對ADSL接入方式銅纜可用線對率分析

2019-11-03 10:08:02

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供稿：網友

李繼光
天津市長途電信線務局

　　摘要：指出了為發展ADSL而提高市話音頻銅線電纜的傳輸質量和維護水平的必要性，分析了銅線電纜線對有關指標參數低劣的原因和對傳輸ADSL的影響，并提出了一些改進的意見。

　　關鍵詞：非對稱數字用戶線；全塑市話銅線電纜；衰減；串音；回波損耗

1 引言

　　隨著人們對寬帶網絡需求的急劇增長，非對稱數字用戶線（ADSL）寬帶接入模式以其獨有的優勢受到了廣大用戶的青睞。ADSL技術經過多年來的發展，在中國市場上已渡過了導入期，進入了增長期，并逐步向成熟期過渡。2003年將是國內ADSL市場高速發展的年度。

　　ADSL技術是一項在現有市話銅線電纜上為用戶提供下行速率8Mbit/s，上行速率1Mbit/s的寬帶接入技術。盡管ADSL設備廠商為向運行商提供兼容性好、應用界面簡單、安裝方便的終端設備絞盡了腦汁，但畢竟還是在市話音頻銅線電纜上進行的傳輸，情況比較復雜。如鋪設的年代不同，距離長短不一，線徑有粗有細，電纜接頭有多有少，線路老化的程度不同等等，特別是早期的ADSL設備對線路的要求比較苛刻，只有10%-15%左右的線對可以使用，而近期的ADSL設備據說也只有30%的線對可以使用。因此，銅線電纜線對的可用率低已成為制約ADSL發展的一個瓶徑，而PSTN網絡龐大的雙絞線對的資源又需要被充分地利用，因此提高市話音頻銅線電纜的傳輸質量和維護水平就成為發展的ADSL的關鍵所在。

2 全塑市話銅線電纜對ADSL傳輸的影響

　　目前常用的銅質金屬電纜有三種，即：全塑市話銅線電纜、數字通信電纜和同軸電纜。

　　全塑市話銅線電纜是傳輸音頻信號的對稱電纜，隨著通信技術的發展，在高質量的銅線線對上開放ADSL或甚高速數字用戶線（VDSL）寬帶業務已成為可能，特別是開放VDSL，可以在300m-1500m的線路上開通51Mbit/s-55Mbit/s速率的寬帶業務。數字通信電纜也是目前比較理想的一種寬帶接入網的傳輸媒體，一般用于大樓綜合布線，如5類電纜，在100m之內傳輸速率可達100Mbit/s；6類電纜，可以用于千兆比的以太網之中，若采用四對線全雙工的方式，每對線的傳輸速率可達200Mbit/s-400Mbit/s。不論是全塑市話電纜還是數字通信電纜，均屬于對稱結構，由于影響數字通信傳輸質量的因素大體相仿，因此可以借鑒對數字通信電纜分析的方法來定性地分析市話銅線電纜，從中總結出一些提高市話銅線電纜ADSL可用率的方法。

分析包括以下方面：

（1）衰減對ADSL傳輸的影響

　　全塑市話銅線電纜線對用于高頻傳輸時，衰減常數的計算公式為：

式中：R為導線的交流回路電阻；

C為導線間的互電容；

G為導線間的介質電導；

L為導線電感

　　從式中可以看出，減小R和G是減小衰減常數的有效措施，減小R可以通過加大導線直徑來實現，減小G則可通過增加線對間（包括導線間，導線與地間）的絕緣電阻來實現。

　　在一般情況下，只要導線間絕緣電阻有足夠大，即G很小，那么

項目可以不考慮，中考慮

項就可以了。而該項主要是減小互電容C，因此可以通過加大絕緣層的厚度或采用絕緣層物理發泡技術以及減小相對介電常數的方法來減小互電容C，使衰減常數降低。

　　衰減是信號沿鏈路傳輸損失的一種量度，是以dB表示的，通常是頻率的連續函數，即頻率上升，衰減隨之增大。衰減也會隨著鏈路長度的增加而增大，即鏈路越長電信號的損失就越多。引起衰減的因素還有溫度，阻抗不匹配以及連接點接觸不良等等。當然，不論是哪種因素，當衰減增大到一定程度時都就造成信號傳輸的不可靠。

