8 (804) 333-18-83
8 (499) 705-68-88
Как выбрать кабель витая пара для передачи HDMI сигнала по стандарту HDBaseT
Выбор кабелей для использования с HDBaseT 3.0
Введение
Говорят, что «цепь прочна настолько, насколько прочно ее самое слабое звено». Это очень точно подходит и для описания соединений в видео и звуковых системах. Стандарт HDBaseT замечательно приспособлен к существующей кабельной инфраструктуре связи, удобен для инсталляций и универсален в использовании, и потому используется все чаще. Поэтому вопрос правильного выбора кабеля и требований к линейной части является определяющим для обеспечения наивысшей производительности, надежности и помехозащищенности. А в идеале этот выбор обеспечивает и возможность полноценного использования систем в будущем, когда при обновлении не требуется заменять проводку, кабельную инфраструктуру, что очень часто является гораздо более затратным делом, чем просто замена приемников и передатчиков сигнала.
В этой статье мы обсудим актуальные требования к кабелям для HDBaseT. Забегая вперед, можно констатировать тот факт, что в конечном итоге HDBaseT Альянс рекомендует использовать кабель Cat 6A U/FTP (или Cat 7, если это предпочитает ваша компания) для максимизации производительности HDBaseT версий 1.0 и 2.0. А для достижения максимальной пропускной способности HDBaseT версии 3.0 для несжатого видео 4K / 60 4: 4: 4 и для достижения дальности передачи 100 м использование кабелей категории 6А является обязательным требованием.
Кабель и стандарты
Существует 2 стандарта, которые определяют категорию кабелей, называемых «витая пара»:
Давайте в деталях разберемся с обоими стандартами.
Стандарт TIA
Ассоциация индустрии телекоммуникаций (TIA) является ведущей организацией в области глобальных стандартов кабельной продукции для коммерческой и жилой инфраструктуры. История восходит к сотрудничеству с Альянсом электронной промышленности (EIA) по разработке кабеля «витая пара» категории 3 в 1991 году в соответствии с оригинальным стандартом TIA/EIA-568.
Перенесемся в 2001 год, к моменту выхода ANSI стандарта TIA/ EIA 568-B. Этот момент сформировал направление развитие индустрии на многие годы вперед, определив то, что кабель категории 5 enhanced (улучшенный) (Cat 5e) имеет полосу пропускания 100 МГц, а кабель Cat 6 - 250 МГц для gigabit Ethernet при длине линии до 100 м. Эти требования были разработаны для использования с восьмипозиционными восьмиконтактными модульными разъемами (8P8C), более известными в просторечии как RJ45.
Что же подходит для HDBaseT?
Выбор кабеля является важным фактором при определении потенциала производительности HDBaseT. С HDBaseT v1.0 и v2.0 каждая витая пара передает 4-битные модулированные “символы” со скоростью 500 миллионов символов в секунду. Вспоминаем о частоте Найквиста - несущей частоте с половиной частоты дискретизации, - и получаем полосу шириной 250 МГц. Это соответствует пропускной способности кабеля категории 6. Стандарт HDBaseT версии 3.0 удваивает скорость передачи сигнала до 1 млрд. символов в секунду на частоте 500 МГц, что точно соответствует спецификации TIA для кабеля Cat 6A.
С самого начала в 2010 году, с версии 1.0 стандарт HDBaseT был разработан таким образом, чтобы быть совместимым с кабелями Cat5e,хотя номинальная частота Cat5e составляет всего 100 МГц, что значительно ниже 250 МГц сигнала HDBaseT. Это стало возможным по двум ключевым причинам:
Беспрецедентная, увеличенная вдвое полоса пропускания HDBaseT v3.0 требует гораздо более жестких эксплуатационных параметров, поэтому крайне важно использовать кабель с частотой не менее 500 МГц.
Вкратце:
Многие установщики и поставщики по-прежнему прагматично выступают за постоянное использование Cat6 в на объектах инсталляций при реализации сетей, таких, как gigabit Ethernet или NBASE-T 2.5/5GbE. Однако для обеспечения возможности будущего обновления как для Ethernet, так и для HDBaseT, рекомендуется использовать кабели категории 6A при прокладке кабелей «с нуля». Это является официальной рекомендацией HDBaseT альянса и соответствует новейшим стандартам инфраструктуры TIA как для коммерческих, так и для жилых помещений, оба из которых обозначают Cat 6A в качестве кабеля минимальной категории для использования. Эти стандарты таковы:
В любом случае, калибр провода в кабеле витой пары должен быть не менее 24AWG, при этом 23AWG является дополнительным.
