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舊 2004-02-29, 02:03 PM   #1
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預設 ADSL(不對稱數字用戶線)線路問題分析與測試

ADSL業務的用戶線測試及測試儀表選項

1 引言

2 ADSL技術簡介
ADSL業務利用現有的銅線資源實現高速資料、語音和圖像的傳輸,增強了傳統運營商在資料接入方面的優勢,
但同時也帶來新的挑戰。由於ADSL業務的傳輸速率高於老式普通電話,因此它對用戶線的品質提出了更高的要
求。現有用戶網路中使用的銅線規格、長度和品質狀態都比較複雜,為了保證ADSL業務的真正實現,首先必須
對用戶線進行測試。

在這種背景下,北京電信研發中心承擔了北京電信用戶線品質及ADSL業務開通率測試工作,先後在五路居和服
裝學院等地區進行了系統的用戶線和ADSL業務開通率測試。並配合望京小區ADSL試驗網開展,進行了試驗用戶
的用戶線的測試工作。現根據以上實際工作,概括說明ADSL業務用戶線測試的直接事項。

ADSL有兩種不同的調製技術:無載波幅相調製(CAP)和離散多音調製(DMT)。CAP關於QAM調製技術,相對於
DMT,CAP採用一個載波,對噪音干擾較為敏感,需要較大的功率,但實現技術相對簡單。DMT調製技術的主要
原理是將頻帶(0~1.104 MHz)分割為256個由頻率指示的正交子信道(每個子信道佔用4 MHz 帶寬),輸入
信號經過比特分配和緩衝,將輸入資料劃分為比特塊,經TCM編碼後再進去行512點離散傅利葉反變換(IDFT)將
信號變換到時域,這時比特塊將轉換成256個QAM子字串。隨後對每個比特塊加上循環前綴(用於消除碼間干擾
),經資料模變換(DA)和傳送濾波器將信號送上信道。在接收端則按相反的次序進行接收解碼。由於ASNI
T1.413標準中推薦使用DMT技術,而CAP尚無標準,預計今後ADSL都將採用DMT技術。

3 測試的目標

用戶線測試的主要目標在於檢驗銅線對高頻信號的傳輸能力。只有在符合一定指標的用戶線上開展ADSL業務,
才能保障ADSL業務品質。

用戶線測試的另一個目標是確定ADSL業務最終能提供給客戶的服務品質,通常是指最高的上行/下行速率。
最後,測試還應能夠對某些造成線路品質不好的故障進行定位,以便排除。

4 影響ADSL傳輸的因素
影響ADSL傳輸的因素主要包括線路長度、橋接抽頭、加感線圈和噪聲等。

4.1 線路長度
ADSL技術利用銅線的高頻特性進行資料傳輸,銅線越長,高頻部分的衰減越大。能套用ADSL傳輸的線路最長的
典型值為4~6 km,準確傳輸的最大長度根據銅線規格、線路狀況而定。

4.2 橋接抽頭
橋接抽頭是跨接在銅線上的未用的支路線路。靠近ADSL Modem附件的橋接抽頭上的反射信號具有一定的功率,
可能會抵銷從遠端傳來的有用的信號脈衝。ADSL要求線路上橋接抽頭的總長度小於800 m,單個橋接抽頭小於
650 m。靠近兩端的橋接抽頭對傳輸的影響最為明顯。

4.3 加感線圈
在銅線只用於普通電話業務時,如果線路過長,為了保證在3KHz帶寬內線路頻譜的平坦度,往往接上一個或多
個加感線圈。而加感線圈對高頻信號有很大的衰減,因此在開通ADSL業務時應去除加感線圈。

4.4 串擾和背景噪聲
來自在同一線束內其他傳輸數位信號線對的串擾,特別是近端串擾,可能由於銅線遮閉不好,信號功率過強或
線路不平衡會影響線路上的信噪比,此外,對於 50Hz的電力線或無線電的感應電壓也會影響線路的信噪比,從
而影響ADSL資料的傳輸速率。

