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1、“布线系统测试及故障诊断”,理论基础,议题,布线系统性能测试的目的铜缆测试布线系统性能测试标准测试链路模型测试参数简介铜缆布线施工的常见故障原因光缆测试光缆基础知识光缆测试标准光缆损耗的测试光缆常见故障原因,布线系统性能测试的目的,综合布线系统网络,垂直电缆,水平电缆,楼宇间电缆,数据链路模型,由发送器，传输介质及接收器构成整个系统目标：所有元件匹配以确保可靠地传输信号从发送器发出的强度/特性通过介质传输时的可靠性接收器捕捉以及信号解码的能力,Transmitter发送器,Receiver接收器,TransmissionMedium传输介质,100Base-Tx,两对线系统一对发送，另一对接收
2、4B-5B编码16进制编码至5比特码额外的码用于：帧定界接收同步和空闲非法码初始信号速率125M个符号/秒多级二进制（伪三进制）,100BAST-TX信号技术,1000Base-T,4线对系统（全双工）4级编码（PAM-5）每个信号电平代表2比特每秒发送125M符号与100Base-Tx符号速率相同降低噪声的干扰每对线支持250Mbps的数据速率（每个方向）,1000Base-T的传输概念,250 Mb/s,250 Mb/s,250 Mb/s,250 Mb/s,250 Mb/s,250 Mb/s,250 Mb/s,250 Mb/s,1000 Mb/s,250 Mb/s,250 Mb/s,250
3、 Mb/s,250 Mb/s,250 Mb/s,250 Mb/s,250 Mb/s,250 Mb/s,1000 Mb/s,1000BASE-T信号技术,关于链路“带宽”的描述,物理层“带宽”链路为信号传输所能提供的有效频率范围和性能（MHz）电气信号的描述数据链路层“带宽”链路上所传输的信号能提供的最大数据传输速率（Mbps）描述系统的吞吐量链路的数据传输速率Mbps 由下列因素决定：可以提供的带宽MHz信号编码的效率电子技术的水平,各类以太网应用的“带宽”需求,各类链路提供的带宽对比,采用光缆介质的千兆以太网（IEEE802.3z）,1000BASE-SX(850 nm 激光)损耗 距离62
4、.5 微米多模光纤:3.2 dB 220 m50 微米多模光纤:3.9 dB 550 m1000BASE-LX(1300 nm 激光)62.5微米多模光纤:4.0 dB 550 m50 微米多模光纤:3.5 dB 550 m8/125单模光纤:4.7 dB 5000 m,布线系统性能测试的意义,确保布线系统能够提供满足目前及将来各类高速网络应用要求的信号传输频宽，预防网络物理层发生的故障。按照工程双方约定的相关的国际、国家标准对布线系统中的光缆、铜缆链路进行认证测试，对不符合标准要求的链路进行故障诊断和修复。保证投资的质量，得到厂家的质保。,铜缆布线系统的测试标准,当前的综合布线测试标准,元件
5、标准定义电缆/连接器/硬件的性能和级别，例如ISO/IEC11801;ANSI/TIA/EIA 568-B.2网络标准(应用)定义一个网络所需的所有元素的性能例如IEEE 802,ATM-PHY测试标准定义测量的方法，工具以及过程例如ASTM D 4566,ANSI/TIA/EIA 568-B.1,ISO/IEC 11801的发展史,D级（相当于5类）1995年发布D级（相当于超5类）2000年发布定义至100MHz支持千兆以太网E级（相当于6类）2002年发布定义至250MHz参数的指标更加严格,ANSI/TIA/EIA-568测试标准的发展,Cat 5：1995年10月发布Cat 5E：2
6、000年1月发布定义至100MHz支持千兆以太网Cat 6：2002年6月发布定义至250MHz参数的指标更加严格,ANSI/TIA/EIA-568-B,TIA 的工作目标是每五年修订一次标准内容568-B 标准在2001年4月颁布（Cat 5E）TIA/EIA-568-B.2-1于2002年6月颁布（Cat 6）标准分为三部分B.1 第一部分,通用要求B.2 第二部分,100 欧姆平衡双绞线元件标准B.3 第三部分,光缆布线标准已经不涵盖五类线只在附录中说明参考原TSB67和TSB95,铜缆测试链路模型,实际安装的链路,HUB 或交换机,跳线,配线架,水平电缆,插座,跳线,站点,配线间,工作
7、区,CP*,*固定连接点（可选的）,链路端点,测试仪连接电缆,信息插座,测试仪连接电缆,工作区,配线架,水平电缆,配线间,链路定义:永久链路,测试结果不包括测试仪连接电缆,链路端点,CP,CP:连接点,用户跳线,配线架,水平电缆,电信插座,用户跳线,楼层配线间,工作区,通道端点,通道端点,每端两个连接点测试时需有用户跳线,CP,链路定义:通道,CP:结合点,铜缆现场测试参数,现场需要测试的参数,所需测试的参数与应用的测试标准有关Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Propagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Insertion Lose插入
