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综合布线工程测试技术 2011 5 29 本讲主要内容 重点内容 测试的相关基础知识双绞线测试内容Fluke测试仪的使用方法双绞线测试常见问题的解决方法光纤测试步骤测试报告的生成难点内容 双绞线测试内容光纤测试步骤测试报告的生成 2011 5 29 中华人民共和国建设部公告第620号 现批准 综合布线系统工程验收规范 为国家标准 编号为GB50312 2007 自2007年10月1日起实施 其中 有许多条文都是强制性条文 必须严格执行 原 建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范 GB T50312 2000同时废止 2011 5 29 GB50312 2007标准总则 1 为统一建筑与建筑群综合布线系统工程施工质量检查 随工检验和竣工验收等工作的技术要求 特制定本规范 2 本规范适用于新建 扩建和改建建筑与建筑群综合布线系统工程的验收 3 综合布线系统工程实施中采用的工程技术文件 承包合同文件对工程质量验收的要求不得低予本规范规定 4 在施工过程中 施工单位必须执行本规范有关施工质量检查的规定 建设单位应通过工地代表或工程监理人员加强工地的随工质量检查 及时组织隐蔽工程的检验和验收 5 综合布线系统工程应符合设计要求 工程验收前应进行自检测试 竣工验收测试工作 2011 5 29 其他测试标准 1995年美国推出了TSB 67 非屏蔽双绞线 UTP 布线系统的传输性能测试规范 它是国际上第一部综合布线系统现场测试的技术规范 它叙述和规定了布线系统的测试内容 方法和对仪表精度的要求 YD T1013 1999 综合布线系统电气特性通用测试方法 是专门为我国综合布线系统现场测试和工程验收编制的标准 该标准弥补了在使用TSB 67中的不足 除了定义3 5类链路外 还定义了超5类 和6类链路及光纤链路所需要测试的技术参数 测试连接方式 各技术指标的测试原理 仪表的选择使用及布线系统测试报告应包括的内容 链路验收测试的判定准则等 是综合布线系统验收测试工作的重要指导性文件 P217 测试目的 在综合布线系统工程实施过程中 线缆 铜缆 光缆和接插件以及相应配套的产品一般是施工方和用户共同选定的 但即使这些线缆和接插件都满足ISO11801 EIA TIA568B TSB 67等标准 产品均通过了UL认证 由于设计和实施过程中是将这些线缆和接插件有机地结合在一起的 这些因素成为影响计算机网络连接可靠性的 串联 因子 而整个工程过程中也加入了大量的人为因素 这样必将对整个系统在诸如连接正确性 接续可靠性 短路 开路 信号衰减 近端串扰 NEXT 突发性干扰 误码率及整体性能等方面产生很大的影响 2011 5 29 线缆是传递信息的介质 线缆及相关连接硬件安装的质量对通信的应用起着决定性的作用 由于缆线故障导致了通信或计算机网络瘫痪后 可看到综合布线测试的重要性 对施工方来说测试主要有两个目的 一是提高施工质量和速度 二是给用户证明他们所作的投资得到了应有的质量保证 2011 5 29 抽验器材 启动工程 批量器材进入工程现场之后 工程监理组织地布线材料进行核查验收 按照国内外有关标准 针对线缆 接插件进行抽样测试 测试合格后才可投入使用 这是确保工程质量的重要环节之一 2011 5 29 线缆进场测试 入库抽检 在工程方送来的线缆中按照一定的比例抽取若干条100m长的线缆进行抽测 抽测的比例从2 20 不等 例如 DTX1800电缆分析仪 电缆测试适配器 LABA 一对 DTX REFMOD模块 在选取100m的双绞线后 可以通过以下步骤完成安装前的线缆测试 1 设备校准 使用仪器自带的校准模块校准主机和远端 消除测试仪器之间的误差 2 接入专用线缆测试适配器 在主机和远端上分别插入LABAMN模块 2011 5 29 3 接入被测线缆如图所示 4 选取测试标准 在主机中选取专用于双绞线的专用测试标准 以6A线为例 选取TIACat 6Acable100m LA 5 开始测试 仪器按照标准自动完成所以测试项目 9秒后查看测试结果 双绞线是否合格 6 生成测试报告 由于DTX系列仪表支持数字信号处理技术 通过傅立叶的反变换及变换 将频域信号转变成时域信号 从时域切除100m线两端端接的强干扰信号后 重新转换成频域曲线 从而精确的完成了标准测试 鉴定线缆的性能 2011 5 29 跳线测试 跳线用在配线架上交接各种链路 可作为配线架或设备连接电缆使用 跳线由线缆和连接硬件组成 参见P38页 跳线本身距离较短 大部分的跳线不超过5m 10m以上的跳线算是长跳线了 因此 线缆本身对跳线质量影响较小 而水晶头及其端接的质量是跳线测试的关键 由于传输频率的提高 500MHz甚至更高 在线缆能够支持这样传输速率的情况下 端接的地方有了更高的要求 简而言之 双绞线在插入水晶头的时候 发生较大形变 例如绞在一起的线对被分开等 这些都会使线缆的特性发生突变 比如回波损耗等 最终使得水晶头成为高速率传输的瓶颈 2011 5 29 6类跳线测试 在做6类跳线测试的时候 必须使用SMP的模块适配器 通过DTX1800 SMP跳线适配器的配合 通过以下步骤完成6类跳线的测试 1 设备校准 使用仪器自带的校准模块校准主机和远端及其适配器 消除测试仪器之间的误差 2 接入专用6类跳线测试适配器 在主机和远端上分别插入SMP模块 3 接入被测线缆 4 选取测试标准 在主机中选取专用于双绞线的专用测试标准 以3m长的6类跳线为例 选取TIAPatchCordcat 63 0m 5 开始测试 仪器按照标准自动完成所以测试项目 9秒后查看测试结果 跳线是否合格 6 生成测试报告 2011 5 29 验证测试也叫随工测试 一般由施工人员在施工人员边施工边测试 主要监督安装工艺 一发现质量不符合要求应及时采取措施修改 