на какое расстояние можно передавать сигналы по кабелю витая пара

PoE — питаемся по витой паре

Содержание

Содержание

Проводные локальные сети не спешат сдавать позиции даже несмотря на повсеместное распространение Wi-Fi. Подключение с помощью витой пары все еще надежнее беспроводного во многих аспектах. Системы видеонаблюдения, IP-телефоны, индустриальные локальные сети, и локальные сети предприятий — во всех этих случаях использование беспроводной связи нежелательно. Передача электрической энергии по витой паре (PoE — «Power over Ethernet») позволяет немного сократить расходы на построение такой сети, снимая необходимость оснащения розеткой 220В каждой точки подключения сетевого устройства.

Преимущества и недостатки

Оборудование с поддержкой PoE (концентраторы и конечные устройства) стоит дороже обычного, поэтому в некоторых случаях особой экономии не будет. Например, при построении сети IP-телефонии — как правило, в точках установки телефонов розетки уже есть. Но выгода от использования PoE может быть не только экономической.

Подключение устройств через PoE безопаснее, так как питание по витой паре стабилизировано и не зависит от помех в сети 220В. А еще с помощью PoE можно очень просто обеспечить все устройства сети гарантированным питанием — для этого всего лишь надо запитать с ИБП базовый концентратор сети (разумеется, и у него, и у сетевых устройств должна быть поддержка PoE).

PoE обеспечивает централизованное управление и контроль всех устройств сети: включение/выключение каждого отдельного устройства (в том числе автоматическое), ведение учета потребленной каждым устройством электроэнергии; интерфейс PoE-концентраторов обычно также позволяет определять режим работы отдельных устройств и своевременно обнаруживать поломки.

Подключение с использованием PoE выглядит эстетически совершеннее — меньше розеток, меньше проводов.

К недостаткам устройств с PoE (кроме уже упомянутой высокой цены) можно отнести ограниченную электрическую мощность и повышенный уровень энергопотерь: сечение жилы витой пары невелико, поэтому в ней возрастает сопротивление и падает напряжение. Кроме того, из-за большей мощности концентратора с поддержкой PoE, ему потребуется более мощный (и дорогой) ИБП.

Как это работает?

PoE-устройства делятся на несколько видов:

1. Конечные источники питания (endspan) — свитчи, коммутаторы, маршрутизаторы с поддержкой PoE. При подключении к такому коммутатору сетевого устройства, оно получит питание автоматически — если, конечно, тоже поддерживает PoE.

2. Промежуточные источники питания (midspan) — адаптеры (инжекторы) PoE и блоки питания PoE. Эти устройства используются, когда нужно организовать PoE на отдельных линиях сети. Они позволяют подключать PoE-потребителей к обычным коммутаторам.

3. Сплиттеры — устройства, предназначенные для подключения к сети с PoE обычных сетевых устройств. Они разделяют (англ. «split» — разделять) поступающее по одному кабелю питание и данные, выводя их на два отдельных разъема: RJ-45 и разъем питания.

PoE-инжектор и PoE-сплиттер в паре можно использовать для передачи питания по кабелю Ethernet в обычной сети без устройств с поддержкой PoE.

4. PoE-потребители — сетевые устройства (IP-телефоны, видеокамеры, точки доступа, коммутаторы и пр.), способные получать питание по сети Ethernet.

Технология PoE использует два метода передачи данных по витой паре, называемые метод «А» и метод «В». По методу «А» питание передается по тем же проводам, что и данные (1,2,3 и 6 контакты в разъеме). По методу «В» питание передается по другим проводам — 4,5,7 и 8. В сетях 10Base-T и 100Base-TX (10 Мбит и 100 Мбит соответственно) эти провода не задействованы, что позволяет использовать для них недорогой четырехпроводной кабель. Очевидно, метод «В» с такими кабелями работать не будет.

Все PoE-потребители и сплиттеры могут работать по обоим вариантам. А вот источники питания, как правило, поддерживают только один метод.

Таким образом, если у вас сеть 10Base-T или 100Base-TX, построенная на четырехпроводном кабеле, источники питания должны поддерживать метод «А». К сожалению, определить, какой метод поддерживается источником, не так просто. Почему-то в спецификации эта особенность указывается нечасто и порой определить метод питания можно только по документации или по наклейке на корпусе. Если там указаны контакты 1-2-3-6, то питание подается по методу «А», если 4,5,7,8 — по методу «В».

