[논문]전송선로 모델을 이용한 UTP 케이블의 NEXT 해석

이원희; 박위상

전송선로 모델을 이용한 UTP 케이블의 NEXT 해석
Near-end Cross-talk Analysis of Unshielded Twisted Pair Cable using the Transmission Line Model 원문보기

한국인터넷방송통신·TV학회논문지 = The Journal of The Institute of Webcasting, Internet Television and Telecommunication, v.9 no.2, 2009년, pp.59 - 63

이원희 (포항공과대학교 전자전기공학과) , 박위상 (포항공과대학교 전자전기공학과)

초록
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UTP 케이블은 광범위하게 사용되고 있고, 최근에는 UHF 주파수 밴드를 위한 제품도 개발되고 있다. UTP 케이블의 가장 중요한 성능 중 하나는 NEXT 특성이다. NEXT 특성을 만족하는 UTP 케이블을 제조하기 위해서 적당한 피치의 길이를 선택하는 기술을 연구하였다. 전산모사는 선로 사이의 뮤추얼 인덕턴스와 커패시턴스를 포함한 전송선로 모델을 이용하였고, 주파수는 1 MHz에서 600 MHz까지의 데이터로 나타내었다. Cat. 6 케이블 NEXT의 worst margin은 전산모사와 측정 결과가 잘 일치하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The UTP cable has been widely used, recently it is being developed for use in the UHF frequency band. One important characteristic of the UTP cable is NEXT. This research is to develop a pitch selection technique for an UTP cable which leads to a satisfactory NEXT. The transmission line model involving mutual inductances and capacitances between line pairs is used, and the simulation was carried out for frequencies from 1 MHz to 600 MHz. With respect to the worst margin of the NEXT for a Cat. 6 cable the simulation and measurement results show a good agreement.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문은 초고속 통신에 사용되는 전송 매체인 UTP 케이블의 NEXT 특성에 관한 것이다. UTP 케이블의 사용 원리에 대해서 이론적인 접근을 하였으며, 그 검증을 Matlab 7.

가설 설정

선로 자체의 특성이므로 전산모사(simulation)를 통한 NEXT 예측은 무수히 많은 경우의 수에 맞춰가며 제작해 측정하는 것에 비해 매우 효율적이고, 필요한 작업이 라고 할 수 있다. NEXT에 대한 crosstalk 예측을 중심으로 프로그램을 작성했으며, lossless conductor이며 lossless media라는 가정을 두었다.
본 논문에서는 전송선로 모델을 이용하여 전송선로를 충분히 작은 세그먼트(segment)로 나누어 각 세그먼트에서의 케이블은 평행하다고 가정하고 각 세그먼트에서의 전송선 파라미터인 L(inductance)과 C(capacitance), M(mutual inductance)을 구하여 crosstalk를 구하였다.

제안 방법

이 chain matrix에 제안한 terminal condition을 적용하면 crosstalk 예측이 가능하다. 본 논문에서는 Paul에 의해 제시된 2차원적인 케이블의 모델링과는 달리 3차원적인 해석을 통해 좀 더 실제 케이블과 근접한 전산모사가 진행 되도록 하였다. 그림 1에는 TP 케이블의 geometry를 나타내었다.
6 케이블의 NEXT 측정 결과이다. 실험은 100 m UTP 케이블을 네트웍 분석기 (Network analyzer)에 연결하여 측정한다. 현재 Cat.

데이터처리

본 논문은 초고속 통신에 사용되는 전송 매체인 UTP 케이블의 NEXT 특성에 관한 것이다. UTP 케이블의 사용 원리에 대해서 이론적인 접근을 하였으며, 그 검증을 Matlab 7.0으로 작성된 프로그램으로 전산모사 하여 검증하였다. 해석 방법은 전송선로 모델을 이용하였으며, 전송선을 충분히 작은 세그먼트로 나누어 각 세그먼트에서의 전송선 파라미터를 구하고 이를 통해 chain matrix를 구해 terminal condition을 적용하여 crosstalk를 계산하였다.

