Förutom en massa gränsvärden anger standarden den maximala

överföringshastigheten till 250MHz.

Intressant för vårt examensarbete var gränsvärdet, för den maximala överhörningen som får förekomma på sändarsidan(NEXT).

Nedanstående formel används för att beräkna den maximala överhörningen på sändarsidan:

NEXT(dB) = 





 

 +

⋅

−

⁻

−

⋅

−

20 ) log(

20 94 20

) log(

15 3 , 74

10 10

log 20

f f

250 1 ≤ f ≤

Vi har inverterat kravkurvan för överhörningar, därför att vi endast fick negativa värden på överhörningen med nätverksanalysatorn. Överhörningen måste ligga under kravkurvan.

Man vill ha så små värden på överhörningen som möjligt.

Gränsvärden för överhörning enligt standard ISO/IEC 11801:2

(11)

2.1.4.3 PSNEXT

PSNEXT(Power Sum Near End Cross Talk) är en beräkning som tar hänsyn till att man sänder på flera kablar samtidigt. Man mäter överhörningen från tre sändande par mot ett mottagande par. När Memotekniks produkter är färdiga installeras de i ett nät någonstans.

När man kopplat ihop nätet testar man Ethernetsystemets funktion med en OMNIscanner eller någon form av kabelanalysator. En OMNIscanner klarar av att mäta överhörningar från tre par mot ett mottagande, den kan räkna ut PSNEXT och visa resultatet på en grafisk display.

Maximal överhörning som får förekomma från tre sändande par mot ett mottagande par beräknas av följande formel:

PSNEXT

ik

=  





 



 +

⋅

− 20 log 10

⁷²^,³⁻¹⁵⁻²⁰^⋅^log( ⁾

10

⁹⁰⁻²⁰⁻^⋅²⁰^log( ⁾

f f

 







 







∑

⋅

−

=

−

≠

=

10 ,

1

10 log

10

NEXTik

n k i k i

PSNEXT

i = numret på det par som stör k = numret på det par som blir stört n = totalt antal par

= är NEXT förlusterna från par i till par k

(12)

11 2.1.4.4 Cat5e TIA/EIA-568-A-5

Kategori 5e är en vidareutveckling av Kategori 5. Den har samma krav på överhörningar som Cat 5. År 1998 började utvecklingen av kodningssystem och algoritmer som sänder och tar emot data över alla 4 par. IEEE 802.3 Kommittén (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) bad att TIA (Telecommunications Industry Association) skulle implementera ett robust ’bi-directional’ stöd till nuvarande Cat5 standard.

Det ska gå att köra Cat 5e på kablar som klarar Cat 5 kraven. ”Fast Ethernet

¹

” uppnår 100 Mbit genom att sända PAM3

²

(Pulse Amplitude Modulated) kodade signaler på två av paren.

Giga Ethernet sänder och tar emot samtidigt på alla par med hjälp av en speciell algoritm.

Genom att sända och ta emot på alla fyra paren, och använda sig av PAM5

³

kodning så är det möjligt att komma upp i 1 Gbit.

1

”Fast Ethernet kan sända och ta emot data upp till 100 Mbit, jämfört med 10 Mbit för vanligt Ethernet.

2

PAM3 som Cat 5 standarden använder, består av 3 olika signal nivåer.

3

PAM5 (Pulse Amplitude Modulated) signaler använder sig av 5 olika signalnivåer.

Exempel på en PAM5 kodad signal.

Den arbetar mellan –1, och +1V.

Mellan varje nivå är det 0,5V.

(13)

2.1.4.4 Skillnader mellan kraven på Cat5 och Cat6

Jämförelse mellan överhörnings kraven på Cat6 och Cat5 i frekvenser upp till 100 MHz.

Eftersom nätverksanalysatorn inverterar mätvärdena, så är ett diagram med för detta.

Jämförelse mellan överhörningskraven på Cat 5 och Cat 6 i frekvenser upp till 100 MHz.

Eftersom som Cat 5 bara mäts upp till 100 MHz så har vi bara jämfört standarderna till denna

frekvens. Cat 6 är egentligen specificerat upp till 250 MHz.

(14)

13 2.1.4.6 Skillnad mellan Cat 5 länk och permanentlänk

2.1.4.7 Skillnad mellan Cat 5 länk och permanentlänk

Här ser vi skillnaden mellan Cat 6 länk och permanentlänk. Som mest skiljer det drygt 2 dB vid 250 MHz

Här ser vi skillnaden mellan Cat 5 länk och permanentlänk. Som mest skiljer det drygt 2 dB

vid 100 MHz

(15)

2.1.4.8 Diagramexempel Fluke DSP 2000

Här är ett mätexempel från FLUKE DSP2000. Den tunna röda linjen längst ner är kravgränsen. Som synes är det inga problem att klara Cat5e här. Här har Fluke gjort misstaget och lagt in fel

kravkurva, som synes går den under 30 dB vid 100 MHz, vilket den aldrig skall göra. Varken för Cat5e eller för Cat6. Inte en vid den snällaste kravlinjen för ”Cat 5 länk” går under 30 dB.

Ännu ett mätexempel från FLUKE DSP2000. Den tunna röda linjen längst upp är kravgränsen. Här

är alla mätvärden negativa istället.

(16)

15 2.2 Analys, metodbeskrivning

2.2.1 Instrument

2.2.1.1 Fluke DSP 2000 CableAnalyser

Denna nätverksanalysator/kabeltestare fick vi låna från institutionens nätverkslaboratorium eftersom Memotekniks Rohde & Schwarz nätverksanalysator var trasig. Den klarar dock inte de specifikationer för Cat6 nätverk som vi behöver mäta.

Men den klara dock:

• Att mäta Överhörningar på alla 4 paren upp till 155 MHz.

• Visa resultatet från autotester både grafiskt och i tabell.

• Komplett autotest av alla 4 par på 20 sekunder.

• Spara 1 150 testresultat.

• Visa om felet på kabeln är vid sändaren eller mottagaren.

• Testa LAN kabeltyper: UTP, FTP, STP(IBM type 1,2,6,9), Coax.