Экранирование
Экранирование в кабеле используется для защиты сигнала от окружающих электромагнитных помех (EMI), включая радиочастотные помехи. Источником электромагнитных помех обычно является окружающая среда в виде электрического шума, но каждая витая пара также излучает собственное электромагнитное поле при передаче сигнала. Это может привести к нежелательной передаче сигналов на соседние пары проводов в переделах одного кабеля, известной как перекрестные помехи. То же самое явление может также происходить между соседними кабелями, несущими сигнал, например, когда два или более кабелей категории соединены вместе.Чтобы противостоять перекрестным помехам внутри кабеля, производители внедряют относительно простые принципы проектирования, как с экранированием, так и без него. Но для уменьшения перекрестных помех от проложенных рядом кабелей требуются особые меры. Поскольку объединение кабелей очень распространено в распределенных AV-системах и общей кабельной инфраструктуре, это становится все более важным фактором при выборе кабеля.Каждая витая пара в кабеле категории описывается либо как неэкранированная витая пара (UTP), либо как экранированная фольгой витая пара (FTP), следующим образом:
Ни одна из четырех пар не имеет индивидуального экранирования. Вместо этого каждая пара использует разный шаг скрутки - длину каждого поворота на 360 °- для уменьшения перекрестных помех. Никакие два скручивания никогда не совпадают по шагу, и, следовательно, результирующие перекрестные помехи от каждой пары также никогда не совпадают, эффективно сводя на нет их взаимное влияние. Как побочный эффект, длина провода в каждой паре получается немножко разная, вызывая “неравномерность задержки” между четырьмя парами. Но этот фактор заведомо учтен при разработке стандарта и HDBaseT автоматически настраивается на типичную величину задержки в кабелях UTP.
Поскольку четыре неэкранированные витые пары сгруппированы в один кабель, общая конструкция может либо оставаться в целом неэкранированной (U/UTP), либо иметь внешнюю оболочку из алюминиевой фольги (F/UTP) для защиты от внешних электромагнитных помех и посторонних перекрестных помех. Кабели, продаваемые просто как UTP, обычно можно считать U/UTP. Распространенные примеры включают Cat 5e UTP, Cat 6 UTP и Cat 6A UTP или F/ UTP.
Таким образом, любой проект выиграет от установки Cat 6A U/FTP или выше, упрощая любое последующее обновление до HDBaseT v3.0 для несжатого 4K видеосигнала при 60 Гц и цветовой субдискретизации 4: 4: 4 или, возможно, даже видео 8K с добавлением сжатия потока отображения (DSC). Какую бы конструкцию кабеля вы ни предпочли, подключение кабеля и его экрана к подходящим разъемам RJ45 важно для поддержания целостности и надежности соединения HDBaseT.
Кабельные разъемы
Стандарт HDBaseT позволяет использовать прямую, перекрестную или полупересекающуюся оконцовку разъемов RJ45, аналогичную тем вариантам, что определены в TIA-568B. Независимо от того, какая топология используется, всегда следует проявлять особую осторожность, чтобы обеспечить высококачественный обжим и оконцовку. В частности, это означает сохранение геометрии скрученных проводников внутри кабеля, вплоть до контактов в разъеме, в противном случае все тщательные инженерные разработки, которые используются при изготовлении кабеля для минимизации перекрестных помех, могут стать бесполезными из-за некачественных соединений.
Как правило, пределы производительности становятся меньше по мере увеличения пропускной способности. По этой причине целостность соединения наиболее важна для HDBaseT v3.0, где достижение максимальной пропускной способности и расстояния зависит не только от использования лучших кабелей, но и от качественно выполненных соединений. Как было сказано во введении, “цепь настолько прочна, насколько ее самое слабое звено”.
Термин «плавающий» означает отсутствие заземления. Такие блоки питания чрезвычайно распространены. Например, адаптеры питания постоянного тока обычно не имеют заземления. В системах, где на одном или обоих концах используются такие блоки питания, подключение экрана на обоих концах может привести к разности потенциалов в опорном напряжении заземления цепи. Такой непреднамеренно созданный контур заземления может являться источником проблем. Исключение составляет использование питания-по-HDBaseT (Power-over-HDBaseT или сокращенно POH), которое по своей сути поддерживает опорное заземление между концами оборудования источника питания (PSE) и устройства с питанием (PD).
Лучший способ уменьшить контуры заземления - отключить кабельный экран в соответствии с двумя простыми правилами, независимо от используемой версии HDBaseT:
Вот несколько примеров из практики:
Давайте обратимся к некоторым советам по подключению кабельного экранирования на тех концах, которые этого требуют. В дополнение к поддержанию скручивания каждой пары прямо до самых клемм, как упоминалось ранее, откидная часть экрана из фольги также должна быть короткой, чтобы поддерживать экранирование между парами как можно ближе к клеммам, насколько это практически возможно.
