ADSL線路的測(cè)試技術(shù)

屠明 北京恒光科技發(fā)展公司

    隨著寬帶網(wǎng)的建設(shè),ADSL已經(jīng)或即將得到廣泛的應(yīng)用。在開(kāi)通ADSL時(shí)會(huì)遇到如何
    選擇ADSL線路,某條線路能否開(kāi)通ADSL業(yè)務(wù),可以開(kāi)通的速率是多少,影響傳輸質(zhì)量的原因是那些等等問(wèn)題；在ADSL電路的日常維護(hù)中也會(huì)遇到出現(xiàn)傳輸質(zhì)量下降或出現(xiàn)障礙時(shí)如何查找、判斷和排除等問(wèn)題。這些都需要對(duì)ADSL線路進(jìn)行測(cè)試。本文對(duì)ADSL技術(shù)、影響ADSL傳輸?shù)膿p傷因素、ADSL線路的測(cè)試和開(kāi)通維護(hù),及其測(cè)試儀表等做一簡(jiǎn)單的介紹。

    一、ADSL(不對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線)技術(shù)簡(jiǎn)介

    ADSL使用一對(duì)線的用戶(hù)環(huán)路,同時(shí)提供POTS（普通電話(huà)業(yè)務(wù)）與一系列數(shù)字信道。ADSL系統(tǒng)可運(yùn)行于具有混合線規(guī)的雙絞金屬線,所用電纜應(yīng)無(wú)加感線圈,除了某些特殊情況外允許橋接抽頭。數(shù)字信道為不對(duì)稱(chēng)速率,在網(wǎng)絡(luò)至用戶(hù)方向（下行）包括全雙工低速信道和單工高速信道；而相反方向（上行）只提供低速信道。ADSL可提供的下行單工數(shù)據(jù)速率可達(dá)8.192Mb/s。雙工數(shù)據(jù)速率可達(dá)640kb/s。

    在4kHz以下傳輸話(huà)音,4kHz以上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào),其中上行信號(hào)占低頻帶,下行信號(hào)占用較高頻率和較寬的頻帶。上、下行信號(hào)的分割可有兩種辦法：頻率分割法（FDM）和回波抵消法（EC）,現(xiàn)在市場(chǎng)上的ADSL產(chǎn)品絕大多數(shù)采用的是頻分法。頻分法中的分割濾波器的過(guò)渡帶需要占用一定的帶寬。

    數(shù)據(jù)信號(hào)采用DMT（離散多載波）調(diào)制。將1.104MHz帶寬分成256個(gè)子載波信道,從0Hz開(kāi)始,每個(gè)子載波信道占4.3125kHz(共占用256×4.3125kHz＝1104kHz帶寬)。其中：子載波信道#1被話(huà)音占用。

    ADSL/POTS分割濾波器的過(guò)渡頻帶要占一部分子信道（例如#2到#6）上行數(shù)據(jù)占用可達(dá)#31（如采用FDM分離上/下行信號(hào),其上限由分割濾波器的設(shè)計(jì)并在信道訓(xùn)練時(shí)決定）,下行數(shù)據(jù)占用可達(dá)#255。#32和#256不應(yīng)用于數(shù)據(jù)。FDM的分割濾波器的過(guò)渡帶常占用#30到#37。

    對(duì)每個(gè)子載波采用基于QAM的調(diào)制方法,星座編碼器可以含網(wǎng)格編碼或無(wú)網(wǎng)格編碼,ADSL DMT的碼元速率為4kHz,每個(gè)DMT子載波所調(diào)制的最大比特?cái)?shù)N≤15（現(xiàn)在應(yīng)用的設(shè)備一般達(dá)不到15,例如12）。