• Onoggrannheten är ± 0,75dB mätning av Överhörningar.

(17)

2.2.1.2 Microtest OMNISCANNER

^

2 Denna apparat lånade vi från Flextronics, för att kunna kontrollera att Memotekniks Nätverksmoduler klarar Cat 5e standarden. OMNIscannern var en väldigt enkel apparat att arbeta med. Man skapade ett nytt projekt, och valde sedan hur filnamnen skulle skapas.

Därefter var det bara att trycka på autotestknappen, så utfördes alla mätningar automatiskt.

När man sedan sparade undan resultatet fick man rätt filnamn direkt.

OMNIscannern klarar följande:

• Certifiera Cat5/Cat5e/Cat6.

• Stödjer mätningar upp till 300 MHz för att kunna testa Cat6/Class E.

• Uppfyller nuvarande och framtida kabelkrav enligt TIA/ISO/IEC.

• Ladda över testdata via USB till din PC.

• Onoggrannheten är ± 0,8dB vid mätning av Överhörningar.

Microtest har blivit uppköpta av Fluke, och Fluke har precis släpp en egen OMNIscanner

som har precis samma knappuppsättning som Microtests OMNIscanner har, och samma

operativsystem. Kan det tyda på att Flukes egna utrustning är sämre?

(18)

17 2.2.1.3 Rohde & Schwarz Vector network analyser ZVRL

Denna apparat är tung, den väger 30 kg. Det är ingenting man tar med sig för att mäta om den senaste installationen klarar kraven, eller ej. Den har även en annan nackdel, den mäter bara på två par samtidigt. Men den klarar dock betydligt högre frekvenser än vad en bärbar nätverksanalysator/kabelanalysator gör.

Lite data på vad ZVRL klarar av:

• Minsta frekvens: 9 kHz

• Högsta frekvens: 4 GHz

• Upplösning: 0.00001 Hz

• Minsta uteffekt: 3.1622E-06 W

• Högsta uteffekt: 1 mW

• Felmarginal ± 0,3dB

(19)

2.2.2 Mätobjekt

2.2.2.1 Gammal nätverksmodul

Vi har mätt överhörningar på de gamla korten enligt Cat 6 standarden, för att se hur mycket som skiljer dem från de nya.

På varje nätverksmodul är det kopplat 8 st plintar. Varje plint går vidare till ett uttag/jack.

Vilket betyder att det finns 8 jack på en modul. Till en länk så behövs det två stycken moduler, och kabel mellan dessa.

Är det 50 meter mellan två moduler så behövs det totalt 400 meter kabel. När man mäter upp en länk, så ska alla uttag mätas. Det är ett krav från kunden, att han alltid skall ha mätprotokoll på samtliga uttag.

Den gamla nätverksmodulen. Anslutningsplinten syns längst upp på bilden, den har samma avstånd mellan alla anslutningar

På baksidan av kortet syns anslutningspunkterna för ytmonterade kondensatorer.

Detta är en plint Detta är ett jack

(20)

19 2.2.2.2 Ny Nätverksmodul

Det går inte att använda det gamla kortet till de nya höghastighetsplintarna, p.g.a. att benkonfigurationen är annorlunda på de nya plintarna.

Detta är i princip det enda som skiljer mellan kretskorten till standardplinten och höghastighetsplinten.

Det finns två olika standarder som man kan

koppla in kablarna på plintarna enligt. Den som används i Europa är standard B.

När vi senare i rapporten hänvisar till Standard, eller ordning A och B så är det denna denna standard vi syftar till. Den används både på mätningar av Keystone och Krone jack.

Detta är kretskortet till den nya nätverksmodulen.

Kretskortet är anpassat till den nya

höghastighetsplinten. (längst ner till vänster på bilden). De två ledarna inom samma par sitter tätare, och avståndet mellan paren är större.

Detta för att motverka överhörningar.

Baksidan av det nya höghastighetskortet.

Även på detta kort finns det möjligheter att löda fast kondensatorer för att motverka överhörningar.

Anslutningsjacken till nätverksmodulen innehåller 8st RJ-45 uttag, de övre är vända 180° mot de undre för att underlätta uttagningen av kabeln.

B A

Kopplingsschema för plintarna enligt Amerikastandard (A), och Europastandard (B)

4 5 3 6 1 2 7 8

4 5 1 2 3 6 7 8

(21)

2.2.3 Kondensatorer 2.2.3.1 Inledning

Memoteknik har konstruerat sina kretskort så att det går att löda fast kondensatorer för att motverka överhörningar.

I kontakter och uttag är inte ledarna tvinnade, vilket medför att det bildas kapacitans mellan ledarna. Detta gör att vid högre

frekvenser så kommer delar av signalen att läcka över till den andra ledaren p.g.a. att en kondensator fungerar som ett högpass filter.

Om vi tittar på t.ex. ledare 2 och säger att den har fått störsignal av ledare 3, så vill man få in precis samma störning på ledare 1.

Om vi lyckas hitta en kondensator som har samma kapacitans, som det är mellan ledare 2 och 3, så kan vi sätta den mellan ledare 1 och 3.

Nu har vi samma störning på båda ledarna inom samma par. De kommer då att ta ut varandra i balunen som sitter inbyggt i nätverkskortet.

2.2.3.2 Kretskortets uppbyggnad

12345678

Övre uttag

Kondensator mellan 3-5

Övre uttag

Kondensator mellan 4-6

Nedre uttag

Kondensator mellan 6-4

Nedre uttag

Kondensator mellan 5-3 Övre uttag

Kondensator mellan 6-8

Övre uttag

Kondensator mellan 3-1

Kretskortet är uppbyggt så att det går att koppla kondensatorer mellan de olika paren för att motverka överhörningar. Det finns möjlighet att koppla kondensatorer mellan par 12/36, 36/45 och

36/78. Men det finns ingen möjlighet att koppla kondensatorer mellan paren 12/45, 12/78 och

45/78.