以保证所完成的每一个连接的正确性 因而 随装随测 十分重要 能及时发现和纠正所出现的问题 不至于等到工程完工时再发现问题 重新返工 耗费大量的 不必要的人力 物力和财力 验证测试不需要使用复杂的测试仪器 只要购置能检验接线是否正确即可 两种测试类型 验证测试 2011 5 29 认证测试 认证测试也叫验收测试或竣工测试 综合布线系统性能不仅取决于方案设计 施工工艺 同时也取决于在过程中所选器材的质量 认证测试是在工程验收时对布线系统的安装 电气特性 传输性能 设计 选材以及施工质量的全面检验 是评价综合布线工程质量的科学手段 所以对于综合布线系统必须要求进行认证测试 用于认证测试的仪器比较复杂 价格也不菲 2011 5 29 TSB 67标准规定了两种连接测试模型分别是信道 Channel 测试模型和基本链路 BasicLink 测试模型 这是两种测试连接结构 ISO IEC在测试CAT5e CAT6又定义了一种永久链路 PermanentLink 测试模型 所以GB 50312 2007也定义三种模型 3类和5类布线系统按照基本链路和信道进行测试 超5类和6类布线系统按照永久链路和信道进行测试 测试模型 2011 5 29 基本链路 BasicLink 测试仪 测试仪 基本链路用来测试综合布线中的固定部分 即从通讯间的水平交叉连接到信息插座 两端测试仪用的电缆控制在2米以内 测试线 测试线 水平电缆 配线架 2011 5 29 GB50312 2007规定的基本链路模型 3类和5类布线系统按照基本链路和信道进行测试 5e类和6类布线系统按照永久链路和信道进行测试 2011 5 29 GB50312 2007规定的永久链路模型 P219 适用于测试固定链路 水平电缆及相关连接器件 性能 永久链路与基本链路的区别是不包括现场测试仪端使用的插接软线和插头 以及两端2m测试线 集合点 CP 不包含在基本链路的测试模型中 永久链路包含集合点 永久链路测试方法排除了测试线在测试中带来的测试误差 使测试结果更加准确 合理 2011 5 29 通道 Channel 测试仪 测试仪 跳线 用户线 设备软接线 通道用来测试端到端的链路整体性能 又被称作用户链路 它包括水平电缆 一个工作区附近的转接点 在配线架上连接线或跳线 以及设备连接线 和基本链路模型的最大区别就是 基本链路不包括用户端使用的电缆 这些电缆是用户连接工作区终端与信息插座或配线架与交换机 HUB 等设备的连接线 2011 5 29 GB50312 2007规定的信道测试模型 A 工作区终端设备电缆 B CP缆线 c 水平缆线 D 配线设备连接跳线 E 配线设备到测试仪连接电缆 B C 90mA D E 10m信道总长不得大于100m 2011 5 29 选用哪种测试链路测试方式 220 永久链路测试方式 排除了测试连线在测试过程本身带来的误差 使测试结果更为准确 合理 当测试永久链路时 测试仪器应能自动扣除测试设备跳线 2m 的影响 在实际测试应用中 选择哪种测试连接方式应根据需求和实际情况决定 使用通道链路方式更符合使用的情况 但由于它包含了用户的设备连线部分 测试较为复杂 一般工程验收测试建议选择基本链路或永久链路方式进行 3类和5类布线系统按照基本链路和信道进行测试 超5类和6类布线系统按照永久链路和信道进行测试 应用和链路的级别 A级 语音频带和低频应用 支持的A级应用的对称电缆永久链路和信道 分别称作A级永久链路和A级信道 B级 中比特率的数据应用 支持的B级应用的对称电缆永久链路和信道 分别称作B级永久链路和B级信道 2011 5 29 应用和链路的级别 2 C级 高比特率的数据应用 支持的C级应用的对称电缆永久链路和信道 分别称作C级永久链路和C级信道 D级 甚高比特率的数据应用 支持的D级应用的对称电缆永久链路和信道 分别称作D级永久链路和D级信道 2011 5 29 应用和链路的级别 3 A级永久链路 信道规定到100KHzB级永久链路 信道规定到1MHzC级永久链路 信道规定到16MHzD级永久链路 信道规定到100MHz光纤级永久链路 信道规定支持10MHz及以上的应用 2011 5 29 认证测试参数1 接线图 WireMap 接线图用于验证线对连接是否正确 接线图必须遵照EIA TIA568A或568B的定义 从信号角度讲这两种标准没有区别 惟一不同的是线的颜色标记不同 接线图测试不仅仅是一个简单的逻辑连接测试 而是要确认链路的一端一个针与另一端相应针的连接 此外 接线图还要确认链路导线的线对是否正确 判断是否有开路 短路 反向 交错和串对五种情况出现 2011 5 29 正确接线 T568A T568B 2011 5 29 接线图 反接 2011 5 29 跨接 错对 2011 5 29 接线图 串绕 2011 5 29 串绕 会引起很大的串扰 2011 5 29 开路 2011 5 29 短路 开路 2011 5 29 接线图是用来比较判断错误接线的一种直观检测方式 每一条电缆的4对8根线芯的接线图可以表示出 在每一端点的正确压线位置 是否与远端导通 两芯或多芯的短路 交错线对 交错是指远端的两个线对位置相互对调 反向线对 反向是指线对的一端极性相反 分岔线对 分岔指各芯线是以一对一的方式导通的 但物理线对位置分开 其他各种接线错误 2011 5 29 布线链路长度测试 布线链路长度系指布线链路端到端之间电缆芯线的实际物理长度 由于各芯线存在不同绞距 在布线链路长度测试时 要分别测试4对芯线的物理长度 测试结果会大于布线所用的电缆长度 2011 5 29 长度测量对铜缆长度进行的测量应用了TDR 时域反射计 的测试技术 时域反射计TDR的工作原理是 测试仪从铜缆一端发出一个脉冲波 在脉冲波行进时如果碰到阻抗的变化 如开路 短路或不正常接线时 就会将部分或全部的脉冲波能量反射回测试仪 依据来回脉冲波的延迟时间及已知的信号在铜缆传播的NVP 