4.福禄克公司的DTX系列数字式电缆测试仪
DTX系列电缆认证测试仪是FLUKE公司2004年上半年推出的新一代铜缆和光缆认证测试平台。其测试速度快,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;特别是DTX-1800的测试带宽高达900MHz,满足未来7类布线系统测试要求;快速先进的故障诊断,当一条链路有故障时,DTX系列测试仪可以以快速且简明易懂的方式表示故障的确切位置(故障点到测试仪的距离)及出现故障的可能原因。
目前有DTX-LT,DTX-1200,DTX-1800共3 种型号,前两种型号测试频率带宽为350MHz,DTX-1800测试带宽高达900MHz;DTX1800电缆认证测试仪主机外观。
8.4 认证测试参数
TSB-67和ISO/IEC1180195标准只定义到5类布线系统,测试指标只有接线图、长度、衰减、近端串扰和ACR(衰减串扰比)等参数,针对当前超5类综合布线系统是主流、6类综合布线系统正在逐渐普及的发展趋势,按照ANSI/TIA/EIA568B标准,讨论5e类、6类综合布线系统的测试参数。
1.接线图
接线图(WireMap)是验证线对连接正确与否的一项基本检查。正确的线对连接为:1对1、2对2、3对3、6对6、4对4、5对5、7对7、8对8。当接线正确时,测试仪显示接线图测试“通过”。
在布线施工过程中,由于端接技巧和放线穿线技术等原因会产生开路、短路、反接、错对等接线错误,当出现不正确连接时,测试仪显示接线图测试“失败”,并显示错误类型。
在实际工程中接线图的错误类型主要有以下情况。
1)开路
开路是线芯断开了,是FLUKEDSP4X00测试时显示线芯1开路,其中两个S不连通表示是非屏蔽线,S连通表示是屏蔽线。
2)短路
两根线芯连在一起形成短路。
3)反接
同一线对在两端针位接反,一端的4位接在另一端的5位,一端的5位接在另一端的4位。
4)跨接
将一线对接到另一端的另一线对上,常见的跨接错误是12线对与36线对的跨接,这种错误往往是由于两端的接线标准不统一造成的,一端用T568A,而另一端用T568B,(a)为测试时DSP4x00显示跨接错误,(b)为接线情况。
5)线芯交叉
反接是同一线对在两端针位接反,而线芯交叉是指不同线对的线芯发生交叉连接,形成一不可识别的回路,如12线对与36线对的2和3线芯两端交叉。
6)串绕线对
正确的端接按标准要求的12、36、45、78线对端接,串绕线对是从不同绕对中组合新的绕对,如按12、34、56、78线对线序的绕对。这是一种会产生极大串扰的错误连接,这种错误对端对端的连通性不产生影响,用普通的万用表不能检查故障原因,只能用电缆认证测试仪才能检测出来,在网络运行中,会造成上网困难或不能上网,自适应网卡会停留在10Base-T。
2.长度
长度是指布线链路的物理长度,现场测试时是用测量电子长度来估算链路物理长度的,测量通常采用时域反射(TDR)测试技术,根据电子信号的传输延迟和额定传播速率(Nominal Velocityof Propagation,NVP)计算得出长度结果。
TDR的工作原理是:测试仪从电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电缆传播的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返回点的长度。
NVP是指电信号在该电缆中传输的速率与光在真空中的传输速率的比值,表示为:
NVP=2×L/(T×c)
式中,L——电缆长度,
T——信号在传送端与接收端的时间差,
c——光在真空中传播速度(c 为3×108 m/s)。
该值随不同线缆类型而异。通常,NVP范围为60%~90%,即NVP=(0.6~0.9)c。测量长度的准确性取决于NVP的值,因此在正式测量前用一个已知长度(必须在15m以上)的电缆校正测试仪的NVP值,测试样线愈长,测试结果愈精确。由于每条电缆的线对之间的绞距不同,所以在测试时,采用延迟时间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值为62%~72%。
但由于TDR的精度很难达到2%以内,NVP值不易准确测量,故通常多采取忽略NVP值影响,对长度测量极值加上10%余量的做法。根据所选择的测试模型不同,极限长度分别是:基本链路为94m,永久链路为90m,通道为100m,加上10%余量后,长度测试通过/失败的参数是: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的注意。
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电缆长度,且用测试的4个线对的最小长度作为测试长度结果。
3.衰减
在TIA/EIA568B 中衰减(Attenuation)已被定义为插入损耗(Insertion Lose)。当信号在电缆中传输时,由于其遇到电阻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衰减的总和。衰减量由下述各部分构成:
①布线电缆对信号的衰减;
②每个连接器对信号的衰减量;
③通道链路模型再加上10m跳线对信号的衰减量。
衰减以dB 来度量,是指单位长度的电缆(通常是100m)的衰减量,以规定的扫描/步进频率标准作为测量单位,衰减的dB值越大,衰减越大,接收的信号越弱,信号衰减到一定程度,将会引起链路传输的信息不可靠。
