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『网络家园』 网络技术、网络安全、ADSL....

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旧 2013-04-14, 12:09 PM   #1
No1
Tony
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Tony 是一位成功的新星Tony 是一位成功的新星Tony 是一位成功的新星Tony 是一位成功的新星
怎么看adsl线路指标

ADSL是个让人又爱又恨的产品。对铜缆资源的充分利用曾经让其快速扩张。而频繁难以处理的故障又让其日渐萎缩。对于宽带维修人员来说,ADSL是个大麻烦。经常掉线、网速慢,这些问题让维修人员很是头疼。然而,ADSL庞大的保有量又使其短期内难以退出。维修人员还是不得不面对这个大麻烦。
宽带查号器的出现给ADSL的维护提供了新的手段。通过显示端口信息和PPPOE拨号可以确定端口是否可用,以及所选择的线路是否正确,从而可以以类似电话维修的方法分段定位故障点。宽带查号器最大的作用在于能够确认维修人员选择的线路是否正确,当你面对交接箱里几百对线路的时候,这一点是非常重要的。但是对于用户反映速度慢和容易掉线的问题应该怎么判断和解决呢?其实方法也是一样的,通过测试ADSL的线路指标,确定指标是否存在问题。然后一段一段向上查找,就可以找出问题所在的段落。那么,怎么确定ADSL的线路指标有没有问题呢?宽带查号器中同样提供了ADSL线路指标的测试功能。想要理解这些指标,你就必须对ADSL技术有更深入的了解。
ADSL的故障形态是多样的,原因也千差万别。鉴于铜缆所面临的干扰的复杂性和维修人员所掌握的资源,并不是所有的问题都能得到很好的判定和解决。但是对于大多数情况而言,通过几个关键的ADSL线路指标,就可以对ADSL运行的状态做出大致的判断。另外,虽然很有限,但我们也确实有一些手段来改善ADSL的表现。
一、ADSL故障的源头。
在这里,我们把DSLAM设备端口和ADSL猫等设备问题先放到一边,因为这些问题通过更换端口和猫可以很容易的判断出来。让我们把焦点集中在ADSL的线路承载上,这里是各种千奇百怪的故障发生的源头。
如果深入了解一下ADSL的技术,你会发现这还真的不是一个简单的技术!至少要比LAN的楼宇交换机要复杂的多!因为它本来就是被设计用来在一个非常严酷的使用条件下应用的技术,这就是铜缆。当初贝尔在发明电话的时候,并没有想过要赋予它这么多的使命。对于ADSL这种高频应用来说,一些原本在语音通信所需的低频中不明显的干扰也都显现了出来。下面,罗列一些常见的干扰模式。别被里面的术语吓到,它说的实际上是ADSL故障发生的原因。
线路衰减:铜缆本身会对信号造成衰减,这主要来源于铜缆本身的电阻和线间电容。这种衰减直接限制了ADSL所能使用的距离,距离越远衰减越大。一般而言,环路电阻大于900欧姆的电缆就不再适合传送ADSL信号了。线路衰减是铜缆对ADSL信号影响最重要的因素。一般情况下,频率越高线路衰减越大。
接头干扰:通信线路中有一个术语叫做特性阻抗。它指的是具体线路的一种特性,由线路的材质、包封等确定,而与长度无关。就是说一类电缆,其特性阻抗是一样的。例如铜缆的特性阻抗为600欧姆,五类线是100欧姆,有线电视线是50欧姆,等等。那么特性阻抗越大越好还是越小越好?都不是。通信线路的终端(ADSL猫、电话等设备)的匹配阻抗和线路的特性阻抗一致时最好。此时从线路传递进设备终端的信号功率是最大的。那么如果不匹配会出现什么问题?这时候信号能量只有一部分进入设备中,另一部分被反射回去。反射是数字信号处理中的大麻烦,它是指一部分功率因为阻抗不匹配被反射回源端,叠加在源端的信号上,造成信号失真直至误码。反射不仅仅存在于线路和设备连接处,实际上只要特性阻抗发生变化的地方都会产生反射。当线路中有接头的时候,由于线径等发生变化,线路的特性阻抗也会突变,从而产生反射,进而造成信号质量的劣化。诸如铜缆与交接箱接头的连接、与分线盒的连接、与皮线的连接等等都会造成一定程度的反射。接头多是ADSL质量差的一个重要原因。
