ADSL線路的測試技術(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。在開通ADSL時會遇到如何
    選擇ADSL線路,某條線路能否開通ADSL業(yè)務(wù),可以開通的速率是多少,影響傳輸質(zhì)量的原因是那些等等問題；在ADSL電路的日常維護中也會遇到出現(xiàn)傳輸質(zhì)量下降或出現(xiàn)障礙時如何查找、判斷和排除等問題。這些都需要對ADSL線路進行測試。本文對ADSL技術(shù)、影響ADSL傳輸?shù)膿p傷因素、ADSL線路的測試和開通維護,及其測試儀表等做一簡單的介紹。

    一、ADSL(不對稱數(shù)字用戶線)技術(shù)簡介

    ADSL使用一對線的用戶環(huán)路,同時提供POTS（普通電話業(yè)務(wù)）與一系列數(shù)字信道。ADSL系統(tǒng)可運行于具有混合線規(guī)的雙絞金屬線,所用電纜應(yīng)無加感線圈,除了某些特殊情況外允許橋接抽頭。數(shù)字信道為不對稱速率,在網(wǎng)絡(luò)至用戶方向（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8.192Mb/s。雙工數(shù)據(jù)速率可達640kb/s。

    在4kHz以下傳輸話音,4kHz以上傳輸數(shù)據(jù)信號,其中上行信號占低頻帶,下行信號占用較高頻率和較寬的頻帶。上、下行信號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渡帶需要占用一定的帶寬。

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

    ADSL/POTS分割濾波器的過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#31（如采用FDM分離上/下行信號,其上限由分割濾波器的設(shè)計并在信道訓(xùn)練時決定）,下行數(shù)據(jù)占用可達#255。#32和#256不應(yīng)用于數(shù)據(jù)。FDM的分割濾波器的過渡帶常占用#30到#37。

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

    在ADSL設(shè)備連接后的初始化過程中,設(shè)備除了進行回波抵消和均衡器訓(xùn)練、定時恢復(fù)、AGC調(diào)整外,還要根據(jù)衰減大小調(diào)整發(fā)送信號電平,特別是要對各個子載波信道的衰減、噪聲和信噪比進行測試,計算出在誤碼率為10-7,性能容差為6dB的情況下每個DMT子載波所調(diào)制的最大比特數(shù),進而計算出上行和下行信道的傳輸速率；關(guān)閉受到嚴(yán)重損傷的子信道,這樣實現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化。加上實時地信道監(jiān)測功能,使ADSL具有更好的信道適應(yīng)能力,可達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1.536Mbps,上行速率達512kbps,子載波數(shù)量為128,每個DMT子載波所調(diào)制的最大比特數(shù)N≤8,因此G.LITE設(shè)備對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、線路長度和市話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,衰減越大；線路越長,衰減越大；與電纜的絕緣材料和絕緣程度有關(guān)。

    對于每個子載頻來說,衰減越大,接收信號電平越低,信噪比也越小,使該子載頻所調(diào)制的比特數(shù)越少,甚至關(guān)閉。因此,線路越長,ADSL的傳輸速率越低。表2示出了ADSL傳輸速率與線路長度的參考關(guān)系。

    2、橋接抽頭

    在工程上,為了靈活地分配電纜中的線對,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。在橋接點上看去的支線線路的開路阻抗并聯(lián)在ADSL傳輸線路上,出現(xiàn)了一個阻抗不匹配的反射點,對傳輸信號將產(chǎn)生回波。對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,對衰減增大的子載波,將降低它的調(diào)制比特數(shù)。

    ●對采用回波抵消的ADSL,加重了回波抵消的負擔(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)制比特數(shù)。

    因此電信總局規(guī)定：抽頭數(shù)不應(yīng)超過2個；每個抽頭長度不應(yīng)超過500米；抽頭總長度要小于800米；抽頭點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。那時只有普通電話業(yè)務(wù),當(dāng)市話線路過長時,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,有利于話音的傳輸。但是,加感線圈的加入加劇了高頻信號的衰減,無法傳輸非話業(yè)務(wù)信號,更無法用于ADSL的傳輸。如開放基帶傳輸、HDSL/ADSL傳輸業(yè)務(wù)時,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。這是信號傳播時電子運動而產(chǎn)生的噪聲,線路越長,噪聲越大。一條電纜中線對之間產(chǎn)生的信號串?dāng)_。電纜中含有很多線對,線對之間的電磁耦合將產(chǎn)生信號串?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,市話電纜中除了傳輸話音信號外,還要傳輸諸如PCM信號、基帶MODEM信號、HDSL/SDSL信號等,這些信號具有較寬的頻帶,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,信號串?dāng)_是影響ADSL傳輸?shù)闹匾�因素�?br />
    ●電力線、工業(yè)電器、無線電信號等的感應(yīng)噪聲。這些與干擾源的強度、距干擾源的遠近,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�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數(shù)就越多,傳輸?shù)乃俾示驮礁�；反�?傳輸?shù)乃俾示偷汀?br />
    三、ADSL市話線路的測試