额定传输速率 信号在电缆中传输的速度与真空中光速之比 测试仪就可以计算出脉冲波接收端到该脉冲波返回点的长度 NVP是以光速 c 的百分比来表示的 如0 75c或75 c 2011 5 29 额定传输速率NVP NominalVelocityofPropagation NVP 信号在电缆中传输的速度与光在真空中的速度的比值 以百分比表示 通常NVP的取值在69 左右 NVP 信号在电缆中的传输速度 光在真空中的速度 X100 该值随不同线缆类型而异 通常 NVP范围为60 90 测量准确性取决于NVP值 正式测量前用一个已知长度 必须在15m以上 的电缆来校正测试仪的NVP值 测试样线愈长 测试结果愈精确 测试时采用延时最短的线对作为参考标准来校正电缆测试仪 典型的非屏蔽双绞线的NVP值从62 72 之间 2011 5 29 返回的脉冲波的幅度与阻抗变化的程度成正比 因此在阻抗变化大的地方 如开路或短路处 会返回幅度相对较大的回波 接触不良产生的阻抗变化 阻抗异常 会产生小幅度的回波 测量的长度是否精确取决于NVP值 因此 应该用一个已知的长度数据 必须在15m以上 来校正测试仪的NVP值 但TDR的精度很难达到2 以内 同时 同一条电缆的各线对间的NVP值也有4 6 的差异 另外 双绞线线对的实际长度也比一条电缆自身要长一些 在较长的电缆里运行的脉冲波会变形成锯齿形 这也会产生几纳秒的误差 这些都是影响TDR测量精度的原因 TDR测量是向一对线发送一个脉冲信号 并且测量同一对线上信号返回的总时间 用纳秒 ns 表示 获得这一经过时间测量值并知道信号额定传输速率 NVP 后 用NVP乘以光速再乘以往返传输时间的一半即传输时延就是电缆的电气长度 2011 5 29 测试仪发出的脉冲波宽约为20ns 而传播速率约为3ns m 因此该脉冲波行至6m内可能发生的接线问题 因为还没有回波 测试仪也必须能同时显示各线对的长度 如果只能得到一条电缆的长度结果 并不表示各线对都是同样的长度 早期的一些测试仪不是采用TDR原理测量长度 而是以用频率域方式测量回流损耗的方法来测量阻抗的变化以便计算长度的 这种方法在各对线出现长短不等的情况时会发生误判 2011 5 29 对铜缆长度进行的测量应用了TDR 时域反射计 的测试技术 时域反射计TDR的工作原理是 测试仪从铜缆一端发出一个脉冲波 在脉冲波行进时如果碰到阻抗的变化 如开路 短路或不正常接线时 就会将部分或全部的脉冲波能量反射回测试仪 依据来回脉冲波的延迟时间及已知的信号在铜缆传播的NVP 额定传播速率 测试仪就可以计算出脉冲波接收端到该脉冲波返回点的长度 NVP是以光速 c 的百分比来表示的 如0 75c或75 c 长度测量原理 2011 5 29 返回的脉冲波的幅度与阻抗变化的程度成正比 因此在阻抗变化大的地方 如开路或短路处 会返回幅度相对较大的回波 接触不良产生的阻抗变化 阻抗异常 会产生小幅度的回波 测量的长度是否精确取决于NVP值 因此 应该用一个已知的长度数据 必须在15m以上 来校正测试仪的NVP值 但TDR的精度很难达到2 以内 同时 同一条电缆的各线对间的NVP值也有4 6 的差异 另外 双绞线线对的实际长度也比一条电缆自身要长一些 在较长的电缆里运行的脉冲波会变形成锯齿形 这也会产生几纳秒的误差 这些都是影响TDR测量精度的原因 2011 5 29 测试仪发出的脉冲波宽约为20ns 而传播速率约为3ns m 因此该脉冲波行至6m内可能发生的接线问题 因为还没有回波 测试仪也必须能同时显示各线对的长度 如果只能得到一条电缆的长度结果 并不表示各线对都是同样的长度 早期的一些测试仪不是采用TDR原理测量长度 而是以用频率域方式测量回流损耗的方法来测量阻抗的变化以便计算长度的 这种方法在各对线出现长短不等的情况时会发生误判 2011 5 29 测试仪工作原理 高清晰度时域发射测量法 HDTDR HDTDR时用于测量电缆长度 特性阻抗以及对电缆故障定位的一种测量技术 TDR有时被称作电缆雷达 这是因为它由分析电缆中信号发射的能力 如果信号在通过电缆是遇到一个阻抗的突变 部分或所有的信号会发射回来 发射信号的时延 大小以及极性表明了电缆之中特性阻抗不连续的位置和性质 测试仪拔非常短的 2毫微秒 测试脉冲发送到被测电缆上 短的脉冲帮助测试仪帮助解决更小的串扰问题 且更准确地测量到故障点 测试在电缆两端进行 如果使用远端 从而改进了对远端异常的能见度 采用数字脉冲激发被测链路 并用数字信号处理技术处理时域中的测试结果 这种测试方法已证明在精度和可重复性上超过所有模拟或交换频率测试方法 2011 5 29 开路 短路反射 电缆中的开路或断路 表明电缆中的阻抗急剧地增加 开路的阻抗接近无穷大 在开路的电缆中 信号能量没有被端结阻抗散发 所以信号向信号源反弹回来 这一信号在信号源以与源信号相同的幅度和极性显示出来 通过测量反射回来的脉冲时间 测试仪就可以断定电缆发生开路的位置 2011 5 29 短路反射和其他异常造成的反射 短路表明电缆中两个导体间的阻抗突然下降 当电缆中导线周围的绝缘体损坏时 导线会互相接触 这时就发生短路 结果就是在导体间产生接近零阻抗的连接 短路也会信号反射 但反射方式与开路相反 在短路的电缆中 由于短路处的阻抗接近于零 所以信号能量被吸收 信号会反射回信号源处 在该处反射信号于原信号幅度相同极性相反 见上页插图 在无穷大和零阻抗之间的某处测量到的阻抗其他异常造成的反射也可造成反射 这些异常的成因可以是机械压力损坏了电缆导线或绝缘 但没有造成完全的开路或短路的 使用不匹配的电缆 连接器或配线架处有故障的接触都会产生不连续点 阻抗高于电缆特性阻抗时的电缆故障 会反射与原信号相同极性的信号 如果故障不是彻底的开路 发射信号幅度会小于原信号 阻抗低于电缆的特性阻抗的电缆故障 如果没有彻底的短路 反射信号将与原信号极性相反同时幅度小于原信号 由于测试仪时根据信号的反射来测定电缆的长度 