5 測試的步驟和內容
從開通ADSL業務的不同程序,測試可分為:開通前線路品質測試,傳輸品質測試和故障定位測試。

5.1 開通前線路品質測試
為了保證快速有效地開通ADSL業務,應在開通前測試銅線的品質。應測試的專案有:線路長度的測量,頻率響
應的測試,加感線圈和橋接抽頭的檢測等。

5.1.1 線路長度的測量
通過測量電容判別線路長度。在線路上沒有橋接抽頭並且沒有浸水情況下,可通過電容得知線路長度,在儀表
上設定的線路規格同被測線路一致,儀表能給出電容值和線路長度值;

通過時域反射計(TDR)判別線路長度。將線路兩端中斷連線,一端接上儀表;根據接收到反射信號情況可知線路長度

通過測量電阻,判斷線路長度。用儀表測量出環路端到端電阻。例如:如果電阻值為1 127Ω,對於規格為0.4
mm的銅線,每4m電阻為1Ω,這樣線路總長為4 508 m。

如果幾種方法測試結果同預想值有較大差異, 表明線路可能有問題。

5.1.2 頻率回應的測試
由於ADSL使用了從20 kHz到1.1 MHz或1.6 MHz的頻譜,因此必須清楚這段頻譜上信號衰減是否滿足要求。
ANSI T1.413給出了對各種CSA環路插入損耗的要求。

5.1.3 加感線圈和橋接抽頭的檢測
通過測試儀表可以判定線路上是否有加感線圈存在以及所在位置,也可以判定線路上是否存在橋接插頭以及所
在位置。

5.2 傳輸品質測試
利用測試儀表仿真ADSL Modem,判斷線路是否滿足業務傳輸需求。在啟動電路後,測量線路上行、下行速率和

每個子信道上傳輸的比特數,以及噪聲裕量及誤碼率(BERT)。
5.3 勘錯測試
當服務中的ADSL傳輸出現問題,如ADSL Modem不能啟動電路或達不到服務要求,就需通過測量搜尋故障原因,
找出故障位置。

(1) 一旦ADSL線路不能啟動,用測試儀表替代ATU-R來與局端ATU-C啟動電路。

如果這時可以啟動,這時要檢查網管的最低比特率是否設定的過高。如果過高,則ATU-R不能啟動電路;

如果最低比特率設定正確,則用戶端的ATU-R應被更換。也可以用帶ATU-C模組的測試儀表來仿真ATU-C,判斷
用戶端ATU-R是否有故障;

(2)如果這時儀表也不能啟動電路,則檢查是否有撥號音。判斷電路是否連線到局端。

如果沒有撥號音,則用TDR功能檢查線路是否開路;

如果有撥號音,則檢查線路上是否有加感線圈,如果有,則排除。

(3)如果儀表能夠啟動電路,但效能稍差,則用測試儀表測量線路背景噪聲、信噪比和每個子信道比特數分佈

如果某個子信道上比特數很少,那麼在此頻點的噪聲影響大,可能的原因有:
鄰近數字線路的交流感應或串擾。如HDSL影響在196 kHz、ISDN影響在40 kHz;
電力線或無線電干擾;
線路上有橋接抽頭或部分線路浸濕,用TDR功能能可判斷出其位置。
也可用儀表的插入損耗功能觀察線路上是否有橋接抽頭,並可估算其長度。
如果所有子信道上比特數降低,最可能的原因是線路上有直流問題,如短路、接地等。