    通過上面對影響ADSL傳輸?shù)母鞣N因素的討論可以看出,對于傳輸ADSL業(yè)務(wù)的市話電纜線路,我們不但要測試：

    (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)線對之間的串音。

    需要說明的是,測試儀表應(yīng)具有高達1104kHz的測試帶寬,使對(2)到(5)項參數(shù)能在傳輸頻帶內(nèi)進行完整的測量。而且在測試噪聲和脈沖噪聲時要套入G-濾波器（3dB點帶寬為20kHz到1.1MHz）,以便能夠測出落入傳輸頻帶內(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有所不同的通過多個子載頻并發(fā)的傳輸方法,所以我們不但關(guān)心表征整個傳輸頻帶的信道參數(shù)外,而且更需要了解影響每個子載頻傳輸?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ADSL線路還特別關(guān)心以下測試：

    (6)G.DMT或G.Lite的最大下行速率和最大上行速率。通過這項測試,可以知道該線對能否開通所需速率的ADSL業(yè)務(wù),決定其服務(wù)質(zhì)量或服務(wù)等級。

    (7)每個子載頻調(diào)制的比特數(shù)和所攜帶的速率。

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

    (9)橋接抽頭和加感線圈的檢測。

    (10)可能還需要監(jiān)測發(fā)送或接收信號的功率、子載頻的功率譜密度等運行參數(shù)。

    通過第(6)項的測試可以驗證該線對能否開通所需速率的ADSL業(yè)務(wù),以便執(zhí)行有效的安裝。通過第(7)、(8)項對每個子載頻的測試,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)項測試可以選出有利于ADSL傳輸?shù)木�對,或是判斷因線對串音而引起的傳輸質(zhì)量惡化或傳輸障礙。

    現(xiàn)用的市話電纜在結(jié)構(gòu)、紐絞和節(jié)距等方面最初是按照傳輸話音而設(shè)計的,隨著現(xiàn)代的非話業(yè)務(wù)的發(fā)展,在市話電纜中傳輸?shù)男盘柕姆N類越來越多,傳輸信號的頻帶也越來越寬,因此在市話電纜中并不是所有的線對都可以開通ADSL業(yè)務(wù)的。

    所以在開通ADSL用戶時要對用戶線進行確認。也就是確認該線對能否開通所需速率ADSL。選線。也就是選出可以開通ADSL的線對。在開通用戶時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不理想時進行調(diào)線選擇,也可以事先選好部分線對,以備開通用戶時使用。

    在日常維護中,如果發(fā)現(xiàn)ADSL傳輸質(zhì)量下降或故障則需要排除。也就通過對各個子載頻傳輸?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),在開通、運行和維護中沒有相應(yīng)的測試儀,是非常盲目和困難的。

    四、ADSL測試儀

    現(xiàn)在市場上的ADSL測試儀可分為兩類：

    一類ADSL測試儀是內(nèi)置有ADSL芯片,可代替用戶端的ADSL設(shè)備與DSLAM連通,對上/下行速率、噪聲容差等進行測試。這類儀表的特點是價格低廉,只需要一臺儀表與DSLAM連通就可以進行測試。欠是它只能測試與內(nèi)置ADSL芯片同類的ADSL設(shè)備,兼容性差；同時它只能判斷線路能否開通所需速率的ADSL,即只具有“確認”功能。而不能測試前面所述的各種傳輸參數(shù),難于對線路進行全面的分析和用于日常維護。因此有人也把這類儀表稱之為“ADSL開通器”。

    另一類ADSL測試儀是模擬ADSL的初始化過程,通過對每個子載頻信號的衰減和噪聲的測試,根據(jù)信噪比容差計算出每個子載頻所承載的比特數(shù)和速率,從而做出理論上的最大上/下行速率預(yù)測。這類儀表雖然價格稍貴些,一般需要兩臺儀表對測（有的在遠端用一臺簡單的“響應(yīng)器”,以便降低成本）。但它的最大優(yōu)點是與ADSL芯片型號和設(shè)備品牌無關(guān),具有通用性；通過對每個子載頻的的衰減、噪聲、承載的比特數(shù)和速率的分析,便于更細致地評價線路質(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。

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

    采用了特有的測試技術(shù),不依賴于ADSL的型號和品牌�？梢詼y試G.DMT和G.Lite的每個子載頻荷載的比特和速率,每個子載頻的衰減、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,可以測試ADSL的寬帶電平和噪聲�？梢赃M行手動測試或只按一個AUTO鍵就可實現(xiàn)的自動測試。

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

    用戶還可選用遠端響應(yīng)器,協(xié)同ADSLtest-256進行自動測試,可減少儀表設(shè)備投資。帶有紅外線串行接口,可以將測試數(shù)據(jù)輸出到PC上,在PC上運行所附帶的軟件,將測試數(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、下行速率和各個子載頻荷載比特數(shù)的曲線,分析信道特性十分直觀。

    ADSLtest-256兼顧了對HDSL/SDSL線路的測試,帶有F濾波器。具有數(shù)字萬用表功能,可測試直流電壓、線路環(huán)阻和回路電容。有加感線圈和橋接抽頭檢測功能。