Соблюдение этих простых правил подключения кабельного экрана позволит оптимизировать производительность системы и сократить время устранения неполадок. Следуйте рекомендациям производителя по подключению соответствующих разъемов к данному кабелю, а также любым другим методам или рекомендациям по подключению. Для любого конца кабеля, где экран не заканчивается, рекомендуется использовать неэкранированный разъем для упрощения монтажа и обеспечения легкой идентификации.
Кабели – тестирование и сертификация
Как упоминалось ранее, стандарт HDBaseT легко адаптируется к большинству типов и категорий кабелей. Однако качество изготовления и соответствие требованиям для кабелей, представленных на рынке, могут варьироваться даже в пределах спецификации стандарта для данной категории. Например, не все кабели Cat 6A созданы равными!
Соответствие эксплуатационным параметрам TIA обычно проверяется производителями самостоятельно или может даже не публиковаться. Однако это очень важное соображение, поскольку производительность кабеля напрямую влияет на производительность передачи HDBaseT, а также на его безопасность при использовании питания по кабелю (POH).
POH может передавать до 100 Вт мощности постоянного тока через HDBaseT. При этом выделяется небольшое количество тепла. Когда кабели соединены в пучок, как это принято в инфраструктурных кабелях, тепловыделение может расти экспоненциально, особенно в центре пучка. Это может ограничить возможности передачи данных, но, что еще хуже, это может нарушить структурную целостность некачественных кабелей, если изоляция провода расплавится или деформируется. В худшем случае это может даже представлять опасность пожара!
По этим причинам альянс HDBaseT имеет две отдельные программы для тестирования кабелей, предназначенные для повышения уверенности инсталлятора в обеспечении оптимальной производительности и безопасности при монтаже. Это рекомендуемая кабельная программа HDBaseT и программа кабелей, сертифицированных для PoH.
Рекомендуемая кабельная программа HDBaseT
Программа рекомендуемых кабелей проверяет кабели, представленные участвующими поставщиками, в признанном испытательном центре HDBaseT альянса. Производитель качественных кабелей обычно разрабатывает кабели, соответствующие или превышающие текущие стандарты TIA, но программа HDBaseT идет еще дальше: она основана на спецификации тестирования соответствия HDBaseT (CTS), предназначенной для обеспечения того, чтобы кабель-кандидат также соответствовал требованиям к производительности HDBaseT, включая его способность соответствовать или превышать частоту передачи (полосу пропускания), необходимую для полноценной реализации уникальной асимметричной природы передачи данных HDBaseT.
Кабели, прошедшие тестирование в программе, перечислены поставщиком на веб-сайте HDBaseT по адресу https://hdbaset.org/hdbaset-recommended-cables/
Программа сертифицированных для PoH кабелей
Кабельная программа, сертифицированная POH, была совместно разработана Альянсом HDBaseT и Лабораториями андеррайтеров (UL), американской организацией по консультированию и сертификации в области безопасности. Это специальная программа для тестирования и сертификации кабелей для стабильного и безопасного использования PoH. Испытания основаны на требованиях POH, изложенных в Спецификации испытаний на соответствие требованиям HDBaseT (CTS), наряду с испытаниями на безопасность и производительность в условиях нагрева, разработанными UL.
Тесты включают в себя объединение кабеля в пучки определенных размеров и передачу 100 Вт мощности постоянного тока вместе с сигналом HDBaseT. Температура пучка контролируется и измеряется во время работы, а сигналы HDBaseT передаются и фиксируются. Для получения сертификата кабель должен быть способен сохранять свою структурную целостность при высоких температурах, что означает, что изоляция на каждом проводе не может расплавиться или размягчиться, и, что важно, он все еще должен поддерживать полную передачу сигнала при температуре испытаний.
Кабели, прошедшие тестирование производительности и безопасности в рамках программы, перечислены на веб-сайте HDBaseT: https://hdbaset.org/hdbaset-recommended-cables/
Заключение
Стандарт HDBaseT легко адаптируется к существующей кабельной инфраструктуре в здании, что упрощает установку систем передачи и распределения видеосигнала. Но там, где прокладываются новые кабели, важно использовать наиболее подходящую спецификацию кабеля, чтобы обеспечить оптимальную производительность, разрешение и дальность передачи сигнала. Основные принципы можно подытожить следующим образом:
Рекомендуется всегда просматривать документацию по оборудованию для лучшего понимания функциональности и ограничений. Даже если оборудование стандарта HDBaseT 3.0 не устанавливается сразу, любые новые установки должны учитывать возможность будущего обновления. Таким образом, использование кабелей Cat 6A U / FTP настоятельно рекомендуется для обеспечения передачи несжатого видеосигнала 4K / 60 Гц с цветовой субдискретизацией 4: 4: 4 (что эквивалентно ширине спектра сигнала 18 Гбит/с) на расстояние 100 м.