所以测试仪不能对正确端接的电缆进行长度测量 2011 5 29 链路长度的计算 链路的物理长度由测量到得信号在链路上的往返传播延迟T导出 根据L T2 s X NVPXC m s 计算链路长度 NVP 信号传输速度 m s 光速C m s C 光在真空中传播速度 C 3X108m s 为保证长度测量的准确度 进行此项测试前通常需要对被测线缆的NVP值进行测量 1 用长度不小于15m的测试样线确定NVP值 测试样线愈长 测试结果愈精确 2 该值随不同线缆类型而异 通常 NVP范围为60 90 2011 5 29 允许极限长度 不同类型电缆的NVP值不同 电缆长度测试值与实际值存在较大误差 由于NVP值是一个变化因素 不易精确测量 故通常多采用忽略NVP值影响 对长度测量极限值安排 10 余量的做法 基本链路极限长度94 10 m永久链路极限长度90 10 m通道链路极限长度100 10 m 2011 5 29 长度测量的报告 链路长度的测量包括两端的测试接线长度为绕线的长度 并非物理距离 绕对之间长度可能有细微差别 对绞绞距的差别 测试限允许的最大长度加10 长度测试通过 失败的参数为 基本链路为94m 94m 10 103 4m 永久链路为90m 90m 10 99m 通道为100m 100m 10 110m 当测试仪以 显示长度时 则表示为临界值 表明在测试结果接近极限时长度测试结果不可信 要引起用户和施工者注意 计算最短的电气时延长度的标准为100米 端至端 不要安装超过100米的站点特殊情况要有记录 2011 5 29 3 衰减 Attenuation 衰减是信号能量沿基本链路或通道传输损耗的量度 它取决于双绞线电阻 分布电容 分布电感的参数和信号频率 衰减量会随频率和线缆长度的增加而增大 单位用dB表示 数值越大表示衰减量越大 即 10dB比 8dB的信号弱 其中6dB的差异表示两者的信号强度相差两倍 例如 10dB的信号就比 16dB的信号强两倍 比 22dB则强四倍 影响衰减的因素是集肤效应和绝缘损耗 如下图 2011 5 29 衰减 Attenuation 当信号在电缆中传输时 由于其所遇到的阻抗而导致传输信号的减小 信号沿电缆传输损失的能量称为衰减 衰减是一种插入损耗 当考虑一条通信链路的总插入损耗时 布线链路中所有的布线部件都对链路的总衰减值有贡献 一条链路的总插入损耗是电缆和布线部件的衰减的总和 衰减量由下述各部分构成 a 布线电缆对信号的衰减 b 构成通道链路方式的10m跳线或构成基本链路方式的4m设备接线对信号的衰减量 c 每个连接器对信号的衰减量 2011 5 29 衰减 原因电缆材料的电气特性和结构不恰当的端接阻抗不匹配的反射影响过量衰减会使电缆链路传输数据不可靠 2011 5 29 因为在频率高的时候 电流在导体中的电流密度不再是平均分布于整个导体中 而是集中在导体的表面 从而减少了因导体截面而产生的电流损耗 集肤效应与频率的平方根值成正比 因此频率越高 衰减量越大 这也就是为何单股电缆要比多股电缆的导电性能好的原因 温度对某些电缆的衰减也会产生影响 一些绝缘材料会吸收流过导体的电流 特别是三类电缆所采用的PVC材质 这是因为PVC的氯原子会在绝缘材料中产生双极子 而双极子的震荡会使电信号损失掉一部分电能 在温度高的时候这种情况会进一步恶化 由于温度升高会造成双极子更激烈的震荡 因此温度越高 衰减量越大 这就是标准中规定温度为20 的原因 TSB 67定义了一个链路衰减公式 此外 TSB 67还给出了一个链路和信道的衰减允许值表 见表8 5 2011 5 29 表8 520 时各类线缆在各频率下的衰减极限 2011 5 29 衰减在特定线缆 特定频率下的要求有所不同 表8 5定义了在20 时的允许值 随着温度的增加 衰减也增加 具体来说 对于三类电缆 每增加1 衰减增加1 5 对于四类和五类电缆 每增加1 衰减增加0 4 当电缆安装在金属管道内时链路的衰减增加2 3 现场测试设备应测量出安装的每一对线对衰减的最严重情况 并且通过将衰减最大值与衰减允许值比较后 给出合格 Pass 和不合格 Fall 的结论 如果合格 则给出处于可用频宽内的最大衰减值 如果不合格 则给出不合格时的衰减值 测试允许值及所在点的频率 如果测量结果接近测试极限 测试仪不能确定是Pass或Fall 则此结果用Pass 表示 而若结果处于测试极限的错误侧 则给出Fall 2011 5 29 Pass Fall的测试极限是按链路的最大允许长度 信道是100m 链路是94m 设定的 不是按长度分摊的 然而 若被测量出的值大于链路实际长度的预定极限 则在报告中前者将加星号 以便提醒 2011 5 29 衰减与频率关系图 衰减与频率关系图 2011 5 29 衰减 Attenuation 造成衰减增加的因素 频率温度Cat3 1 5 Cat5 0 4 链路长度金属导管 约增加3 相对湿度湿度增加从40 至90 衰减增加2 2011 5 29 4 近端串扰损耗 NEXT 近端串扰是指在一条双绞电缆链路中 发送线对对同一侧其它线对的电磁干扰信号 NEXT值是对这种耦合程度的度量 它对信号的接收产生不良的影响 NEXT值的单位是dB 定义为导致串扰的发送信号功率与串扰之比 NEXT越大 串扰越低 链路性能越好 2011 5 29 近端串扰损耗 NEXT NEXT是测量来自其它线对泄漏过来的信号NEXT是在信号发送端 近端 进行测量 2011 5 29 近端串扰损耗是随频率增加而减小 2011 5 29 最小近端串扰损耗一览表 上表列出 不同类线缆在不同 不同链路方式情况下 允许最小的串扰损耗值 2011 5 29 NEXT测试方法与说明 NEXT的测试原理是测试仪从一个线对发送信号 当其沿电缆传输时 测试在同一侧的某相邻被测线对上捕捉并计算所叠加的全部谐波串扰分量 计算出其串扰值 人们总是希望被测线对的串扰的程度越小越好 