Средства тестирования СКС

Александр Веселов, СЕТИ и Телекоммуникации

Казалось бы, только недавно на рынке появились кабельные системы категории 5e, как уже активно используется шестая, а в последнее время – даже седьмая категория. Производители кабельных тестеров адекватно реагируют на столь стремительное развитие кабельных систем.

В очередной раз говорить о важности процедуры тестирования СКС нет смысла – само собой разумеется, что принимать в эксплуатацию крупную СКС без ее тестирования просто нельзя. Как же удостовериться в том, что кабельная проводка ЛВС соответствует всевозрастающим требованиям, предъявляемым сетевым оборудованием и протоколами связи?

По окончании монтажа кабельной системы необходимо в первую очередь произвести ее сертификацию, то есть протестировать, чтобы подтвердить качество работы системы и функционирования приложений.

Сертификационные испытания гарантируют соответствие каждого кабеля, через который данные поступают на серверный комплекс или в телекоммуникационные помещения, требованиям необходимых стандартов.

Заказчикам следует учитывать, что сертификация также является одним из требований при получении реальной гарантии на кабельную систему от производителя.

Кроме того, в тестировании должны использоваться устройства последнего поколения, позволяющие измерять характеристики для категорий 5е и выше, а также оценивать требования современных сетевых протоколов, например, 1000Base T.

Если помните, в период расцвета технологии Fast Ethernet кабельные тестеры проводили измерения характеристик кабельных систем в полосе пропускания до 100 МГц, чего было вполне достаточно для соответствующих стандартов СКС и приложений.

Поэтому следует удостовериться, что инсталлятор не использует устаревшие кабельные тестеры уровня II (Level II). Такие тестеры позволяют измерять лишь ограниченное число критически важных параметров: определение наличия обрывов и коротких замыканий в витых парах, измерение длины кабельных сегментов и затухания сигнала, а также переходного затухания на ближнем конце (NEXT). Однако с появлением новых приложений типа Gigabit Ethernet, использующих для передачи данных все четыре витые пары, причем одновременно в обоих направлениях, появились и новые категории – 5е и 6, а также значительно возросло число измеряемых параметров и сложность проведения тестирования.

Разработанная специально для приложений Gigabit Ethernet категория 5e тестируется также в 100 мегагерцовом диапазоне частот (250 МГц для категории 6), однако при более жестких нормах на параметры с добавлением ряда новых измеряемых показателей.

Среди таких новых параметров – задержка распространения сигнала по отдельным витым парам кабеля, эквивалентное переходное затухание на дальнем конце (Equal Level Far End Crosstalk – ELFEXT) и возвратные потери (Return Loss). Более подробно измеряемые величины описаны во вставке.

Таким образом, следующее поколение кабельных тестеров для категории 5e соответствовало уровню IIЕ (Level IIЕ), причем многие из них для проверки наличия запаса характеристик позволяют производить измерения в диапазоне частот вплоть до 150 МГц. При этом тестеры уровня IIЕ являются на сегодня самыми распространенными кабельными приборами и должны использоваться при сертификации кабельных систем категорий 5 –5е (таблица).

Однако многие производители уже значительно обновили свои устройства, добавив в них поддержку шестой и седьмой категорий и даже оптических сред передачи. Поэтому далее будут рассмотрены основные возможности последнего поколения кабельных тестеров.

Всемогущие тестеры

Практически все имеющиеся в продаже тестеры позволяют оценивать рабочие характеристики кабельных систем в соответствии с промышленными стандартами для категорий 5е и 6, и такой базовый набор измерений называется "автотестом". Следует учитывать, что тестеры, способные измерять параметры кабельных систем шестой категории, имеют уровень точности III (Level III). Эти тестеры испытывают абсолютное большинство новых СКС.

Для той же небольшой группы заказчиков, которые уже внедряют седьмую категорию, предназначенную для работы в частотном диапазоне вплоть до 600 МГц, в скором времени появятся тестеры с уровнем точности IV.

