Verkabelungswissen: Auswirkungen des Übersprechens (Crosstalk)

26.11.2002
Übersprechen (Crosstalk) ist ein sehr wichtiges Kriterium bei der Datenübertragung über Kupferdatenkabel.

In diesem Bericht sollen technische Hintergründe und die Auswirkungen des Übersprechens näher beleuchtet werden.

Je höher (größerer dB Wert) die Übersprechdämpfung eines Kabels ist, um so kleiner ist das unerwünschte Übersprechen auf andere Adernpaare, und um so besser ist das Kabel. Der beste Weg ein gutes Übersprechverhalten zu erzielen ist, die Adern mit einem kurzen Schlag (Twist) zu verdrillen. Das Übersprechverhalten von UTP Kabeln wird maßgeblich vom Verdrillungsschema bestimmt.

  • Übersprechen ist die Menge des eingekoppelten Signals in andere Adern(paare).

Wenn ein langer Schlag verwendet wird, legen sich die Adern verschiedener Adernpaaren aneinander oder dringen in den "Zylinder" eines anderen Adernpaares ein. Im Falle eines kurzen Schlages, wird durch die schnelle Rotation des Adernpaares innerhalb seines Zylinders das eindringen eines anderen Adernpaares in den Zylinder verhindert. Dadurch wird die Separation der Adernpaare erhöht und die Störung der idealen Helix des verdrillten Adernpaares verringert. Beide Effekte verbessern die Nahnebensprechdämpfung signifikant. Mit steigender Frequenz wird das Kanal-Übersprechen mehr von nahen Ereignissen beeinflußt (z.B. Steckverbinder, Patchkabel, den ersten Metern eines Kabels)

Nah-Nebensprechen (NEXT) bezieht sich auf das unerwünschte übersprechen von Signalen vom sendenden Paar auf das empfangende Paar am gleichen (=Nahen)-Ende. Die Nah-Nebensprech-Dämpfung wird in dB ausgedrückt und ist ein Maß, wie gut die Paare in einem Kabel voneinander isoliert sind.

Paar zu Paar Nah-Nebensprechen (NEXT)
Die Paar-zu-Paar-Methode ist für niedrig paarige Kabel geeignet (z.B. 4 Paare oder weniger) und ist der übliche Weg das Nah-Nebensprechen zu messen. Wie man sehen kann, nimmt man bei dieser Messung ein sendenden Paar an und bestimmt die Signalgröße, die in die anderen Paare eingekoppelt wird:

Diese Methode wird auch von den sog. Kabeltestern benutzt, die daher sechs Prüfergebnisse liefern (1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-4). Der Wert, der als Kabel-Nah-Nebensprechen angegebene wird ist von og. Kombinationen das schlechteste Paar-to-Paar Nah-Nebensprechen (PR1-2, PR1-3, PR1-4, PR2-3, PR2-4, PR3-4).

Power Sum Nah-Nebensprechen (PSNEXT) bezieht sich auf die unerwünschte Kopplung von Signalen von allen Adernpaaren auf ein Adernpaar. Power Sum ist im Grunde genommen eine Prüfungsmethode. Avaya hat einer Reihe von Produkten den Namen PowerSum gegeben, die diese strengeren Prüfungen einhalten. Das Übersprechverhalten dieser Produkte ist besser als bei standardmäßigen Kategorie 5 und Kategorie 5e Produkten. GigaSPEED Produkte beinhalten dieses Leistungsfähigkeit jedoch auf einem höheren Level.Die Power Sum Nah-Nebensprech Definition und Messung hat bei Multi-Paar- und Steigleitungskabel sowie bei Systemen, bei denen auf allen Paaren gleichzeitig übertragen wird (z.B. Gigabit Ethernet) eine höhere Bedeutung, da hierbei das gleichzeitige Übersprechen von mehreren sendenden (störenden) Paaren berücksichtigt wird. Dieses ist z.B. auch der Fall, wenn über ein Multi-Paar-Kabel Datensignale von mehreren Benutzern übertragen werden.

