ADSL线路的测试技术

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随着宽带网的建设,ADSL已经或即将得到广泛的应用。在开通ADSL时会遇到如何
    选择ADSL线路,某条线路能否开通ADSL业务,可以开通的速率是多少,影响传输质量的原因是那些等等问题；在ADSL电路的日常维护中也会遇到出现传输质量下降或出现障碍时如何查找、判断和排除等问题。这些都需要对ADSL线路进行测试。本文对ADSL技术、影响ADSL传输的损伤因素、ADSL线路的测试和开通维护,及其测试仪表等做一简单的介绍。
    一、ADSL(不对称数字用户线)技术简介
    ADSL使用一对线的用户环路,同时提供POTS（普通电话业务）与一系列数字信道。ADSL系统可运行于具有混合线规的双绞金属线,所用电缆应无加感线圈,除了某些特殊情况外允许桥接抽头。数字信道为不对称速率,在网络至用户方向（下行）包括全双工低速信道和单工高速信道；而相反方向（上行）只提供低速信道。ADSL可提供的下行单工数据速率可达8.192Mb/s。双工数据速率可达640kb/s。
    在4kHz以下传输话音,4kHz以上传输数据信号,其中上行信号占低频带,下行信号占用较高频率和较宽的频带。上、下行信号的分割可有两种办法：频率分割法（FDM）和回波抵消法（EC）,现在市场上的ADSL产品绝大多数采用的是频分法。频分法中的分割滤波器的过渡带需要占用一定的带宽。
    数据信号采用DMT（离散多载波）调制。将1.104MHz带宽分成256个子载波信道,从0Hz开始,每个子载波信道占4.3125kHz(共占用256×4.3125kHz＝1104kHz带宽)。其中：子载波信道#1被话音占用。
    ADSL/POTS分割滤波器的过渡频带要占一部分子信道（例如#2到#6）上行数据占用可达#31（如采用FDM分离上/下行信号,其上限由分割滤波器的设计并在信道训练时决定）,下行数据占用可达#255。#32和#256不应用于数据。FDM的分割滤波器的过渡带常占用#30到#37。
    对每个子载波采用基于QAM的调制方法,星座编码器可以含网格编码或无网格编码,ADSL DMT的码元速率为4kHz,每个DMT子载波所调制的最大比特数N≤15（现在应用的设备一般达不到15,例如12）。
    在ADSL设备连接后的初始化过程中,设备除了进行回波抵消和均衡器训练、定时恢复、AGC调整外,还要根据衰减大小调整发送信号电平,特别是要对各个子载波信道的衰减、噪声和信噪比进行测试,计算出在误码率为10-7,性能容差为6dB的情况下每个DMT子载波所调制的最大比特数,进而计算出上行和下行信道的传输速率；关闭受到严重损伤的子信道,这样实现了系统的优化。加上实时地信道监测功能,使ADSL具有更好的信道适应能力,可达到最佳的信息吞吐率。
    上面谈的是G.DMT标准的情况。还有一种G.LITE标准,它的下行速率可达1.536Mbps,上行速率达512kbps,子载波数量为128,每个DMT子载波所调制的最大比特数N≤8,因此G.LITE设备对信道具有更广泛的适应能力。
    二、影响ADSL传输的各种因素
    1、线路长度和市话电缆的衰减频率特性
    与衰减有关的因素有：频率越高,衰减越大；线径越细,衰减越大；线路越长,衰减越大；与电缆的绝缘材料和绝缘程度有关。
    对于每个子载频来说,衰减越大,接收信号电平越低,信噪比也越小,使该子载频所调制的比特数越少,甚至关闭。因此,线路越长,ADSL的传输速率越低。表2示出了ADSL传输速率与线路长度的参考关系。
    2、桥接抽头
    在工程上,为了灵活地分配电缆中的线对,常做有桥接抽头,这样在传输ADSL的线路上就可能跨接有未接任何设备的支线线路。在桥接点上看去的支线线路的开路阻抗并联在ADSL传输线路上,出现了一个阻抗不匹配的反射点,对传输信号将产生回波。对ADSL传输的影响表现为：