(22)

21 2.2.3.3 Kretskortets kapacitans

Det går att räkna ut kapacitansen som blir mellan två ledare, man måste man känna till avståndet mellan ledarna, ledarnas tjocklek och längden på den sträcka där ledarna går parallellt med varandra.

Vi har försökt att räkna ut vad kapacitansen blir mellan ledarna.

C =

 

 





⋅

−

r d

r

cosh

¹

2

0

ε ε

π , i F/m

Där:

ε

0

= 8,8542 pF/m ε

r

= 1,0 för koppar

Ledarnas total diameter = 0,574mm Isoleringens diameter = 0,22mm

Ledarnas radie r = (0,574-0,22)/2 = 0,177 mm Avståndet mellan ledarna d = 1mm

C =

 

 





⋅

−

− −

−

3 1 3

12

10 177 , 0 2

10 cosh 1

1 10 854 , π 8

= 1,6374 ⋅ 10

⁻¹¹

F/ m = 16,374pf/m

Längd i RJ-45 kontakt 1.3cm = 0.013m ger följande kapacitans mellan ledarna:

C

12

= 012 24 , 18 ⋅ 0 , = 0,212pF 1 2 3 4

Detta ger en kapacitiv koppling på ca 0,21pF mellan ledare 1 och 2.

OBS Detta är bara teoretiskt. Avståndet mellan ledarna i en kontakt kan variera något.

Detta tar inte någon hänsyn till kretskortets uppbyggnad eller jacket, utan bara till kontakten.

Därför har vi valt att laborera med flera olika kondensatorer.

C12

(23)

2.3 Resultat 2.3.1 Mätningar

2.3.1.1 Skillnad mellan olika plintar

Ovan ser vi höghastighets plinten som separerar paren, och standard plinten som har samma avstånd mellan alla slitsar.

Vi mätte överhörning på närsidan(NEXT) i två olika plintar, en standardplint och en höghastighetsplint. Plintarna sattes fast i nätverksmoduler. Mätning skedde med hjälp av en OMNIscanner, som har en onogrannhet på ±0,8dB

I tabellen nedan ser man marginalen mellan standardens gränskrav för överhörningar och det uppmäta värdena angivet i dB. Som vi ser så är överhörningen som störst mellan par 36 och 78, där har vi bara 2,3dB till godo på gränsvärdena för Cat 5. Om vi tittar på värdena för 36/78, så ser man att den nya plinten är lite bättre. Det finns två standarder för hur man kopplar kablarna i plinten en Amerikansk(A) och en Europeisk(B). På det mest

problematiska paret 36/78 ser man en liten skillnad mellan de två olika sätten att koppla, På paren 12/78 och 36/45 är dock A sämre än B.

Mätvärden

Ordning(B) Blå Orange Grön Brun Gammal plint 12/36 12/45 12/78 36/45 36/78 45/78 Uttag 1 9,0dB 7,6dB 27,8dB 13,8dB 2,3dB 14,6dB Uttag 2 4,9dB 9,0dB 24,3dB 14,4dB 2,8dB 16,0dB

Ny plint 12/36 12/45 12/78 36/45 36/78 45/78 Uttag1 12,3dB 7,5dB 17,8dB 12,7dB 5,6dB 13,1dB Uttag2 8,5dB 7,4dB 20,1dB 13,9dB 4,2dB 12,7dB

Ordning(A) Blå Grön Orange Brun Gammal plint 12/36 12/45 12/78 36/45 36/78 45/78 Uttag 1 12,4dB 7,5dB 23,2dB 12,4dB 3,7dB 15,1dB Uttag 2 5,9dB 9,3dB 22,4dB 12,1dB 3,7dB 15,8dB

Mätning av överhörningar mellan par på olika plintar.

(24)

Examensarbete Elektronikingenjör -00 Per Åström perast-0@student.luth.se Campus Skellefteå

23 2.3.1.2 Skillnad i resultat mellan OMNIscanner och Fluke

Vi ville se hur mycket som skiljde mellan Fluke DSP 2000 och OMNIscanneren. Vi ställde in de båda instrumenten att mäta överhörningar enligt Cat 5.

I tabellen nedan ser man marginalen mellan standardens gränskrav för överhörningar och det uppmäta värdena. De två kabel analysatorerna mäter helt olika. Mellan paren 36/45 skiljer det hela 10dB mellan Fluken och OMNIscannern.

Tidigare påpekade vi när vi visade diagramen exemplen från Fluken, var att kravkurvan var felaktig. Detta kan även speglas här på vissa av paren. Det är dock svårt att förklara varför det skiljer då mycket som 7-10 dB på vissa av paren.

På grund av Flukens tvivelaktiga resultat, uteslöt vi användningen av den för våra överhörnings mätningar.

Mätvärden

Ordning Blå Orange Grön Brun

OMNIscanner 12/36 12/45 12/78 36/45 36/78 45/78 Uttag 1 9,0dB 7,6dB 27,8dB 13,8dB 2,3dB 14,6dB Uttag 1 9,1dB 7,5dB 28,0dB 13,8dB 2,3dB 14,4dB Uttag 2 4,9dB 9,0dB 24,3dB 14,4dB 2,8dB 16,0dB Uttag 2 5,0dB 9,0dB 24,3dB 14,5dB 2,8dB 16,1dB Uttag 4 9,3dB 13,8dB 22,9dB 13,1dB 7,1dB 17,1dB

Fluke 12/36 12/45 12/78 36/45 36/78 45/78

Uttag 1 10,3dB 9,7dB 20,5dB 3,6dB 5,9dB 10,2dB Uttag 1 10,4dB 10,0dB 20,8dB 3,4dB 5,8dB 10,5dB Uttag 2 7,0dB 10,2dB 20,8dB 3,3dB 5,9dB 10,8dB Uttag 2 7,0dB 10,2dB 21,1dB 3,4dB 5,7dB 10,7dB Uttag 4 6,3dB 11,7dB 19,4dB 6,0dB 5,2dB 12,0dB

I tabellen ovan ser man marginalen mellan standardens gränskrav för överhörningar och det uppmäta värdena

angivet i dB. Observera skillnaden mellan 36/78 och 36/45 för OMNIscannern och Fluken.

