Podręcznik: Przeniki

3. Fale elektromagnetyczne

3.3. Przeniki

W telekomunikacji wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje przeników. Są to:
- przeniki zdalne FEXT,
- przeniki zbliżne NEXT.
Różnica między nimi jest zilustrowana na rysunku 2.10.

2.10. Ilustracja graficzna przeników zdalnych - FEXT i zbliżnych - NEXT

Gdy sygnały w obu torach są przesyłane w tym samym kierunku to wówczas przeniki występują na całej długości toru i są nazywane przenikami zdalnymi FEXT. Dla odmiany przeniki zbliżne NEXT pojawiają się wtedy, gdy sygnały w torach są przesyłane w przeciwne strony. Oczywiście tory oddziałują wzajemnie na siebie, z tym, że w przypadku przeników zbliżnych praktyczne znaczenie ma tylko oddziaływanie na końcach torów, gdzie silny sygnał nadawany zakłóca słaby sygnał odbierany. Dla kabla wielotorowego, przy założeniu, że sygnały nadawane mają taką samą moc, transmitancję przeników można obliczyć z zależności [3]:

dla przeników FEXT: $X_F=\ k_Flf^2$
dla przeników NEXT: $X_N=\ k_Nf^{3/2}$

gdzie: f – częstotliwość sygnału, k_F i k_N – współczynniki przeników odpowiednio zdalnych i zbliżnych, zależny od kabla, l – długość toru.
Współczynniki przeników zależą od typu kabla i liczby par w kablu.
Przeniki utrudniają transmisję sygnałów elektrycznych w torach kablowych. W dokumentacji technicznej, np. kabli teleinformatycznych można znaleźć informacje o parametrach PS-FEXT (Power Sum FEXT) i EL-FEXT (Equal Level FEXT), a także ACR.

Obliczmy transmitancję przeników dla kabla 50-parowego, o długości 1 km, dla którego współczynniki przeników mają następujące wartości:

$k_F=8\cdot{10}^{-20}\left(\frac{n}{49}\right)^{0,6},\ \left[\frac{1}{\mathrm{m}{\mathrm{Hz}}^2}\right]$

$k_N=8,818\cdot{10}^{-14}\left(\frac{n}{49}\right)^{0,6}\ \ \left[\frac{1}{{\mathrm{Hz}}^{3/2}}\right],$
gdzie n – liczba torów zakłócających. Załóżmy, że wszystkie tory są wykorzystywane, i że we wszystkich sygnały nadawane są sygnałami sinusoidalnymi o częstotliwości 1 MHz i takiej samej mocy. I tak:
dla przeników FEXT:

$\ X_F\ =1,25\cdot\ {10}^{20}\cdot{10}^{-3}\cdot{10}^{-12}=1,25\cdot{10}^{-5}$ ,
dla przeników NEXT:

$X_N=1,134\cdot\ {10}^{-15}\cdot{10}^9=1,134\cdot{10}^{-6}.$

Transmitancja przeników zdalnych X_F jest zależna od liczby torów zakłócających i długości linii. Chcąc zatem obliczyć stosunek mocy sygnału nadawanego do mocy sygnału przenikającego można posłużyć się wspomnianą transmitancją, ale stosunek ten zależy od długości linii. Z praktycznego punktu widzenia korzystniej jest znać stosunek mocy sygnału użytecznego Po do stronie odbiorczej do mocy sygnału przenikającego P_F. Dzięki temu uniezależniamy się od mocy nadawanych sygnałów i to właśnie definiuje parametr kabla EL-FEXT:

$EL\mathrm{-}FEXT=\ \frac{P_o}{P_F}$

Opisując parametry kabli wieloparowych podaje się informacje o przenikach między poszczególnymi parami w kablu. Parametr PS-FEXT informuje o przenikach zdalnych ze wszystkich par zakłócających sygnał w wybranej parze. Jest on zdefiniowany jako stosunek mocy sygnału użytecznego na wejściu linii do mocy przeników zdalnych ze wszystkich linii. Aby uniezależnić się od poziomu mocy nadawanych sygnałów definiuje się parametr PS-EL-FEXT. Oczywiście wszystkie wymienione parametry zależą od częstotliwości.

Dla pewnego kabla U-UTP kategorii 5e o długości 100 m produkcji firmy Bitner dla częstotliwości 1 MHz, 10 MHz i 100 MHz parametr EL-FEXT wynosi odpowiednio: 64 dB, 44 dB i 24 dB.
Z kolei parametr PS-EL-FEXT odpowiednio: 61 dB, 37 dB i 21 dB.

W przypadku przeników zbliżnych używany jest parametr ACR (Attenuation to NEXT CRosstalk). Jest on zdefiniowany jako stosunek mocy sygnału odbieranego Po do mocy przeników zbliżnych P_N:

$ACR=\frac{P_o}{P_N}$

Oczywiście parametr ACR maleje w funkcji częstotliwości, tłumienie sygnału jest coraz większe, więc jego moc jest coraz mniejsza, a moc przeników zbliżnych rośnie.

Dla pewnego kabla U-UTP kategorii 5e produkcji firmy Bitner, dla częstotliwości 1 MHz, 10 MHz i 100 MHz parametr ACR wynosi odpowiednio: 62 dB, 47 dB i 32 dB.

Walka z przenikami sprowadza się z jednej strony do symetryzacji linii, a z drugiej do takiego prowadzenia kabli by były ułożone prostopadle do innych kabli, które mogą być źródłem przeników.
Przeniki to nie jedyne zjawiska fizyczne utrudniające transmisję sygnałów elektrycznych.

W pomieszczeniach kable elektroenergetyczne powinny być układane prostopadle do podłogi, a kable teleinformatyczne (np. sieci LAN) równolegle do podłogi. Wskazane jest by nie dochodziło do krzyżowania obu typów kabli. Jak wspominaliśmy w przypadku torów wzajemnie prostopadłych przeników nie ma.