(4)因為從局端到用戶端的線路上存在交接箱或分線盒,為了準確地將故障定位,可能要求技術人員在線路各
個點用測試儀表反覆進行以上測試,直到故障排除。

6 對測試儀表的要求

6.1 測試儀表的功能要求
為了滿足測試的目標,ADSL測試儀器應具有線路品質測試和ADSL業務品質測試兩方面功能, ADSL業務品質測
試是指在ADSL局端設備安裝完成後,測試儀器作為一個仿真終端測試實際業務最高的上行/下行速率。因此,
ADSL業務品質測試與直接的ADSL設備相關。目前在ATU-C側,各廠商大都與ALCATEL相容,而在ATU-R側,除了
ALCATEL外,還存在其他廠商。

線路品質測試包括:
(1)頻率回應測試
限制ADSL業務開展的主要因素是本機回路對高頻信號的的傳輸能力。頻率回應測試就是確定從2K到2.0 MHz的
頻率範圍裡,信號在用戶線上傳輸的衰減變化。

(2)噪音測試

噪音是判斷通信線路傳輸品質的重要指標,是決定ADSL信號在用戶線中傳輸速度的重要因素。在用戶線中的噪
音通常有脈衝噪音,串擾產生的噪音和感應噪音等。在開展實際業務之前,首先需要對線路上的噪音進行定量
測量。

(3)故障定位
利用時域反射計確定線路中故障的直接位置。

(4)負載線圈和橋接抽頭的檢測
負載線圈和橋接抽頭的存在對高頻信號的傳輸有很大的破壞,因此首先應檢測線路中的加感線圈和橋接抽頭,
以便清除。

(5)金屬特性迴環測試
用於測量線路的金屬特性,包括電壓,電流,電容和阻抗。

6.2 測試儀表的效能指標
(1)頻率回應
頻率回應測試應包括單端測試和雙端測試。單端測試時距離範圍應到4 000 m,雙端測試時到 8 000 m。頻率
範圍從0~2 MHz。噪音級別範圍從0~-90 dBm/Hz。

(2) 噪音測試
噪音測試包括功率譜密度和脈衝噪音測試。具有IEEE-743/1995 E,F和G濾波器。頻率範圍從0~2 MHz。噪音
級別範圍:0~-156 dBm/Hz。

(3)時域反射計(TDR)
距離範圍應到8 000 m。

(4)負載線圈和橋接抽頭的檢測
距離範圍從0 ~ 5 000 m。

(5)電氣特性迴環測試

測試內容包括電壓、電流、電容和電阻。 直流電壓最高為400V,交流電壓為250V,50Hz,電阻從0~9.9 MΩ
電容從100 pF到10 μF,最大電流:200 mA。

(6)最高速率的測量
距離範圍應到8 000 m,頻率範圍為4.3 k ~ 1.104 M。

6.3 測試儀器其它要求
測試儀器必須輕巧、便於運輸;
測試儀器需要與用戶線連接的RJ-45接頭;
操作手冊應包括對測試集操作的描述,以及與時域反射計測量相關的背景知識;
測試儀器對有害電壓電流有自我保護功能,滿足國際認可的電氣安全要求;
測試儀器具有LCD圖形顯示;
測試設備必須易於操作,可以獨立存儲和列印測量結果。

7 結束語

通過對實地測試資料的分析,可以看出目前的線路大多能滿足ADSL業務的傳輸要求,但部分長度大於3 km的陳
舊線路無法開通ADSL業務。因此,為了確保有效地提供ADSL業務,對線路品質和傳輸速率的測試工作是不可或
缺的。此外,測試工作也應考慮到可能的勘錯測試,而測試儀表選項是影響測試效率的重要因素。



ADSL(不對稱數字用戶線)線路問題分析與測試

1 ADSL的地位愈顯突出

用戶對寬帶的接入隨著網際網路的發展而迅猛增加,ADSL作為一種成熟的寬帶接入手段,可提供下行8Mbit/s的
帶寬,具有服務品質的保證、永遠在線等明顯的優勢,只要資費在可接受範圍內,其規模發展當在情理之中。
對中國電信而言,其1.8億電話用戶全都是通過雙絞銅線接入網路的,這一龐大的線路網路基礎正是發揮
ADSL優勢的最佳平台,實施ADSL接入方案無須對線路進行改造,節省出大量的經費。在目前國內的電話網路上
,每條ADSL線路的開通成本基本上是ADSL設備費加上少量運營費用。而采Cable Modem技術落後,開通成本遠
高於ADSL方案,從經濟的角度上講,ADSL無疑是國內現有網路的一種現實的接入解決方案。