In einem Multi-Paar-Kabel empfängt ein Adernpaar die Übersprechereignisse von anderen übertragenden Adernpaaren im gleichen Kabelmantel. Das gesamte Übersprechen, das ein Paar empfängt, ist als das Power Sum Übersprechen spezifiziert.

Power Sum fähige Komponenten müssen in Betracht gezogen werden, wenn Hoch-Geschwindigkeits-Parallel Übertragungen wie z.B. 622Mbps-ATM oder Gigabit-Ethernet unterstützt werden sollen. Während die Power Sum NEXT Fähigkeit sicherstellt, das Signale gleichen Typs in einem Kabel übertragen werden können, wird der Mischbetrieb verschiedener Applikationen vom Systemhersteller bestimmt. Die SYSTIMAX-SCS-Shared-Sheath Tabelle ist das Ergebnis ausführlicher Applikationstests und sollte zu Rate gezogen werden, wenn man plant verschiedene Applikationen in einem Kabel zu unterstützen.

Fern-Nebensprechen (FEXT)

Es wird speziell das Übersprechen am fernen Ende erklärt und in diesem Zusammenhang das ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio), das Dämpfungs-zu-Übersprech-Verhältnis.Far End Übersprechen (FEXT) bezieht sich auf das unerwünschte Überkoppeln von Signalen, ausgehend von einem sendenden Paar zum empfangenden Paar am anderen (fernen) Ende des Links. FEXT Werte werden in dB ausgegeben. Für einige Anwendungen ist FEXT ein aussagekräftiger Parameter, für die meisten Anwendungen jedoch sind NEXT Werte weit wichtiger.

Equal Level Far End Übersprechen (ELFEXT) ist das Nutzsignal (gedämpftes Signal) zu Störsignal (FEXT) Verhältnis am fernen Ende. Beides, FEXT und ELFEXT, sind wichtige Parameter bei Anwendungen, die mehr als zwei Paare benutzen. Die Anforderungen von FEXT und ELFEXT werden in den aktuelle Standards spezifiziert. Channel ELFEXT beschreibt den Einfluß aller Kabel plus 4 Steckverbinder im Übertragungskanal. Das Stecker FEXT wirkt sich kritisch auf das Channel ELFEXT aus und sollte deshalb minimal sein. Das Stecker FEXT ist typischerweise höher als das Stecker NEXT. Das Steckverbinder FEXT ist für die meisten KAT5 Steckverbinder die größte Schwachstelle. Das Channel ELFEXT ist eine entscheidende Rauschquelle, die der parallel-Übertragungssystemen in Betracht gezogen werden muß, wenn mehr als ein Paar eines Kabels in gleicher Richtung zur Übertragung in Betrieb ist.Power Sum Equal Level Far End Übersprechen (PSELFEXT) ist die Summe aller übersprechenden ELFEXT Leistungen von drei Paaren auf das vierte Paar innerhalb eines Kabels. Diese Messung ist anwendbar bei paralleler Übertragung, wenn mehr als zwei Paare eine Kabels benutzt werden, unabhängig von der Übertragungsrichtung. (Z.B. 1000Base-T). Bei vierpaariger Verkabelung kann PSELFEXT bis zu 4.8 dB schlechtere Werte zeigen als ELFEXT.

Attenuation to Crosstalk Ratio (ACR)

Attenuation to Crosstalk (ACR) ist der Unterschied zwischen dem Dämpfungsverlust des Kabels über das gesamte Frequenzband und dem schlechtesten Wert des Übersprechens im selben Frequenzband. Je größer der ACR ist, desto einfacher ist es für den Empfänger, die gedämpften Signale aus dem gegenwärtigen Übersprech Rauschen zu interpretieren. Typischerweise ist die Minimalanforderung für den ACR bei den meisten Anwendungen bei 10 dB. Mit steigender Frequenz wird die Dämpfung größer (größerer dB Wert) un das NEXT kleiner (kleinerer dB Wert), daher wird das ACR (Differenz zwischen Dämpfung und NEXT) kleiner.

Mit freundlicher Genehmigung von Systimax Solutions (AVAYA Deutschland GmbH)


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