(25)

2.3.1.3 CAT6 mätning med OMNIscanner 2.3.1.3.1 Mätning på Krone jack

Vi började testa om de gamla nätverksmodulerna med standardplintar skulle klara

överhörnings kraven för Cat 6. Då fick vi ordentliga överhörningar –8,2dB på värsta paren 36/78. Vi fick även stora överhörningar på paren 12/45.

Mätvärden

Ordning Blå Grön Orange Brun

CAT6 12/36 12/45 12/78 36/45 36/78 45/78

Frekvens(MHz) 151 245 203 223 151 106

Uttag2 -0,7dB -6,1dB +10,8dB -3,2dB -8,2dB +3,7dB

Test på de gamla nätverksmodulerna med standard plintar och med cat5 kabel mellan modulerna.

I tabellen ovan ser man marginalen mellan standardens gränskrav för överhörningar (NEXT) och det uppmäta värdena angivet i dB.

Ovan ses en av Memotekniks nya nätverksmoduler där plint 1 och 2 kopplas via Cat 6 kabel till plint 1och 2 på en likadan nätverksmodul.

Vi kopplade en Cat 6 kabel mellan de nya nätverksmodulerna med höghastighetsplintar och testade om nätverksmodulerna skulle klara CAT6 kraven. De nya nätverksmodulerna klarade inte Cat 6 kraven. Vi får överhörningar mellan vissa par, där 12/45 och 36/78 har de största överhörningarna. Även 36/45 har större överhörningar än som tillåts enligt standarden.

Cat 6 kabeln är väldigt styv. Eftersom den har en plastkärna i mitten är det svårt att koppla

in den på plinten utan att korsa paren i kabeln. Därför provade vi att koppla in kabeln till

plinten så att kablarna inte korsade varandra(blå, brun, orange, grön). Men det hade ingen

större inverkan på resultatet.

(26)

25 Mätningar av Cat 6 på nytt kort

Ordning Blå Grön Orange Brun

CAT6 12/36 12/45 12/78 36/45 36/78 45/78

Frekvens(MHz) 258 239 140 222 59 239

Uttag 1 6,8dB -5,5dB 18,9dB -1,1dB -3,7dB 2,5dB

Frekvens(MHz) 212 225 205 235 151 234

Uttag 2 0,4 -4,1 6 -4 -5,5 3,2

Ordning Blå Brun Orange Grön

Frekvens(MHz) 140 188 219 226 133 246

Uttag2 6,7dB -4,7dB 19,0dB -1,9dB -3,6dB 3,3dB

Test på de nya nätverksmodulerna med höghastighets plintar och Cat 6 kabel mellan modulerna.

De flesta maximala överhörningar uppkommer över 100MHz, utom för paren 36/78 där vi får den maximala överhörningen redan vid 59MHz, när vi mäter på uttag 1.

Totalt sett så ser det ganska bra ut upp till ca 150MHz, det finns dock vissa toppvärden som överstiger kategori 6 standardens krav för överhörningar. Över 150MHz kan det finnas många värden över kraven för överhörningar, på paren 12/45 ; 36/78 och 36/45.

2.3.1.3.2 Mätning på Keystone jack

Det är mycket svårare att åstadkomma bra slitsningar på Keystone jacken än på Krone jacken. Man måste anlägga mycket mer kraft på verktyget. Detta medförde vid två tillfällen att vi slant med verktyget och förstörde jacket. Slitsningarna sitter dessutom sämre än på Krone jacken. Det är lätt hänt att slitsningen lossnar när man skall fästa skärmen eller plastskyddet.

Keystone jacken skall enligt tillverkaren klara Cat 6 standarden. OMNIscannern klarade inte att göra en permanentlänk mätning enligt Cat 6. Så vi gjorde en länk mätning istället.

Mellan kravkurvorna för länk och permanentlänk skiljer det som mest ca 2dB. Vi kopplade in Keystone jack i båda ändarna på en Cat 6 kabel. På så sätt fick vi vår RJ-RJ koppling

Ovan ser vi ett Keystone jack av typen RJ 45. Cat6 kabelns fyra par kopplas in på den vita plinten. Jacket på bilden är oskärmat, de flesta tester gjorde vi på skärmade jack.

Ovan ser vi ett oskärmat Keystone jack.

Plastbiten till höger i bilden, används för att trycka

fast kablarna. Den används vid oskärmade Keystone

jack. Bild på det skärmade Keystone jacket finns på

nästa sida.

(27)

Vi gjorde flera kablar av olika längd som vi testade enligt länkstandarden för Cat 6 med OMNIscannern. Hur man kopplar in kablarna i plinten har stor betydelse för överhörningens storlek. Vi har kopplat enligt B standarden. Kablarna i Cat 6 kabeln är tvinnade 6mm framför inkoppling i plinten. Det var svårt att koppla in kablarna på plintarna så att de satt fast ordentligt, man fick trycka fast kablarna flera gånger. Vi fick väldigt konstiga resultat med de skärmade uttagen ett par gånger.

Då berodde det på att någon

kabel lossnat. I de oskärmade Keystone jacken sitter kablarna bättre beroende på en plastbit som låser fast kablarna.

Ordning enligt B

CAT 6 12/36 12/45 12/78 36/45 36/78 45/78

Frekvens(MHz) 178 176 106 76 250 198

Keystone(S) 1,2m 10,3dB 8,1dB 21,4dB 3,3dB 13,6dB 18,4dB

Frekvens(MHz) 238 223 206 241 226 139

Keystone(S) 2.0m 14,0dB 7,5dB 14,1dB 4,5dB 11,5dB 18,0dB

Frekvens(MHz) 224 148 209 176 203 199

Keystone(S) 3,0m 9,5dB 17,7dB 19,9dB 5,7dB 13,4dB 9,2dB

Frekvens(MHz) 231 147 157 212 236 236

Keystone(O) 1,8m 7,4dB 15,5dB 18,0dB 5,8dB 6,5dB 13,2dB Cat 6 länk test på Keystone jack med Cat 6 kabel mellan jacken. S står för skärmad och O för oskärmad.