Если же вы используете в ЛВС восьмипроводной кабель, о методе PoE можно не думать — на таких кабелях будет работать любое PoE-оборудование.

У незнакомых с технологией часто возникает вопрос: не опасно ли подключать в сеть с РоЕ «обычные» устройства без поддержки РоЕ? В общем, это безопасно — инжектор подаст в кабель питание только после того, как получит ответ о поддержке протокола от питаемого устройства. Это защищает оборудование от повреждений не только когда PoE не поддерживается, но и если сетевой кабель был обжат неправильно.

Однако существует технология Passive PoE, в которой передача питания по кабелю осуществляется парой отдельных устройств — подключенный к питанию инжектор подает напряжение на свободные пары, а сплиттер снимает его и выводит на отдельный разъем (розетку), к которому уже подключается обычное сетевое оборудование.

Инжектор Passive PoE подает питание в кабель сразу после включения и, если с другой стороны кабеля подключить не сплиттер Passive PoE, а непосредственно сетевое устройство, оно может выйти из строя. Ну и ошибка при обжимке кабеля в этом случае также может привести к неприятным последствиям.

Passive PoE может упростить (и удешевить) подключение «обычных» сетевых устройств без внедрения PoE в локальную сеть, но пользоваться им следует с осторожностью. Кроме того, поскольку Passive PoE может передавать питание только по свободным парам (как метод В в РоЕ и РоЕ+), в сетях 1000Base-T его использовать нельзя.

Стандарты

PoE описан стандартом 802.3af. В настоящее время разработаны и поддерживаются многими устройствами новые стандарты — 802.3at (PoE+) и 802.3bt (PoE++). Различия стандартов приведены в таблице:

Кроме того, последний стандарт 802.3bt задействует для передачи питания все 4 пары, поэтому использовать его на кабелях с двумя парами проводов не получится.

Стандарты 802.3 частично обратно совместимы: питающее устройство 802.3bt снабдит питанием и питаемое устройство 802.3af, и 802.3at. А вот сплиттер 802.3at от инжектора 802.3af может и не заработать — производители порой реализуют обратную совместимость и для приемников, но стандарт этого не требует; кроме того, порой таковая совместимость просто невозможна — например, если сплиттер потребляет больше, чем способен выдать инжектор.

Как мы видим, PoE — это достаточно просто и безопасно, и — в некоторых случаях — может значительно упростить внедрение распределенной системы на базе сети Ethernet и снизить её стоимость. Однако при её использовании следует уделить большее время планированию системы и правильно подобрать оборудование в соответствии с требуемыми скоростями передачи данных, используемыми кабелями, потребляемой мощностью и так далее.

Источник

Передача сигнала по кабелю витой пары

Специалисты в области мультимедиа знают, что получить качественный видео- и аудио сигнал – это еще полдела. Сложности возникают, если необходимо передать этот сигнал на десятки и сотни метров без искажений и помех, да еще, если аппаратура-приемник находится в неудобном или труднодоступном месте.

В настоящее время многие информационные, презентационные и рекламные системы являются мультимедийными, то есть способными воспроизводить изображение и звук, самых разных форматов от обычного видео до ультрасовременной компьютерной графики. Поэтому главным инструментом, находящимся на рабочем столе рекламщика, становится компьютер. Естественно, что воспроизводить созданное на компьютере видео и звук гораздо проще и экономичнее тоже с помощью компьютера с монитором VGA/XGA, хотя бы потому, что в этом случае не требуется преобразование форматов. Это экономит время, а в рекламном бизнесе время – деньги!

Но подключить компьютер «напрямую» к существующим информационным и рекламным системам иногда бывает не так-то просто. И в первую очередь возникает проблема, связанная с ограниченной длиной компьютерных кабелей. Дело в том, что все стандарты низкочастотной (не модулированной) связи двух устройств (как аналоговых, так и цифровых) проектировались исходя из предположения о размещении источника и приемника, так сказать, «на одном столе», поэтому длина стандартного соединительного кабеля обычно составляет 1,5-3 м. Если же устройство-приемник сигнала находится на большем расстоянии, возникает потребность в специализированном оборудовании – так называемых удлинителях интерфейса. Устройства этого класса помогают устранить изначальное ограничение на длину линии связи между компьютером и элементами информационной сети. Длина кабелей между компьютером и системами отображения очень ограничена.

