關于全面測試xDSL線路的幾種方法

2019-11-04 22:53:57

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　　1 引言
　　市話電纜用戶線最早是為傳輸電話而建設的。隨著頻帶MODEM、基帶MODEM、HDSL、SDSL、ADSL、SHDSL的廣泛應用，市話電纜傳輸速率越來越高，占用的頻帶也越來越寬了，同時對線路特性提出了更高的要求。傳統的針對電話開通和維護的簡單測試已經無法滿足這些業務了，裝備適應xDSL業務的線路測試儀表已經顯得非常重要。
　　
　　xDSL（IDSL、HSDL、SDSL、ADSL、SHDSL等）儀表有兩種類型：
　　
　　（1）用于局端或用戶端xDSL設備仿真和服務功能測試的儀表，主要用于開通測試；
　　
　　（2）用于分析傳輸損傷參數的線路特性測試儀表，在開通測試和運行維護中處理用戶線路各種障礙時，是非常得力的工具。
　　
　　本文對影響xDSL等非話業務傳輸的線路特性參數、傳輸標準以及對儀表的要求等進行探討，并推薦一款易操作、性能全面的DSL線路測試儀-ALT2000。
　　
　　2 主要線路特性概述
　　2.1 回波損耗（Return Loss）
　　
　　現在xDSL幾乎都采用二線全雙工傳輸。線路上可能存在各種阻抗不匹配的情況，例如：
　　
　　（1）由于設備線路端的阻抗不可能在整個傳輸頻帶內完全與線路阻抗相匹配；
　　
　　（2）由于線路中可能存在混合線徑，不同線徑的線段阻抗的差別，在接續點上也會出現阻抗不匹配；
　　
　　（3）橋接抽頭將破壞均勻線路的阻抗匹配，等等。
　　
　　發送的信號在這些不匹配點上將產生反射，也就是回波，這些回波將對接收信號產生干擾。
　　
　　用回波損耗Lret表征回波：
　　
　　Lret=10lg（Pi /PR)=20log（1 /ρ）
　　
　　ρ＝│ZX│/│ZN + ZX│
　　
　　式中：Pi -發送功率；Pr-回波功率；ρ－反射系數；ZN -標稱阻抗；ZX-輸入阻抗
　　
　　2.2 插入損耗（Insertion Loss）
　　
　　也稱為衰減（Attenuation），表征發送到線路上去的功率與線路另一端接收功率之比。
　　
　　市話電纜的衰減近似與頻率的開方成正比，頻率越高，衰減越大，線路反射還會引起衰減/頻率特性波動。衰減越大則接收信號電平越低，在一定噪聲的條件下，信噪比（S/N）越低，抵御各種干擾的能力也就越差（信噪比容限降低，電路的可靠性降低）；在信噪比低于一定程度時，則會產生誤碼，甚至xDSL電路無法開通。
　　
　　2.3 縱向平衡（Longitudinal Balance）
　　
　　市話電纜是平衡傳輸，理想情況下每根線對地的阻抗應是一致（平衡）的。但是由于線對在電纜中的位置、制造誤差、接頭電阻和絕緣電阻的變化等因素都會破壞這種平衡。線路的不平衡將降低該線對抵御外界干擾和其他線對信號串擾的能力，對于占用較寬頻帶的xDSL尤為重要。我們用縱向平衡衰減來表征：
　　
　　ＬＣＬ = 20log（ＶＴ1 / ＶＬ1）
　　
　　2.4 噪聲（Noise）
　　
　　產生噪聲的原因很多：電子運動產生的白噪聲；無線電信號的感應；電力系統和電氣感應等。正如在插入衰減中所敘述的那樣，噪聲對xDSL傳輸產生直接的影響。
　　
　　2.5 脈沖噪聲（Impulse Noise）和瞬斷（Interruptions）
　　
　　脈沖噪聲就是我們電話里有時會聽到的“喀喇”聲，雷電、電火花、工業電氣、強電的瞬變等干擾和電話振鈴信號串擾等都可能引起脈沖噪聲。
　　
　　瞬斷就是電平的跌落超過了指定的門限。線路接續的接觸不良，接頭氧化，線路受外力的震動等都可能產生瞬斷。
　　
　　脈沖噪聲和瞬斷都屬于瞬態參數，都會引起突發性的連續差錯。
　　
　　脈沖噪聲和瞬斷都用在指定測試時間內的的計數數量來衡量。
　　
　　2.6 串音-近端串音Near end crosstalk（NEXT）和遠端串音Far End Crosstalk（FEXT）
　　