桥接抽头干扰:这是接头干扰的一个特例。电话扯分机是很正常的事,一般也不会对语音质量产生大的影响。当然ADSL是不能扯分机的。那么如果保留这个分机,甚至说连电话分机都没有(ADSL和电话信号在频率上是完全分离的,有没有电话分机都一样)只是这截线路没撤,会对ADSL产生影响吗?答案是会的,而且会产生非常大的影响。前面已经说过,在特性阻抗突变的地方会发生反射。那么对于断线则会产生非常强的反射。在电话这种低频应用中这个问题并不明显。但在ADSL这种高频信号中,这些反射信号会耦合到正常的信号上,造成信号失真,从而造成通信质量下降。
外界电磁干扰:ADSL信号的电压只有1V左右。之所以能以这么低的电压传送这么高速率的信号,来源于近代电子科学发展中一个卓越的发明——差分信号传输。差分信号传输的原理是比较两根导线上的电压,去除相同的部分(共模信号),放大不同的部分(差模信号)。传输线上两根导线是扭结在一起的。这样外界的干扰会同时作用在两根导线上,从而形成共模信号被滤除。差分信号传输的发明极大地拓展了信号传输的距离,提高了信号速率。但是,它有一个必须的条件,就是传输线要尽可能地扭结在一起,从而使干扰平均地作用在两个导线上(实际上不可能做到完全平均,只是越平均效果越好)。如果没有做到,对两根导线干扰的差异会形成差模信号,在接收设备中被混入正常信号里,从而造成信号质量的劣化。这就是为什么在开通ADSL时,要使用双绞线替代平行线(皮线)的原因。
线间串扰:同一条电缆中的不同线对之间会发生干扰。这在语音通信中实际也是存在的。例如电话中有微弱的其他人说话的声音。当这种干扰影响了发送信号时称为近端干扰,影响了接收信号时被称为远端干扰。线间干扰是非常飘忽不定的,它既取决于电缆线对的环阻、绝缘、扭结等物理特性,也取决于相邻线对的使用情况,而这是非常随机的。电缆线对之间的绝缘情况对线间串扰有很大的影响。
瞬间干扰:有一些干扰的能量很大,比如闪电。但是其中很多的干扰都有一个共同的特性,它们大都是瞬间的,只持续几毫秒的时间。在后文中我们可以看到,ADSL提供了一种叫做交织编码的手段来对抗瞬间干扰。
以上罗列的只是铜缆中几种常见的干扰模式。我们维修ADSL的手段就是找出干扰原因,然后消灭它。而ADSL之所以难以维修,就是因为其干扰的具体原因难于判断。

二、ADSL的前世今生
ADSL并不是一项简单的技术。当我们还在用普通MODEM上网的时候,一些工程师们就已经开始思索怎么利用铜缆提供更高的速率。一种新技术的出现为这种改进提供了可能,这就是DMT技术。DMT技术简而言之就是将整个频谱划分为若干个频点,数据可以在各个频点上同时传递,而互不干扰。下图是ADSL所使用的频率情况,可以看到频率被分为PSTN(电话)、Upstream(ADSL上行)和Downstream(ADSL下行)三个区域,其中ADSL信号的上行和下行区域又被分为许多子信道(称为Tone),在ADSL.DMT**有256个,在ADSL2+**有512个。
http://fs01.qiboom.net/userfilespace/2011/10/21/jhdzstudio13940403.bmp