Введение
Говорят, что «цепь прочна настолько, насколько прочно ее самое слабое звено». Это очень точно подходит и для описания соединений в видео и звуковых системах. Стандарт HDBaseT замечательно приспособлен к существующей кабельной инфраструктуре связи, удобен для инсталляций и универсален в использовании, и потому используется все чаще. Поэтому вопрос правильного выбора кабеля и требований к линейной части является определяющим для обеспечения наивысшей производительности, надежности и помехозащищенности. А в идеале этот выбор обеспечивает и возможность полноценного использования систем в будущем, когда при обновлении не требуется заменять проводку, кабельную инфраструктуру, что очень часто является гораздо более затратным делом, чем просто замена приемников и передатчиков сигнала.
В этой статье мы обсудим актуальные требования к кабелям для HDBaseT. Забегая вперед, можно констатировать тот факт, что в конечном итоге HDBaseT Альянс рекомендует использовать кабель Cat 6A U/FTP (или Cat 7, если это предпочитает ваша компания) для максимизации производительности HDBaseT версий 1.0 и 2.0. А для достижения максимальной пропускной способности HDBaseT версии 3.0 для несжатого видео 4K / 60 4: 4: 4 и для достижения дальности передачи 100 м использование кабелей категории 6А является обязательным требованием.
Кабель и стандарты
Существует 2 стандарта, которые определяют категорию кабелей, называемых «витая пара»:
- Стандарты ANSI/TIA, описывающие категории Cat 5e, Cat 6, Cat 6A и Cat 8;
- Стандарты ISO/IEC для Cat 7, and Cat 8.1 and 8.2Давайте в деталях разберемся с обоими стандартами.
Давайте в деталях разберемся с обоими стандартами.
Стандарт TIA
Ассоциация индустрии телекоммуникаций (TIA) является ведущей организацией в области глобальных стандартов кабельной продукции для коммерческой и жилой инфраструктуры. История восходит к сотрудничеству с Альянсом электронной промышленности (EIA) по разработке кабеля «витая пара» категории 3 в 1991 году в соответствии с оригинальным стандартом TIA/EIA-568.
Перенесемся в 2001 год, к моменту выхода ANSI стандарта TIA/ EIA 568-B. Этот момент сформировал направление развитие индустрии на многие годы вперед, определив то, что кабель категории 5 enhanced (улучшенный) (Cat 5e) имеет полосу пропускания 100 МГц, а кабель Cat 6 - 250 МГц для gigabit Ethernet при длине линии до 100 м. Эти требования были разработаны для использования с восьмипозиционными восьмиконтактными модульными разъемами (8P8C), более известными в просторечии как RJ45.
К 2009 году обозначилась явная потребность в увеличении пропускной способности каналов передачи, что привело к появлению расширенной версии стандарта Cat 6 - ANSI / TIA-568-C.2 с кабелем Cat 6A с частотой 500 МГц (обратите внимание на заглавную букву A в названии этой версии, хотя слово “расширенный” (enhanced) в Cat 5e написано в нижнем регистре). Переименованная с тех пор Ассоциация электронной промышленности была распущена в 2007 году и полностью исчезла к 2011 году, оставив TIA действовать в дальнейшем самостоятельно с 568-C.
В 2017 г. последовала разработка требований к кабелю категории 8 (стандарт TIA-568-2.D). Его беспрецедентная полоса пропускания рассчитана на передачу сигнала с частотами до 2 ГГц (скорость передачи данных 25 Гбит/с и 40 Гбит/с). Хотя необходимо отметить, что данные параметры должны соблюдаться на гораздо меньшей длине кабеля (30-36 м), но при этом все же подразумевается использование вездесущих разъемов 8P8C / RJ45.
Стандарты ISO/IEC
Международная организация по стандартизации (ISO) и Международная электротехническая комиссия (IEC) совместно разработали свои собственные стандарты кабелей с витой парой для нужд предприятий и центров обработки данных. Это началось с стандарта ISO / IEC 11801 в 2002 году, определяющего кабель Cat 7.
Существенное отличие Cat 7 по сравнению с кабелями, определяемыми TIA, заключается в том, что Cat 7 был разработан для использования с разъемами Gigagate 45 (GG45) или TERA. Оба они обеспечивают более жесткий контроль и разделение пар проводов по сравнению с 8P8C / RJ45, а в сочетании с полностью экранированной геометрией кабеля это приводит к более высокой рабочей частоте. То есть более высокая пропускная способность и пределы производительности. Однако при использовании с разъемами RJ45 производительность Cat 7, как правило, сопоставима с кабелем Cat 6A от TIA, который появился несколько лет спустя.