Обойти это ограничение можно с помощью специализированных устройств – удлинителей интерфейса.

КОАКСИАЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ ИЛИ ВИТАЯ ПАРА?

На сегодняшний день одними из самых распространенных средств передачи видеоинформации являются коаксиальный кабель и кабель витой пары.

С помощью коаксиального кабеля осуществляется несимметричная передача сигнала, а витая пара обеспечивает симметричную передачу. Передачу сигналов по коаксиальному кабелю называют несимметричной передачей, так как коаксиальный кабель замыкает контур между источником и приемником, где центральная жила кабеля является сигнальным проводом, а экран – заземляющим. Несмотря на хорошее экранирование, коаксиальный кабель подвержен воздействию помех, поэтому передача с его помощью композитного сигнала и компонентного видеосигналов на значительные расстояния невозможна. Кроме того, коаксиальный кабель требует согласования выходного импеданса источника и входного импеданса приемника со своим характеристическим импедансом, особое внимание приходится уделять раскладке кабеля и заделке разъемов.

Альтернативой коаксиальному кабелю является витая пара. В отличие от коаксиального кабеля, при помощи витой пары осуществляется симметричная видеопередача, при которой все электромагнитные помехи и шум, в конечном счете, одинаково воздействуют на оба провода. Когда сигнал достигает приемного конца линии, он попадает на вход дифференциального усилителя с хорошо сбалансированным фактором коэффициента ослабления синфазного сигнала (КОСС).

Если два провода имеют схожие характеристики и достаточно закруток на метр (чем больше, тем лучше), на них будут одинаково воздействовать шумы, падение напряжения и наводки. Усилитель с хорошим КОСС на приемном конце линии устранит большую часть нежелательных шумов.

Витая пара обычно дешевле коаксиального кабеля, ее легче раскладывать, а разделка разъемов не представляет никаких проблем.

Видео обычно передают по коаксиальному кабелю либо по витой паре Кабель из витой пары имеет много преимуществ (технических и экономических)

Симметричными являются двухпроводные схемы, в которых оба проводника и все подключенные к ним цепи имеют одинаковый импеданс относительно земли и любого другого проводника.

Цель симметрирования состоит в том, чтобы сделать равными шумы, наводимые в обоих проводниках; в этом случае они будут представлять собой продольный, или синфазный, сигнал, который можно скомпенсировать в нагрузке.

Симметрирование – метод подавления шумов, который можно использовать в сочетании с экранированием там, где уровень шумов должен быть ниже уровня, достижимого при использовании только экранирования, или даже вместо экранирования.

Использование дифференциального усилителя явилось первым шагом на пути к созданию симметричной системы. Усилитель обеспечивает симметричную нагрузку, но источник остается несимметричным из-за наличия внутреннего сопротивления источника сигнала Rr. (рис. 1).

Рисунок 1 Уменьшение эффекта синфазных шумов

При симметрировании источника относительно земли (рис. 2) получается полностью симметричная система. В общем случае последовательно с проводниками оказываются включенными два синфазных напряжения шумов Uш1 и Uш2, которые вызывают появление токов шумов IШ1 и IШ2. Источники UГ1 и UГ2 совместно создают сигнальный ток Iг. При этом суммарное напряжение на нагрузке составит

Первые два члена в правой части уравнения представляют собой напряжения шумов, а третий член – напряжение полезного сигнала. Если IШ1 равен IШ2 и RH1 равно RН2, то напряжение шумов на нагрузке равно нулю. Уравнение при этом упрощается:

т. е. напряжение на нагрузке создает только сигнальный ток IГ.

Рисунок 2 Симметрирование источника сигнала

В качестве проводников в симметричных схемах обычно применяют неэкранированные или экранированные витые пары, так как они симметричны. Коаксиальный кабель, напротив, имеет несимметричную форму, поэтому для симметричной системы следует брать два коаксиальных кабеля.

Степень симметрии схемы, или коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС), определяется как отношение синфазного (продольного) напряжения шумов к вызванному им дифференциальному (или поперечному) напряжению шумов и выражается обычно в децибелах (дБ). Преобразование синфазного напряжения в дифференциальное является следствием несимметрии системы.