没必要搞明白DMT具体的工作原理。你需要搞清楚的是ADSL工作在一个很宽的频谱上,而其中每一个频点都像MODEM一样独立工作(实际上也的确如此,在每个频点上应用的技术很多就是MODEM上的技术)。这种做法使得ADSL与MODEM技术相比,带宽获得了上百倍的增长。但是与此同时,由于频率延伸到了高频区域,干扰的问题也变得十分严重,ADSL中必须有相应的机制来解决这个问题。
从一开始,ADSL就设计了一套非常复杂的机制来解决干扰的问题。ADSL是一套自适应的系统。在ADSL中,设备(DSLAM和MODEM)可以自行测试通道的干扰情况(信噪比),并据此对信号速率和信号功率进行调整。这里,我们需要注意的是:ADSL的速率和发射功率是可调的,但是这种调整是由DSLAM设备和MODEM自行完成的,维修人员很难干预。那些所谓4M、8M速率只是其最大限速而已,而不是ADSL真正的运行速率。
ADSL在线路上传递的是模拟信号,但其传递的数据是数字的。因此,误码是ADSL协议中被重点关注的另一项指标。其实误码非常好理解,就是发送的是0,接收时当成了1 。通过对数据加入误码检测字段,可以有效地发现码流中误码的情况,甚至可以直接纠正过来。在ADSL协议的各个层面中,存在着大量的误码检测措施以及纠错功能。如果误码大量增加,那么设备就会调整其速率和功率,以期获得更好的发送效果。
在解决完所有这些问题之后,ADSL被实现了。ADSL最初的标准协议是美国国家标准化协会的T1.413。国际电信联盟(ITU)后来推出的G992.1(就是ADSL1或者叫G.DMT)与之几乎没有差别。因为ADSL的复杂性,在早期有人试图降低ADSL的速率并将其***率控制等控制措施完全摒弃,以期获得实现起来更容易的ADSL,这就是 ADSL G.Lite。然而ADSL G.Lite并不成功。芯片技术的发展,使得G.Lite所带来的简化显得微不足道,而其所带来的性能上的缩减反而凸显了出来,因此它很快就被ADSL全速率的标准G.DMT取代了。ADSL G.DMT是一种划时代的产品。它的出现使得ADSL迅速在全球普及。它使用了256个子信道,最大可以提供1.5M的上行速率和8M的下行速率。然而随着G.DMT的大规模推广,那些现在仍然在困扰着我们的问题出现了,对铜缆要求高、覆盖距离短、用户掉线、速率不稳定等等。显然ADSL协议的研发团队并没有打算把这些问题一股脑地交给运营商去解决。他们认为,ADSL G.DMT仍然有着改进的余地。于是,一种新的标准出现了,这就是ADSL2。和G.DMT相比,ADSL2在速率上并没有大的提高,上行最大1M,下行最大12M。但是它极大地改善了ADSL的维护性能,在支持铜缆的距离、抗干扰能力、启动时间、功率控制等多个方面都获得了改善。最后,为了进一步提升ADSL2的速率性能,工程师们又对ADSL2所使用的频率范围进行了扩展,由256个子信道扩展到了512个,频率范围也由1.1M扩展到了2.2M。扩展之后,上行速率最大可达1M,下行速率最大可达24M。这就是ADSL2+。需要指出的是,ADSL2+虽然极大地扩展了速率,但是这种速率的扩展主要是在高频范围内。而高频信号对线路的质量和距离有着更高的要求。下图是对ADSL2+的一个测试结果。从速率曲线上可以看出,当线路距离超过3000米之后,ADSL2+的实际速率就和G.DMT差不多了。
http://fs01.qiboom.net/userfilespace/2011/10/21/jhdzstudio13940484.bmp
在这一节的最后,我们来看一个有意思的问题:VPI和VCI跑到哪里去了?我们都还记得,早期在计算机的拨号软件中是要设置VPI和VCI的,可现在不需要了。VPI、VCI是什么东西?它们跑到哪里去了?