　　從目前天津本地網內市話銅線電纜的現狀看，銅線電纜的線徑一般在0.32mm-0.7mm之間，市區以0.4mm為主，效縣一般為0.5mm-0.7mm。出局電纜一般通過電纜交接箱采用架空2000對全塑市話銅線電纜，再遞減到1200對-400對。也有管道電纜，但受管道段長的限制（120m-130m）平均每2-3段就需要建一個電纜接頭。另外，用戶線路的構成是：主配線架（MDF）→局內成端→管道主干電纜→電纜交接箱→配線電纜→分線盒→引入線。按4km用戶線的長度計算，電纜接頭點包括交接箱，分線設備接點在內，一對銅線對總的接頭點至少在20個以上。因此導線接頭的制作質量對于減少衰減，確保ADSL信號高質量的傳輸及提高線對的可用率，意義都是十分重大的。

　　接頭電阻包括接觸電阻，接續模塊體積電阻以及引線電阻三個部分，而模塊體積電阻和引線電阻幾乎是不變的，因此接頭電阻的變化主要取決于接觸電阻。接觸電阻大，接觸不良的因素是：

　　a.機械性能方面的變化：目前全塑市話電纜主要采用接續模塊進行芯線連接，接續模塊包括電纜配線架，交接箱，分線設備等，接續的原理不外乎靠擠壓應力推持導線和連結器之間的接觸。由于接頭機械性能的劣化，特別是應力的張弛和蠕變，會使得應力連續地減小和接觸面積的變小，以致接觸電阻的增大。另外，在接頭長期受到應力作用或反復受到振動的情況下，接觸表面也會發生移動或產生疲勞效應。還有，熱膨脹等等，這都是使機械性能劣化和接觸電阻增大原因。

　　b.化學性能方面的劣化。金屬表面暴露在含有氧氣的環境中就有可能被氧化，特別是當接頭不是緊密接觸、存在間隙時，間隙內的空氣氧化就可能導致接頭接觸不良。此外當所處環境存在水氣、塵土、鹽或工業廢氣時，也會使接頭接觸面產生多種形式的腐蝕，導致接頭導電率的下降。

　　天津市區水位較高，電纜接續工作又都是在地下井內進行，由于井內常年有積水濕度大，在井下接續時間長了，封焊外護套后電纜接頭內就很容易進入潮氣，而操作人員又往往忽略驅潮處理的環節，隨著通電使用時間的延長，很多接續模塊的接頭就會出現不同程度的銹蝕，導致線對R和G的上升和線路衰減的增大。

　　另外，交接箱，分線設備的密閉性能差，卡接點常年暴露在惡劣的環境中，會發生接續模塊接頭的氧化和銹蝕。再加上這些設備一般都安裝在路邊，時時受到過往車輛的震動以及操作人員在操作中不使用專用工具，使卡接片失去彈性和變形等等，都會造成接頭的劣化，R、G的增大和線路衰減的增大。

（2）串音對傳輸ADSL的影響

　　由于線對間存在電磁場耦合和非平衡電容產生的容性效應，在線對間傳輸了人們不需要的信號和噪聲，這就是串音。因此降低串音的主要因素就是要改善線對間電容的不平衡性、絕緣單線的均勻性和對稱性，這是提高近端串音防衛度和遠端串音防衛度的基礎。另外，采用線對紐絞節距的設計方法，即對全塑市話銅線電纜內的各線對進行紐絞，并使其節距各不相同，也會起到與明線以不同交叉指數作交叉來提高串音防衛度同樣的作用，進而減小了線對間的串擾。當然，這需要在電纜施工中盡量保護好線對的紐絞節距。

（3）結構回波損耗對ADSL傳輸性能的影響

結構回波損耗主要對縱向結構均勻性差造成的，要提高線對縱向結構的均勻性，就要保持電纜縱方向特性阻抗的均勻一致性。線路不均勻的原因有以下方面：一是在敷設電纜時將不同線徑或不同材料的導線連接了起來。例如，地下電纜線徑與架空電纜的線徑不一致，或引入線采用的是鐵質平行線等等。由于其質徑不同，一次參數各不相同，在一對線路上一次參數就不能均勻分布。二是因為線路本身的結構不均勻，如絕緣單線線徑不均勻或絕緣材料不均勻等等。這些不均勻，都會造成阻抗的波動和不匹配，而產生電磁波反射。當反射的電磁波到達接收機時，便會產生與頻率相關的衰減，而限制了傳輸速率的提高，也導致接收信號的失真和對脈沖的正確判決產生影響。總之，不均勻點使傳輸信號在傳輸中途就產生了反射，不僅減少了到達接收端的能量，也降低了傳輸的質量。

3 提高ADSL接入可用線對率的措施

　　根據以上分析，為了提高全塑市話銅線電纜傳輸ADSL信號的質量和線對的利用率，筆者認為應采取以下措施：

　　（1）大力發展光纖用戶接入網，通過接入網設備間使光纖靠近用戶，進一步縮短全塑市話銅線電纜的長度。目前天津市區有50多個端局，100多個接入網設備間，均勻地分布在市區范圍內，設備間也基本上位于服務區的中央。因此在寬帶網的建設中應充分利用這些設備間，縮短銅纜到用戶的距離。特別是由于從設備間引出的銅線電纜使用的年限短，傳輸質量高，用于ADSL寬帶接入線對的利用率肯定也會很高。