КОСС = 20 lg (Uсинф/Uдиф)

Чем лучше симметрия схемы, тем большее подавление шумов можно получить. Если было бы возможно достичь совершенной симметрии, шумы не могли бы проникать в систему. От хорошо спроектированной системы можно ожидать симметрию 60 – 80 дБ. Можно получить и лучшую симметрию, однако для этого обычно требуются специальные кабели, и может понадобиться индивидуальная подстройка схемы. Симметрия системы зависит от симметричности источника, сигнальных проводов и нагрузки, а также от симметрии любых паразитных импедансов. Между двумя входными проводниками должна быть обеспечена симметрия, как по активным, так и по реактивным сопротивлениям, т. е. активные и реактивные сопротивления каждого из проводников относительно земли должны быть равны.

Величина любых шумов, проникающих в симметричную схему, является функцией степени ее несимметрии и прямо пропорциональна синфазному напряжению шумов. Симметрия никогда не бывает совершенной, и при наличии синфазных напряжений шумов некоторое напряжение шумов поступает в схему. Синфазное напряжение шумов можно уменьшить соответствующим экранированием и заземлением. Экранирование можно использовать для уменьшения величины синфазного напряжения, наводимого на проводники, а симметрирование уменьшает долю синфазного напряжения, поступающего в нагрузку. Симметрия системы зависит от частоты сигнала. Обычно, чем выше частота, тем труднее получить точную симметрию, поскольку на высокой частоте большое влияние на работу схемы оказывает паразитная емкость.

Знание симметрии, обеспечиваемой отдельными компонентами, из которых строится система, не позволяет предсказывать степень симметрии всей системы. Например, отклонения в симметрии двух компонентов могут компенсировать друг друга таким образом, что суммарный баланс комбинации компонентов будет выше, чем от каждого из них. С другой стороны, компоненты могут быть такими, что суммарный баланс может оказаться меньше, чем от каждого компонента в отдельности.

Одним из способов гарантии хорошей симметрии всей системы является задание на каждый компонент допуска, существенно меньшего, чем величина общего допустимого разбаланса системы. Однако этот метод может привести к тому, что разработка будет не самой экономичной.

Недостаток симметричной передачи сигнала по витой паре состоит в том, что в дополнение к кабелю необходимы одно передающее и одно приемное устройство. Они увеличивают не только стоимость системы, но и риск потерять сигнал, если какой-либо из этих двух компонентов выйдет из строя.

Рассмотрим простейший случай, когда информацию от компьютера нужно воспроизводить с помощью видеопроектора или плазменной панели, находящейся на значительном удалении (скажем, 50-100 м) от системного блока компьютера. На первый взгляд, очевидным кажется решение о создании локальной сети из двух компьютеров и подключении устройства отображения вместо монитора второго компьютера, но как быть, если проектор должен крепиться к потолку или устанавливаться в таком месте, где обслуживать его станет, мягко говоря, неудобно?

Правильное решение заключается в использовании удлинителей интерфейса (extender или line transmitter) компьютерного монитора, современные модели которых обеспечивают передачу сигнала на требуемую дальность с малым уровнем помех по витой паре. Такое эффективное и недорогое техническое решение найдет применение во многих областях: в информационных системах на транспорте, в учебных заведениях или больницах.

Как и удлинители видеоинтерфейсов, удлинитель сигналов VGA действует на аппаратном уровне, поэтому он свободен от каких-либо проблем с совместимостью программного обеспечения, согласованием кодеков или преобразованием форматов.

До недавних пор по витой паре удавалось передавать без потери качества сигналы на сравнительно небольшие расстояния, однако в истекшем году ситуация коренным образом изменилась после того, как на рынке появилась новая линейка удлинителей для работы с витой парой. Благодаря новой элементной базе, а также новым аппаратным и схемным решениям удалось достичь настоящего прорыва: теперь сигналы без потери качества можно передавать на расстояния, превышающие 300 метров. Оборудование способно устойчиво работать с обычной неэкранированной витой парой категории 5, но гораздо лучшие результаты можно получить при использовании кабелей более высокого качества.

В новую линейку оборудования входят передатчики XGA сигнала в витую пару, усилители-распределители, коммутаторы, приемники сигналов из витой пары.

Возможности оборудования удовлетворят потребностям самых взыскательных пользователей.

Удлинитель сигналов VGA, использующий кабель на витой паре, не имеет проблем с совместимостью и не требует сложного обслуживания.