Keystone 2.0m är kopplad enligt A standarden. I tabellen ovan ser man marginalen mellan standardens gränskrav för överhörningar och det uppmäta värdena angivet i dB.

CAT 6 Keystone 12/36 12/45 12/78 36/45 36/78 45/78

Frekvens(MHz) 207 250 219 249 145 236

Keystone 2,5 10,9dB 10,8dB 19,1dB 9,0dB 9,7dB 14,8dB

Frekvens(MHz)

227 250 238 250 142 240

Keystone 2,5 14,3dB 12,2dB 17,2dB 11,8dB 12,9dB 16,6dB

Här har vi kopplat så att kablarna inte korsar varandra vid uttaget på ena sidan kabeln, på andra sidan kabeln är kablarna twistade

Här syns ett skärmat Keystone jack. Jacket är av samma typ som den oskärmade. Skillnaden är bara att man använder sig av skärmen för att hålla fast kablarna, istället för plastbiten.

Om man har en dålig slitsning här, så kan det bli kortslutning

till skärmen. Detta kan aldrig hända med det oskärmade

uttaget.

(28)

27 2.3.1.4 CAT6 mätning med Rohde & Schwarz ZVRL

Vi har gjort transmissionsmätningar på olika nätverkskopplingar med Rohde & Schwarz ZVRL nätverksanalysator. Vid en transmissions mätning skickas en puls ut från port 1 på nätverksanalysatorn, den får sedan vandra genom hela systemet. Överhörningarna mäts på ett närliggande par som kopplas till port 2.

Sedan termineras systemet med motstånd mellan ledarna i kabelns par. Man terminerar för att undvika totalreflektion. Från nätverksanalysatorn kopplades 50ohms koaxialkabel till baluner

⁴

.

Nätverksanalysatorn arbetar med en obalanserad signal. Signaler som använder sig av partvinnad kabel måste ha balanserade signaler för att de ska fungera.

Balunerna kopplades in på var sitt par i en Cat6 kabel. Cat6 kabeln kopplades in till mätobjektet, som terminerades med 100 Ohms resistorer mellan ledarna i det egna paret.

Nätverksanalysatorn ställdes att svepa från 1 MHz till 250 MHz med 250 kHz frekvensupplösning.

4

Balun(balanced to unbalanced) en adapter som ansluter en balanserad enhet till en obalanserad

Termineringsmotstånd

(29)

Principskiss över balun

Obalanserad koaxialsignal 50 Ohm Närbild på balunen vi använde oss av

Balanserad Twistedpairsignal 100 Ohm

Används ej

Principskiss över en balun Obalanserad koaxialsignal

anslutes från nätverksanalysatorn

Ut får man en

balanseradsignal. Denna signal är uppdelad i en negativ del, och en positiv del.

0V 4V 4V

(30)

29 2.3.1.4.1 Krone Jack1

Vi kopplade en Cat 6 kabel mellan de nya nätverksmodulerna med höghastighetsplintar och testade med nätverksanalysatorn om jack1 skulle klara Cat 6 kraven. Som vi ser i diagrammet ovan är man långt ifrån att klara kraven. Värsta överhörningen uppkommer mellan paren 36/78.

2.3.1.4.2 Krone Jack2

Ovan ser vi resultat från en mätning av överhörningar på Krone jack1 med nätverksanalysator.

Den mörk blåa linjen representerar krav kurvan för överhörningar (NEXT). Vi visar här de fyra par som genererar överhörning.

Sämsta marginal:

12/36=-7,8 dB vid 85,0 MHz 12/45=-3,9 dB vid 146,0 MHz 36/45=-6,4 dB vid 173,5 MHz 36/78=-6,3 dB vid 171,3 MHz

Ovan ser vi resultat från en mätning av överhörningar på krone jack1 med nätverksanalysator.

Den mörkblå linjen representerar krav kurvan. Vi har valt att visa de tre par som genererar störst överhörning. För den informationsgirige så finns övriga mätdata i bilagan.

Sämsta marginal:

12/45=-3,2dB vid 125,0 MHz

36/45=-3,4 dB vid 204,8 MHz

36/78=-4,0 dB vid 78,8 MHz

(31)

Det övre uttaget är oftast värre ur överhörnings synpunkt än det undre uttaget. Det paret med sämst är 12/36

2.3.1.4.3 Krone Jack2 Par 36/78 med kondensatorer

En kondensator mellan två ledare kan användas för att trycka ner enstaka överhörningar vid vissa frekvenser. Vi har provat kondensatorer i intervallet 0.5-3.9pF. Vi inriktade våra tester på kondensatorer mellan 0.5-1.5pF eftersom dessa dämpar de överhörningar vi vill släcka. Kondensatorerna i fråga är keramiska chipkondensatorer med en osäkerhet på ± 0,5pF. En kondensator med lågt värde dämpar överhörningar vid höga frekvenser, en kondensator med högt värde dämpar bort överhörningar vid låga frekvenser. Vi har satt kondensatorn mellan ben 6 och 8. Som vi kan se ger en 0,5pF kondensator den minsta överhörningen.

Sämsta marginal:

0,5 pF=-3,8 dB vid 171,5 MHz 0,75 pF =-8,8 dB vid 170,8 MHz 1,0 pF=-5,2 dB vid 158,0 MHz 1,2 pF=-6,5 dB vid 171,0 MHz 1,5 pF=-8,1 dB vid 171,0 MHz

Ovan ser vi resultat från en mätning av överhörningar på Krone jack2, med en kondensator

mellan ledare 36/78. Den mörkblå linjen representerar krav kurvan. I detta diagram syns

36/78 med olika kondensatorer från 0,5pF till 1,5pF.

(32)

31 2.3.1.4.4 Krone Jack1 med 15 meters kabel från AMP

Vi testade att byta kabel till AMP Netconnect Cat 6 kabel. Som man ser i diagrammet ovan så är de värsta överhörning som förekommer 3-5dB mindre, jämfört med den andra Cat 6 kabeln. Värsta överhörningen är på par 12/45.