    在ADSL設(shè)備連接后的初始化過(guò)程中,設(shè)備除了進(jìn)行回波抵消和均衡器訓(xùn)練、定時(shí)恢復(fù)、AGC調(diào)整外,還要根據(jù)衰減大小調(diào)整發(fā)送信號(hào)電平,特別是要對(duì)各個(gè)子載波信道的衰減、噪聲和信噪比進(jìn)行測(cè)試,計(jì)算出在誤碼率為10-7,性能容差為6dB的情況下每個(gè)DMT子載波所調(diào)制的最大比特?cái)?shù),進(jìn)而計(jì)算出上行和下行信道的傳輸速率；關(guān)閉受到嚴(yán)重?fù)p傷的子信道,這樣實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化。加上實(shí)時(shí)地信道監(jiān)測(cè)功能,使ADSL具有更好的信道適應(yīng)能力,可達(dá)到最佳的信息吞吐率。

    上面談的是G.DMT標(biāo)準(zhǔn)的情況。還有一種G.LITE標(biāo)準(zhǔn),它的下行速率可達(dá)1.536Mbps,上行速率達(dá)512kbps,子載波數(shù)量為128,每個(gè)DMT子載波所調(diào)制的最大比特?cái)?shù)N≤8,因此G.LITE設(shè)備對(duì)信道具有更廣泛的適應(yīng)能力。

    二、影響ADSL傳輸?shù)母鞣N因素

    1、線路長(zhǎng)度和市話(huà)電纜的衰減頻率特性

    與衰減有關(guān)的因素有：頻率越高,衰減越大；線徑越細(xì),衰減越大；線路越長(zhǎng),衰減越大；與電纜的絕緣材料和絕緣程度有關(guān)。

    對(duì)于每個(gè)子載頻來(lái)說(shuō),衰減越大,接收信號(hào)電平越低,信噪比也越小,使該子載頻所調(diào)制的比特?cái)?shù)越少,甚至關(guān)閉。因此,線路越長(zhǎng),ADSL的傳輸速率越低。表2示出了ADSL傳輸速率與線路長(zhǎng)度的參考關(guān)系。

    2、橋接抽頭

    在工程上,為了靈活地分配電纜中的線對(duì),常做有橋接抽頭,這樣在傳輸ADSL的線路上就可能跨接有未接任何設(shè)備的支線線路。在橋接點(diǎn)上看去的支線線路的開(kāi)路阻抗并聯(lián)在ADSL傳輸線路上,出現(xiàn)了一個(gè)阻抗不匹配的反射點(diǎn),對(duì)傳輸信號(hào)將產(chǎn)生回波。對(duì)ADSL傳輸?shù)挠绊懕憩F(xiàn)為：

    ●線路的衰減/頻率特性產(chǎn)生了波動(dòng),對(duì)衰減增大的子載波,將降低它的調(diào)制比特?cái)?shù)。

    ●對(duì)采用回波抵消的ADSL,加重了回波抵消的負(fù)擔(dān),可能使回波抵消的剩余誤差加大,相當(dāng)于增加了噪聲,減小了信噪比,同樣也降低了調(diào)制比特?cái)?shù)。

    因此電信總局規(guī)定：抽頭數(shù)不應(yīng)超過(guò)2個(gè)；每個(gè)抽頭長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)500米；抽頭總長(zhǎng)度要小于800米；抽頭點(diǎn)至線路兩端的距離要大于400米。


    3、加感線圈

    使用加感線圈構(gòu)成加感電纜已經(jīng)是老技術(shù)了。那時(shí)只有普通電話(huà)業(yè)務(wù),當(dāng)市話(huà)線路過(guò)長(zhǎng)時(shí),為了降低音頻頻段的衰減,改善音頻頻段的衰減/頻率特性,在線路中加入了加感線圈,加感線圈與線路的分布電容構(gòu)成了低通濾波器特性,有利于話(huà)音的傳輸。但是,加感線圈的加入加劇了高頻信號(hào)的衰減,無(wú)法傳輸非話(huà)業(yè)務(wù)信號(hào),更無(wú)法用于ADSL的傳輸。如開(kāi)放基帶傳輸、HDSL/ADSL傳輸業(yè)務(wù)時(shí),應(yīng)拆除加感線圈或調(diào)換線路。