Новейшие разработки позволяют транслировать сигнал VGA на расстояния более 300 м

ЧТО И НА КАКОЕ РАССТОЯНИЕ ПЕРЕДАЕТ УДЛИНИТЕЛЬ

Пассивная линия (без усилителей/преобразователей):

Для сигналов VGA, Super-VGA или XGA:

Линия связи подвержена потерям на высоких частотах (High frequency loss), которые проявляются в снижении яркости до полного исчезновения цвета, ухудшении разрешения и четкости. Для устранения этой проблемы в удлинителях VGA/XGA используется схема управления потерями на высоких частотах, именуемая EQ (Cable Equalization, коррекция кабеля) или управление высокочастотной составляющей – HF (High Frequency) control. Схема EQ обеспечивает частотно-зависимое усиление сигнала для «спрямления» амплитудно-частотной характеристики.

Итак, удлинитель должен быть оснащен усилителем сигнала (желательно регулируемым) и системой EQ, а в качестве среды передачи лучше выбрать витую пару, как наиболее массовое и недорогое кабельное изделие.

ЛИНИИ НА ОСНОВЕ ВИТОЙ ПАРЫ

Способны передать композитный видеосигнал на расстояние до 300-1000 м (при передаче композитного сигнала на расстояние менее 100 м нет особого смысла переходить на витую пару). Компонентный и s-Video сигналы (для стандартного ТВ) можно передавать на расстояния, не намного меньшие, чем композитный сигнал.

Компонентные сигналы для телевидения высокой четкости (ТВЧ, HDTV) требуют большей полосы пропускания и хорошо передаются на 100-500 м.

Сигналы класса VGA можно передавать на расстояния до 100-300 метров. Пример системы передачи такого сигнала на 100 м приведен на рисунке 3, а разветвленной системы распределения сигнала до 250 м — на рисунке 4.

Передающее устройство удлинителя обычно преобразует видеосигнал(ы) в дифференциальный симметричный формат, наиболее подходящий для витых пар. На принимающей стороне восстанавливается стандартный видеоформат для воспроизведения полученного сигнала на мониторе.

Средой передачи в удлинителях могут также быть оптическое волокно и беспроводный радиоканал. По сравнению с витыми парами, оптоволокно значительно увеличит стоимость, а беспроводная связь не обеспечит достаточной помехозащищенности и надежности, да и получить разрешение на ее использование непросто. Удлинитель интерфейса должен быть оснащен регулируемым усилителем сигнала и схемой компенсации потерь на высоких частотах.

В качестве среды передачи можно использовать витую пару, как наиболее массовое и недорогое кабельное изделие, способное передать видеосигналы на большие расстояния.

Источник

Если нельзя, но очень хочется, то можно

Необходимость передачи SVGA-сигнала на большие расстояния появилась, наверное, одновременно с появлением этого стандарта. В сети можно найти достаточно большое количество публикаций, посвященных решению этой задачи, однако, судя по комментариям к этим материалам, после их изучения у читателей все равно остается ряд вопросов, ответы на которые не всегда легко найти.

Мне не раз приходилось подключать мониторы и телевизоры к источнику SVGA-сигнала, расположенному на расстоянии, превышающем типовые два метра. Чаще всего потребность в подобных удлинителях возникала неожиданно, причем в самый последний момент, когда времени на приобретение специализированных кабелей нужной длины, при условии, что они вообще существуют, уже не оставалось. Да и сам факт их приобретения не всегда соответствовал здравому смыслу, поскольку подобное подключение часто требовалось лишь для ограниченного периода времени, после чего дорогое оборудование просто бы валялось без дела.

Решение, предлагаемое в этой статье, относится к категориям «быстро» и «дешево». Для качественной передачи аналогового изображения по витой паре требуется использовать достаточно сложное оборудование, поэтому «чуда» от предлагаемого решения ожидать не следует. Однако, чаще всего «чуда» и не требуется. В моей практике, во многих случаях, если качество изображения на экране позволяло зрителям отличить человека от коровы, это уже было отличным результатом.

Когда необходимы SVGA-удлинители?

Чаще всего потребность в SVGA-удлинителях возникает во время проведения различных мероприятий на нестационарных или временных площадках, например, выставок или презентаций. В этом случае крупноформатный монитор или телевизор устанавливается в верхней части экспозиции, а формирующий изображение компьютер или ноутбук – на столе. Расстояние между компьютером и монитором в этом случае, с учетом всех особенностей монтажа проводов, может достигать 10 м, что значительно больше длины широкодоступных SVGA-кабелей.

