智能布线系统的近端串扰故障测试与诊断*

张振中

(湖南邮电职业技术学院通信工程系，湖南 长沙 410015)

智能建筑已经成为现代建筑的主流，智能布线系统被广泛应用于现代智能建筑的信息传输网络中.近端串扰(Near-End Crosstalk,NEXT)作为智能布线系统中的一个重要传输性能指标也越来越受到重视.[1]现今G比特网络快速普及，NEXT故障出现的几率也大幅提高.NEXT故障会干扰智能布线系统的稳定运行，严重的情况下会降低网络速率和通信质量.[2]NEXT故障产生的原因为：双绞线内1对双绞线受到其他3对双绞线的电磁干扰后，干扰信号返回发射端(近端)设备.[3]常见的串扰故障类型有NEXT[4]、远端串扰[5]、综合近端串扰(Power-Sum Near-End Crosstalk,PSNEXT)[6]和综合远端串扰[7]4种.笔者对不同类型线缆在不同频率、不同链路方式下的NEXT指标性能[8]进行测试，然后根据测试数据对可能产生的故障进行诊断，为智能布线系统维护、日常管理、系统扩容和系统提升提供参考依据.

1 测试模型

1.1 通道测试模型

图1 通道测试模型Fig. 1 Channel Test Model

通道测试模型用来测试智能布线系统端到端的链路整体性能，由信息插座模块、集合点CP、水平缆线、水平跳线、连接器件、楼层配线设备FD和测试跳线组成.通道测试模型如图1[9]所示，其中：水平缆线为B部分与C部分之和且长度小于等于90 m；主机端跳线A部分、水平跳线及连接器件D部分、远端跳线E部分之和的长度小于等于10 m；通道测试模型链路总长度小于等于100 m.

1.2 永久链路测试模型

图2 永久链路测试模型Fig. 2 Permanent Link Test Model

永久链路测试模型用来测试智能布线系统中的固定链路部分.永久链路测试模型如图2[10]所示.与通道测试模型相比，永久链路测试模型有如下变化：(1)减少了水平跳线及连接器件的部分测试；(2)测试起点由测试仪主机端改为楼层配线架，测试缆线I部分和楼层各设备不在测试范围之内；(3)测试终点由测试仪远端改为信息插座模块，测试缆线F部分不在测试范围之内，永久链路模型测试总长度小于等于90 m.

2 测试原理

2.1 NEXT

智能布线系统NEXT是由测试仪主机单元1通过线对1,2向测试仪发送信号，测试仪在同一侧的相邻单元2通过测线对3,4捕捉信号并计算叠加的全部谐波串扰分量所得的总串扰.NEXT测试原理如图3[11]所示.

图3 NEXT测试原理Fig. 3 NEXT Test Schematic Diagram

智能布线系统NEXT需要两两线对进行测试，即线对1,2-3,6、线对1,2-4,5、线对1,2-7,8、线对3,6-4,5、线对3,6-7,8和线对4,5-7,8；测试线缆选择CAT5，CAT5E和CAT6 3种工程中比较常见的线缆；测试频率选择0～250 MHz；NEXT损耗是线对间串扰损耗的最小值.

2.2 PSNEXT

PSNEXT是由测试仪主机单元1通过线对1,2向测试仪发送信号时，在同一链路的3个线对上同时发送频率为1～250 MHz的信号，N1，N2和N3分别为线对3,4、线对5,6和线对7,8对线对1,2的NEXT.PSNEXT测试原理如图4[12]所示.

图4 PSNEXT测试原理Fig. 4 PSNEXT Test Schematic Diagram

智能布线PSNEXT相当于3个线对的NEXT的叠加，其测试要求与NEXT测试基本相同[13].

3 故障测试与诊断

3.1 通道模型测试

通道模型测试以4对CAT6双绞线为例，参照图1测试模型进行两两测试，测试总长度为96.3 m，测试结果如图5所示.查看NEXT参数曲线发现，在频率为33.5 MHz时，NEXT为43.2 dB，其中极限值为48.8 dB，余量为-5.6 dB，显示测试失败(图6).查看PSNEXT参数曲线发现，在频率为39.2 MHz时，PSNEXT为39.2 dB，其中极限值为37.1 dB，余量为2.1 dB，显示测试通过(图7).