    4、背景噪聲和其他各種干擾因素
包括:

    ●高斯分布的白噪聲。這是信號(hào)傳播時(shí)電子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲,線路越長(zhǎng),噪聲越大。一條電纜中線對(duì)之間產(chǎn)生的信號(hào)串?dāng)_。電纜中含有很多線對(duì),線對(duì)之間的電磁耦合將產(chǎn)生信號(hào)串?dāng)_。雖然在制造上采取了紐絞措施力圖使串?dāng)_減至最小,但是

    1、現(xiàn)代通信中,市話(huà)電纜中除了傳輸話(huà)音信號(hào)外,還要傳輸諸如PCM信號(hào)、基帶MODEM信號(hào)、HDSL/SDSL信號(hào)等,這些信號(hào)具有較寬的頻帶,有的還具有較高的發(fā)送電平,這些高頻信號(hào)的串?dāng)_不可忽視。

    2、電纜的絕緣下降或線路的不平衡將導(dǎo)致串?dāng)_加重。
因此,信號(hào)串?dāng)_是影響ADSL傳輸?shù)闹匾�因素�?br />
    ●電力線、工業(yè)電器、無(wú)線電信號(hào)等的感應(yīng)噪聲。這些與干擾源的強(qiáng)度、距干擾源的遠(yuǎn)近,電纜的敷設(shè)方式和電纜的屏蔽程度,電纜的絕緣和平衡度等有關(guān)。
上述這些影響ADSL傳輸?shù)囊蛩刂苯佑绊懥烁鱾�(gè)子載頻信道的信噪比（S/N）,信噪比越高,子載頻所攜帶的比特?cái)?shù)就越多,傳輸?shù)乃俾示驮礁�；反�?傳輸?shù)乃俾示偷汀?br />
    三、ADSL市話(huà)線路的測(cè)試

    通過(guò)上面對(duì)影響ADSL傳輸?shù)母鞣N因素的討論可以看出,對(duì)于傳輸ADSL業(yè)務(wù)的市話(huà)電纜線路,我們不但要測(cè)試：

    (1)線路的絕緣電阻、環(huán)阻和工作電容這些最基本的質(zhì)量指標(biāo)。

    (2)線路的回波損耗和縱向平衡。

    (3)線路的衰減/頻率特性。

    (4)線路的噪聲和脈沖噪聲。

    (5)線對(duì)之間的串音。

    需要說(shuō)明的是,測(cè)試儀表應(yīng)具有高達(dá)1104kHz的測(cè)試帶寬,使對(duì)(2)到(5)項(xiàng)參數(shù)能在傳輸頻帶內(nèi)進(jìn)行完整的測(cè)量。而且在測(cè)試噪聲和脈沖噪聲時(shí)要套入G-濾波器（3dB點(diǎn)帶寬為20kHz到1.1MHz）,以便能夠測(cè)出落入傳輸頻帶內(nèi)而影響ADSL傳輸?shù)脑肼暣笮　?br />由于ADSL采用了DMT調(diào)制,也就是采用了與頻帶MODEM、基帶MODEM、ISDN、SDSL/HDSL有所不同的通過(guò)多個(gè)子載頻并發(fā)的傳輸方法,所以我們不但關(guān)心表征整個(gè)傳輸頻帶的信道參數(shù)外,而且更需要了解影響每個(gè)子載頻傳輸?shù)男诺绤��?shù),也特別需要知道這些子載頻總的吞吐能力（上/下行速率）。因此對(duì)ADSL線路還特別關(guān)心以下測(cè)試：

    (6)G.DMT或G.Lite的最大下行速率和最大上行速率。通過(guò)這項(xiàng)測(cè)試,可以知道該線對(duì)能否開(kāi)通所需速率的ADSL業(yè)務(wù),決定其服務(wù)質(zhì)量或服務(wù)等級(jí)。

