智能布線系統(tǒng)的近端串擾故障測試與診斷*

張振中

(湖南郵電職業(yè)技術學院通信工程系，湖南 長沙 410015)

智能建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的主流，智能布線系統(tǒng)被廣泛應用于現(xiàn)代智能建筑的信息傳輸網(wǎng)絡中.近端串擾(Near-End Crosstalk,NEXT)作為智能布線系統(tǒng)中的一個重要傳輸性能指標也越來越受到重視.[1]現(xiàn)今G比特網(wǎng)絡快速普及，NEXT故障出現(xiàn)的幾率也大幅提高.NEXT故障會干擾智能布線系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，嚴重的情況下會降低網(wǎng)絡速率和通信質量.[2]NEXT故障產(chǎn)生的原因為：雙絞線內1對雙絞線受到其他3對雙絞線的電磁干擾后，干擾信號返回發(fā)射端(近端)設備.[3]常見的串擾故障類型有NEXT[4]、遠端串擾[5]、綜合近端串擾(Power-Sum Near-End Crosstalk,PSNEXT)[6]和綜合遠端串擾[7]4種.筆者對不同類型線纜在不同頻率、不同鏈路方式下的NEXT指標性能[8]進行測試，然后根據(jù)測試數(shù)據(jù)對可能產(chǎn)生的故障進行診斷，為智能布線系統(tǒng)維護、日常管理、系統(tǒng)擴容和系統(tǒng)提升提供參考依據(jù).

1 測試模型

1.1 通道測試模型

圖1 通道測試模型Fig. 1 Channel Test Model

通道測試模型用來測試智能布線系統(tǒng)端到端的鏈路整體性能，由信息插座模塊、集合點CP、水平纜線、水平跳線、連接器件、樓層配線設備FD和測試跳線組成.通道測試模型如圖1[9]所示，其中：水平纜線為B部分與C部分之和且長度小于等于90 m；主機端跳線A部分、水平跳線及連接器件D部分、遠端跳線E部分之和的長度小于等于10 m；通道測試模型鏈路總長度小于等于100 m.

1.2 永久鏈路測試模型

圖2 永久鏈路測試模型Fig. 2 Permanent Link Test Model

永久鏈路測試模型用來測試智能布線系統(tǒng)中的固定鏈路部分.永久鏈路測試模型如圖2[10]所示.與通道測試模型相比，永久鏈路測試模型有如下變化：(1)減少了水平跳線及連接器件的部分測試；(2)測試起點由測試儀主機端改為樓層配線架，測試纜線I部分和樓層各設備不在測試范圍之內；(3)測試終點由測試儀遠端改為信息插座模塊，測試纜線F部分不在測試范圍之內，永久鏈路模型測試總長度小于等于90 m.

2 測試原理

2.1 NEXT

智能布線系統(tǒng)NEXT是由測試儀主機單元1通過線對1,2向測試儀發(fā)送信號，測試儀在同一側的相鄰單元2通過測線對3,4捕捉信號并計算疊加的全部諧波串擾分量所得的總串擾.NEXT測試原理如圖3[11]所示.

圖3 NEXT測試原理Fig. 3 NEXT Test Schematic Diagram

智能布線系統(tǒng)NEXT需要兩兩線對進行測試，即線對1,2-3,6、線對1,2-4,5、線對1,2-7,8、線對3,6-4,5、線對3,6-7,8和線對4,5-7,8；測試線纜選擇CAT5，CAT5E和CAT6 3種工程中比較常見的線纜；測試頻率選擇0～250 MHz；NEXT損耗是線對間串擾損耗的最小值.

2.2 PSNEXT

PSNEXT是由測試儀主機單元1通過線對1,2向測試儀發(fā)送信號時，在同一鏈路的3個線對上同時發(fā)送頻率為1～250 MHz的信號，N1，N2和N3分別為線對3,4、線對5,6和線對7,8對線對1,2的NEXT.PSNEXT測試原理如圖4[12]所示.

圖4 PSNEXT測試原理Fig. 4 PSNEXT Test Schematic Diagram

智能布線PSNEXT相當于3個線對的NEXT的疊加，其測試要求與NEXT測試基本相同[13].

3 故障測試與診斷

3.1 通道模型測試

通道模型測試以4對CAT6雙絞線為例，參照圖1測試模型進行兩兩測試，測試總長度為96.3 m，測試結果如圖5所示.查看NEXT參數(shù)曲線發(fā)現(xiàn)，在頻率為33.5 MHz時，NEXT為43.2 dB，其中極限值為48.8 dB，余量為-5.6 dB，顯示測試失敗(圖6).查看PSNEXT參數(shù)曲線發(fā)現(xiàn)，在頻率為39.2 MHz時，PSNEXT為39.2 dB，其中極限值為37.1 dB，余量為2.1 dB，顯示測試通過(圖7).