2 ADSL的線路分析

理想的ADSL線路應該沒有感應線圈,線路規模無變化,無橋接抽頭,絕緣良好,並且傳輸距離不太長。實際上
線路的端到端效能受到下列因素的影響環路長度、感應線圈、橋接抽頭、線路端到端拼接品質線路規模的複雜
變化、家庭布線、時間、腐蝕、束群以及串音干擾。此外,家庭裝修、腐蝕和老化的絕緣體使電話線受損傷,
這些或多或少影響ADSL線路的品質。

雖然ADSL採用了大量保證資料傳送品質的技術落後,但它的資料傳送距離和品質極大地依賴電話線路採用的標
准和品質。我國的電話網多種線路標準並存,而且由於不同地區建設發展程度不同和時間上的差異,大量不同
標準的線路混合使用,對ADSL的推廣是個難以解決的複雜問題。

下面將根據音瀕電纜的各種特性進行直接分析。

2.1 衰耗

ADSL系統中,信號的衰耗跟傳輸距離、線徑以及信號所在頻點有密切關係。

在傳輸系統中,發射端發出的信號經過一定距離的傳輸後,其信號強度會減弱。而ADSL信號的高頻份量通過用
戶線時衰減更為嚴重,如一個2.5V的傳送信號到達ADSL接收機時,幅度僅能達到毫伏級。這種微弱信號很難保
證可靠接收所需的信噪比,因此有必要進行附加編碼。

頻率越高,其衰耗越大。ADSL使用的頻率在20KHz到1.1MHz之間,所以其衰耗比純話音傳輸時大。雙絞線在用
於普通電話業務時,如果線路過長,為了保證在3KHz帶寬內線路頻譜的平坦度,往往接上一個或多個加感線圈
而加感線圈對高頻信號有很大的衰減,因此在開通ADSL業務時應去除加感線圈。

線徑粗細是影響衰耗的另一因素。在相同的頻率上,選用線徑較粗的線纜可以傳輸更遠的距離。但線纜越粗,
投資也就越大。

衰耗在所難免,但是又不能一味增加發射功率來保證收端信號的強度。因為隨著功率的增加,串音等其它干擾
對傳輸品質的影響也會加大,而且還有可能干擾鄰近無線電通信工程。

在ADSL實際套用中,衰耗值已經成為必須測試的內容,同時也是衡量線路品質好壞的重要因素。用戶端設備與
局端設備距離的增加而引起的衰耗加大,將直接導致傳輸速率的下降。在實際測量中,線間環阻無疑是衡量傳
輸距離遠近的重要參數。例如,在同等情況下,實際測得:線間環阻為245Ω,其衰耗值為18dB,而線間環阻
為556Ω時,其衰耗值將增大到33dB。

2.2 串音干擾

串音干擾發生於纏繞在一個束群中的線對間干擾。由於電容和電感的耦合,處於同一主幹電纜中的雙絞線傳送
器的傳送信號可能會串入其它傳送器或接收器,造成串音。一般分為近端串音和遠端串音。

對於ADSL線路來說,遠端串音一般不會產生很大的影響,這是因為隨著距離增大,遠端串音經過傳輸將產生較
大的衰減,對線路影響較小,而近端串音一開始就干擾傳送端,對線路影響較大。但距離過短,遠端串音造成
的失真也很大,特別是當一條電纜內的許多用戶均傳輸這種高速信號時,干擾尤其顯著,而且會限制這種系統
的回聲消除設備的作用範圍,對採用回聲消除技術的DMT方式的ADSL設備,這種串音干擾尤為嚴重。此外,串
音干擾作為頻率的函數,隨著頻率升高增長很快,由於話音屬於一種相對低頻的業務,串音干擾不會很嚴重,
但是ADSL使用的是高頻,會產生嚴重後顆,因而在同一個主幹最好不要有多條ADSL線路或頻率差不多的線路。