    (7)每個(gè)子載頻調(diào)制的比特?cái)?shù)和所攜帶的速率。

    (8)每個(gè)子載頻的衰減、噪聲、噪聲功率譜密度,從而測(cè)試出每個(gè)子載頻信道的信噪比。

    (9)橋接抽頭和加感線圈的檢測(cè)。

    (10)可能還需要監(jiān)測(cè)發(fā)送或接收信號(hào)的功率、子載頻的功率譜密度等運(yùn)行參數(shù)。

    通過(guò)第(6)項(xiàng)的測(cè)試可以驗(yàn)證該線對(duì)能否開(kāi)通所需速率的ADSL業(yè)務(wù),以便執(zhí)行有效的安裝。通過(guò)第(7)、(8)項(xiàng)對(duì)每個(gè)子載頻的測(cè)試,有利于我們快速、有目的地分析和查找影響ADSL傳輸?shù)脑肼暬蚋蓴_源。用第(5)項(xiàng)測(cè)試可以選出有利于ADSL傳輸?shù)木�對(duì),或是判斷因線對(duì)串音而引起的傳輸質(zhì)量惡化或傳輸障礙。

    現(xiàn)用的市話(huà)電纜在結(jié)構(gòu)、紐絞和節(jié)距等方面最初是按照傳輸話(huà)音而設(shè)計(jì)的,隨著現(xiàn)代的非話(huà)業(yè)務(wù)的發(fā)展,在市話(huà)電纜中傳輸?shù)男盘?hào)的種類(lèi)越來(lái)越多,傳輸信號(hào)的頻帶也越來(lái)越寬,因此在市話(huà)電纜中并不是所有的線對(duì)都可以開(kāi)通ADSL業(yè)務(wù)的。

    所以在開(kāi)通ADSL用戶(hù)時(shí)要對(duì)用戶(hù)線進(jìn)行確認(rèn)。也就是確認(rèn)該線對(duì)能否開(kāi)通所需速率ADSL。選線。也就是選出可以開(kāi)通ADSL的線對(duì)。在開(kāi)通用戶(hù)時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不理想時(shí)進(jìn)行調(diào)線選擇,也可以事先選好部分線對(duì),以備開(kāi)通用戶(hù)時(shí)使用。

    在日常維護(hù)中,如果發(fā)現(xiàn)ADSL傳輸質(zhì)量下降或故障則需要排除。也就通過(guò)對(duì)各個(gè)子載頻傳輸?shù)姆治?查找制約該線路ADSL傳輸?shù)脑��?從而有目的地提出解決方案。由于ADSL傳輸速率高,占用頻帶寬,采用了DMT技術(shù),在開(kāi)通、運(yùn)行和維護(hù)中沒(méi)有相應(yīng)的測(cè)試儀,是非常盲目和困難的。

    四、ADSL測(cè)試儀

    現(xiàn)在市場(chǎng)上的ADSL測(cè)試儀可分為兩類(lèi)：

    一類(lèi)ADSL測(cè)試儀是內(nèi)置有ADSL芯片,可代替用戶(hù)端的ADSL設(shè)備與DSLAM連通,對(duì)上/下行速率、噪聲容差等進(jìn)行測(cè)試。這類(lèi)儀表的特點(diǎn)是價(jià)格低廉,只需要一臺(tái)儀表與DSLAM連通就可以進(jìn)行測(cè)試。欠是它只能測(cè)試與內(nèi)置ADSL芯片同類(lèi)的ADSL設(shè)備,兼容性差；同時(shí)它只能判斷線路能否開(kāi)通所需速率的ADSL,即只具有“確認(rèn)”功能。而不能測(cè)試前面所述的各種傳輸參數(shù),難于對(duì)線路進(jìn)行全面的分析和用于日常維護(hù)。因此有人也把這類(lèi)儀表稱(chēng)之為“ADSL開(kāi)通器”。