某瞎线对受到越小的串扰意味着该线对对外界串扰具有越大的损耗能力 这就是为什么不直接定义串扰 而定义成串扰损耗的原因所在 2011 5 29 1236 近端远端 1236 TxPAIR RxPAIR 近端串扰测量 NEXT是测量来自其它线对泄漏过来的信号 是在信号发送端 近端 进行测量 下图是从近端检查远端的问题 2011 5 29 近端远端 1236 1236 TxPAIR RxPAIR 近端串扰测量 下图为从远端检查近端的问题 结论 NEXT必须进行双向测试 2011 5 29 6次A BA CA DB CB DC D NEXT的测量 2011 5 29 近端串扰损耗测试项目及测试结果说明 2011 5 29 5综合近端串扰 PowerSunNEXT PSNEXT 近端串扰是一对发送信号的线对对被测线对在近端的串扰 实际上 在4对型双绞线电缆中 若其它三对线对都发送信号时都会对被测线对产生的串扰 因此如4对型电缆中 3个发送信号的线对向另一相邻接收线对产生的总串扰就称为综合近端串扰 综合近端串扰值是双绞线布线系统中的一个新的测试指标 只有5e类和6类电缆中才要求测试PSNEXT 这种测试在用多个线对传送信号的100BASE T4和1000BASE T等高速以太网中非常重要 因为电缆中多个传送信号的线对把更多的能量耦合到接收线对 在测量中中综合近端串扰值要低于同种电缆线对间的近端串扰值 比如100MHz时 5e类通道模型下综合近端串扰最小极限值为27 1dB 而近端串扰最小极限值为30 1 2011 5 29 综合近端串扰测试原理图 3对线对1对线所产生近端串扰的综合效应 2011 5 29 相邻线对综合近端串扰测试项目及测试结果说明 2011 5 29 6 远端串扰 FEXT 与等效远端串扰 ELFEXT FEXT类似于NEXT 但信号是从近端发出的 而串扰杂讯则是在远端测量到的 FEXT也必须从链路的两端来进行测量 因为信号的强度与它所产生的串扰及信号在发送端的衰减程度有关 所以电缆长度对测量到的FEXT值的影响会很大 两条一样的电缆会因为长度不同而有不同的FEXT值 因此 FEXT并不是一种很有效的测试指标 而必须以ELFEXT值的测量来代替FEXT值的测量 ELFEXT值其实就是FEXT值减去衰减量后的值 也可以将ELFEXT理解成远端的ACR 2011 5 29 综合等效远端串扰 3对线对1对线所产生FEXT综合效应与衰减的差值 PSFEXT Attenuation 2011 5 29 7 综合近端串扰 PSNEXT PowerSumNEXT PSNEXT实际上是一种计算式 而不是一个测量步骤 PSNEXT值是由3对线对另一对线的串扰的代数和推导出来的 对于像以太网这种必须使用4对线来传输信号的网络来说 PSNEXT与ELFEXT是非常重要的测试参数 在每一条链路上都会有4组PSNEXT值 与PSNEXT一样 对应于ELFEXT值的是PSELFEXT值 2011 5 29 8 衰减对串扰比 ACR 由于衰减效应 接收端所收到的信号是最微弱的 但接收端也是串扰信号最强的地方 对非屏蔽电缆而言 串扰是从本身发送端感应过来的最主要的杂讯 所谓的ACR 就是指串扰与衰减量的差异量 ACR体现的是电缆的性能 也就是在接收端信号的富裕度 因此ACR值越大越好 在ISO及IEEE标准里都规定了ACR指标 但TIA EIA568A则没有提到它 由于每对线对的NEXT值都不尽相同 因此每对线对的ACR值也是不同的 测量时以最差的ACR值为该电缆的ACR值 如果是与PSNEXT相比 则以PSACR值来表示 2011 5 29 衰减串扰比 ACR 衰减串扰比或衰减与串扰的差 以分贝表示 类似信号噪声比对双绞线系统 可用 带宽的表示 衰减串扰比ACR 近端串扰 衰减 dB 数值越大越好 信号 被衰减噪声 近端串绕 经过衰减的信号和噪声的比 2011 5 29 9 传播延迟 PropagationDelay 传播延迟是指一个信号从电缆一端传到另一端所需要的时间 它也与NVP值成正比 一般五类UTP的延迟时间在5 7ns m左右 ISO则规定100m链路最差的时间延迟为1 s 延迟时间是局域网之所以要有长度限制的主要原因之一 2011 5 29 9 延迟差异 DelaySkew 延迟差异是一种在UTP电缆里传播延迟最大的与最小的线对之间的传输时间差异 有些电缆厂家考虑到铜缆材料的缺点 将一对或两对线对换成了其他的材料 这样就会产生较大的时间差异 尤其在运行千兆以太网的应用时 过大的时间差异会导致同时从4对线对发送的信号无法同时抵达接收端的情况 一般要求在100m链路内的最长时间差异为50ns 但最好在35ns以内 2011 5 29 传输延迟 PropagationDelay 和延迟偏离 Delayskew 的区别 传输延迟是信号在电缆线对中传输时所需要的时间 传输延迟随着电缆长度的增加而增加 测量标准是指信号在100m电缆上的传输时间 单位是纳秒 ns 它是衡量信号在电缆中传输快慢的物理量 延迟偏离是指同一UTP电缆中传输速度最快的线对和传输速度最慢线对的传输延迟差值 它以同一缆线中信号传播延迟最小的线对的时延值作为参考 其余线对与参考线对都有时延差值 最大的时延差值即是电缆的延迟偏离 2011 5 29 传输时延 1236 1236 4578 4578 484ns 486ns 494ns 481ns 2011 5 29 传输时延差 1236 1236 4578 4578 3ns 484ns 5ns 486ns 13ns 494ns 0ns 481ns 2011 5 29 11 回波损耗 RL 回波损耗是线缆与接插件构成布线链路阻抗不匹配导致的一部分能量反射 当端接阻抗 部件阻抗 与电缆的特性阻抗不一致偏离标准值时 在通信链路上就会导致阻抗不匹配 阻抗的不连续性引起链路偏移 电信号到达链路偏移区时 必须消耗掉一部分来克服链路偏移 这样会导致两个后果 一个是信号损耗 