Однажды мне довелось устанавливать подобную экспозицию в ресторане, в котором мой знакомый отмечал свадьбу. Молодожены сняли небольшой фильм о том, как они дошли до такой жизни, который во время банкета транслировался без звука с ноутбука на два больших телевизора. Длина кабеля, соединяющего источник видеосигнала с дальним телевизором, тогда составила около 25 м. Эта инсталляция просуществовала всего один вечер, после чего была полностью демонтирована.

Иногда потребность удлинить SVGA-кабель возникает и при долговременной стационарной эксплуатации компьютеров, например, для подключения телевизора или проектора, расположенного далеко от компьютера.

В некоторых случаях проектировщики мебели не всегда продумывают пути прокладки кабеля, соединяющего системный блок с монитором, из-за чего его длина оказывается больше стандартных двух метров. Выясняется это обычно тоже в самый последний момент, когда на столе уже расставлены фотографии детей и котов, а сотруднику нужно срочно выполнять свои функциональные обязанности. В этом случае, SVGA-удлинитель можно установить как временно – до приобретения специализированного кабеля нужной длины, – так и постоянно. Несмотря на очевидную «неправильность» такого решения, при небольших расстояниях (до 3 м) и использовании бюджетных мониторов с диагональю до 22 дюймов качество изображения оказывается вполне достаточным для длительной работы за компьютером и не вызывает дискомфорта или дополнительной усталости. Мне довелось несколько лет проработать за компьютером, монитор которого подключался к системному блоку с помощью UTP-кабеля длиной около 2.5 м – особенности моего стола не позволяли сократить это расстояние. И я не могу сказать, что качество изображения на экране как-то сказывалось на моем самочувствии или трудоспособности.

Наверное, единственной областью, в которой подобное решение использовать нельзя ни в коем случае, является область, связанная непосредственно с формированием изображений: полиграфия, графика, обработка видео и т.п. В этом случае искажения, вносимые витой парой, могут значительно повлиять на конечный результат. Однако, насколько мне известно, в подобных приложениях интерфейс SVGA из-за присущих ему ограничений используется далеко не всегда.

Зачем поднимать старую тему?

Интерфейс VGA был разработан компанией IBM в 1987 году. Буквально через несколько лет появилась его расширенная версия – SVGA (Super Video Graphics Array), которая стала неофициальным стандартом на несколько десятилетий. К сожалению, ограничения SVGA, в первую очередь, аналоговый способ передачи видеосигнала, не позволяют качественно передавать изображения с большим количеством элементов, поэтому с 2010 года этот стандарт считается устаревшим, и с каждым днем все больше производителей электроники прекращают его поддержку, используя вместо него более современные цифровые интерфейсы, например, HDMI.

Однако техника, поддерживающая интерфейс SVGA, все еще находится в эксплуатации и сможет качественно проработать не один год. Кроме того, даже в новом оборудовании производители нередко оставляют SVGA-разъемы, обеспечивающие совместимость со старым устройствами. Кроме того, интерфейс SVGA является простым и имеет неплохие технические характеристики, иначе его бы не использовали столько лет, поэтому установка его в простых приложениях позволяет удешевить аппаратуру, что является немаловажным в условиях рынка.

Кроме того, современные цифровые интерфейсы также имеют свои ограничения. Например, длина стандартного HDMI-кабеля не должна превышать десяти метров, хотя в продаже есть и пассивные кабели большей длины. Для передачи данных на большее расстояние необходимо применять дополнительные усилители, иногда встроенные непосредственно в кабель, или переходить с медного кабеля на оптический. Стоимость метра кабеля для интерфейсов SVGA и HDMI приблизительно одинакова и обычно намного больше стоимости метра простейших версий витой пары. Очевидно, что для простых приложений использование старых решений может оказаться экономически выгодней.

Таким образом, несмотря на наличие более современных технологий, на которые, без сомнения, нужно ориентироваться при выборе нового оборудования, можно прогнозировать, что интерфейс SVGA еще не один год будет активно использоваться в различных приложениях. Поэтому вопросы, рассмотренные в этой статье, все еще остаются актуальными, и, возможно, еще не одно поколение специалистов за несколько часов до начала очередной выставки будет искать быстрый и дешевый способ подключения монитора к ноутбуку или компьютеру.

Почему витая пара?