В 2010 году при обновлении стандарта ISO / IEC 11801 был определен Cat 7A для 40 Гбит Ethernet, поддерживающий частоты до 1 ГГц при использовании с разъемами GG45 или TERA. Однако в 2017 году, когда TIA выпустила Cat 8, а IEEE допустил его для использования для потоков до 40 Гбит/с, Cat 7A все еще не был принят в промышленности, не применялся в оборудовании и был фактически вспомогательным.
Также в 2017 году две вертикали стандартов наконец сошлись. Через несколько месяцев после выпуска ANSI / TIA Cat 8 ISO/IEC ратифицировала свой стандарт, хотя и со своими собственными отличиями, эффективно объединив отрасль. Таким образом, отличия таковы:
- Cat 8.1 для обратной совместимости с Cat 6A и использования разъемов 8P8C/RJ45;
- Cat 8.2 для обратной совместимости с Cat 7/7A и при использовании с коннекторами GG45 or TERA.
Что же подходит для HDBaseT?
Выбор кабеля является важным фактором при определении потенциала производительности HDBaseT. С HDBaseT v1.0 и v2.0 каждая витая пара передает 4-битные модулированные “символы” со скоростью 500 миллионов символов в секунду. Вспоминаем о частоте Найквиста - несущей частоте с половиной частоты дискретизации, - и получаем полосу шириной 250 МГц. Это соответствует пропускной способности кабеля категории 6. Стандарт HDBaseT версии 3.0 удваивает скорость передачи сигнала до 1 млрд. символов в секунду на частоте 500 МГц, что точно соответствует спецификации TIA для кабеля Cat 6A.
С самого начала в 2010 году, с версии 1.0 стандарт HDBaseT был разработан таким образом, чтобы быть совместимым с кабелями Cat5e,хотя номинальная частота Cat5e составляет всего 100 МГц, что значительно ниже 250 МГц сигнала HDBaseT. Это стало возможным по двум ключевым причинам:
- Основной сигнал в HDBaseT v1.0 и 2.0 является асимметричным с 8 Гбит/с по входящему потоку и только 150 Мбит/с по исходящему потоку. А спецификации TIA основаны на симметричных сигналах, а именно для Ethernet, но взвешивание сигнала в основном для нисходящего потока увеличивает эффективную пропускную способность.
- Уникальная, мощная, специально разработанная цифровая обработка сигналов HDBaseT (DSP) обеспечивает превосходное восстановление сигнала, повышая производительность кабелей с полосой пропускания ниже 250 МГц.
Беспрецедентная, увеличенная вдвое полоса пропускания HDBaseT v3.0 требует гораздо более жестких эксплуатационных параметров, поэтому крайне важно использовать кабель с частотой не менее 500 МГц.
Вкратце:
- Cat5e является минимально допустимым для использования кабелем для HDBaseT версий 1.0 и 2.0, хотя и с уменьшенными расстояниями по сравнению с кабелем Cat6 или выше
- Cat6 рекомендуется для HDBaseT версий 1.0 и 2.0, чтобы максимизировать расстояния для всех разрешений, вплоть до 4K UHD при 60 Гц 4:2:0 или 30 Гц 4:4:4.
- Cat6A U/FTP требуется для HDBaseT v3.0, чтобы полноценно реализовать 4K UHD при 60 Гц 4:4:4 до 100 м. Cat 7 примерно эквивалентен при использовании с разъемами RJ45 и является дополнительной альтернативой.
Многие установщики и поставщики по-прежнему прагматично выступают за постоянное использование Cat6 в на объектах инсталляций при реализации сетей, таких, как gigabit Ethernet или NBASE-T 2.5/5GbE. Однако для обеспечения возможности будущего обновления как для Ethernet, так и для HDBaseT, рекомендуется использовать кабели категории 6A при прокладке кабелей «с нуля». Это является официальной рекомендацией HDBaseT альянса и соответствует новейшим стандартам инфраструктуры TIA как для коммерческих, так и для жилых помещений, оба из которых обозначают Cat 6A в качестве кабеля минимальной категории для использования. Эти стандарты таковы:
- Стандарт телекоммуникационной инфраструктуры для жилых помещений ANSI/TIA-570-D (июль 2018 г.)
- Телекоммуникационные кабели для коммерческих зданий ANSI/TIA-568.1-E (март 2020 г.)