2.3.1.4.5 Krone Jack2 med 15 meters kabel från AMP

Som väntat är jack2 sämre än jack1. Den värsta överhörningen uppkommer på par 36/78.

Sämsta marginal:

12/45=-0,8 dB vid 105,3 MHz 36/45=+0,5 dB vid 108,5 MHz 36/78=-0,4 dB vid 69,5 MHz

Ovan ser vi resultat från en mätning av överhörningar med en 15meters Cat6 kabel(från AMP Netconnect). Vi har valt att visa de tre par som har sämst marginal.

Sämsta marginal:

12/45=-1,1 dB vid 101,5 MHz 36/45=+0,2 dB vid 105,3 MHz 36/78=-1,8 dB vid 146,8 MHz

Ovan ser vi resultat från en mätning av överhörningar med en 15meters Cat6 kabel(från amp

Netconnects). Vi har valt att visa de tre par som har sämst marginal.

(33)

2.3.1.4.6 Krone Jack2 med kondensatorer (36/78), AMP kabel.

Vi provade att sätta kondensatorer mellan ben 6 och 7 för att släcka ut överhörningar på paren 36/78. Med hjälp av en 0.5pF kondensator uppnåddes kravet för överhörningar, med 0,1 dB marginal. OBS Osäkerheten på kondensatorerna är ± 0,5pF.

2.3.1.4.7 Krone Jack2 med kondensatorer (36/45), AMP kabel.

Här har vi satt fast en kondensator mellan ben 3 och 5, för att dämpa överhörningarna på paren 36/45. En 1.0pF kondensator ger 1.2dB marginal.

Sämsta marginal på par 36/78:

0,5 pF=+0,1 dB vid 122,0 MHz 0,75 pF=-0,6 dB vid 125,3 MHz 1,0 pF=-0,5 dB vid 121,5 MHz

Ovan ser vi resultat från en mätning av överhörningar med en 15meters Cat6 kabel(från amp Netconnect). Här visas de tre kondensatorer som ger bästa marginal. De sämsta marginalerna bland dessa par står i informationsrutan ovan.

Sämsta marginal på par 36/45:

0,75 pF=-0,1 dB vid 108,5 MHz 1,0 pF=+1,2 dB vid 140,5 MHz 1,5 pF=+1,1 dB vid 179,5 MHz

Ovan ser vi resultat från en mätning av överhörningar med en 15meters Cat 6 kabel(från AMP

Netconnect). Vi har valt att visa de tre kondensatorer som ger bästa marginal. De sämsta

marginalerna bland dessa par står i informationsrutan ovan.

(34)

33 2.3.1.4.6 Keystone jack (skärmat), 1,2 meter kabel (B)

Vi har utfört mätningar på AMP’S Keystone jack. Enligt tillverkaren så ska dessa jack inte ha några problem att klara Cat 6 kraven för permanentlänk. På denna sida syns resultaten från både skärmade och oskärmade jack.

2.3.1.4.7 Keystone jack (oskärmat), 1,8 meter kabel (B)

Sämsta marginal:

12/36=-7,1dB vid 166,5 MHz 36/45=-4,5 dB vid 167,5 MHz 36/78=-2,0 dB vid 156,8 MHz

Som synes blir det mindre överhörningar på de oskärmade jacken än på de skärmade. Vi antar att det kan bero på att de oskärmade jacken fixerar kabeln bättre

Sämsta marginal:

12/36=+1,1dB vid 106,8 MHz 36/45=-3,5 dB vid 162,5 MHz 36/78=-3,1 dB vid 164,3 MHz

Här har vi mätt på oskärmade jack. Vi har valt att visa de tre par som genererar sämst marginal.

Vi testade att mäta med en annan terminering, och då klarade alla paren Cat 6 kraven. Men eftersom övriga resultat är med den sämre termineringen, så mätte vi med

standardtermineringen även här.

(35)

2.3.1.4.8 Keystone jack, 2,0 meter kabel, enligt kopplingsschema A

Sämsta marginal:

12/36=-2,9dB vid 165,8 MHz 36/45=-5,7 dB vid 155,5 MHz 36/78=-2,5 dB vid 191,5 MHz

När vi kopplar kablarna på plinten enligt den Amerikanska standarden (A), så blev

överhörningarna mindre.

(36)

35 2.3.1.4.9 Keystone jack, 2,5 meter kabel, specialkoppling uttag 1

När man kopplar enligt kopplingsstandarderna, kommer en del av paren i kabeln att korsa varandra. Vi kopplade här så att paren hamnar direkt i sin plint utan att behöva korsas.

Tyvärr fungerade det bara på ena sidan, eftersom paren blir spegelvända på den andra sidan.

2.3.1.4.10 Keystone jack, 2,5 meter kabel, specialkoppling uttag 2

Sämsta marginal:

12/36=+1,5dB vid 172,0 MHz 36/45=-0,3 dB vid 172,5 MHz 36/78=-3,2 dB vid 163,0 MHz

På detta jack där två par måste korsa varandra för att kunna anslutas till plinten, därför blev det mycket sämre marginal.

Sämsta marginal:

12/36=+1,0dB vid 203,8 MHz 36/45=-0,8 dB vid 163,0 MHz 36/78=-0,3 dB vid 171,0 MHz

Detta är jacket där kablarna inte korsar varandra innan de ansluts till plinten. Vi ser på

diagrammet att det gör ganska stor skillnad. Här är vi riktigt nära att klara Cat 6 kraven.

(37)

2.3.1.4.11 Keystone jack, 3 meter kabel

Här har vi gjort ett nytt försöka att mäta enligt kopplingsschema B på Keystone jack.

Sämsta marginal:

12/36=-3,9dB vid 179,8 MHz 36/45=-3,3 dB vid 171,8 MHz 36/78=-3,4 dB vid 172,8 MHz

Keystone jack med 3 meter kabel har större marginal jämfört med förra mätningen på Cat 6

kabeln/Jacken (1,2 meters kabeln). På paren 12/36 ligger på –3,9dB jämfört med tidigare då vi

låg på –7,1dB. Par 36/45 har förbättrats med 1,2 dB. Dock har par 36/78 försämrats med 1,4 dB.

