xDSL技术专题系列四：线路测试

一纸空文

   局端配线架待装ADSL电话用户的线路测试，是为了进一步确定该条线路是否可以正常开通ADSL业务。开通后，减少由于线路不好而出现故障，影响ADSL的稳定运行。
采用Cable SHARK ADSL线路测试仪或其他同类ADSL线路设备，断开局端配线架直列与横列配线架的跳线，测量直列配线架到用户端的外线，对该条外线进行线路质量摸底测试。
1. TDR时域反射测试
   TDR—TimeDominalReflectometer，时域反射计。TDR技术通过在被测线对中发送测试信号，同时监测信号在该线对的反射相位和强度。如果信号在通过电缆时遇到一个阻抗的突变，部分或所有的信号会反射回来，反射信号的时延、大小以及极性表明了电缆中特性阻抗不连续的位置和性质。
    该测试可以测试电缆长度，可以定位由于短路、开路、连接不良和电缆不匹配连接等引起的阻抗异常点。发送一个脉冲信号，通过检测其反射信号来判断线路的开路、短路、加感线圈、桥接抽头的位置和长度，以及线路阻抗是否连续。线路中有接续点开路、短路均可导致不能建立ADSL同步链路。另外，线路抽头和线圈也严重影响ADSL的传输性能。因此，用户回路中不应有加载线圈存在，且用户回路中线路抽头数不应超过2个；每个抽头长度不应超过500米；抽头总长度要小于800米；抽头点至线路两端的距离要大于400米，两个抽头点之间的距离要大于400米。
TDR的测试方法是将仪表（CableShark）接入被测线路的一端(U-C或U-R)，同时断开另一端设备或者另一端端口短接。不可在另一端设备还在线上运行时进行TDR测试，否则将可能得到不正确的结果。
  一般在0.32m和0.4mm线径对接处会有一个负脉冲反射波形，这个波形较小。终端开路则有一正脉冲反射波形，反射波形的大小与线路长度有关，线路长度越长，反射脉冲越小。
TDR测试要要求正确设置测量脉冲宽度，一般可参照电容测试结果估计的线路长度，然后正确设置脉冲宽度，以下数值供参考。
小于300m，设置为50ns                   300-500m，设置为200ns
500-1000m，设置为 400ns               1000-2000m，设置为 1000ns
2000-3000m，设置为 2000ns

(1) 测量结果要求：
TDR测试结果只有终端反射点，其余测试曲线光滑，但0.32m和0.4mm线径对接时会产生阻抗不连续，0.32mm线径的特性阻抗高于0.4mm线径电缆，因此会产生反射点。可以检测该点的位置，估计0.32m线径的主干电缆长度。1km长度的0.4mm线径电缆ADSL业务性能与800m长度的0.32mm线径电缆相当。
TDR测试结果基本可以估计出频率响应曲线的大致形状，只要TDR测试曲线光滑，则频率响应曲线也是光滑的，这时可以认为该条线路是正常的。

(2) TDR测试的几种波形如下面几张图所示


上图为线路上有桥接抽头的波形，光标距离为桥接抽头的长度275英尺，桥接抽头的位置为1000英寸左右，2000英尺左右的反射点为线路开路点。



上图为终端短路或线路阻抗变小的TDR波形，这时反射波形为负脉冲。



上图为终端开路或线路阻抗变大或者是线路有加感线圈的TDR波形，这时反射波形为正脉冲。

2. 噪声功率谱密度测试
ADSL传输载频的频率高，容易受到干扰。线路上的噪声主要包括：
        信号传播电子运动产生的高斯白噪声
        电气设备、无线电等产生的感应噪声
        串扰
其中串扰产生的因素很多，主要包括：
        因为分离器隔离性能引起的POTS信号干扰，如振铃、摘挂机等；
        相邻DSL线对的近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）
        其他数据业务，如E1、ISDN线对的串扰
噪声测试对静噪声(测试线路中没有发射信号时的噪声)进行取样，并用这些样本估测噪声的能量频谱密度(PSD)。噪声PSD是计算信噪比(S/N)的一项主要参数。通过对噪声PSD的分析，有助于查找噪声干扰源，提高线路的信噪比和速率承载能力

选择Cable SHARK的噪声测试功能，测试线路噪声。
要求：噪声功率谱密度中，25kHz-140kHz的噪声功率谱应基本满足<=120dBm/Hz。
如果临近线对有ISDN线路，则噪声功率谱也应基本满足以下条件：
        线路长度小于1km，噪声功率谱密度不大于95dBm/Hz。
        线路长度小于2km，噪声功率谱密度不大于105dBm/Hz。
        线路长度大于2km，噪声功率谱密度不大于115dBm/Hz。
下图就是一个噪声测试的结果：