    ●线路的衰减/频率特性产生了波动,对衰减增大的子载波,将降低它的调制比特数。
    ●对采用回波抵消的ADSL,加重了回波抵消的负担,可能使回波抵消的剩余误差加大,相当于增加了噪声,减小了信噪比,同样也降低了调制比特数。
    因此电信总局规定：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。
    3、加感线圈
    使用加感线圈构成加感电缆已经是老技术了。那时只有普通电话业务,当市话线路过长时,为了降低音频频段的衰减,改善音频频段的衰减/频率特性,在线路中加入了加感线圈,加感线圈与线路的分布电容构成了低通滤波器特性,有利于话音的传输。但是,加感线圈的加入加剧了高频信号的衰减,无法传输非话业务信号,更无法用于ADSL的传输。如开放基带传输、HDSL/ADSL传输业务时,应拆除加感线圈或调换线路。
    4、背景噪声和其他各种干扰因素包括:
    ●高斯分布的白噪声。这是信号传播时电子运动而产生的噪声,线路越长,噪声越大。一条电缆中线对之间产生的信号串扰。电缆中含有很多线对,线对之间的电磁耦合将产生信号串扰。虽然在制造上采取了纽绞措施力图使串扰减至最小,但是
    1、现代通信中,市话电缆中除了传输话音信号外,还要传输诸如PCM信号、基带MODEM信号、HDSL/SDSL信号等,这些信号具有较宽的频带,有的还具有较高的发送电平,这些高频信号的串扰不可忽视。
    2、电缆的绝缘下降或线路的不平衡将导致串扰加重。因此,信号串扰是影响ADSL传输的重要因素。
    ●电力线、工业电器、无线电信号等的感应噪声。这些与干扰源的强度、距干扰源的远近,电缆的敷设方式和电缆的屏蔽程度,电缆的绝缘和平衡度等有关。上述这些影响ADSL传输的因素直接影响了各个子载频信道的信噪比（S/N）,信噪比越高,子载频所携带的比特数就越多,传输的速率就越高；反之,传输的速率就低。
    三、ADSL市话线路的测试
    通过上面对影响ADSL传输的各种因素的讨论可以看出,对于传输ADSL业务的市话电缆线路,我们不但要测试：
    (1)线路的绝缘电阻、环阻和工作电容这些最基本的质量指标。
    (2)线路的回波损耗和纵向平衡。
    (3)线路的衰减/频率特性。
    (4)线路的噪声和脉冲噪声。
    (5)线对之间的串音。
    需要说明的是,测试仪表应具有高达1104kHz的测试带宽,使对(2)到(5)项参数能在传输频带内进行完整的测量。而且在测试噪声和脉冲噪声时要套入G-滤波器（3dB点带宽为20kHz到1.1MHz）,以便能够测出落入传输频带内而影响ADSL传输的噪声大小。由于ADSL采用了DMT调制,也就是采用了与频带MODEM、基带MODEM、ISDN、SDSL/HDSL有所不同的通过多个子载频并发的传输方法,所以我们不但关心表征整个传输频带的信道参数外,而且更需要了解影响每个子载频传输的信道参数,也特别需要知道这些子载频总的吞吐能力（上/下行速率）。因此对ADSL线路还特别关心以下测试：
    (6)G.DMT或G.Lite的最大下行速率和最大上行速率。通过这项测试,可以知道该线对能否开通所需速率的ADSL业务,决定其服务质量或服务等级。
    (7)每个子载频调制的比特数和所携带的速率。
    (8)每个子载频的衰减、噪声、噪声功率谱密度,从而测试出每个子载频信道的信噪比。
    (9)桥接抽头和加感线圈的检测。
    (10)可能还需要监测发送或接收信号的功率、子载频的功率谱密度等运行参数。
    通过第(6)项的测试可以验证该线对能否开通所需速率的ADSL业务,以便执行有效的安装。通过第(7)、(8)项对每个子载频的测试,有利于我们快速、有目的地分析和查找影响ADSL传输的噪声或干扰源。用第(5)项测试可以选出有利于ADSL传输的线对,或是判断因线对串音而引起的传输质量恶化或传输障碍。