另一个是少部分能量会被反射回发送端 被反射到发送端的能量会形成噪声 导致信号失真 降低了通信链路的传输性能 2011 5 29 回波损耗 RL 回波损耗 发送信号 反射信号回波损耗越大 则反射信号越小 意味着通道采用的电缆和相关连接硬件阻抗一致性越好 传输信号越完整 在通道上的噪声越小 因此回波损耗越大越好 2011 5 29 回波损耗 ReturnLoss R 2 R 2 R 源端的输入信号 源端的反射信号 负载端的反射信号 负载端的信号衰减 Link 回波损耗 由于阻抗不连续 不匹配所造成的反射 测量整个频率范围信号反射的强度其结果是特性阻抗之间的偏离原因电缆生产厂生产过程的变化连接头安装 2011 5 29 回波损耗的影响 预期的信号 从另一端发来经过衰减的信号噪声 同一线对上反射回来的信号 信号BtoA 系统A 系统B 2011 5 29 回波损耗的测试结果 2011 5 29 各种内部噪声 接收端收到的噪声NEXT 其它三对线 ELFEXT 其它三对线 ReturnLoss 自身绕对 接收器必须能够从噪声中获取经过衰减的信号 TransmitOutput 2011 5 29 一 测试的相关基础知识 12 直流环路电阻任何导线都存在电阻 直流环路电阻是指一对双绞线电阻之和 13 特性阻抗 Impedance 特性阻抗是衡量出电缆及相关连接件组成的传输通道的主要特性的参数 一般来说 双绞线电缆的特性阻抗是一个常数 我们常说的电缆规格 100 UTP 120 FTP 150 STP 这些电缆对应的特性阻抗就是 100 120 150 2011 5 29 测试仪器 测试仪器的选择原则 1 现场电缆测试仪的主要功能现场电缆测试仪有两个主要功能 性能认证 测试或验证布线的电气传输性能 故障查找 对布线系统的故障查找 2011 5 29 2 选择布线现场测试仪时应考虑的主要因素无论是按时域还是按频域原理设计的测试仪表 都应符合在1 31 25MHz测量范围内 测量最大步长不大于150kHz 在31 26 100MHz测量范围内 测量最大步长不大于250kHz 100MHz以上测量步长待定 上述测量扫描步长的要求是满足衰减和近端串扰指标测量精度的基本保证 可用于综合布线系统的工程测试 2011 5 29 在选择布线现场测试仪器时主要考虑的几个因素是 支持多个测试标准 测试仪测量的精度和可重复性能 具有一定的故障定位诊断能力 具有自动 连续 单项选择测试的功能 可存储规定的各测量步长频率点的全部测试结果 以供查询 测试仪器是否被独立认证 如UL认证 有定位和详细分析电气故障的诊断能力 简单易用 2011 5 29 3 测试仪器的精度及溯源性问题测试仪的精度及精度的溯源性问题是十分重要的 测试仪表的精度表示实际值与仪表测量值的差异程度 直接决定着测量数值的准确性 TSB 67标准明确定义了这种现场测试仪的精度级别 无论测试BasicLink还是Channel 作为认证布线的测试仪器必须要达到二级精度 综合布线系统测试仪表性能参数二级精度要求如表8 6所示 宽带测试仪表的测试精度应高于二级 光纤测试仪表测量信号的动态范围应大于或等于60dB 2011 5 29 表8 6综合布线系统测试仪表性能参数二级精度要求 2011 5 29 电缆测试仪电缆测试仪用于检测电缆质量及电缆的安全质量 能完成电缆的验证测试和认证测试 验证测试包括测试电缆有无开路 断路 UTP电缆是否正确连接和串绕 近端串扰故障精确定位 同轴电缆终端匹配电阻连接是否良好等基本安装情况测试 认证测试则完成电缆满足TIA568A TSB 67等有关标准的测试 并具有存储和打印有关参数的功能 电缆测试仪能检测同轴电缆 非屏蔽双绞线 UTP 和光纤等介质 其相关要求如下 2011 5 29 测试功能 验证测试和认证测试 测量精度 TSB 67标准二级精度 测试频率 100MHz或250MHz 测试输出方式 屏幕显示和打印 测试电缆种类 UTP三类 五类 5e类或六类电缆 2011 5 29 典型测试仪器介绍市场上有各种各样的电缆测试仪器 DataTechnologies公司的LANCatV Fluke公司的DSP 100和FlukeDSP 4000 Microtest公司的PenterScannerPlus ScopeCommunication公司的Wirescope 155 Wavetek公司的LantekProXL等均是较早就接受Lucent贝尔实验室认证的电缆测试仪 目前常用的测试仪器有DSP 100 DSP 2000 DSP 4000 DATACOMNETcat2000和PenterScanner等 表8 7是它们的简单比较表 2011 5 29 2011 5 29 测试工具之一 验证测试 2011 5 29 认证测试仪表 1 1 测试仪的基本性能要求网络综合布线测试仪主要采用模拟和数字两类测试技术模拟技术是传统的测试技术 主要采用频率扫描来实现 即每个测试频点都要发送相同频率的测试信号进行测试数字技术则是通过发送数字信号完成测试 数字周期信号都是由直流分量和K次谐波之和组成 这样通过相应的信号处理技术可以得到数字信号在电缆中的各次谐波的频谱特性 2011 5 29 测试仪的基本性能要求 1 精度要求超5类测试仪的精度也只要求到第IIe级精度就可以了 但6类要求测试仪的精度达到第III级精度测试仪表还要求处理以下三种影响精度的情况 a 测试判断临界区b 测试接头误差补偿c 自校表 2011 5 29 测试仪的基本性能要求 2 测试速度要求理想的电缆测试仪首先应在性能指标上同时满足通道和永久链路的III级精度要求 同时在现场测试中还要有较快的测试速度 2011 5 29 测试仪的基本性能要求 3 测试仪故障定位测试仪能故障定位是十分重要的 因为测试目的是要得到良好的链路 而不仅仅是辨别好坏 测试仪能迅速告诉测试人员在一条坏链路中的故障部件的位置 从而迅速加以修复 其他要考虑的方面还有 