(38)

37 2.3.1.4.12 Keystone jack, 15 meter kabel AMP (A)

Efter att Bo Emanuelsson på AMP fick höra talas om våra dåliga resultat på Keystone jacken så skickade han upp en 15 meters Cat 6 kabel av märket AMP. Han påpekade att man var tvungen att mäta på minst 15 meters kabel för att på ett pålitligt resultat.

2.3.1.4.13 Keystone jack, 15 meter kabel AMP (B)

Sämsta marginal:

12/36=+10,0dB vid 112,0 MHz 36/45=+10,5 dB vid 13,3 MHz 36/78=+5,8 dB vid 187,5 MHz

Vi testade först att koppla enligt Amerika standarden (A), och blev då positivt överraskade över hur bra resultatet blev. Nu hade vi som sämsta marginal 5,8 dB. Här har vi även använt oss av en annan termineringskabel, som håller högre kvalité än den gamla.

Sämsta marginal:

12/36=+8,4dB vid 31,5 MHz 36/45=+6,6 dB vid 108,8 MHz 36/78=+9,3 dB vid 193,3 MHz

När vi kopplade enligt Europastandarden blev den sämsta marginalen bättre, samtidigt som de

övriga marginalerna försämrades något.

(39)

2.4 Slutsatser och Rekommendationer 2.4.1 Slutsats Kablar

Eftersom ledarna i de flesta nätverkskablar är tvistade, skall störningar i kabelparen släckas ut. Därför kändes valet av kabel mindre viktigt. Memoteknik fick dock problem i flera av sina produkter p.g.a. dåliga kablar. Mellan två Cat 5e kablar från samma serie, från samma rulle kunde det skilja 5-10dB. Kablarna hade väldigt skiftande kvalitet. Vi provade därför att byta Cat 6 kabel till en som försäljaren av Keystone jacken rekommenderade. Den hade precis som den grå Cat 6 kabeln en plastkärna i mitten. Dessutom hade den en plast skärm som omgav paren i kabeln Vi provade att mäta överhörningar på en 15meters Nexan Cat 5e kabel och på den rekommenderade 15meters Cat 6 kabel. Vi mätte på 36/78 och det skiljde upp till 15dB mellan dem. Vi testade både Keystone jacken och Memotekniks nätverksmoduler med den rekommenderade Cat 6 kabeln.

Keystone jacken klarade Cat 6 kravet för överhörningar med god marginal, med den rekommenderade kabeln. Memotekniks nätverks moduler klarade inte Cat 6 kravet. Men de låg väldigt nära att klara Cat 6 standardens krav för överhörningar. Så valet av kabel har stor betydelse när det gäller att klara överhörnings kraven för Cat 6 standarden.

Här ser vi Nexan Cat 5e kabel. Paren i kabeln ligger tät intill varandra.

Till vänster ser vi AMP Netconnect Cat 6 kabel. Även här är paren separerade av en plastkärna. Kabelns par omges av ett plasthölje, som håller paren tryckta mot plast kärnan.

Här ser vi Nexan cat6 kabel.

Paren i kabeln separeras av

plastkärnan i mitten.

(40)

39 2.4.2 Slutsats Jack

Det stora problemet ligger som bekant i RJ-45 uttagen, där ledarna ligger väldigt nära varandra. Memoteknik har två olika RJ-45 jack. I den ena jacket ligger ledarna som vanligt. I det andra EMC-förbättrade uttaget är ben 4 och 6 lite kortare och dessutom upphöjda. Vi har testat cirka 200st RJ-45 jack med det EMC-förbättrade uttaget och 120st RJ-45 jack med standarduttaget. På paret 3-6/4-5 skiljer sig dessa uttag från varandra med hela 10-15dB. De övre uttagen är sämre än de undre i överhörningssynpunkt.

Keystone jacket hade överlägset bäst marginaler när vi använde oss av AMP’s kabel. Då var det aldrig några problem att klara Cat 6 kraven. De negativa sidorna med Keystone jacket är att det är mycket svårare att slitsa fast kabeln, p.g.a. att det sitter plintar av typ 110

⁵

på dessa jack.

Denna plint är smalare och kräver ett annat verktyg än highspeed plintarna som sitter på Memotekniks nätverksmoduler.

Det krävs även mer kraft för att slitsverktyget ska nypa fast

kabeln, vilket vid två tillfällen har medfört att jacket har gått sönder.

5

110-plint är en amerikans standard.

Till vänsters ser vi ett RJ-45 modul med 8 vanliga RJ-45 uttag. Notera att ledarna går parallellt med varandra.

Till vänsters ser vi en RJ-45 modul med förbättrade EMC egenskaper.

Man ser att ben 4 o 6 i uttaget

är kortare och upphöjda.

(41)

Krone jacken är nära att klara Cat 6 kraven när vi använder oss av AMP’s Cat 6 kabel. När vi löder en 0,5 pF kondensator mellan Par 36/78 så klarar vi av Cat 6 kraven på dessa par, med en marginal på 0,1 dB. Detta är ingen stor marginal, på nästa kort kan det lika gärna misslyckas.

Om vi tittar på paren 36/45 så var det bara en marginal på +0,2 dB. Vi provade olika kondensatorer för att se om vi kunde förbättra denna marginal. Med en kondensator på 1,0 pF hade vi förbättrat marginalen till +1,2 dB

Om det bara hade varit för dessa par så hade det gått bra att klara kraven för Cat 6 permanentlänk. Problem uppstår med paren 12/45, fastän dessa par inte ligger utmed varandra så får vi här problem med överhörningar. Detta kan kanske bero på kretskortets konstruktion att ledarna går parallellt varandra inne i kortet.

Vi får här en överhörning på –0,8 dB på de undre uttaget, och –1,1 dB på det över uttaget.