电缆是链路衰减的一个主要因素,电缆越长,链路的衰减就会越明显,链路衰减程度由电缆铜导线及其所使用的绝缘材料和外套材料质量决定。与电缆引起的衰减相比,其他布线部件所造成的衰减要小得多。在选定电缆和相关接插件后,衰减和施工工艺有关,不恰当的端接也会引起过量的衰减。除电缆长度外,电缆中传输信号的频率是导致衰减的另一个重要原因。由于传输通道阻抗存在,衰减会随着信号频率增大而增加,而使信号的高频分量衰减加大,这主要由集肤效应所决定,它与频率的平方根成正比。
4.近端串扰
串扰是同一电缆的一个线对中的信号在传输时耦合进其他线对中的能量。从一个发送信号线对泄漏出来的能量被认为是这条电缆内部噪声,因为它会干扰其他线对中的信号传输。
串扰分为近端串扰(Near End Crosstalk,NEXT)和远端串扰(Far End Crosstalk,FEXT)两种,NEXT是UTP电缆中最重要的一个参数,是指处于线缆一侧的某发送线对的信号对同侧的其他相邻(接收)线对通过电磁感应所造成的信号耦合。与NEXT 定义相类似,FEXT是信号从近端发出,而在链路的另一侧(远端),发送信号的线对向其同侧其他相邻(接收)线对通过电磁感应耦合而造成的串扰。
近端串扰用近端串扰损耗值dB来度量,近端串扰的dB值越高越好。高的近端串扰值意味着只有很少的能量从发送信号线对耦合到同一电缆的其他线对中,也就是耦合过来信号损耗高,低的近端串扰值意味着较多的能量从发送信号线对耦合到同一电缆的其他线对中,也就是耦合过来信号损耗低。
近端串扰值的测量,应包括每一个线缆通道两端的设备接插软线和工作区电缆在内,近端串扰并不表示在近端点所产生的串扰,它只表示在近端所测量到的值,测量值会随电缆的长度不同而变化,电缆越长,近端串扰值越小,实践证明在40m内测得的近端串扰值是真实的,并且近端串扰值应分别从通道的两端进行测量,现在的测试仪都有能在一端同时进行两端的近端串扰的测量功能。
近端串扰是在信号发送端(近端)测量的来自其他线对泄漏过来的信号,对于双绞线电缆链路来说,近端串扰是一个关键的性能指标,也是最难精确测量的一个指标,尤其是随着信号频率的增加,其测量难度会增大。
对于近端串扰的测试,采样样本越大,步长越小,测试就越准确,TIA/EIA568B2.1定义了近端串扰测试时的最大频率步长。
5.综合近端串扰
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对双绞线电缆中,若其他3对线对发送信号时都会对被测线对产生串扰。因此在4对电缆中,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(Power SumNEXT,PSNEXT)。
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,在3类、4类和5类电缆中都没有要求,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30.1dB。
6.衰减与串扰比
通信链路在信号传输时,衰减和串扰都会存在,串扰反映电缆系统内的噪声,衰减反映线对本身的传输质量,衰减与串扰比定义为接收信号对系统噪声的比值,用被测线对受相邻发送线对串扰的近端串扰值与本线对传输信号衰减值的差值(单位为dB)计算,即:ACR(dB)=NEXT(dB)-Attenuation(dB)。
近端串扰值越高及衰减越小,则衰减与串扰比越高,一个高的衰减与串扰比意味着干扰噪声强度与信号强度相比微不足道。因此衰减与串扰比越大越好,能真正反映出电缆链路的实际传输质量。
衰减、近端串扰和衰减与串扰比都是频率的函数,应在同一频率下计算,5e类通道和永久链路必须在1~100MHz频率范围内测试;6类通道和永久链路在1~250MHz频率范围内测试,最小值必须大于0dB,当ACR接近0dB时,链路就不能正常工作。衰减与串扰比反映了在电缆线对上传送信号时,在接收端收到的衰减过的信号中有多少来自串扰的噪声影响,它直接影响误码率,从而决定信号是否需要重发。
综合衰减与串扰比(PSACR)是综合近端串扰与以dB表示的衰减的差值,同样,它不是一个独立的测量值,而是在同一频率下衰减与综合近端串扰的计算结果。
7.等效远端串扰与综合等效远端串扰
1)等效远端串扰
FEXT与电缆长度有关,信号的强度与它所产生的串扰及信号的衰减有关,所以FEXT并不是一种很有效的测试指标,在测量中是用等效远端串扰(EqualLevelFEXT,ELFEXT)值的测量代替FEXT值的测量。
ELFEXT是指某线对上远端串扰损耗与该线路传输信号的衰减差,也称为远端ACR。
减去衰减后的FEXT也称作同电位远端串扰,它比较真实地反映在远端的串扰值。
定义:ELFEXT(dB)=FEXT(dB)-A(dB)(A 为受串扰接收线对的传输衰减),频率越高,ELFEXT越小。
2)综合等效远端串扰
和PSNEXT一样,综合等效远端串扰(Power SumELFEXT,PSELFEXT)是几个同时传输信号的线对在接收线对形成的ELFEXT总和。对4对UTP而言,它组合了其他3对线对第4对线的ELFEXT影响。
8.传输延迟和延迟偏离
1)传输延迟
传输延迟(Propagation Delay)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ns,它是衡量信号在电缆中传输快慢的物理量。5e类通道最大传输延迟在10MHz不超过555ns,基本链路的最大传输延迟在10MHz不超过518ns;6类通道最大传输延迟在10MHz不超过555ns,所有永久链路的最大传输延迟在100MHz不超过538ns、在250MHz不超过498ns。