После массового распространения компьютеров витая пара, она же – хTP-кабель (UTP, STP или FTP со всеми разновидностями), стала одним из самых распространенных типов сигнальных кабелей. На сегодняшний день в кладовых любого ИТ-отдела можно обнаружить многометровые запасы этого кабеля, как абсолютно нового – в заводских бухтах, так и побывавшего в употреблении. Стоимость этого кабеля колеблется в широких пределах. При этом практика показывает, что даже самый дешевый неэкранированный UTP-кабель посредственного качества неплохо работает на небольших расстояниях. В сложных случаях, например, при большой длине линии связи или в напряженной электромагнитной обстановке, обычно используют более дорогие экранированные кабели (STP или FTP). Таким образом, практически у любого ИТ-специалиста всегда можно взять во временное пользование несколько десятков метров витой пары, чаще всего – совершенно бесплатно. В крайнем случае, требуемое количество UTP-кабеля можно легко купить – сейчас он продается даже в хозяйственных магазинах.

Подключить витую пару к видеоустройствам можно с помощью специализированных переходников (Рисунок 1), содержащих 15-контактные субминиатюрные разъемы DE-15 (их часто неправильно обозначают DB-15, DBН-15 или DB-15HD) для подключения к интерфейсу SVGA и RJ-45 для подключения к кабелю. В этом случае соединить удаленный монитор с компьютером можно всего за пять минут, не считая времени на прокладку кабеля. Для этого нужно просто обжать концы витой пары коннекторами RJ-45 с помощью инструмента, имеющегося в наличии у каждого специалиста, занимающегося обслуживанием информационных сетей.

Рисунок 1.	SVGA-переходник для подключения витой пары.

Самые дешевые пассивные переходники просто соединяют проводники витой пары с нужными контактами SVGA-разъема, то есть, фактически, являются тем же решением, что и будет предложено ниже, только в фирменной упаковке. В более дорогих могут содержаться узлы, обеспечивающие согласование несимметричных каналов интерфейса SVGA с симметричной средой распространения сигналов. А самые дорогие активные адаптеры имеют дополнительные усилители и корректоры, позволяющие не только ощутимо улучшить качество изображения, но еще и передавать звук. Очевидно, что стоимость активных переходников будет намного выше пассивных. Кроме того, для них потребуется еще и дополнительный источник питания.

Рисунок 2.	Разъем DE-15 и корпус для установки на кабель.

Простой SVGA-удлинитель с вполне удовлетворительным качеством передачи сигнала можно собрать и самому. Для этого достаточно всего двух разъемов DE-15 (Рисунок 2), обычно всегда присутствующих в наличии практически у всех продавцов электронных компонентов. В крайнем случае, эти разъемы можно снять с нерабочих мониторов или SVGA-кабелей – после аккуратного удаления внешнего пластикового компаунда активная металлическая часть этих разъемов может быть вполне пригодна для дальнейшего использования. Однако намного проще их купить в радиомагазине.

Схема SVGA-удлинителя

В последней версии интерфейса SVGA используются семь сигналов (Таблица 1), пять из которых (RED, GREEN, BLUE, H_SYNC и V_SYNC) предназначены для передачи изображения, а два (SDA и SCL) образуют информационный канал (Display Data Channel, DDC), позволяющий источнику видеосигнала определить тип и параметры устройства отображения информации. Кроме того, в последних версиях интерфейса DDC (E-DDC) предусмотрена возможность получения информации об оконечном видеоустройстве, даже когда оно выключено. Для этого на контакт 9 разъема SVGA подается постоянное напряжение +5 В, используемое для питания внешних узлов системы E-DDC.

Таким образом, для реализации полноценного SVGA-удлинителя, поддерживающего все функции этого интерфейса, необходим кабель, содержащий не менее девяти проводов: общий провод, семь проводов для передачи информационных сигналов и один провод для питания узлов интерфейса DDC. Создать такой удлинитель можно только на основе экранированных кабелей FTP или STP (Рисунок 3), поскольку в неэкранированном кабеле UTP всего восемь токопроводящих жил.

Рисунок 3.	Схема полнофункционального SVGA-соединителя на основе кабеля FTP или STP, позволяющего передать сигналы на небольшие расстояния.