Båda dessa överhörningar uppstår vid ca 100 MHz Denna överhörning hade nog gått att motverka med en kondensator mellan ledare 2 och 5, eller 1 och 4. Men det finns ingen möjlighet att löda kondensatorer mellan dessa par. Så det kan bli väldigt svårt att klara Cat 6 kraven här.

Tyvärr fanns inte möjlighet att låna Omniscannern från Flextronics, då den var utlånad till Umeå Universitet. Det hade varit intressant att se vad den visade för marginal på dessa par.

Erfarenhet säger att den är lite snällare än nätverksanalysatorn från Rohde & Schwarz

Hade det inte varit för problem med överhörning på Par 12/45, så hade det inte varit

omöjligt att klara kraven för Cat 6 på Memotekniks närverksmoduler

(42)

41 2.4.3 Slutsats Mätutrustning

Vi har under vårat examensarbete använt oss av följande mätutrustning:

• Rohde & Schwarz Vector network analyser ZVRL

• Microtest OMNISCANNER

^

• Fluke DSP 2000 CableAnalyser

• Fluke DSP 4000 CableAnalyser

Om vi börjar med Rohde & Schwarz ZVRL, så är den inte helt enkel att använda. Det behövs en massa inställningar för att den ska fungera.

Man måste välja vilken typ av mätning man ska göra. Välja om det ska vara linjär eller logaritmisk skala, välja mätområde, och frekvensupplösning.

Man måste använda sig av Baluner för att få en balanserad signal. Den klarar bara av att mäta på två par samtidigt. Den är stor, kraftig och tung. Det är inget man flyttar för att kunna utföra mätningar på installationer. Sist men inte minst så mäter den bara på ena sidan av en nätverksmodul.

Det finns en standard 3,5 tums diskettstation i apparaten, där man kan spara mätdata.

Tyvärr är det inte diagrammen man sparar, utan det är tabellvärden från mätningen som sparas, så för varje linje blir det 1000 mätvärden. Detta går inte direkt att importera i Excel.

Man får ange olika parametrar för hur tabellen är uppbyggd innan den kan öppnas.

Därefter måste man ersätta alla punkter med komman, eftersom Excel endast tar siffror i detta format. Tabellvärdena ges i frekvens, reell del, och imaginär del. Detta måste man göra lite beräkningar på för att få siffrorna i dB. När detta är klart, så går det ganska lätt att rita upp diagram över hur överhörningarna ser ut.

Microtest OMNIscanner är väldigt smidig. Den består av två enheter, en mätenhet, och en mottagarenhet (remote). Inställningarna före mätningarna är enkla. Man ställer in vilken typ av mätning man vill göra (Cat 5e/Cat 6), man väljer vilken kabeltyp man har

(Cat5e/Cat 6, skärmad/oskärmad). Sedan anger man hur den automatiska namngivningen av mätresultat skall fungera, och i vilken katalog resultaten ska sparas. Därefter är det bara att börja mäta.

Mätenheten kopplar man in i det ena uttaget och mottagarenheten i det andra uttaget.

Därefter är det är det bara att trycka på AUTOTEST-knappen. Alla mätningar utförs på båda sidor av kabeln. Överhörningar vid sändarenheten och mottagarenhet (NEXT &

NEXT@remote), studs på kabeln, förluster o.s.v.

Efter mätningarna kopplar man in USB-kabeln och laddar över all mätdata till en dator.

Till OMNIscannern finns det både olika typer av adaptrar för att mäta på optofiber. Den omniscanner som vi använde oss av klarade inte att mäta Cat 6 permanentlänk, utan bara Channel, men med en adapter så ska den även klara av att mäta Cat 6 permanentlänk.

Fluke DSP 4000, har ungefär samma funktioner som OMNIscannern, den har lite krångligare operativsystem. Den klarar endast att mäta upp till Cat 5e, men med ett uppgraderingspaket förvandlar man sin DSP 4000 till en DSP 4300 som klarar av att mäta Cat 6 permanentlänk.

Fluke DSP 2000 är ingen apparat vi rekommenderar. Den klarar av att mäta 1000 BaseT, men inte enligt kraven för Cat5e (Den mäter inte enligt ISO standarden). Dess resultat skiljer sig rejält från DSP 4000 och OMNIscannern.

I övrigt så har den samma uppbyggnad på operativsystem som DSP 4000.

(43)

2.4.4 Rekomendationer

Vi rekommenderar att Memoteknik köper in en OMNIscanner

^®

2 om de har tänkt satsa på att utveckla sina nätverksmoduler så att man klarar Cat 6. OMNIscannern kan även användas för att certifiera de Cat5e moduler som de redan bygger. Den går även att bygga ut för att mäta fiber, vilket kan vara bra om optofiber blir aktuellt istället för Cat 6 inom det lokala nätverket.

Om man tittar på kretskortet till nätverksmodulerna så skulle det behöva modifieras, så att det går att löda kondensatorer mellan ledare 12/45.

På paren 36/45 så behöver man inte löda fast kondensatorer längre. De upphöjda benen i jacken förbättrar marginalen med 10-15 dB.

För att kunna garantera kunden en Cat 6 certifierad lösning så borde man bygga en version

av nätverksmodulen med Keystone jack.

(44)

43 3 Avslutande del

3.1 Litteraturförteckning Layout på rapport från:

Lunds universitet

Datavetenskap/Nordiska språk Carin Sandqvist

http://www2.cs.lth.se/dat299/raadOchRiktlinjer.html TIE/EIA Standard

Transmission Performance Specifications for 4-Pair 100Ω Category 5e Cabling

TIA/EIA-568-A-5 (2000-02) International Standard Informaion technology-

Generic cabling for customer premises ISO/IEC-11801 Second edition (2002-09) ISBN 2-8318-6575-1

Chrisopoulos C.

Principles and techniques of electromagnetic compatibility

ISBN 0-8493-7892-3

(45)

3.2 Bilagor

3.2.1 Diagram

3.2.1.1 Krone Jack1

(46)

45 3.2.1.2 Krone Jack2

(47)

3.2.1.3 Krone Jack2 med kondensatorer

(48)