图5 通道模型测试结果 图6 NEXT测试失败 图7 PSNEXT测试通过 Fig. 5 Channel Model Fig. 6 NEXT Test Failure Fig. 7 PSNEXT Test Pass Test Results

逐条查看NEXT参数曲线可发现：线对1,2到线对3,6在频率为37.0 MHz时，NEXT为43.8 dB，其中极限值为48.8 dB，余量为-5.0 dB，NEXT曲线与极限值曲线交叉重叠，显示测试失败(图8)；线对1,2到线对4,5在频率37.0 MHz时，NEXT为53.4 dB，其中极限值为48.8 dB，余量为4.6 dB，NEXT曲线在极限值曲线之上，显示测试通过(图9)；线对1,2到线对7,8在频率37.0 MHz时，NEXT为43.2 dB，其中极限值为48.8 dB，余量为-5.6 dB时，NEXT曲线与极限值曲线交叉重叠，显示测试失败(图10).

图8 线对1,2-3,6测试失败 图9 线对1,2-4,5测试通过 图10 线对1,2-7,8测试失败 Fig. 8 1,2-3,6 Test Failure Fig. 9 1,2-4,5 Test Pass Fig. 10 1,2-7,8 Test Failure

继续查看可发现：线对3,6到线对4,5在频率37.0 MHz时，NEXT为52.7 dB，其中极限值为48.8 dB，余量为3.9 dB，NEXT曲线在极限值曲线之上，显示测试通过(图11)；线对3,6到线对7,8在频率37.0 MHz时，NEXT为51.9 dB，其中极限值为48.8 dB，余量为3.1 dB，NEXT曲线在极限值曲线之上，显示测试通过(图12)；线对4,5到线对7,8在频率37.0 MHz时，NEXT为48.1 dB，其中极限值为48.8 dB，余量为-5.0 dB，NEXT曲线与极限值曲线交叉重叠，显示测试失败(图13).

图11 线对3,6-4,5测试通过 图12 线对3,6-7,8测试通过 图13 线对4,5-7,8测试失败 Fig. 11 3,6-4,5 Test Pass Fig. 12 3,6-7,8 Test Pass Fig. 13 4,5-7,8 Test Failure

通过逐条比对可以得出结论：线对1,2和线对7,8的质量差.故障原因及应对措施：(1)在施工的过程中因操作不当而导致4对双绞线相互缠绕产生相互干扰.建议严格按照国家智能布线工程施工规范进行施工，线缆相互缠绕时不能大力拉扯，可反向打圈分离线缆.(2)人工制作RJ-45连接器、信息模块和设备接口跳线时，为了方便安装而解放过长的双绞线，迅速增加串扰值.建议解放双绞线长度不能超过12 mm，特别是高速网络的双绞线能不解放就不解放.

3.2 永久链路模型测试

永久链路模型测试以4对CAT6双绞线为例，参照图2测试模型进行两两测试，测试总长度为26.3 m，测试结果如图14所示.在频率为33.5 MHz时，NEXT为40.6 dB，其中极限值为40.1 dB，余量为0.5 dB，显示测试通过(图15).在频率为39.2 MHz时，PSNEXT为39.2 dB，其中极限值为37.1 dB，余量为2.1 dB，显示测试通过(图16).

图14 永久链路模型测试结果 图15 NEXT测试通过 图16 PSNEXT测试通过 Fig. 14 Permanent Link Model Fig. 15 NEXT Test Pass Fig. 16 PSNEXT Test Pass Test Results

通过测试可以得出结论：在永久链路模型中减少水平跳线及连接器件的部分测试，可以避开在人工操作过程中易发生的操作错误，使测试得以顺利通过.

3.3 测试结果

由于CAT1—CAT4的线缆现在已被淘汰，而CAT7仅有欧洲使用而中国不使用，因此这几类的线缆不在选择范围之内.选择CAT5，CAT5E和CAT6 3种工程中比较常见的线缆，将在通道测试链路模型和永久链路测试模型中不同频率下，智能布线系统允许的最小NEXT损耗测试结果进行汇总(表1)，为最大限度地减少NEXT故障的出现提供可执行的参考依据.

表1 不同频率下智能布线系统允许的最小NEXT损耗

4 结语

NEXT和PSNEXT测试是用来检查智能布线系统稳定性和可靠性的重要指标[14].在智能布线系统的串扰测试完成后，可以通过iopeNet综合管理软件[15]导入被测试数据以生成测试报告，并对测试报告进行分析，进而发现在系统中出现的故障，提出相应的解决方案，从而保证了系统工程的质量.