    现用的市话电缆在结构、纽绞和节距等方面最初是按照传输话音而设计的,随着现代的非话业务的发展,在市话电缆中传输的信号的种类越来越多,传输信号的频带也越来越宽,因此在市话电缆中并不是所有的线对都可以开通ADSL业务的。
    所以在开通ADSL用户时要对用户线进行确认。也就是确认该线对能否开通所需速率ADSL。选线。也就是选出可以开通ADSL的线对。在开通用户时发现质量不理想时进行调线选择,也可以事先选好部分线对,以备开通用户时使用。
    在日常维护中,如果发现ADSL传输质量下降或故障则需要排除。也就通过对各个子载频传输的分析,查找制约该线路ADSL传输的原因,从而有目的地提出解决方案。由于ADSL传输速率高,占用频带宽,采用了DMT技术,在开通、运行和维护中没有相应的测试仪,是非常盲目和困难的。
    四、ADSL测试仪
    现在市场上的ADSL测试仪可分为两类：
    一类ADSL测试仪是内置有ADSL芯片,可代替用户端的ADSL设备与DSLAM连通,对上/下行速率、噪声容差等进行测试。这类仪表的特点是价格低廉,只需要一台仪表与DSLAM连通就可以进行测试。欠是它只能测试与内置ADSL芯片同类的ADSL设备,兼容性差；同时它只能判断线路能否开通所需速率的ADSL,即只具有“确认”功能。而不能测试前面所述的各种传输参数,难于对线路进行全面的分析和用于日常维护。因此有人也把这类仪表称之为“ADSL开通器”。
    另一类ADSL测试仪是模拟ADSL的初始化过程,通过对每个子载频信号的衰减和噪声的测试,根据信噪比容差计算出每个子载频所承载的比特数和速率,从而做出理论上的最大上/下行速率预测。这类仪表虽然价格稍贵些,一般需要两台仪表对测（有的在远端用一台简单的“响应器”,以便降低成本）。但它的最大优点是与ADSL芯片型号和设备品牌无关,具有通用性；通过对每个子载频的的衰减、噪声、承载的比特数和速率的分析,便于更细致地评价线路质量和查找噪声、干扰源,从而选择线路、提高传输质量,也有益于线路的日常维护。
    一些仪表除了实现ADSL的主要测试外,还增加了前面所述的其他测试功能,以便对各种参数进行较全面的测试；有的还具有SDSL/HSDL测试功能,使其成为xDSL测试仪表；有的增加了时域反射计功能,以利于判断线路障碍。当然,一般来说性能越多,价格越贵,用户可以根据自己的需求和条件予以选购。北京恒光科技发展公司的ADSLtest-256型ADSL测试仪是一款手持式测试仪表,采用可充电电池或交流供电,适于现场使用。
    采用了特有的测试技术,不依赖于ADSL的型号和品牌。可以测试G.DMT和G.Lite的每个子载频荷载的比特和速率,每个子载频的衰减、噪声和噪声功率谱密度（PSD）、信噪比,可以设置性能容限。具有G滤波器,可以测试ADSL的宽带电平和噪声。可以进行手动测试或只按一个AUTO键就可实现的自动测试。
    ADSLtest-256独到的线路串音测试功能有助于开通人员的选线操作。可以先测试空余线对的上/下行速率,初选出可以开通ADSL的线对,然后再测试这些候选线对之间在ADSL传输频带内的串音,排除产生ADSL信号严重相互串扰的线对,最终选出准备开放ADSL业务的线对。串音的选频带宽可以选用4kHz和30Hz。
    用户还可选用远端响应器,协同ADSLtest-256进行自动测试,可减少仪表设备投资。带有红外线串行接口,可以将测试数据输出到PC上,在PC上运行所附带的软件,将测试数据存档,也可以显示出衰减、噪音和信噪比的频率特性曲线,显示上、下行速率和各个子载频荷载比特数的曲线,分析信道特性十分直观。
    ADSLtest-256兼顾了对HDSL/SDSL线路的测试,带有F滤波器。具有数字万用表功能,可测试直流电压、线路环阻和回路电容。有加感线圈和桥接抽头检测功能。