В любом случае, калибр провода в кабеле витой пары должен быть не менее 24AWG, при этом 23AWG является дополнительным.
Экранирование
Экранирование в кабеле используется для защиты сигнала от окружающих электромагнитных помех (EMI), включая радиочастотные помехи. Источником электромагнитных помех обычно является окружающая среда в виде электрического шума, но каждая витая пара также излучает собственное электромагнитное поле при передаче сигнала. Это может привести к нежелательной передаче сигналов на соседние пары проводов в переделах одного кабеля, известной как перекрестные помехи. То же самое явление может также происходить между соседними кабелями, несущими сигнал, например, когда два или более кабелей категории соединены вместе.Чтобы противостоять перекрестным помехам внутри кабеля, производители внедряют относительно простые принципы проектирования, как с экранированием, так и без него. Но для уменьшения перекрестных помех от проложенных рядом кабелей требуются особые меры. Поскольку объединение кабелей очень распространено в распределенных AV-системах и общей кабельной инфраструктуре, это становится все более важным фактором при выборе кабеля.Каждая витая пара в кабеле категории описывается либо как неэкранированная витая пара (UTP), либо как экранированная фольгой витая пара (FTP), следующим образом:
Ни одна из четырех пар не имеет индивидуального экранирования. Вместо этого каждая пара использует разный шаг скрутки - длину каждого поворота на 360 °- для уменьшения перекрестных помех. Никакие два скручивания никогда не совпадают по шагу, и, следовательно, результирующие перекрестные помехи от каждой пары также никогда не совпадают, эффективно сводя на нет их взаимное влияние. Как побочный эффект, длина провода в каждой паре получается немножко разная, вызывая “неравномерность задержки” между четырьмя парами. Но этот фактор заведомо учтен при разработке стандарта и HDBaseT автоматически настраивается на типичную величину задержки в кабелях UTP.
Поскольку четыре неэкранированные витые пары сгруппированы в один кабель, общая конструкция может либо оставаться в целом неэкранированной (U/UTP), либо иметь внешнюю оболочку из алюминиевой фольги (F/UTP) для защиты от внешних электромагнитных помех и посторонних перекрестных помех. Кабели, продаваемые просто как UTP, обычно можно считать U/UTP. Распространенные примеры включают Cat 5e UTP, Cat 6 UTP и Cat 6A UTP или F/ UTP.
Рис. 1 Пример геометрии кабеля UTP с общим экраном из фольги, обернутой вокруг 4-х неэкранированных витых пар.
В этом типе кабелей используется отдельная пленка из фольги, покрывающая каждую витую пару, чтобы блокировать перекрестные помехи. Таким образом, каждая пара может иметь одинаковый шаг скрутки.
Подобно UTP, для 4-парного кабеля FTP также существуют две конструкции: U/FTP, не имеющая общего внешнего экранирования, и полностью экранированная версия, обычно имеющая также более прочную металлическую проволоку (например, из луженой меди), оплетенную или спиральную вокруг 4-парной группы, обозначаемой как S/FTP, или чаще просто как STP. Кабели Cat 7 по этому конструктивному признаку чаще всего являются STP.
Рис. 2 Пример конструкции кабеля U/FTP с каждой парой отдельно экранированных пленок, но без общего экрана.
Так какой же вариант лучше всего подходит для HDBaseT?
Выбор спецификации кабеля частично зависит от используемой версии HDBaseT:
- HDBaseT версий 1.0 и 2.0 обычно не требуют использования экранированного кабеля там, где речь идет о прокладке одиночных кабелей в относительно беспомеховых средах, и, как правило, одинаково хорошо работают с кабелями UTP или FTP сопоставимого качества. Таким образом, UTP пользуется популярностью, поскольку является наиболее доступным, универсальным и экономичным типом кабеля. Однако при прокладке двух или более смежных кабелей, особенно в течение первых 20 м прокладки, где сигналы наиболее сильны, использование кабеля категории F/UTP является самым простым способом уменьшения перекрестных помех и других типичных источников электромагнитных помех низкого и среднего уровня.
- Рекомендуемый выбор для HDBaseT версии 3.0 — кабель Cat 6A U/FTP. Отсутствие неравномерности задержки и экранирование между парами FTP обеспечивает лучшие параметры перекрестных помех, необходимые для достижения максимальной производительности и расстояния.
Таким образом, любой проект выиграет от установки Cat 6A U/FTP или выше, упрощая любое последующее обновление до HDBaseT v3.0 для несжатого 4K видеосигнала при 60 Гц и цветовой субдискретизации 4: 4: 4 или, возможно, даже видео 8K с добавлением сжатия потока отображения (DSC). Какую бы конструкцию кабеля вы ни предпочли, подключение кабеля и его экрана к подходящим разъемам RJ45 важно для поддержания целостности и надежности соединения HDBaseT.