據測算在大對數電纜中,只有10%-20%可以開通全速率ADSL。因此如果採用低速率ADSL,將大大減低對線路的
要求,線路的利用率將有很大提高。

2.3 反射干擾

橋接抽頭是跨接在銅線上未用的支路線路,非終接的抽頭發射能量,降低信號的強度,並成為一個噪音源。從
局端設備到用戶,至少有三個接頭(橋接點),每個接頭的線徑可能會相應改變,橋接頭造成阻抗的突變會引
起功率反射或反射波損耗。在話音通信工程中其表現是回聲,而在ADSL中複雜的調製方式很容易受到反射信號
的干擾。現在還沒有能在300KHz或更高的頻率下測定用戶分配電纜中反射源的測試設備。目前大多數都採用回
聲抵消技術,雖然消除來自一個源頭的回聲效果很好,但是當信號經過多處的反射後,回聲抵消就變得幾乎無
效了。

ADSL要求線路上橋接抽頭的總長度小於800m,單個橋接抽頭小於650m。測試表明靠近兩端的橋接抽頭對傳輸的
影響最為明顯。

2.4噪聲干擾

電路線路可能受到若干形式噪聲及干擾的影響,為達到有效資料傳輸,應確保接收信號的強度、動態範圍、信
噪比在可接受的範圍之內。

噪聲產生的原因很多,可能是家用電器的開關、電話摘機和掛機、電動設備的運轉等,這些突發的電磁波將會
耦合到ADSL線路中,引起信號突發錯誤。由於ADSL是在普通電話線的低頻音上疊加高頻數位信號,因而從交換
機到ADSL濾波器這段連接中,加入任何設備都將影響資料的正常傳輸,故在ADSL濾波器這段連接中,加入任何
設備都將影響資料的正常傳輸,故在ADSL濾波器之間不要並電話、電話防盜器等設備。

2.5碼間干擾

ISI(碼間干擾)與加性的噪聲干擾不同,是一種乘性的干擾。造成ISI的原因很多,信道的衰減和群時延失真
都可能導致信號波形失真,產生信道間干擾(ICI)和ISI。實際上,只要傳輸信道的頻帶是有限的,就會不可
避免地造成一定的ISI。以一定速度傳送的波形序列受到非理想信道的影響表現為各碼元波形持續時間拖長
,從而使相鄰碼元波形產生重疊,造成判決錯誤。而當線性失真嚴重時,ISI就會比較嚴重。為了消除碼間
干擾,通常有兩條途徑:一,傳輸系統具有均勻且無窮寬的頻帶,這樣傳輸信號將不產生任何失真,但實際上
是不可能的。二、只保證信號在取樣時無碼間干擾,而對非取樣點的取樣值不做要求。

2.6小結

線路系統中,衰耗與串音是ADSL技術的兩大致命傷。由於資料傳輸速率越高,對信號的影響也就越大,因
此ADSL技術的有效傳輸距離隨著傳輸速率的提高而縮短,而有效傳輸距離卻直接決定著ADSL潛在用戶
群體的數量,如ADSL接入網線路長度可達5.5km,是可覆蓋八成以上的現有電話用戶。而若線路長度減為
3.6km,則僅能覆蓋半數以上的現有用戶。雖然ADSL的串音噪聲通常是穩定的,比較容易對其進行研究並加以
克服,但衝擊噪聲在頻率、週期、相位等方面都是隨機的,難以建模與研究,因此解決起來尚有一定難度。
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