这个问题涉及到ADSL的网络层结构,即ADSL是怎么连接到互联网中的。实际上,DSLAM和ADSL猫之间建立起来的,并不是我们常用的以太网通道,而是ATM通道。VPI和VCI都是ATM中的概念,分别是虚拟路径标识和虚拟通道标识,代表着通道的标识,在建立ATM连接时两端设备的端口必须设置为相同的VPI和VCI。ADSL猫之所以能够提供以太网接口(RJ45),是因为其内部把ATM协议转换成了以太网协议。同理,DSLAM侧也需要做同样的事情。早期的DSLAM是在核心层把ATM协议转换成以太网协议的,被称为ATM核心的DSLAM。后来的在端口层面就把ATM协议转换成以太网协议的,被称为IP核心的DSLAM。既然提供的是ATM通道,那么ADSL猫怎么会不需要设置VPI和VCI了呢?这里其实是设备厂家的一个小花招。在ADSL猫中,一般都预设了8组常用的VPI和VCI值,例如8/35、0/35、8/81、0/32、0/33、0/100、100/100、0/67,只要任何一组和DSLAM侧一致,就可以建立连接。一般设置DSLAM侧的VPI和VCI时,都会在其中选择。当然,如果你非要在DSLAM中设上不同的值,那用户只能去登录到ADSL猫中去修改设置了。

三、ADSL的线路指标
ADSL的线路指标非常之多,但其中最重要的只有几种,主要是噪声容限、线路衰减、和信噪比分布。不要被这些名字吓到了,当你深入地了解了其机理之后,你会发现它们并不像看起来那么高深。
信噪比分布:信噪比(SNR)是通信中常见的指标。其实很好理解,信噪比就是信号功率与噪声功率的比值。比值越大,说明信号越好,反之则信号越差。信噪比的单位是dB。dB的含义是对比值取10的对数乘以10,即SNR=10lg(S/N)。好高深的公式!实际上没必要搞清楚它到底是怎么回事,我们需要了解的就是SNR越大越好。在ADSL中,信噪比的可测量范围是0dB到63.5dB。一般信噪比达到40dB以上就是非常好的状态了。G.DMT协议要求信噪比最少要达到6dB,而在ADSL2+中,有些芯片组甚至可以在0dB下建立连接。但就一般情况而言,低于10dB就属于比较差的情况了,容易出现问题。但注意这并不是绝对的。信噪比分布是指信噪比在不同的频点上的分布情况。通过信噪比分布图,可以清晰地看到各个频点上的信噪比情况,从而判断出哪些频段受到的干扰最大。下图是实测的信噪比分布情况,这是一个非常好的指标情况。信噪比分布指标之所以重要还有一个重要原因,就是不论ADSL能否建立连接,都可以看到这个指标的情况。这在ADSL无法与局端DSLAM建立连接的情况下是非常重要的。
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噪声容限:又叫SNR容限、信噪比容限、噪声裕度等等,英文是Noise Magin或者SNR Magin。这个指标和信噪比有点相像,但并不是一回事。那么什么是噪声容限呢?前文中已经说过,ADSL的速率是可调的。不同的速率对信噪比是有着不同的要求的。一般情况下每增加450kbs的速率,对信噪比的要求就增加1dB。所谓噪声裕度是指信噪比的测量值与当前速率所需要的信噪比之间的差值。这个指标可以说是ADSL中最重要的线路指标。这个指标的值当然也是越大越好,如果大于15dB就是比较好的指标了。但是这个指标并不是固定不变的,因为ADSL的速率是可变的。一般而言,噪声裕度应大于6dB,而且越大则信号越稳定。但这并不是说低于6dB就会出现问题。这个指标还有下面几个指标都是只有在ADSL能够建立连接的情况下才能看到的。