Кабельные разъемы
Стандарт HDBaseT позволяет использовать прямую, перекрестную или полупересекающуюся оконцовку разъемов RJ45, аналогичную тем вариантам, что определены в TIA-568B. Независимо от того, какая топология используется, всегда следует проявлять особую осторожность, чтобы обеспечить высококачественный обжим и оконцовку. В частности, это означает сохранение геометрии скрученных проводников внутри кабеля, вплоть до контактов в разъеме, в противном случае все тщательные инженерные разработки, которые используются при изготовлении кабеля для минимизации перекрестных помех, могут стать бесполезными из-за некачественных соединений.
Как правило, пределы производительности становятся меньше по мере увеличения пропускной способности. По этой причине целостность соединения наиболее важна для HDBaseT v3.0, где достижение максимальной пропускной способности и расстояния зависит не только от использования лучших кабелей, но и от качественно выполненных соединений. Как было сказано во введении, “цепь настолько прочна, насколько ее самое слабое звено”.
Оконцовка экранов кабелей
Термин «плавающий» означает отсутствие заземления. Такие блоки питания чрезвычайно распространены. Например, адаптеры питания постоянного тока обычно не имеют заземления. В системах, где на одном или обоих концах используются такие блоки питания, подключение экрана на обоих концах может привести к разности потенциалов в опорном напряжении заземления цепи. Такой непреднамеренно созданный контур заземления может являться источником проблем. Исключение составляет использование питания-по-HDBaseT (Power-over-HDBaseT или сокращенно POH), которое по своей сути поддерживает опорное заземление между концами оборудования источника питания (PSE) и устройства с питанием (PD).
Лучший способ уменьшить контуры заземления - отключить кабельный экран в соответствии с двумя простыми правилами, независимо от используемой версии HDBaseT:
- Для любого разъема, подключаемого к устройству с заземленным корпусом или использующему PoH, подключите кабельный экран к экранированному разъему.
- Если оба конца питаются отдельно от своих «плавающих» блоков питания, отключите кабельный экран только на одном конце, не имеет значения, на каком.
Вот несколько примеров из практики:
- Матричный коммутатор HDBaseT, используемый с приемниками, отличными от POH, - отключите экран на конце матричного коммутатора и НЕ отключайте экран на концах приемников (Rx).
- Матричный коммутатор HDBaseT, который взаимодействует с приемными устройствами с поддержкой POH - подсоедините экран на ОБОИХ концах кабеля.
- Источник сигнала с выходом HDBaseT, подключенный к проектору с входом HDBaseT — подключите экран с ОБОИХ концов. Это предполагает, что устройства имеют надлежащее заземление (т.е. «неплавающий» источник питания).
- Пара удлинителей HDBaseT, которая не оснащена POH и использует «плавающий» источник питания на каждом конце, - отключаем экран только на одном конце кабеля.
Давайте обратимся к некоторым советам по подключению кабельного экранирования на тех концах, которые этого требуют. В дополнение к поддержанию скручивания каждой пары прямо до самых клемм, как упоминалось ранее, откидная часть экрана из фольги также должна быть короткой, чтобы поддерживать экранирование между парами как можно ближе к клеммам, насколько это практически возможно.
Соблюдение этих простых правил подключения кабельного экрана позволит оптимизировать производительность системы и сократить время устранения неполадок. Следуйте рекомендациям производителя по подключению соответствующих разъемов к данному кабелю, а также любым другим методам или рекомендациям по подключению. Для любого конца кабеля, где экран не заканчивается, рекомендуется использовать неэкранированный разъем для упрощения монтажа и обеспечения легкой идентификации.
Кабели – тестирование и сертификация
Как упоминалось ранее, стандарт HDBaseT легко адаптируется к большинству типов и категорий кабелей. Однако качество изготовления и соответствие требованиям для кабелей, представленных на рынке, могут варьироваться даже в пределах спецификации стандарта для данной категории. Например, не все кабели Cat 6A созданы равными!
Соответствие эксплуатационным параметрам TIA обычно проверяется производителями самостоятельно или может даже не публиковаться. Однако это очень важное соображение, поскольку производительность кабеля напрямую влияет на производительность передачи HDBaseT, а также на его безопасность при использовании питания по кабелю (POH).
POH может передавать до 100 Вт мощности постоянного тока через HDBaseT. При этом выделяется небольшое количество тепла. Когда кабели соединены в пучок, как это принято в инфраструктурных кабелях, тепловыделение может расти экспоненциально, особенно в центре пучка. Это может ограничить возможности передачи данных, но, что еще хуже, это может нарушить структурную целостность некачественных кабелей, если изоляция провода расплавится или деформируется. В худшем случае это может даже представлять опасность пожара!