Интересно, что одни модели проводят автотест несколько быстрее других, что особенно важно в случае, когда приходится измерять параметры сотен или тысяч кабельных сегментов. Многие выпускаемые сегодня устройства позволяют измерять характеристики медных кабельных систем и производить тестирование волоконно-оптических систем с помощью подключаемых дополнительных модулей.

Возможность использования одного тестера для испытания и оптических, и медных кабелей – это не только удобство при тестировании больших СКС, но и возможность сэкономить на измерительной технике.

Практически все современные тестеры способны накапливать измеренные данные во внутренней памяти или платах памяти типа Compact Flash различной емкости, а затем передавать их на ПК для последующей обработки и выдачи на печать. Для подключения к ПК многие тестеры имеют современные USB интерфейсы, помимо стандартных последовательных интерфейсов типа RS 232.

Ряд современных кабельных тестеров оснащен встроенной рацией (talkset), которая позволяет двум монтажникам общаться посредством тестера.

Данная функция легко реализуется в тестерах, имеющих основной и выносной блоки, при этом каждый из них оснащается разъемами для подключения телефонной гарнитуры. Выносные блоки в ряде случаев очень различаются по конструкции: одни имеют только набор светодиодов для отображения режимов работы, другие же наделены почти таким же полным набором функций, как и основной тестер.

Кроме того, в комплекте тестера поставляются адаптеры для тестирования кабельных каналов. Следует также отметить, что в последнее время появляется все больше универсальных сетевых тестеров, способных измерять не только параметры СКС, но и сетевых протоколов – Ethernet, TCP/IP, ftp и т. д.

А теперь рассмотрим несколько современных кабельных тестеров, завоевавших популярность на рынке.

Agilent FrameScope 350

Отличительной особенностью FrameScope 350 производства компании Agilent, которая входит в состав корпорации Hewlett Packard, является возможность измерять время отклика таких ключевых сетевых ресурсов, как вэб , файловые серверы и серверы электронной почты, серверы печати, служб DNS и DHCP.

FrameScope 350 позволяет тестировать как кабельную, так и сетевую инфраструктуру

Устройство позволяет получать данные о загрузке каналов 10/100 Ethernet, количестве широковещательных пакетов, коллизиях и ошибках, а также быстро выявлять неправильно присвоенные маски подсети, некорректно сконфигурированные серверы и продублированные IP-адреса.

FrameScope 350 быстро обнаруживает и выводит на свой экран все устройства IP и IPX как в коммутируемой сети, так и в различных подсетях. При этом цветной сенсорный экран и дружественный интерфейс существенно упрощают работу с прибором.

С помощью FrameScope 350 можно производить сертификацию СКС на соответствие категориям 3, 5, 5е и 6, а также многомодовых и одномодовых оптических соединений при использовании специальных адаптеров.

Измерение параметров кабельных линий производится с помощью модуля DualRemote 350. К основному блоку FrameScope 350 и удаленному модулю DualRemote 350 можно подключить наушники с микрофоном для переговоров во время тестирования. Тестирование оптических линий производится с помощью многомодового и одномодового адаптеров MM (SM) Fiber SmartProbe.

Все данные, полученные при тестировании, сохраняются на карту памяти стандарта CompactFlash. Внутренняя память прибора позволяет сохранить до 1000 кабельных тестов, карта памяти Compact Flash 32 МВ – до 9 900 тестов.

GreenLee Textron LANСat System 6

Тестер LANСat System 6 (поставляется компанией GreenLee Textron) состоит из двух модулей С6 Performance Module, обеспечивающих измерение параметров кабельныхсистем на частотах вплоть до 250МГц.

Тестер LANCat System 6 позволяет осуществлять измерение переходных помех на ближнем конце исследуемой магистрали (PowerSum NEXT), коэффициента затухания и отношения затухания/перекрестных помех(Power Sum ACR). Дополнительно измеряется задержка распространения (Propagation Delay)и фазовый сдвиг.