测试仪应支持近端串扰的双向测试 测试结果可转储打印 操作简单且使用方便 以及支持其他类型电缆的测试 2011 5 29 测试仪器 测试仪器的选择原则 1 现场电缆测试仪的主要功能现场电缆测试仪有两个主要功能 性能认证 测试或验证布线的电气传输性能 故障查找 对布线系统的故障查找 2011 5 29 2 选择布线现场测试仪时应考虑的主要因素无论是按时域还是按频域原理设计的测试仪表 都应符合在1 31 25MHz测量范围内 测量最大步长不大于150kHz 在31 26 100MHz测量范围内 测量最大步长不大于250kHz 100MHz以上测量步长待定 上述测量扫描步长的要求是满足衰减和近端串扰指标测量精度的基本保证 可用于综合布线系统的工程测试 2011 5 29 在选择布线现场测试仪器时主要考虑的几个因素是 支持多个测试标准 测试仪测量的精度和可重复性能 具有一定的故障定位诊断能力 具有自动 连续 单项选择测试的功能 可存储规定的各测量步长频率点的全部测试结果 以供查询 测试仪器是否被独立认证 如UL认证 有定位和详细分析电气故障的诊断能力 简单易用 2011 5 29 3 测试仪器的精度及溯源性问题测试仪的精度及精度的溯源性问题是十分重要的 测试仪表的精度表示实际值与仪表测量值的差异程度 直接决定着测量数值的准确性 TSB 67标准明确定义了这种现场测试仪的精度级别 无论测试BasicLink还是Channel 作为认证布线的测试仪器必须要达到二级精度 综合布线系统测试仪表性能参数二级精度要求如表8 6所示 宽带测试仪表的测试精度应高于二级 光纤测试仪表测量信号的动态范围应大于或等于60dB 2011 5 29 表8 6综合布线系统测试仪表性能参数二级精度要求 2011 5 29 FLUKEDSP 4x00数字式电缆测试仪 DSP 100 DSP 2000系列产品DSP 4x00系列产品 包括DSP 4000 DSP 4100和DSP 4300等型号FLUKEDTX系列产品 2011 5 29 2011 5 29 2 DSP 4300电缆测试仪的组件 DSP 4300测试仪的组件如下所示 1 DSP 4300主机和智能远端 2 CableManger软件 3 16MB内部存储器 4 16MB多媒体卡 5 PC卡读取器 6 Cat6 5e永久链路适配器 7 Cat6 5e通道适配器 8 Cat6 5e通道 流量监视适配器 9 语音对讲耳机 2011 5 29 DSP 4300电缆测试仪的组件 10 AC适配器 电池充电器 11 便携软包 12 用户手册和快速参考卡 13 仪器背带 14 同轴电缆 BNC 15 校准模块 16 RS 232串行电缆 17 RJ45到BNC的转换电缆 2011 5 29 可更换测试适配器 滑动背部锁扣 串口 LED充电指示灯 电源插孔 功能键所指选项 旋转开关 存储测试报告 显示背景灯及唤醒键 对话开关键 退出当前模式 故障诊断 功能键 耳机插孔 测试 选中 执行键 方向键 主端的控制功能 2011 5 29 增强报告功能 移动存储卡 利用标准的SandiskMMC的存储卡标准卡 16Mbytes可选卡 32Mbytes分离的读卡机可使测试仪保留在现场而带走测试报告用户可自定义报告格式对新标准的再认证 2011 5 29 可更换测试适配器 滑动背部锁扣 充电指示灯 电源插孔 状态指示 旋转开关 耳机插孔 串口 面板显示项TestPass测试通过TestinProgress测试在进行中TestFail测试失败Talksetactive激活对话LowBattery电池电量过低 对话开 关 远端的控制和功能 2011 5 29 DSP 4300测试仪具有以下特点 1 测量精度高 2 使用新型永久链路适配器获得更准确 更真实的测试结果 3 标配的6类通道适配器使用DSP技术精确测试6类通道链路 4 能够自动诊断电缆故障并显示准确位置 5 可以存储全天的测试结果 6 允许将符合TIA 606A标准的电缆编号下载到DSP 4300 7 内含先进的电缆测试管理软件包 可以生成和打印完整的测试文档 2011 5 29 FLUKE的DTX系列数字式电缆测试仪 12秒完成一条6类链路测试达到IV级认证测试精度彩色中文界面 操作方便12小时电池使用时间双光缆双向双波长认证测试集成VFL可视故障定位仪DTX 1800的测试带宽高达900MHz 满足未来7类布线系统测试要求 2011 5 29 FLUKE的DTX系列数字式电缆测试仪 2011 5 29 FieldTestParameters认证 现场 测试的参数 WireMap接线图 开路 短路 错对 串绕 Length长度Attenuation衰减NEXT近端串扰ReturnLoss回波损耗 ISO ACR衰减串扰比 ISO PropagationDelay传输时延 Cat5n Cat5E Cat6 DelaySkew时延差 Cat5n Cat5E Cat6 PSNEXT综合近端串扰 Cat5n Cat5E Cat6 ELFEXT等效远端串扰 Cat5n Cat5E Cat6 PSELFEXT综合等效远端串扰 Cat5n Cat5E Cat6 2011 5 29 DSP 4300测试仪对行双绞线电缆通道测试的步骤如下 1 为主机和智能远端器插入相应的适配器 2 将智能远端器的旋转开关置为ON 3 把智能远端器连接到电缆连接的远端 对于通道测试 用网络设备接插线连接 4 将主机上的旋转开关转至AUTOTEST档位 5 将测试仪的主机与被测电缆的近端连接起来 对于通道测试 用网络设备接插线连接 6 按主机上的TEST键 启动测试 7 自动测试完成后 使用数字键给测试点进行编号 然后按SAVE键保存测试结果 8 直至所有信息点测试完成后 使用串行电缆将测试仪和PC相连 9 使用随机附带的电缆管理软件导入测试数据 生成并打印测试报告 2011 5 29 测试准备 