8、损耗/Attenuation衰减NEXT近端串扰PS NEXT 综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,现场需要测试的参数,Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Propagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减NEXT近端串扰PS NEXT 综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,接线图Wire Map,端端连通
9、性开路(open)短路(short)错对(cross)反接(reverse)串绕(split)其它.,正确接线,T568A,T568B,开路,短路,跨接/错对,反接/交叉,串绕,会引起很大的串扰,接线故障的定位,与线序有关的故障：错对，反接，跨接等通过测试结果屏幕直接发现问题与阻抗有关的故障：开路，短路等使用HDTDR定位与串扰有关的故障：串绕使用HDTDX定位,现场需要测试的参数,Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Propagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减NEXT近端串
10、扰PS NEXT 综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,长度Length,时域反射TDR,(没有反射),额定传输速度NVP,Nominal Velocity of Propagation（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,X 100%,长度测量的报告,链路长度的测量长度为绕线的长度（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测量误差为10计算最短的电气时延
11、长度的标准为100米（通道）和90米（永久链路）不要安装超过100米的站点特殊情况要有记录,长度测试实例（一）,选用的是TIA永久链路标准，在长度测试中，出现如下屏幕，为什么测试总结果都是通过的？,长度测试实例（二）,使用ISO/IEC 11801:2002标准测试一条链路，其中长度的结果出现如下屏幕，既无通过与失败的判断，也没有极限值，请问怎样解释？,长度故障的定位技术TDR,DTX/DSP系列都能够报告电缆“异常”：仪器检测到“严重的信号反射”在设置中可确定反射的门限值在长度测试和TDR测试中可以发现阻抗异常问题反射表示在被测的链路中有阻抗的改变仪器可报告异常的距离(位置),现场需要测试的
12、参数,Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Propagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减NEXT近端串扰PS NEXT 综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,Propagation Delay传输时延,信号在发送端发出后到达接收端所需要的时间,Propagation Delay传输时延,传输时延测试结果,现场需要测试的参数,Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Pr
13、opagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减NEXT近端串扰PS NEXT 综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,Delay Skew 时延偏离,由于不同线对间的绞结率的微小差别会造成传输时延的偏差,Delay Skew 时延偏离,时延偏离测试结果,现场需要测试的参数,Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Propagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Insertion