Также LANCat позволяет определить активный частотный диапазон путем определения нулевой точки PS ACR. Время автоматического тестирования (Autotest)линии составляет 20 секунд. Дисплей DualViewо беспечивает полное графическое отображение результатов измерений на главном и удаленном устройстве.

Поставляемое программноеобеспечение Report Manager Software (RMS)позволяет передавать отчеты с результатами тестирования с прибора на ПК. RMS автоматически устанавливает последовательное соединение с компьютером и обладает простым, интуитивно понятным интерфейсом для сбора, сортировки и распечатки отчетов с результатами тестирования.

Съемные модули Performance Module для подключения к тестируемому кабелю сводят к минимуму ошибки измерения, что позволяет получать результаты тестирования с высокой степенью точности. Модули легко подключаются к блокам типа 110, BIX, гнездам ALL LAN (Mini C), а также коаксиальным и волоконно-оптическим кабелям. Для обеспечения максимальной точности измерения предусмотрена возможность юстировки тестера пользователем.

Кроме того, кабельный тестер LANcat дополнительно позволяет подключать систему анализа оптических линий FIBERcat Test and Talk. Онадает возможность одновременно проводить измерения длины линии и оптических потерь в обоих направлениях для двух длин волн – 850 –1300нм. Результат тестирования определяется как "годен/не годен". Система также позволяет организовывать голосовую связь по многомодовому оптоволоконному кабелю.

Система LinkTalk, встроенная в тестер, предоставляет пользователям возможность голосовой связи по проверяемому кабелю. Для этого прибор оборудован встроенными микрофонами, индивидуальными наушниками, регуляторами уровня громкости и сигналом вызова CallAlert. Миниатюрные гнезда на приборе позволяют подключить к нему любые стандартные гарнитуры.

Для питания тестера LANcat могут использоваться как обычные щелочные элементы типа АА, так и адаптер питания от сети переменного тока. Одного набора элементов питания хватает на проведение 800 циклов автоматического тестирования (12 часов непрерывной работы).

Fluke DSP-4x00

Широкая рабочая полоса (350 МГц) позволяет сканеру Fluke DSP-4x00 тестировать любые высокоскоростные каналы с точностью, превышающей требования спецификации Level III. Тестер Fluke DSP-4x00 состоит из двух устройств, подключаемых с двух сторон измеряемого соединения, – собственно измерительного прибора и инжектора, дистанционно управляемого по измеряемой линии. При этом есть встроенная система речевой связи между тестером и инжектором.

Цифровой кабельный анализатор Fluke DSP 4x00 может осуществлять мониторинг трафика сетей 10BASE T и 100BASE TX

Прибор способен измерять следующие параметры: NEXT, ELFEXT, Power Sum NEXT, PowerSum ELFEXT, Attenuation, ACR, Propagation Delay, Return Loss и Delay Skew. Время измерения всех параметров канала – 10 секунд.

Результаты измерений сохраняются как во внутреннюю память устройства (около 300 отчетов с графиками), так и на ММС картах объемом16 Мб и 32 Мб.

Fluke DSP-4x00 тестирует характеристики проложенных кабельных каналов на соответствие требованиям всех основных сетевых стандартов, включая Gigabit Ethernet. Также он способен быстро определять обрывы, короткие замыкания, неоднородности волнового сопротивления и аномалии в тестируемом канале.

Кроме того, Fluke DSP-4x00 с помощью дополнительного интерфейсного адаптера DSPLIA013 осуществляет мониторинг трафика локальных сетей 10BASE T и 100BASE TX (устанавливает загрузку и коллизии), определяет наличие импульсных помех в витой паре и то, какой стандарт поддерживает порт концентратора, к которому он подключен.