去现场前查看电池电量主端 远端校准确认所测线缆的类型及方式携带相应的测试适配器及附件检查测试适配器的设置检查测试适配器的功能运行自测试测试人员需要有测试资格 维护工作下载最新的升级软件主端和远端充满电主端和远端校准运行自测试校准永久链路适配器 为增加精确度的选件 由厂家做年校准访问FLUKE网站的最新DSP固件和CableManager软件 2011 5 29 特殊功能 设置非屏蔽双绞线测试 设置光纤测试 4300 必须在Setup中选择一种电缆类型后做自校准和自检测 4300 2011 5 29 自校准 自检测 DSP测试仪的主端和远端应该每月做一次自校准用自测试来检查硬件情况主端和远端的连接模式 2011 5 29 仪器自校准操作 选中 SelfCalibration 按ENTER键按TEST键 2011 5 29 现场测试的环境要求 无环境干扰测试温度要求 综合布线测试现场的温度宜在20 30 C左右 湿度宜在30 80 防静电措施 2011 5 29 现场认证测试步骤 1 连接被测链路2 设置测试标准和线缆类型3 其它设置4 自动测试5 保存结果6 故障诊断7 结果送管理软件LinkWare8 打印输出 2011 5 29 1 连接被测链路 DSP 4x00主端 远端 LIA 101S永久链路适配器 被测电缆 2011 5 29 2 测试设置 旋钮转至 SETUP 选择正确的测试标准和线缆类型 2 3 1 2011 5 29 3 其它设置选项 编辑报告标识图形数据存储设置自动关闭电源时间关闭或启动测试伴音选择打印机类型设置串口设置日期时间 选择长度单位 英尺 米选择数字格式选择打印 显示语言选择50或60Hz电力线滤波器选择脉冲噪声故障极限选择精确的频段指示 2011 5 29 配线间 按TEST 4 自动测试 2011 5 29 5 保存结果 指示结果 通过或失败所有的测试都需选择参照的标准 按 ViewResult 按钮来查看每个结果 记住按 SAVE 键 2011 5 29 键入用户和场地名称 可能键入20个用户和20个场地 必须在测试之前选中存入计算机在设置会更容易 在设置菜单中选择报告标识 ReportIdentification 2011 5 29 故障诊断 测试中出现 失败 时 要进行相应的故障诊断测试 按故障诊断键 FaultInfo 再从单项测试 SingleTest 中启动TDR和TDX功能 扫描定位故障 查找故障后 排除故障 重新进行自动测试 直至指标全部通过为止 2011 5 29 结果送管理软件LinkWare 当所有要测的信息点测试完成后 用分离读卡机将移动存储卡上的结果送到安装在计算机上的管理软件LinkWare进行管理分析 LinkWare软件有几种形式提供用户测试报告 1 所有测试频率点的彩色图形报告 2 最差点数据的文本格式报告 3 重要数据的汇总报告 2011 5 29 打印 通过串口直接由打印机打印选择报告打印可编辑公司名称操作者名称可从LinkWare打印输出 2011 5 29 用软件生成测试报告 一测试报告生成与FlukeDSP 4000系列测试仪配合使用的测试管理软件是Fluke公司的LinkWare电缆测试管理软件 该软件可以帮助组织 定制 打印和保存FLUKE系列测试仪测试的铜缆和光纤记录 并配合LinkWareStats软件生成各种图形测试报告 2011 5 29 测试报告生成 使用LinkWare电缆测试管理软件管理测试数据并生成测试报告的操作步骤为 1 安装LinkWare电缆测试管理软件 2 Fluke测试仪通过RS 232串行接口或USB接口与PC相连 如图所示 2011 5 29 测试报告生成 2 3 导入测试仪中的测试数据 例如要导入FlukeDSP 4300测试仪中存储的测试数据 则在LinkWare软件窗口中 选择 Importfrom 菜单下 DSP 4100 4300 命令 2011 5 29 测试报告生成 3 4 导入数据后 可以双击某测试数据记录 查看某一测试数据的情况 如图 2011 5 29 测试报告生成 4 5 生成测试报告 测试报告有两种文件格式 ASCII文本文件格式和AcrobatReader的 PDF格式 1 首先选择生成测试报告的记录范围 2 选择快捷菜单上的 PDF 按钮 弹出对话框提示选择的记录范围 如图所示 2011 5 29 测试报告生成 5 3 在弹出对话框内 输入保存 PDF文件的名称 如图所示 2011 5 29 测试报告生成 6 4 选择 保存 按钮后 即生成了全部记录的测试报告 如图所示 2011 5 29 测试报告生成 7 6 生成测试汇总图形报表 1 在LinkWare软件窗口快捷菜单上选取 Stats 按钮 2 在弹出对话框中 选择生成报表的记录范围 如图所示 2011 5 29 测试报告生成 8 3 在LinkWareStats软件窗口中 选取 CreateReport 标签 并选择 ProducePDF 单选按钮 以生成PDF格式报表 然后选取 CreateReport 按钮 2011 5 29 测试报告生成 9 4 在弹出对话框内 输入保存的文件名称 选取 保存 按钮即可生成测试报表 5 打开已生成的测试报表文件 可以看到所有记录的测试汇总图表 如图 2011 5 29 二 评估测试报告 使用FlukeLinkWare软件生成的测试报告中会明确给出每条被测链路的测试结果 如果链路的测试合格 则给出 PASS 的结论 如图所示 如果链路测试不合格 则给出 FAIL 的结论 如图所示 2011 5 29 二 评估测试报告 对测试报告中每条被测链路的测试结果进行统计 就可以知道整个工程的达标率 要想快速地统计出整个被测链路的合格率 可以借助于LinkWareStats软件 该软件生成的统计报表的首页会显示出被测链路的合格率 如图所示被测20条链路全部合格 LinkWareStats软件生成的测试统计信息 2011