이론/모형

UTP 케이블의 해석을 위해 전송선로 모델을 이용한다. 케이블을 충분히 작은 구획으로 나누어 각 구획마다 생기는 2개의 wire를 평행 도선으로 근사화해 각 wire 사이 또는 wire와 ground 사이의 전송선로 파라미터 L, C, M을 구해 C.
0으로 작성된 프로그램으로 전산모사 하여 검증하였다. 해석 방법은 전송선로 모델을 이용하였으며, 전송선을 충분히 작은 세그먼트로 나누어 각 세그먼트에서의 전송선 파라미터를 구하고 이를 통해 chain matrix를 구해 terminal condition을 적용하여 crosstalk를 계산하였다. 이러한 이론을 근거로 케이블의 외형적인 조건 및 피치 길이를 입력하면 주파수에 따른 NEXT를 계산하고 규정된 specification과의 worst margin을 구할 수 있다.

성능/효과

이러한 이론을 근거로 케이블의 외형적인 조건 및 피치 길이를 입력하면 주파수에 따른 NEXT를 계산하고 규정된 specification과의 worst margin을 구할 수 있다. NEXT의 전산모사 결과, 실험에서와 비슷한 worst margin 결과를 얻을 수 있었고, 전송선로 모델을 이용한 해석 방법이 타당하다는 것을 알 수 있었다.
전산모사 결과가 각 pair 별로 차이가 많이 발생하지 않았지만, NEXT 결과는 Spec.대비 worst margin이 가장 중요한 결과이므로 본 전산모사 결과는 실험을 예측하기에 매우 적합하다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	UTP 케이블은 전속 소도 및 용량에 따라 무엇으로 구분되는가?	현대의 전송매체는 대용량 고속의 정보를 전송하도록 요구되고 있다. 현재 UTP(Unshielded Twisted Pairs) 케이블은 LAN 용으로 많이 사용되고 있으며, 전송 속도 및 용량에 따라 Cat. 5, Cat. 5E, Cat. 6 등으로 구분된다. 이 중 Cat.
	현재 UTP 케이블은 어떤용으로 많이 사용되고 있는가?	현대의 전송매체는 대용량 고속의 정보를 전송하도록 요구되고 있다. 현재 UTP(Unshielded Twisted Pairs) 케이블은 LAN 용으로 많이 사용되고 있으며, 전송 속도 및 용량에 따라 Cat. 5, Cat.
	UTP 케이블의 해석 방법은 무엇인가?	0으로 작성된 프로그램으로 전산모사 하여 검증하였다. 해석 방법은 전송선로 모델을 이용하였으며, 전송선을 충분히 작은 세그먼트로 나누어 각 세그먼트에서의 전송선 파라미터를 구하고 이를 통해 chain matrix 를 구해 terminal condition을 적용하여 crosstalk를 계산하였다. 이러한 이론을 근거로 케이블의 외형적인 조건 및 피치 길이를 입력하면 주파수에 따른 NEXT를 계산하고 규정된 specification과의 worst margin을 구할 수 있다.

참고문헌 (7)

J. R. Moser, R. F. Spencer, "Predicting the Magnetic Fields from a Twsited-Pair Cable", IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility, Vol. EMC-10, No.3, pp. 324-329, 1968.

상세보기
S. Shenfeld, "Magnetic Fields of Twisted-Wire Pairs", IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility, Vol. EMC-11, No.4, pp. 164-168, 1969.

상세보기
A. Rashid, "A Mathematic Analysis of the Electromagnetic Compatibility of Twisted Wires", IEEE International Symposium on EMC, pp.31-35, 1978.
C. R. Paul, J. W. Mcknight, "Prediction of Crosstalk Involving Twisted Pairs of Wires-Part1: A Transmission Line Model for Twisted Wire Pairs", IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility, Vol. EMC-21, No.2, pp. 92-104, 1979.

상세보기
C. R. Paul, "Literal Solutions for Time-Domain Crosstalk on Lossless Transmission Lines", IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility, Vol. EMC-34, No. 4, pp. 433-444, 1992.
C. R. Paul, A. E. Feather, "Computation of the Transmission Line Inductance and Capacitance Matrices form the Generalized Capacitance Matrix", IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility, Vol.EMC-18, pp. 175-183, 1976.

상세보기
C. R. Paul, "Solution of the Transmission Line Equations for Tree-conductor lines In Homogeneous Media", IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility, Vol. EMC-20, pp. 216-222, 1978.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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