Ideal Lantek 6/7

Компания Ideal представляет на рынке новое поколение приборов для проведения измерений и сертификации кабельных сетей:

• LANTEK 6 – полнофункциональный тестер для кабельных систем категорий 3, 5, 5е, 6/ISO C, D, E, рабочий диапазон частот –350 МГц;
• LANTEK 7 – первый на рынке полнофункциональный тестер для седьмой категории с рабочим диапазоном частот вплоть до750 МГц.

Эти устройства позволяют определять правильность соединений, длину кабеля, сопротивление по постоянному току, параметры для линий третьей седьмой категорий (NEXT, ELFEXT, ACR/Power Sum ACR и т. д.) и протоколов 10/100/1000 Мбит/с Ethernet, ATM 155. Поддерживаемые типы кабеля – UTP//STP/FTP, IBM STP Type 1, 2, 6, Coax. Обработка результатов производится с помощью программы LantekReporter.

Кабельные тестеры Ideal Lantek 6/7 – полнофункциональные тестеры для кабельных систем третьей шестой категорий с рабочим диапазоном частот 350 МГц и 750 МГц

Благодаря дополнительному модулю FIBERTEK проводится тестирование следующих характеристик оптического волокна: затухание, длина, задержка сигнала, параметры согласно стандартам TIA 558A, TIA 568B.3, ISO 11801, IEEE 1000Base LX, 1000Base SX, ATM 155, ATM 622.

На основе полученных данных при помощи ПО TRACETEK можно определить неоднородности оптического волокна величиной всего 0, 3 дБ. Для тестирования сетей Gigabit Ethernet предусмотрена установка VCSEL лазера с длиной волны 850 нм.

В комплект поставки тестера LANTEK 7 входят: модуль тестера, модуль генератора, ПО LANTEK Reporter, кабель RS 232, USB кабель, адаптер питания от сети переменного тока220 В, переговорное устройство, универсальный канальный (channel) адаптер для седьмой категории, универсальный соединительный шнур для седьмой категории, переходной шнур с категории 7 на категорию 6, сумка для переноски. Дополнительно могут поставляться жесткий кейс для переноски, РСМСIA-адаптер, карта памяти типа compact flash объемом 32 Мб, USB flash адаптер.

Fluke OMNIScanner LT

OMNIScanner LT завершает линейку продуктов разработки компании Microtest (ныне является подразделением известного производителя кабельных тестеров Fluke Networks). Это одно из наиболее дешевых устройств для сертификации кабельных систем шестой категории.

OMNIScanner LT имеет возможности сертификации кабельных систем категории 3, 5, 5е и 6, а также оптических одномодовых и многомодовыхлиний при использовании соответствующих адаптеров.

Прибор оснащен перезаряжаемой батареей и встроенной флэш-памятью, обновляемой в полевых условиях и способной сохранять до 1000 автотестов. Также можно создавать или модифицировать расширенную библиотеку кабелей или вносить изменения в настройки сканера с помощью ПК.

Устройство также способно находить недоделки в проводке, обрывы, замыкания, перекрещенные/расщепленные пары; оно представляет результаты в схематическом формате и включает тест на непрерывность экрана при наличии такового.

OMNIScanner LT обеспечивает быстрое получение результатов автотестирования, полное тестирование на соответствие стандартам TIA/ISO/IEC, тестирование по выбранным параметрам. К тестам для универсальных кабельных систем относятся:

• TIA (категории 3, 5, 5е и 6 для линий и каналов);
• измерение оптических линий;
• ISO 11801 (класс C, D, E, F);
• IEEE 10Base T, 100Base TX, 1000Base T, ATM155.

При этом параметр NEXT тестируется для всех шести комбинаций пар с двух концов с использованием удаленного блока OMNIRemote (частотныйдиапазон: 1–300 МГц).

Возвратные потери измеряются на всех четырех парах на двух концах с использованием OMNIRemote (частотный диапазон: 1–300 МГц, динамический диапазон: 0–35 дБ). Затухание определяется для всех четырех пар с использованием OMNIRemote в качестве активного инжектора сигналов на дальнем конце (частотный диапазон: 1–300 МГц, динамический диапазон: >80 дБ).