Однако подобный удлинитель будет нормально работать только при небольших длинах кабеля, не превышающих нескольких десятков сантиметров, а для таких длин нет никакого смысла использовать витую пару. Дело в том, что максимальная частота видеосигналов RED, GREEN и BLUE может превышать 100 МГц, а распространение сигналов с такой частотой происходит уже исключительно с помощью электромагнитных волн даже при использовании медных кабелей. Поэтому при передаче видеосигналов следует особое внимание уделять линиям связи.

Еще одним высокочастотным сигналом, критичным к качеству кабеля, является сигнал горизонтальной синхронизации H_SYNC. И хотя его частота намного меньше, а энергетический уровень больше (размах сигнала H_SYNC равен 5 В, в то время как размах видеосигналов RED, GREEN и BLUE не превышает 1 В), проникновение помехи в этот канал может привести к серьезному ухудшению качества изображения, проявляющемуся в «дрожании» вертикальных линий, вплоть до срыва синхронизации.

Из-за этого в специализированных SVGA-кабелях сигналы RED, GREEN, BLUE и H_SYNC передаются по отдельным коаксиальным линиям с волновым сопротивлением 75 Ом (Рисунок 4), позволяющим как максимально защитить каналы от внешних электромагнитных помех, так и максимально уменьшить взаимную интерференцию сигналов. Остальные сигналы (V_SYNC, SDA и SCL) являются относительно низкочастотными и не требуют для передачи каких-либо специализированных линий связи.

Рисунок 4.	Схема специализированного SVGA-кабеля (красным цветом показаны цепи, связанные с общим проводом).

Однако витые пары являются симметричными линиями с волновым сопротивлением 100 Ом, поэтому, если просто подключить их к разъемам SVGA, то в местах соединения кабеля возникнут отражения сигнала, которые приведут к появлению повторов на изображении, расстояние между которыми будет пропорционально длине кабеля. Максимально уменьшить это повторы можно только с использованием специализированных узлов, обеспечивающих согласование как типов линии (симметричная/несимметричная), так и волновых сопротивлений (75/100 Ом) (Рисунок 5).

Рисунок 5.	Принцип согласования несимметричного канала SVGA с симметричной линией витой пары.

Кроме того, паразитная емкость кабеля, пропорциональная его длине, приведет к ослаблению высокочастотных компонентов сигнала, что станет причиной уменьшения четкости и «размытия» изображения. Поэтому в идеальном случае на входе и выходе кабеля нужно поставить не только согласователи, но и корректоры АЧХ канала.

Таким образом, при передаче SVGA-сигнала по витой паре на большие расстояния приходится идти на компромиссы. Первый компромисс заключается в задействовании трех витых пар для передачи сигналов RED, GREEN и BLUE (Рисунок 6). Оставшиеся два проводника используются для передачи сигналов синхронизации, причем обратные токи сигналов H_SYNC и V_SYNC будут протекать по обратным проводам каналов видеосигналов.

Рисунок 6.	Схема SVGA-удлинителя на основе витой пары (при использовании неэкранированного кабеля UTP экран кабеля не подключается).

Такой вариант является не самым лучшим с точки зрения теории связи, однако в этом случае следует учесть одну особенность аналоговых видеосигналов, заключающуюся в передаче сигналов синхронизации во время обратного хода луча, когда информация об изображении не передается. Из-за этого взаимное влияние видеосигналов и сигналов синхронизации минимально и не приводит к ощутимому ухудшению качества изображения (в композитном видеосигнале сигналы синхронизации и изображения передаются в одном канале, совершенно не мешая друг другу).

Таким образом, только для передачи видеосигнала необходимо задействовать все восемь проводников витой пары. Из-за этого возможностей для передачи сигналов DDC уже не остается. Это является вторым компромиссом, на который приходится идти при использовании подобных удлинителей. Источник видеосигнала теперь никогда не узнает, что за устройство подключено к разъему SVGA и в каких режимах оно может работать. Эти настройки придется вводить вручную, и, возможно, для этого придется отключить функцию Plug-and-Play, чтобы убрать ограничения, накладываемые на неизвестные устройства. К счастью, это никак не ограничивает основной функционал рассматриваемой системы – передачу изображения.

Какие пары кабеля использовать для передачи конкретных сигналов – дело вкуса монтажника. Например, оранжевую пару можно использовать для передачи сигнала RED, зеленую – для GREEN, синюю – для BLUE и коричневую – для H_SYNC и V_SYNC, но это не принципиально, поскольку витые пары кабелей xTP имеют приблизительно одинаковые электрические характеристики и отличаются лишь шагом скрутки.

Источник