14、 Lose插入损耗/Attenuation衰减NEXT近端串扰PS NEXT 综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减,链路中传输所造成的信号损耗(以分贝dB表示),dB Loss,信号源,信号接收器,Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减,衰减是频率的函数,标准极限值,衰减实测结果,衰减故障的原因,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,衰减故障的定位,不可能直接
15、对衰减进行故障定位辅助手段：测试长度是否超长直流环路电阻阻抗是否匹配,现场需要测试的参数,Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Propagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减NEXT近端串扰PS NEXT 综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,串扰,串扰是测量来自其它线对泄漏过来的信号,NEXT近端串扰,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,近端串扰的
16、影响,类似噪声干扰干扰信号可能足够大从而：破坏原来的信号错误地被识别为信号影响站点间歇地锁死网络的连接完全失败,近端串扰与噪声,近端串扰是线缆系统内部产生的噪声DTX/DSP系列都可发现是否有外部噪声如果有外部噪声，DTX使用窄带滤波器排出噪声的影响DSP系列将自动进行多次测试后用平均法排除噪声的影响噪声源必须用其它设备查找并排除,线对间的近端串扰测量,共计6种组合ABA CA DB CB DC D,A,B,C,D,NEXT是频率的复杂函数,NEXT实测曲线,极限值,4dB原则,当衰减小于4dB时,可以忽略近端串扰值这一原则只适用于ISO11801:2002标准,黑色部分表示应用了4dB原则，
17、参见右边的衰减测试结果,4-5线对在68.0MHz处的衰减是4dB,NEXT故障的定位,使用HDTDX技术定位NEXT的具体位置本例中问题主要在连接器处，有位置标记,现场需要测试的参数,Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Propagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减NEXT近端串扰PS NEXT 综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,综合近端串扰PS NEXT,综合近端串扰是一对线感应到的
18、所有其它绕对对其的近端串扰的总和,电缆,工作站,Hub,通讯出口,配线架,“综合的概念”,一对线感应到其他三对的串扰影响,综合近端串扰PS NEXT,综合近端串扰是一个计算值通常适用于2对或2对以上的线对同时在同一方向上传输数据（例如1000Base-T）4dB原则同样适用需要双向测试,综合近端串扰PS NEXT,PS NEXT实测曲线,极限值,现场需要测试的参数,Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Propagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减NEXT近端串扰PS NEXT
19、综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,回波损耗Return Loss,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内信号反射的强度产生原因是特性阻抗之间的偏离线缆在生产过程中的变化连接器件安装,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,链路,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,发送端输出,发送端输出,接收端输入,接收端输入,站点,网络设备,接收器,接收器,3dB原则,当衰减小于3dB时,可以忽略回波
20、损耗值。这一原则适用于TIA和ISO的标准实例：为什么在46.5MHz处余量已经是-2.5dB，而测试总结果是PASS？（测试标准选用的是ISO11801 Channel Class E）,回波损耗的故障定位,接收到的在不同位置发生的发射信号的时间是不同的,回波损耗的故障定位HDTDR,现场需要测试的参数,Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Propagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减NEXT近端串扰PS NEXT 综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰
21、比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,ACR 衰减串扰比,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,ACR=传统的信噪比,信号：来自另一端的经过衰减的有用信号噪声：NEXT+外部噪声（此处忽略）,站点,发送(Output),接收(Input),局域网设备,信号,信号,外部噪声,NEXT,ACR 衰减串扰比,我们需要衰减过的信号（蓝色，粉色）比NEXT（灰色）多,ACR的故障定位,参考NEXT和衰减的故障定位方法在ISO标
22、准中是必测值（左图，有通过/失败判断）TIA标准中仅作为参考（右图，无通过/失败判断）,现场需要测试的参数,Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Propagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减NEXT近端串扰PS NEXT 综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,串扰,串扰是测量来自其它线对泄漏过来的信号,远端串扰FEXT,FEXT是测量来自其它线对泄漏过来的信号FEXT是在信号接收端(远端)进
23、行测量,ELFEXT 等效远端串扰,测试远端串扰类似于测试近端串扰测试衰减等效远端串扰远端串扰减去衰减(dB)局域网信噪比的另一种表示方式，即两个以上的信号朝同一方向传输时的情况(例如:1000Base-T),EL FEXT 等效远端串扰,不同线对同时在相同的方向上传输信号信号：来自另一端的经过衰减的有用信号噪声：FEXT+外部噪声（此处忽略）,发送端输出,发送端输出,接收输入端,接收端输入,站点,网络设备,信号,FEXT,外部噪声,信号,EL FEXT 等效远端串扰,我们需要衰减过的信号（蓝色，粉色）比FEXT（灰色）多,等效远端串扰ELFEXT的故障定位,FEXT发生在离发送端较近的位置,
24、等效远端串扰ELFEXT的故障定位,FEXT发生在离发送端较远的位置,等效远端串扰ELFEXT的故障定位,时间差别非常小（取决于时延偏离），所以要直接的定位FEXT的故障是不可能的，或是不准确的如果NEXT和FEXT都没有通过测试，先用HDTDX定位并排除NEXT的故障如果NEXT没有问题，只是FEXT不通过测试，请检查连接器（线缆中的NEXT和FEXT是直接相关联的，如果FEXT有问题而NEXT是正常的，问题就一定出在连接器上,现场需要测试的参数,Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕)Length长度Propagation Delay传输时延Delay Skew 时延偏离Inser
25、tion Lose插入损耗/Attenuation衰减NEXT近端串扰PS NEXT 综合近端串扰Return Loss 回波损耗ACR 衰减串扰比EL FEXT 等效远端串扰PS ELFEXT综合等效远端串扰,综合等效远端串扰PS ELFEXT,一对线感应到其他线对的ELFEXT的总和,PSFEXT,综合等效远端串扰PS ELFEXT,PSELFEXT实测曲线,极限值,综合等效远端串扰PS ELFEXT,综合等效远端串扰是一个计算值通常适用于2对或2对以上的线对同时在同一方向上传输数据（例如1000Base-T）,铜缆布线故障的常见原因,铜缆布线故障的常见原因,不使用高质量的打线工具电缆终端
26、多于的线缆没有切断布线施工时过大力量拉拽电缆安装模块、RJ45插头时，反缠绕开的线段部分超过2厘米安装RJ45头时，电缆插头处的外皮要压在插头中而不能裸露在外,光缆测试,光缆的基础知识,光缆的结构,表皮Jacket(Typically PVC),Strengthening Material(Aramid Yarn)抗拉材料,Buffer 缓冲,Cladding 填充物,Core 核,光缆的横截面,多模(MM),单模(SM),Cladding辅层,Coating表层,Core核心,规格：62.5/125（核心直径62.5 m）核心较大,规格：8.3/125（核心直径8.3 m）核心较小,光缆类型