Параметр ELFEXT тестируется на двух концах с использованием OMNI Remote и отчеты предоставляются по всем 24 комбинациям пар (частотный диапазон:1 –300 МГц, динамический диапазон: >100 дБ).

Отношение "сигнал/шум" (ACR) вычисляется для четырех пар по результатам соответствующих измерений параметров NEXT и затухания.

Wavetek LT 8600

LT 8600 – это полнофункциональный тестер для кабельных сетей категорий 3, 5, 5е, 6/ISO C,  D, E в полосе частот до 300 МГц производства немецкого концерна Wavetek, специализирующегося на выпуске различной измерительной радиоаппаратуры.

Устройство позволяет определять правильность соединений, длину кабеля, сопротивление по постоянному току, переходное затухание на ближнем/дальнем конце (NEXT, ELFEXT, PowerSum), затухание в линии, обратные потери, импеданс, задержку распространения сигнала в линии, а также ее емкость.

Поддерживаются следующие типы тестируемого кабеля: витая пара UTP/SFTP/FTP категорий 3/5e/6, IBM STP Type 1, 2, 6, коаксиальный кабель. Кроме того, тестирование может производиться с учетом требований сетевых протоколов 10/100/1000 Мбит/с Ethernet, ATM 155. Встроенный рефлектометр позволяет находить неоднородности в линии на расстоянии до330 м, а переговорное устройство помогает при проведении инсталляций. В устройстве имеется память для хранения 1500 результатов тестирования.

С помощью стандартного интерфейса RS232тестер можно подключить к ПК. Обработка результатов на ПК производится с помощью программы LT RECORD Manager, позволяющей производить анализ и печать результатов.

Дополнительный модуль FIBERKIT обеспечивает проведение тестирования оптоволоконных кабельных трасс. В его комплект входит источник оптического излучения и измеритель оптической мощности. Источники излучения могут быть предназначены для работы как с многомодовыми, так и с одномодовыми оптическими волокнами.

Какой тестер выбрать?

Компаниям, которые занимаются установкой и монтажом СКС, лучше сделать выбор в пользу сканера с широкими сервисными функциями, который может использоваться как для сертификационных тестирований, так и для быстрой локализации ошибок монтажа. Такие приборы обладают возможностью сохранения результатов для последующей передачи на ПК и формирования подробных протоколов измерений.

Схема измерения основных параметров кабельных линий

Если предстоит работа не только с медными, но и с волоконно-оптическими кабельными линиями, необходимо убедиться в том, что выбранное устройство имеет в комплекте оптические измерительные модули.

Кроме того, желательно, чтобы приобретенный прибор обеспечивал возможность модернизации заложенного в нем ПО в соответствии с требованиями новых стандартов. Однако стоимость такого оборудования достаточно высока, поэтому зачастую его арендуют у производителя или крупной компании на время измерений.

Если же прибор необходим для обслуживания существующей СКС, то в целях экономии можно ограничиться недорогим устройством для проверки кабельных линий, которые используются в компании в данный момент. Кроме того, многие недорогие тестеры оснащены еще и простыми средствами мониторинга трафика в сетях.

Однако при модернизации СКС в этом случае может понадобиться и замена измерительных средств.

Итак, прежде чем купить какой либо тестер СКС, стоит всесторонне оценить его возможности – на сегодняшний день в продаже есть продукты с любым набором функций и на любую сумму.

Что нужно знать об измеряемых параметрах

Основными электрическими параметрами, от которых зависит работоспособность кабельной линии, являются:

• целостность цепи (Connectivity);
• характеристический импеданс (Characteristic Impedance)и обратные потери (Return Loss);
• погонное затухание (Attenuation);
• переходное затухание (Crosstalk);
• задержка распространения сигнала (PropagationDelay)и длина линии (Cable Length);
• сопротивление линии по постоянному току (LoopResistance);
• емкость линии (Capacitance);
• электрическая симметричность (Balance);
• наличие шумов в линии (Electrical Noise, Electromagnetic Interference).