　　市話電纜線對采用扭絞和每組內的線對采用不同紐絞節距的結構，就是為了盡量減少線對之間的串音和抗拒外界干擾而設計的。但是由于線路絕緣能力的下降，平衡度的下降，不規范的用戶引入線等，非凡是隨著電纜內開通xDSL線對的數量不斷地增加，各種高頻頻譜的串擾就不能忽視了，往往串擾是影響開通和運行穩定的重要因素。
　　
　　應該說明的是，通信系統是一個整體，我們不但要重視傳輸xDSL線對的質量，也不能忽視其他線對的質量。實際中會碰到絕緣不好的電話線對振鈴時對xDSL線對產生強大的干擾而導致xDSL掉線的情況。
　　
　　線路的近端串音要比遠端串音嚴重。
　　
　　3 頻率特性測試和頻譜分析
　　對回損、衰減、縱向平衡、串音的測試有兩種方法：一是用指定測試頻率測量，這種方法簡單快捷；最好的方法是測試指定頻帶（與xDSL信號頻帶相應）內的回損、衰減、縱向平衡、串音頻率特性，這種方法測試全面，便于分析。
　　
　　頻譜特性的測試很有價值，通常用于測試傳輸頻帶內的噪聲功率譜密度。通過噪聲頻譜特性可以分析噪聲的性質，例如白噪聲的頻譜是平直的；假如是無線頻率的干擾，在該無線頻率上功率譜密度忽然增大；假如是其他線對上xDSL的串擾，那么功率譜密度的外形與主串xDSL信號的頻譜外形相像。
　　
　　也可以用套用濾波器（D、E、F、G濾波器）的辦法，測試落入傳輸頻帶內的噪聲功率總電平，這是一種宏觀的測試噪聲的辦法。
　　
　　可以用高阻跨接的辦法在不中斷業務的情況下測試xDSL信號的頻譜。
　　
　　4 DDM和TDR測試
　　數字萬用表（DDM）功能實現傳統的線路環阻、電容和絕緣測試。一般使用RLC電橋用1KHz交流信號測試環阻和電容。絕緣電阻宜采用較高電壓測試。
　　
　　時域反射計(Time Domain Reflectometer)是查找故障（或缺欠）了解線路結構的有力工具。可以查找線路短路、開路、亂對、受潮、劈開等障礙并判定其位置，測試線路中是否存在加感線圈、橋接抽頭及其位置，觀察因結構變化（如不同線徑電纜連接）制造和施工缺欠引起的阻抗變化。
　　
　　4.1 兩個很實用的測試功能
　　
　　（1）噪聲免疫性（Noise immunity）測試
　　
　　將一個具有高阻抗輸出的白噪聲發生器橋接到已經建立xDSL連接線路上，逐漸增加注入的噪聲電平直至出現錯碼或差錯告警。注入的額外噪聲越大，說明該信道的噪聲免疫性越好，也就是說抵御干擾的能力越強，該信道運行的可靠性越高。
　　
　　電信運營部門也可以用這個方法檢查xDSL設備和選擇不同型號的xDSL設備。
　　
　　（2）傳輸速率評估
　　
　　根據衰減頻率特性和噪聲功率譜密度計算出每個子載頻的S/N，根據ADSL的數學模型估算出上行和下行傳輸速率。
　　
　　4.2 用戶使用所關心的功能
　　
　　●便攜手持式，可電池供電，適于在現場使用。
　　
　　●具有直觀和易操作圖形、文字界面。
　　
　　●能夠存儲多條線路的各項測試數據。
　　
　　●能夠與PC連接輸出測試數據以便存檔和分析。
　　
　　●具有各種xDSL線路標準模框，能及時判定被測線路特性是否合格。
　　
　　ALT2000線路測試儀簡介
　　
　　ALT2000是一款全面的模擬線路測試儀表。不僅可以對銅線線纜的物理參數質量進行測量，而且對于xDSL、ISDN、POTs等各項業務提供全面、專業的維護手段，精確的TDR功能很方便的為線路維護人員提供及時、準確的故障定位依據。
　　
　　ALT2000可以針對多種線路類型進行測試：語音、MODEM、ISDN、HDSL 1P、HDSL 2P、E1、T1 ADSL、ADSL 2兆、ADSL 8兆、SDSL、G.SHDSL
　　
　　對DSL線路的各項參數提供全面測試：
　　
　　噪聲、回波損耗、插入損耗、長度平衡、比特率評估（ADSL）、近端串擾（NEXT）、遠端串擾（FEXT）、脈沖噪聲、微中斷、相位跳變、群延遲、線上噪聲的頻譜分析和功率譜密度 PSD、TDR測試鑒別故障探測、基帶（POTS）功能性分析、頻譜分析Spectrum analyser 、網絡分析Network analyser、DMM測試（電壓，電阻，電容，絕緣和通過兩個連接器間的電流和連接器與接地間的電流）。

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