По этим причинам альянс HDBaseT имеет две отдельные программы для тестирования кабелей, предназначенные для повышения уверенности инсталлятора в обеспечении оптимальной производительности и безопасности при монтаже. Это рекомендуемая кабельная программа HDBaseT и программа кабелей, сертифицированных для PoH.
Рекомендуемая кабельная программа HDBaseT
Программа рекомендуемых кабелей проверяет кабели, представленные участвующими поставщиками, в признанном испытательном центре HDBaseT альянса. Производитель качественных кабелей обычно разрабатывает кабели, соответствующие или превышающие текущие стандарты TIA, но программа HDBaseT идет еще дальше: она основана на спецификации тестирования соответствия HDBaseT (CTS), предназначенной для обеспечения того, чтобы кабель-кандидат также соответствовал требованиям к производительности HDBaseT, включая его способность соответствовать или превышать частоту передачи (полосу пропускания), необходимую для полноценной реализации уникальной асимметричной природы передачи данных HDBaseT.
Кабели, прошедшие тестирование в программе, перечислены поставщиком на веб-сайте HDBaseT по адресу https://hdbaset.org/hdbaset-recommended-cables/
Программа сертифицированных для PoH кабелей
Кабельная программа, сертифицированная POH, была совместно разработана Альянсом HDBaseT и Лабораториями андеррайтеров (UL), американской организацией по консультированию и сертификации в области безопасности. Это специальная программа для тестирования и сертификации кабелей для стабильного и безопасного использования PoH. Испытания основаны на требованиях POH, изложенных в Спецификации испытаний на соответствие требованиям HDBaseT (CTS), наряду с испытаниями на безопасность и производительность в условиях нагрева, разработанными UL.
Тесты включают в себя объединение кабеля в пучки определенных размеров и передачу 100 Вт мощности постоянного тока вместе с сигналом HDBaseT. Температура пучка контролируется и измеряется во время работы, а сигналы HDBaseT передаются и фиксируются. Для получения сертификата кабель должен быть способен сохранять свою структурную целостность при высоких температурах, что означает, что изоляция на каждом проводе не может расплавиться или размягчиться, и, что важно, он все еще должен поддерживать полную передачу сигнала при температуре испытаний.
Кабели, прошедшие тестирование производительности и безопасности в рамках программы, перечислены на веб-сайте HDBaseT: https://hdbaset.org/hdbaset-recommended-cables/
Заключение
Стандарт HDBaseT легко адаптируется к существующей кабельной инфраструктуре в здании, что упрощает установку систем передачи и распределения видеосигнала. Но там, где прокладываются новые кабели, важно использовать наиболее подходящую спецификацию кабеля, чтобы обеспечить оптимальную производительность, разрешение и дальность передачи сигнала. Основные принципы можно подытожить следующим образом:
- Использование кабеля Cat 5e является минимальным требованием для стандартов HDBaseT v1.0 и v2.0, хотя и с уменьшенными расстояниями по сравнению с Cat 6 или выше. В принципе кабель Cat 5e будет работать с HDBaseT v3.0, но это не рекомендуется и приведет к уменьшению как максимального расстояния передачи, так и разрешения видеосигнала.
- Кабель категории Cat 6 рекомендуется для HDBaseT версий 1.0 и 2.0, чтобы обеспечить максимальное расстояние для всех разрешений вплоть до 4K UHD при 60 Гц 4:2:0 или 30 Гц 4:4:4. Хотя Cat 6 будет работать с HDBaseT v3.0, это также не рекомендуется и приведет к неоптимизированной производительности как в отношении максимального расстояния, так и разрешения.
- Cat 6A U/FTP является рекомендуемым кабелем для HDBaseT v3.0, чтобы обеспечить максимальную дальность передачи, равную 100 м, для видеосигнала 4K UHD при 60 Гц 4:4:4. Кабель Cat 7 примерно эквивалентен кабелю 6А при использовании с разъемами RJ45 и, таким образом, является дополнительной альтернативой.
Рекомендуется всегда просматривать документацию по оборудованию для лучшего понимания функциональности и ограничений. Даже если оборудование стандарта HDBaseT 3.0 не устанавливается сразу, любые новые установки должны учитывать возможность будущего обновления. Таким образом, использование кабелей Cat 6A U / FTP настоятельно рекомендуется для обеспечения передачи несжатого видеосигнала 4K / 60 Гц с цветовой субдискретизацией 4: 4: 4 (что эквивалентно ширине спектра сигнала 18 Гбит/с) на расстояние 100 м.