    另一類(lèi)ADSL測(cè)試儀是模擬ADSL的初始化過(guò)程,通過(guò)對(duì)每個(gè)子載頻信號(hào)的衰減和噪聲的測(cè)試,根據(jù)信噪比容差計(jì)算出每個(gè)子載頻所承載的比特?cái)?shù)和速率,從而做出理論上的最大上/下行速率預(yù)測(cè)。這類(lèi)儀表雖然價(jià)格稍貴些,一般需要兩臺(tái)儀表對(duì)測(cè)（有的在遠(yuǎn)端用一臺(tái)簡(jiǎn)單的“響應(yīng)器”,以便降低成本）。但它的最大優(yōu)點(diǎn)是與ADSL芯片型號(hào)和設(shè)備品牌無(wú)關(guān),具有通用性；通過(guò)對(duì)每個(gè)子載頻的的衰減、噪聲、承載的比特?cái)?shù)和速率的分析,便于更細(xì)致地評(píng)價(jià)線路質(zhì)量和查找噪聲、干擾源,從而選擇線路、提高傳輸質(zhì)量,也有益于線路的日常維護(hù)。

    一些儀表除了實(shí)現(xiàn)ADSL的主要測(cè)試外,還增加了前面所述的其他測(cè)試功能,以便對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行較全面的測(cè)試；有的還具有SDSL/HSDL測(cè)試功能,使其成為xDSL測(cè)試儀表；有的增加了時(shí)域反射計(jì)功能,以利于判斷線路障礙。當(dāng)然,一般來(lái)說(shuō)性能越多,價(jià)格越貴,用戶(hù)可以根據(jù)自己的需求和條件予以選購(gòu)。
北京恒光科技發(fā)展公司的ADSLtest-256型ADSL測(cè)試儀是一款手持式測(cè)試儀表,采用可充電電池或交流供電,適于現(xiàn)場(chǎng)使用。

    采用了特有的測(cè)試技術(shù),不依賴(lài)于ADSL的型號(hào)和品牌。可以測(cè)試G.DMT和G.Lite的每個(gè)子載頻荷載的比特和速率,每個(gè)子載頻的衰減、噪聲和噪聲功率譜密度（PSD）、信噪比,可以設(shè)置性能容限。具有G濾波器,可以測(cè)試ADSL的寬帶電平和噪聲�？梢赃M(jìn)行手動(dòng)測(cè)試或只按一個(gè)AUTO鍵就可實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)測(cè)試。

    ADSLtest-256獨(dú)到的線路串音測(cè)試功能有助于開(kāi)通人員的選線操作�？梢韵葴y(cè)試空余線對(duì)的上/下行速率,初選出可以開(kāi)通ADSL的線對(duì),然后再測(cè)試這些候選線對(duì)之間在ADSL傳輸頻帶內(nèi)的串音,排除產(chǎn)生ADSL信號(hào)嚴(yán)重相互串?dāng)_的線對(duì),最終選出準(zhǔn)備開(kāi)放ADSL業(yè)務(wù)的線對(duì)。串音的選頻帶寬可以選用4kHz和30Hz。

    用戶(hù)還可選用遠(yuǎn)端響應(yīng)器,協(xié)同ADSLtest-256進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試,可減少儀表設(shè)備投資。帶有紅外線串行接口,可以將測(cè)試數(shù)據(jù)輸出到PC上,在PC上運(yùn)行所附帶的軟件,將測(cè)試數(shù)據(jù)存檔,也可以顯示出衰減、噪音和信噪比的頻率特性曲線,顯示上、下行速率和各個(gè)子載頻荷載比特?cái)?shù)的曲線,分析信道特性十分直觀。

    ADSLtest-256兼顧了對(duì)HDSL/SDSL線路的測(cè)試,帶有F濾波器。具有數(shù)字萬(wàn)用表功能,可測(cè)試直流電壓、線路環(huán)阻和回路電容。有加感線圈和橋接抽頭檢測(cè)功能。