3. 单端频率响应测试
频率响应测量的是不同频率的输入信号经双绞线传输后与输出信号的比值。通过FR的测量可以得到线路对于不同频率信号的衰减特性。
信号经过线路传输后衰减越大，接收端接收到的有用信号电平越低，信噪比也越小，使子载频所调制的比特数越少，从而导致ADSL线路速率下降、误码率升高、甚至“掉线”或根本无法激活。
通常线路越长，衰减将越大。而且由于从DLSAM到用户端设备之间的线路，通常具有4～5个接头，由于氧化、受潮、绝缘不良等因素通常会导致线路衰减增大，因此检测线路的衰减是ADSL故障检修的重要手段。
目前ADSL是采用DMT调制方式工作，工作频率范围26K－1104KHz，共256个载波频率点，载波频率越高，线路衰减越大。双绞线的线径越粗，衰减越小，传输距离越远。
YD322－96规定的常温下各种线径电缆线对的每公里衰减值(dB/Km)如下表:




选择Cable SHARK的单端频率响应测试功能，测试线路的频率响应。
单端频率响应测试的距离很有限，0.4mm线间的电缆也只能测到2km左右。因此对于超过2km的线路有可能测试不到，如果能测试，应检测测试的频率响应曲线应有单调递减性且曲线光滑，如下图：



4. DMT测试
DMT 测试是根据用户线缆的频率响应测试和噪声测试的结果，按照每一个子通道可能分配的比特数得出的线缆的最大传输比特的估算值。在业务开通前可以通过DMT 测试的结果来判断线路的可开通速率。也可以通过DMT 测试对故障进行定位和分析， 例如:  可以考察在关键的一些频率点上是否得到足够的信号和噪声电平来判断问题所在。下图就是一个测试结果：



5.纵向平衡测试－Longitudinal Balance Test
    一条线路的两根芯线对大地（即“电缆的保护地”）的关系(如分布电容、分布电感)一致性，称为该线路的“纵向平衡性”。描述纵向平衡度的指标为“纵向变换损耗”。
ADSL线路传输采用的是双绞线，它的两条芯线理论上的物理特性应当完全一致，从而干扰信号对该两条芯线的影响是相同的，在信号的接收端可以方便的将这个“共模干扰”去除。但是实际环境下双绞线的两条芯线的物理特性并不完全相同，导致干扰信号对每条线路的影响不一致，从而引起“差模干扰”，这种差模干扰将无法和有用信号区分开，直接影响到通信质量。根据ANSI T1.413协议的规定：在30kHz～1104kHz的范围内，线路的纵向变换损耗应当>40dB



6.串扰测试
线路的串扰代表两条不同的电缆中传输的信号之间的相互干扰的程度。串扰有两种方式：近端串扰(NEXT)和远端串扰(FEXT)。串扰测试可以用来测量和观察目前正在应用或将要用于DSL 业务的线对受邻近线对串扰的程度。如下图所示：



7.DSL 物理层仿真测试（ATU-C仿真和ATU-R仿真）
仿真测试是使用测试仪器代替ATU-C或ATU-R端的modem进行仿真，与对端modem进行激活同步，从而可以得到取物理层的各种参数：
        本端、对端芯片组
        上下行速率
        可达速率
        噪声裕量
        输出功率
        各信道比特分配数
  
8. 数字万用表测试DMM—Digital Multi Meter
   数字万用表测试DMM能够检测电路上的AC/DC 电压& 电流以及测量电阻和电容。
线间电容的大小表明了线路高频传输能力。线间电容越大，高频信号衰减也越大。线间电容的大小也和线路的线径和长度有关。对于0.32mm的线径，可以按40nF/Km的电容值估计线路长度；对于0.4mm与0.5mm的线径，可以按50nF/Km的电容值估计线路长度。通过电容测试， 可以得到估算的线路长度。
通过电阻测试，可以得到线路的a、b线之间，a、b线对地的绝缘电阻。绝缘电阻是加在电缆芯线之间或芯线对地之间的直流电压(U)与通过它的漏电流(I)的比值。绝缘电阻低，表明线路存在漏电，能量损耗大，信号减弱；同时外界的地线噪声，共模干扰容易耦合进线路。开通ADSL业务的要求： a，b线间绝缘电阻，a线对地，b线对地的绝缘电阻大于5M欧。
通过AC/DC 电压及电流的检测，可以判断出线路上是否有业务( 如语音线路) 存在，以及线路是否有与电源线之间的短路等问题。

9.线路环阻测试－Loop Resistance Test
线路环阻的大小反映了一定线径下的线路长度。不同线径的用户线路每公里直流环路电阻值是不相同的，0.32mm线径的直流环路电阻为470欧/km，0.4mm线径的直流环路电阻为290欧/km，0.5mm线径的直流环路电阻为190欧/km。线路环阻的测试容易实现，因此成为ADSL线路检测的重要手段之一。
进行线路环阻测试时需要在线路的另一端将用户的两条芯线短接，并断开PSTN交换机，用万用表或CableShark的DMM功能进行测试，CableShark会在测试完成后同时显示估算的线路等效长度。

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