Целостность цепи

Основная задача тестера в этом режиме – выявить ошибки монтажа: замыкания, обрывы, перепутанные жилы. Поскольку ошибки подобного рода встречаются достаточно часто, существует большое количество недорогих приборов, единственной функцией которых является контроль целостности цепи.

Характеристический импеданс

Потери в медной линии также могут быть вызваны неоднородностью импеданса. Оценка влияния, оказываемого неоднородностями импеданса, выражается таким параметром, как обратные потери (отношение амплитуды переданного сигнала к амплитуде сигнала, отраженного в дБ).

Основными причинами, вызывающими неоднородность импеданса, являются:

• нарушение шага скрутки в местах разделки кабеля около соединителей;
• дефекты кабеля;
• неправильная укладка кабеля;
• некачественная установка соединителей.

Все полнофункциональные тестеры СКС имеют встроенный рефлектометр, с помощью которого место с аномальным импедансом может быть без труда локализовано.

Погонное затухание

Ослабление сигнала при его распространении по линии оценивается затуханием (выраженное в дБ отношение мощности сигнала, поступившего в нагрузку на конце линии, к мощности сигнала, поданного в линию). Затухание сильно увеличивается с ростом частоты, поэтому оно должно измеряться для всего диапазона используемых частот.

Переходное затухание

Этот параметр характеризует величину перекрестных наводок между витыми парами одного кабеля (отношение амплитуды поданного сигнала к амплитуде наведенного сигнала в дБ).

При определении переходного затухания на ближнем конце линии (Near End Cross Talk, NEXT; Power Sum NEXT, PS NEXT) подача сигнала и измерение производятся с одной стороны линии для всех частот заданного диапазона.

В первом случае для проведения измерения в одной паре сигнал подается поочередно на все остальные пары. Во втором случае тестирование производится по более жестким правилам: сигнал подается сразу на все остальные пары.

Оценку качества линии также очень удобно производить на основании комбинированных параметров – защищенности на дальнем конце линии (Attenuation to Crosstalk Ratio, ACR;Power Sum ACR, PSACR), выраженной как отношение величин погонного затухания и переходного затухания на ближнем конце линии.

Фактически этот параметр показывает, насколько амплитуда принимаемого полезного сигнала выше амплитуды шумов для заданной частоты сигнала.

Надо учитывать, что когда передача данных ведется по всем парам одновременно (например, 1000Base T), необходимо измерять и уровень переходного затухания на дальнем конце линии (Far EndCrossTalk, FEXT).

Поскольку на приемник в этом случае поступает суперпозиция полезного сигнала, передаваемого поданной паре, и сигнала, наведенного на нее с других пар, оценка качества линии производится на основании отношения величин полезного сигнала на дальнем конце линии (то есть с учетом его затухания) и наведенного сигнала.

Соответствующие характеристики – приведенное переходное затухание на дальнем конце линии (Equal Level Far End Cross Talk, ELFEXT; Power Sum ELFEXT, PS ELFEXT).

Задержка распространения

Для надежной работы высокоскоростных протоколов необходимо, чтобы задержка распространения сигнала не превышала заданной и была одинакова для всех пар кабельной линии. Следует отметить, что некоторые системы передачи (например, 1000Base T) весьма чувствительны не только к абсолютному значению задержки распространения сигнала, но и к ее разнице (Propagation Delay Skew) для различных пар одной кабельной линии.

Уровень шумов в линии

Электромагнитные помехи в ряде случаев могут сделать невозможной устойчивую передачу данных в линии. Большинство тестеров СКС позволяет измерить уровень шумов для последующего анализа и устранения их причин.

Как видно, подлежащих измерению параметров кабельных линий достаточно много, причем они имеют различное значение для тех или иных приложений или категорий.