布线系统的现场测试技术

　　对于综合布线的验收测试是一项非常系统的工作，依据测试的阶段可以分为工前检测、随工检测、隐蔽工程签证和竣工检测。检测的内容涉及了施工环境、材料质量、设备安装工艺、电缆的布放、线缆的终接、电气性能测试等诸多方面。

　　而对于用户来说，应该说最能反映工程质量的数据来自最终的电气性能测试。这样的测试能够通过链路的电气性能指标综合反映工程的施工质量，其中涵盖了产品质量、设计质量、施工质量、环境质量等等。笔者自九七年从事网络测试至今，已经为大大小小几十家网络布线工程提供了验收认证测试，积累了一定的现场测试经验。以下就结合笔者的测试经验简要介绍一下在网络布线工程中的一些常见故障以及相应的检测方法。

　　首先介绍一下测试方法，根据网络布线工程现场施工和验收的需要，我们通常将现场布线系统的测试方式分为验证测试、认证测试两类。所谓验证测试通常是指，通过简单的测试手段来判断链路的物理特性是否正确。由于这类测试仅仅是通过简单的测试设备来确认链路的通断、长度及接线图等物理性能，而不能对复杂的电气特性进行分析，因此这类测试仅适用于随工检测。也就是说，在施工的过程中为了确保布线工程的施工质量，及时发现物理故障，我可以利用测试设备进行“随布随测”。这样的测试对仪器的要求相对较低，笔者曾经使用过的最好的应属FLUKE F620。那么认证测试相对验证测试就要复杂的多，这也就是我们前面所提的电气性能测试。认证测试要以公共的测试标准（如：TIA TSB67，ISO11801）为基础，对布线系统的物理性能和电气性能进行严格测试，当然只有优于标准的才是合格的链路。这样的测试对仪器的精度要求是非常高的。认证测试往往是在布线工程全部完工后甲乙双方共同参与由第三方进行的验收性测试，这也是内容最全面的测试。其实，从测试的范围来讲，认证测试涵盖了验证测试的全部测试内容。

　　布线系统的故障大体可以分为物理故障和电气性能故障两大类。

　　一. 物理故障——主要是指由于主观因素造成的可以直接观察的故障，如：模块、接头的线序错误，链路的开路、短路、超长等。对于开路、短路、超长这类故障，我们通常利用具有时域反射技术（TDR）的设备进行定位。它的原理是通过在链路一端发送脉冲信号，同时监测反射信号的相位变化及时间，从而确认故障点的距离和状态。精度高的仪器距离误差可控制在2%左右。物理故障中最常见的要数线序错误。反接（Reverse）、跨接（Cross pairs）、串绕（split pair）等就是这类故障中最典型的。我们知道标准的接线方式（T568A或T568B）能够保证正确的双绞线序，从而使链路的电气性能符合网络应用的需求。而在我测试过的很多布线系统中，由于施工人员或用户不了解打线标准，导致了很多接线故障。这些故障（除串绕外）利用一般的通断型测试仪就能轻易的检测出来，这类仪器价格最便宜的仅几十元。但是能够发现串绕（split pair）故障的仪器，最低的也要数千元。（注：串绕——就是直接将四对对绞线平行插入接头，造成3，6接收线对未双绞。这样的电缆在传输数据时会产生大量的串绕信号，这种噪声会破坏正常信号的传输，从而导致网路传输性能的下降。）物理故障实际上通过随工进行的验证测试是很容易发现和解决的。

　　二. 电气性能故障——主要是指链路的电气性能指标未达到测试标准的要求。诸如近端串扰、衰减、回波损耗等。随着网络传输速率的不断提高，不同编码技术对带宽需求的不断增加，网络传输对线路的电气性能要求也越来越高。在10BASE-T时代，其编码带宽仅用到了10MHz，并且只用到了4对双交线中的两对（1,2为传输对，3,6为接收对），而当以太网发展到现在的1000BASE-T，最大编码带宽已飞升到100MHz，并且用到了全部四个双绞对进行全双工传输。因此对电气性能测试的标准也越来越高，项目也越来越多。以TIA的标准为例，其测试CAT5的标准TSB67仅规定了四个基本测试项目，其中电气性能参数仅有近端串绕（NEXT）和衰减（Attenuation）两项，而CAT5E的标准TIA-568-A-5-2000测试项目增加到了八项，其中与串扰有关的参数就占到了一半。下面我们针对几项重要的电气性能参数来分析一下。

　　近端串绕（NEXT）：“串扰”是指线缆传输数据时线对间信号的相互泄漏，它类似于噪声，严重影响信号的正确传输。“近端串扰”是指串扰的测量是在测量信号发送端进行的。这个参数在标准中是要求双向测试的。导致串扰过大的原因主要有两类，一是选用的元器件不符合标准，如：购买了伪劣产品；不同标准的硬件混用等。另一是施工工艺不规范，常见的如：电缆牵引力过大（超过5*N+5Kg），破坏了电缆的绞距；接线图错误(split pair)；跳线接头处或模块处双绞对打开过长（超过13mm）等。目前对串扰定位的最好技术应属FLUKE DSP系列电缆测试仪中提供的时域串扰分析技术（TDX）。以往发现串扰不合格时，我们仅能获得频域的结果，即仅知道在多少兆赫兹时串扰不合格，但这样的结果并不能帮助我们在现场去解决故障。而串扰定位技术可以非常准确的告诉我们串扰故障发生的物理距离，不管是一个接头还是一段电缆。

　　综合近端串绕（NEXT）：由于1000-BASE-T的应用突破了原有的两对线应用模型，而采用四对线圈双工传输模式，因此很多与串扰有关的测试参数也变得复杂了。原来，我们仅关心一个线对对另一个线对的影响，而现在我们不得不同时考虑三个线对对同一线对的影响

　　衰减（attenuation）：衰减是指信号在链路中传输时能量的损耗程度。在现场测试中发现衰减不通过往往同两个原因有关：一个是链路超长，这就好比一个人在向距离很远的另一个人喊话，如果距离过远，声音衰减过大导致对方无法听清。信号传输衰减也是同样的道理。它可以导致网络速度缓慢甚至无法互联；另一原因是链路阻抗异常，过高的阻抗消耗了过多的信号能量，致使接收方无法判决信号。对于衰减故障我们可以通过前面提到过的时域反射技术（TDR）来进行精确定位。

　　回波损耗(Return loss)：回波损耗是指信号在电缆中传输时被反射回来的信号能量强度。这个参数是在CAT5E链路测试标准中出现的，测试该参数是出于1000BASE-T全双工传输的需要。因为在同一线对内被反射回来的信号会干扰同向传输的正常信号。这就好比山谷中相距很远的两个人在相互喊话，一方喊话的回声会影响其收听对方的声音。回波损耗的故障率在CAT5E链路测试中是比较高的。这类故障主要同链路的阻抗变化有关，因此我们同样可以采用TDR技术进行定位。还有一点值得注意的是因为该项测试技术非常复杂，对测试仪器的精确度要求非常高，因此测试仪器本身及其接插件的磨损都有可能成为导致回波损耗失败的原因。

　　在众多的布线故障中，除了一部分是元件质量问题引起，绝大部分都是由于人为因素造成的。因此严格遵循设计规范、施工规范是确保布线工程质量的根本所在。同时掌握一定得测试技术，配备必不可少的测试工具，为布线工程质量提供有力的保障。