27、,多模（MM）光缆内光以多路径（模式）传输单模（SM）光缆内光以单一路径（模式）传输,单模和多模光缆,单模光缆核心直径小，光以一种模式无散射传输高带宽，使用激光光源，长距离传输（可达50公里）在1310nm和1550nm波长下测量多模光缆核心直径大，光以多路径或多模式传输低带宽，通常使用LED光源，短距离链路，通常在一个建筑物内（小于100米）在850nm或1300nm波长下测量,常见的光缆连接器的类型,SC（Subscriber Connector）,MT-RJ,VF45,OPTIJACK,FDDI(Fiber Distributed Data Interface),ST（Straight
28、Tip）,LC(Lucent Connector）,FC（Fiber Connector),光缆的接合,机械式快速一般不需特殊设备新技术和连接器改善了接合的损耗(小于 0.1 dB)应急，少量熔结需要特殊设备极低的损耗(小于 0.05 dB)长距离链路的唯一方法,光缆通常成对使用,Fiber#1,Source,Detector,Fiber#2,光源,LED 发光二极管波长通常为 660nm，850nm或1300nm窄的光谱(50nm)低功率相对便宜激光光源波长通常为1310nm或1550nm极窄的光谱(小于10nm)大功率价格昂贵,光缆的测试标准,散射限制光缆的长度,光的传输速度与光缆材料有关
29、 传输速度与波长和模式有关散射的测量是以单位长度内的脉冲宽度（时间），常用单位是nsec/km高速数据时散射非常重要在损耗测试之前，散射限制了多模光缆的长度检测已安装光缆的长度以保证正常工作是很重要的,光缆链路的损耗,如果损耗过高，抵达接收端的信号过小而使通讯不可靠检测安装链路的损耗以确保可靠传输光缆越长，连接点和接合点越多则损耗越大如果有损坏的光缆，连接头等则损耗大于正常情况,光缆链路的测试标准,通用标准与应用无关的安装光缆的标准基于电缆长度，适配器以及接合的可变标准例如：TIA/EIA-568-B.3,ISO11801,EN50173LAN应用标准特定应用的标准每种应用的测试标准是固定的例
30、如：10BASE-FL，Token Ring，100BASE-FX,1000BASE-SX，1000BASE-LX，ATM，Fiber Channel,光缆测试,对于光缆测试，有两种情况：水平光缆从设备间到工作区的光缆最大长度:100mANSI/EIA/TIA 568 B.1标准的要求:“需要在一个波长 一个方向进行测试”主干光缆设备间到设备间的光缆ANSI/EIA/TIA 568 B.1标准的要求：“需要在一个方向和两个波长上进行测试”,TIA TSB140标准,已于2004年2月批准 对光缆定义了两个级别（Tier）的测试：Tier 1：测试长度与衰减使用光损耗测试仪或VFL验证极性Tie
31、r 2：Tier 1再加上OTDR曲线证明光缆的安装没有造成性能下降的问题(例如弯曲，连接头，熔接问题),TIA/EIA-568-B.3 标准,Cable光缆光缆每公里最大衰减(850 nm)3.75 dB光缆每公里最大衰减(1300 nm)1.5 dB光缆每公里最大衰减(1310 nm)1.0 dB光缆每公里最大衰减(1550 nm)1.0 dB连接器（双工 SC 或 ST）适配器最大衰减:0.75 dB熔接最大衰减:0.3 dB链路长度（主干）分段HC-IC IC-MC62.5/125 多模500 m1500 m50/125 多模(尚未确定)8/125 单模500 m2500 m,IEEE
32、 802.3z(Gigabit Ethernet),1000BASE-SX(850 nm 激光)损耗 距离62.5 微米多模光纤:3.2 dB 220 m50 微米多模光纤:3.9 dB 550 m1000BASE-LX(1300 nm 激光)62.5微米多模光纤:4.0 dB 550 m50 微米多模光纤:3.5 dB 550 m8/125单模光纤:4.7 dB 5000 m,光缆链路的损耗,光缆接合损耗,连接光缆的损耗几乎为零,光缆损耗,连接器损耗,光缆损耗,连接器损耗,连接光缆的损耗几乎为零,损耗极限值的计算,实例：测试标准标准：TIA 568B(1300nm)单位损耗数量损耗光缆损耗：
33、1.5dB/km0.5km0.75dB适配器损耗：0.75dB10.75dB光缆接合损耗：0.3dB00总损耗：1.5dB,+,=,光缆损耗的测试,损耗(衰减)测试,光功率损耗或衰减测量通过光缆后能量的损耗包括光缆的通断,dB Loss,光源,功率计,损耗测量,1.测量无被测光缆时的功率（设置参考值）,3.损耗是测量值与参考值的差值（本例为3dB）,2.连接被测光缆后重新测量(增加了一个适配器),发射端连接电缆,增加了一个适配器,光功率计,光源,光源,光功率计,测量值为-23dBm,例如：测量值为-20dBm此为参考功率（零损耗）,接收端连接电缆,发射端连接电缆,接收端连接电缆,光缆常见故障原因,连接不洁净的损耗,低损耗光缆的大敌是不洁净的连接灰尘阻碍光传输手指的油污影响光传输不洁净光缆连接器可扩散至其它连接器每次连接时要清洁使用光缆检测器(Fiber Scope)检查连接头表面的清洁度,