　　（2）由于市話用戶電纜的接頭較多，接頭卡接點會對信號傳輸質量產生影響，這在前面已經做了敘述，因此要求電纜接續模塊、交接箱、分線設備卡接模塊卡接點的接觸電阻要小，傳輸要可靠。就是說要采用高質量、高穩定性、經久耐用、防潮的接續模塊。即在模塊內應充裝特殊的防潮物，以有效地抵御水分和潮氣的侵襲，確保卡接點與空氣的隔絕和接線處不受腐蝕，使線路的絕緣性能得到提高。同時，還要選擇密閉性能好的交接箱與分線設備等等。

　　（3）目前天津地區全塑主干市話電纜普遍采用的是單位式的纜心結構，每個單位的芯線按同心式電纜進行紐絞和分層配置。由于在一捆銅線電纜線對中只有部分線對能夠用于ADSL寬帶接入，如果使用得多了就會產生互相間的串擾。因此應制定出ADSL選線的原則，使ADSL線對盡量均勻、對稱地分布在銅線電纜之中，另外，配線電纜也應盡量采用小對數的銅線電纜，并加大電纜布放段的長度，以減少接頭，降低電阻和減少衰減，將線對間的串擾降到最低。

　　（4）因平行引入線沒有紐絞，可能會造成串擾，因此應采用雙絞線作為引入線。

　　（5）電纜即是電磁干擾的主要發生者，又是電磁干擾的主要接收者，因此應按市話電纜技術規范的要求，嚴禁使用無屏蔽層的全塑電纜。當電纜周圍存在著電磁干擾時，應采取有效的屏蔽措施，確保電纜的傳輸性能不受影響。這里，一是要減少電纜本身向外輻射的能量，二是要提高抗外來電磁干擾的能力。為了消除干擾，屏蔽層不能有間斷點，就是說在制作電纜接頭時一定要將接頭兩側的屏蔽層連接。特別是對于屏蔽系統而言，單有一個金屬屏蔽層是不夠的，還需要有正確、良好的接地系統，把干擾有效地引入大地，以保證信號在屏蔽系統內安全可靠地傳輸。

　　（6）做好地下電纜氣壓的維護工作。對于非填充電纜，纜芯中的潮氣是影響線對絕緣電阻的一個關鍵因素，因此要確保充入電纜中的氣體有足夠的干燥度，一旦發現電纜漏氣，就應及時進行查找，確保電纜在使用中不因外護套的損壞而入浸潮氣或進水。因為全塑電纜進水后，水份會隨著氣體一起流動，修復起來是很困難的，因此一定要定期對空閑線對進行絕緣測試。

　　（7）電纜線對是信息傳遞的介質，該線對及其相關設備的傳輸質量對于接入ADSL的可用性起著決定的作用。然而，線務人員往往對電纜線路電氣性能的測試重視不夠，甚至概念不清，這就需要引起注意。就是說在線路施工及維護過程中一定要嚴格按照工程施工及驗收技術規范進行電氣性能的測試，特別是施工人員要做到邊施工邊測試。由于電纜線路長，接頭多，一旦電纜敷設完畢，再找某一個接頭點存在的問題就困難了。對于維護人員來說也是一樣，在驗收時，也要嚴把電氣性能的測試關，確保新裝纜線的質量完好。

4 結束語

　　目前尚未見到信息產業部有關在市話音頻用戶環路上開放數據業務的技術標準及測試方法，因此本文借助銅線電纜傳輸的理論，參考了YD/T1019-2001數字通信用實心聚烯烴絕緣水平對絞電纜的標準，對目前全塑市話全塑銅線電纜進行了一些定性分析，并為提高ADSL寬帶接入線對的可用率提出了一些措施。

　　隨著通信技術的不斷發展和不斷創新，市話通信電纜已不再只是傳送語音信號的媒介，而是多種就業務傳輸介質，因此應當加強對線路工程和維護人員的技術培訓，線路工程和維護人員也應主動加強學習，更新觀念，不斷提高自身的技術、技能水平，才能確保線纜的傳輸質量，不斷提高ADSL接入線對的可用率。

參考文獻

[1] 俞興明，蔣鈴鴿.5類、6類數字通信電纜的傳輸性能[J].光纜與電纜及其應用技術，2002，2.

[2] YD/T1019-2001 中華人民共和國通信行業標準.數字通信用實心聚烯烴絕緣水平對絞電纜[S].

摘自　天津通信技術

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