圖5 通道模型測試結果 圖6 NEXT測試失敗 圖7 PSNEXT測試通過 Fig. 5 Channel Model Fig. 6 NEXT Test Failure Fig. 7 PSNEXT Test Pass Test Results

逐條查看NEXT參數(shù)曲線可發(fā)現(xiàn)：線對1,2到線對3,6在頻率為37.0 MHz時，NEXT為43.8 dB，其中極限值為48.8 dB，余量為-5.0 dB，NEXT曲線與極限值曲線交叉重疊，顯示測試失敗(圖8)；線對1,2到線對4,5在頻率37.0 MHz時，NEXT為53.4 dB，其中極限值為48.8 dB，余量為4.6 dB，NEXT曲線在極限值曲線之上，顯示測試通過(圖9)；線對1,2到線對7,8在頻率37.0 MHz時，NEXT為43.2 dB，其中極限值為48.8 dB，余量為-5.6 dB時，NEXT曲線與極限值曲線交叉重疊，顯示測試失敗(圖10).

圖8 線對1,2-3,6測試失敗 圖9 線對1,2-4,5測試通過 圖10 線對1,2-7,8測試失敗 Fig. 8 1,2-3,6 Test Failure Fig. 9 1,2-4,5 Test Pass Fig. 10 1,2-7,8 Test Failure

繼續(xù)查看可發(fā)現(xiàn)：線對3,6到線對4,5在頻率37.0 MHz時，NEXT為52.7 dB，其中極限值為48.8 dB，余量為3.9 dB，NEXT曲線在極限值曲線之上，顯示測試通過(圖11)；線對3,6到線對7,8在頻率37.0 MHz時，NEXT為51.9 dB，其中極限值為48.8 dB，余量為3.1 dB，NEXT曲線在極限值曲線之上，顯示測試通過(圖12)；線對4,5到線對7,8在頻率37.0 MHz時，NEXT為48.1 dB，其中極限值為48.8 dB，余量為-5.0 dB，NEXT曲線與極限值曲線交叉重疊，顯示測試失敗(圖13).

圖11 線對3,6-4,5測試通過 圖12 線對3,6-7,8測試通過 圖13 線對4,5-7,8測試失敗 Fig. 11 3,6-4,5 Test Pass Fig. 12 3,6-7,8 Test Pass Fig. 13 4,5-7,8 Test Failure

通過逐條比對可以得出結論：線對1,2和線對7,8的質量差.故障原因及應對措施：(1)在施工的過程中因操作不當而導致4對雙絞線相互纏繞產(chǎn)生相互干擾.建議嚴格按照國家智能布線工程施工規(guī)范進行施工，線纜相互纏繞時不能大力拉扯，可反向打圈分離線纜.(2)人工制作RJ-45連接器、信息模塊和設備接口跳線時，為了方便安裝而解放過長的雙絞線，迅速增加串擾值.建議解放雙絞線長度不能超過12 mm，特別是高速網(wǎng)絡的雙絞線能不解放就不解放.

3.2 永久鏈路模型測試

永久鏈路模型測試以4對CAT6雙絞線為例，參照圖2測試模型進行兩兩測試，測試總長度為26.3 m，測試結果如圖14所示.在頻率為33.5 MHz時，NEXT為40.6 dB，其中極限值為40.1 dB，余量為0.5 dB，顯示測試通過(圖15).在頻率為39.2 MHz時，PSNEXT為39.2 dB，其中極限值為37.1 dB，余量為2.1 dB，顯示測試通過(圖16).

圖14 永久鏈路模型測試結果 圖15 NEXT測試通過 圖16 PSNEXT測試通過 Fig. 14 Permanent Link Model Fig. 15 NEXT Test Pass Fig. 16 PSNEXT Test Pass Test Results

通過測試可以得出結論：在永久鏈路模型中減少水平跳線及連接器件的部分測試，可以避開在人工操作過程中易發(fā)生的操作錯誤，使測試得以順利通過.

3.3 測試結果

由于CAT1—CAT4的線纜現(xiàn)在已被淘汰，而CAT7僅有歐洲使用而中國不使用，因此這幾類的線纜不在選擇范圍之內.選擇CAT5，CAT5E和CAT6 3種工程中比較常見的線纜，將在通道測試鏈路模型和永久鏈路測試模型中不同頻率下，智能布線系統(tǒng)允許的最小NEXT損耗測試結果進行匯總(表1)，為最大限度地減少NEXT故障的出現(xiàn)提供可執(zhí)行的參考依據(jù).

表1 不同頻率下智能布線系統(tǒng)允許的最小NEXT損耗

4 結語

NEXT和PSNEXT測試是用來檢查智能布線系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的重要指標[14].在智能布線系統(tǒng)的串擾測試完成后，可以通過iopeNet綜合管理軟件[15]導入被測試數(shù)據(jù)以生成測試報告，并對測試報告進行分析，進而發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障，提出相應的解決方案，從而保證了系統(tǒng)工程的質量.