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Feldmessgeräte – wie genau sind sie wirklich? - R&M Connections

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n Limit
n Netzwerkanalysator
n Feldmessgerät 1
n Feldmessgerät 2
n Feldmessgerät 3
Feldmessgeräte –
wie genau sind sie wirklich?
NEXT-Messung an einem Channel zwischen den kritischen Ader­
paaren 36 und 45. Die Grenzwertkurve entspricht ISO/IEC 11801
Anhang 2. Die Ergebnisse von Feldmessgerät 1 stimmen gut mit
denen des Netzwerkanalysators überein.
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Meinungen gelten als subjektiv, Messungen als objektiv. Doch wie genau sind
die Ergebnisse? R&M hat mehrere Feldmessgeräte getestet
und die Resultate verglichen. Denn R&M meint: Hochqualitative Messungen kosten
am Anfang mehr, schlussendlich jedoch weniger als Fehlentscheidungen.
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Feldmessgeräte für LAN-Verkabelungen sollen schnelle und einfache Zertifizierungs- und Abnahmemessungen er­
mög­­lichen. Voraussetzung ist, dass ihre
Genauigkeit dem Zweck genügt. Die
Messunsicherheiten sind deshalb in Nor­
men festgelegt, denn schliesslich sollen
Messgeräte von unterschiedlichen Herstellern das gleiche Ergebnis liefern.
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Global Difference Measure, das Mass
der gesamten Abweichung, ermittelt nach
der Feature-Selective-Validation-Methode
nach IEEE-Std. 1597.1/.2, hier für Feldmessgerät 1 (oben) im Vergleich zum Netzwerk­
analysator. Die Balken zeigen die Häufigkeit,
mit der die Übereinstimmung der Messpunkte als «exzellent», «sehr gut», «gut»
usw. klassifiziert wurde. Dieselbe Messung
für Feldmessgerät 2 in der unteren Grafik.
Der Unterschied ist eindeutig.
34 I
CONN CTIONS
9I2011–41
Der wahre Wert
IEC 61935-1 Edition 3 (2009-07) definiert je nach Anwendung verschiedene
Genauigkeitsklassen, beispielsweis Le­
vel IIIE, geeignet für Messungen von
Klasse EA Verkabelungen. Die angegebenen Messunsicherheiten beschreiben
die ma­xi­mal erlaubte Abweichung des
Mess­werts vom wahren Wert. Diesen
wahren Wert kennt genau genommen
niemand. Man kann aber mit einem
Netz­werkanalysator hochgenaue Referenzmessungen durchführen, deren Ergebnisse sehr nah am wahren Wert
liegen, und die Ergebnisse der Feldmessgeräte darauf beziehen.
Messunsicherheiten
Für Channel-Messungen sind an Messgeräte nach Level IIIE folgende Ge­nau­ig­
keitsforderungen zu stellen: 4,1 dB bei
500 MHz für RL (Return Loss), 5,2 dB
bei 500 MHz für NEXT (Near-End Crosstalk). Das bedeutet, dass ein Feldmess-
gerät durchaus «+4,0 dB, pass» an­
zeigen kann, während in Wahrheit das
System die geforderten Spezifikationen
nicht erfüllt. Ebenso könnte die Anzeige
«–4,0 dB, fail» lauten, obwohl das System die Spezifikationen erfüllt. Für RL ist
ei­
ne Fehleinschätzung besonders kritisch: Wie eine neuere Untersuchung*
zeigt, kann eine Überschreitung des RLGrenzwerts um 0,8 dB die Übertragung
von 10 Gigabit pro Sekunde bereits so
stören, dass das System auf 1 Gigabit
pro Sekunde zurückschaltet. Dies kommt
da­her, dass für RL grössere Störeinflüsse als für NEXT erlaubt sind.
Selbstverständlich sind alle Feldmessgeräte herstellerunabhängig (ETL-)verifiziert. Das Problem besteht in den von
den Normen grosszügig zugelassenen
Fehlergrenzen, wobei IEC 61935-1 es
den Messgeräteherstellern erlaubt, verringerte Fehlergrenzen informativ anzugeben. Mit einem guten Feldmessgerät
lassen sich die Fehlergrenzen deutlich
enger fassen, wie die Messungen von
R&M zeigen.
Empirische Methoden
Die Beurteilung der Messkurven fällt
einem Experten mit geübtem Blick nicht
schwer. Um jedoch einen objektiven Ver­
gleich herzustellen, empfiehlt sich die
sogenannte Feature-Selective-Valida­tion-
NEXT-Messung an einem Channel zwischen den kritischen Ader­
paaren 36 und 45. Die Grenzwertkurve entspricht ISO/IEC 11801
Anhang 2. Die Kurvenverläufe der Feldmessgeräte 2 und 3 weichen
deutlich von denen des Netzwerkanalysators ab.
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RL-Messung an demselben Channel. Hier stimmen nur die
Ergeb­nisse des Feldmessgeräts 1 gut mit denen des Netzwerk­
analysators überein, während Feldmessgerät 2 im oberen und
Feldmessgerät 3 im unteren Frequenzbereich zu hohe bzw.
zu tiefe Werte zeigt. Dies könnte bei geringeren Reserven des
Channels zu einer Klassi­fi­zierung als «gut» führen, obwohl der
Channel «schlecht» ist – oder umgekehrt.
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Methode nach IEEE-Std. 1597.1/.2. Sie
basiert auf empirischer Forschung und
wurde ursprünglich entwickelt, um bei
elektromagnetischen Verträglichkeitsuntersuchungen (EMV) den Grad der
Übereinstimmung von rechnerischen
Simulationen und Messergebnissen zu
quantifizieren.
Sie lässt sich jedoch auf beliebige Daten wie zum Beispiel Kurvenverläufe
anwen­den, um ihre Übereinstimmungen oder Abweichungen ähnlich wie ein
menschlicher Experte zu prüfen. Jedem
Messpunkt wird dabei je nach Über­
einstimmungsgüte ein beschreibendes
Kriterium von «exzellent» bis «sehr
schlecht» zugewiesen. Aufgrund der
Häu­
figkeitsdarstellung kann eine Aus­
sage über den Übereinstimmungsgrad
getroffen werden.
Wendet man diese Methode auf die
Messwerte von Feldmessgerät 1 und 2
im Vergleich zu denen des Netzwerk­
analysators an, so zeigt sich auch hier,
dass Feldmessgerät 1 eindeutig zu bevorzugen ist.
R&M unterscheidet aus diesem Grund
zwischen Messgeräten für Channel- /
Permanent-Link-Zertifizierung (PASS /
FAIL gemäss Norm) und Referenzmessgeräten. Die Referenzierungs­
mess­­
geräte müssen die Level-IIIEGenauigkeitsanforderungen klar übertreffen, z.B. Feldmessgerät 1. Nur die
Referenzmessgeräte erlauben quantitative Reserveaussagen und Vergleichsmessungen von Klasse EA Systemen. n
* IEEE 10GBASE-T over TSB-155 or Cat.6A
compliant links. A practical experience
& consequences for field testing.
Von Christian Schillab.
Zu finden auf https://www.bicsi.org.
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Dominik Schweizer | Innovation
Engineer, Corporate Innovation
dominik.schweizer@rdm.com
CONN CTIONS
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Gesundheitswesen
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