线路衰减:线路衰减是ADSL中非常重要的指标,也是最直观的指标。线路衰减是指由于线路的传输造成的信号信噪比的衰减值。即发出端的信噪比与接收端信噪比的差值。线路衰减值越大,则说明线路对信号的损耗越大。这个指标与线路的距离和质量直接相关。一般低于15dB是非常好的指标,如果高于40dB则说明线路衰耗比较大了。但是是否造成问题还要看噪声容限等指标的情况。下图是实测的噪声容限和线路衰减情况。
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上述三个指标是判断ADSL线路状态的主要指标。但在具体使用中需要注意,通过这些指标并不能直接判断出来ADSL有没有问题,而只能判断出来其指标是“好”还是“坏”。举例来说,一个用户的ADSL下行噪声容限只有6dB,但是却一直连接正常;而另一个达到10dB却经常掉线。这样的情况肯定会存在。那么该怎么使用这些指标呢?要诀就在“改善”两个字上。对于同一个用户而言,在同样情况下,10dB的噪声容限肯定比6dB的好。因此如果用户存在诸如经常掉线之类的问题,需要做的就是改善这几项指标,直到故障情况不再出现。
除了这三个最重要的指标外,还有一些指标也比较常用,在判断故障时可以起到辅助性的作用。
比特分布:好高深的名词!不过说穿了,就是速率在不同频点上的分布而已。在ADSL中,数据被组织成超帧(Super Frame)以每秒4000帧的速率传递。超帧中包含了各个频点中需要传递的数据。每个频点在一个超帧中可以传递的数据量是不同的,最少0比特,最多15比特,比特越多在说明该频点上的速率越大。具体使用多少比特由设备根据该频点的信噪比确定,一般而言每3dB的信噪比可增加1比特。这个指标在查看信号质量时有一定的辅助作用,但远不如信噪比分布那么直观,因为比特分布会受到DSLAM限速的影响,不能完全反映信号的情况。下图是实测的比特分布情况。比特分布和信噪比分布一样,不需要ADSL建立连接就可以测试到。
http://fs01.qiboom.net/userfilespace/2011/10/21/jhdzstudio13940759.bmp
误码指标:误码是指发出的是0,收到的是1的情况。ADSL中提供了非常多的误码检测和纠错手段。误码也在一定程度上反映了线路的状态,但也并不绝对。这个指标可以作为ADSL运行状态的一个参考。在宽带查号器的端口测试中提供了两个指标,一个是超帧数和错帧数,反映底层的超帧发现误码的情况;另一个是HEC,它实际是ATM的信元(CELL)中发现的误码数量。另外,宽带查号器中还提供了一个60秒的误码专项测试功能,对误码情况进行测试。
上下行速率和最大可达速率:对于上行速率和下行速率我们从字面上就可以理解。在ADSL中,速率是根据信噪比等指标情况变化的。每一次连接可能都会获得不同的速率。最大可达速率则是根据每个频点的信噪比情况,按照最优的情况计算出来可以支持的速率。由此可见,这个最大可达速率的作用是反映线路信噪比状态,而不是实际的速率情况。
通道与交织深度:为了对抗瞬间干扰,ADSL提供了一种叫做交织信道的工作方式。所谓交织信道是指码元不是顺序的传递,而是间隔着交替传递。这样做可以使干扰造成的误码不会集中在一起,而是分散在不同的段落上,从而很容易被检测出来。使用交织编码的ADSL通道叫做交织信道,反之叫做快速信道。使用交织信道可以有效地抑制瞬间干扰,但是对持续的干扰没有任何作用。而且交织信道会造成系统反应能力下降,特别是TCP协议这种交互性的协议。交织编码的间隔大小被称为交织深度,深度越大则抑制瞬间干扰的能力越强,但对系统反应能力的影响也越大。使用交织信道需要在DSLAM上作出相应的配置。

四、ADSL故障的解决手段
通过前述的ADSL线路指标测试,结合查号功能,我们可以对大多数的ADSL故障进行区间判定,判断其问题发生的区间。但是仅仅判断出问题是不够的,我们还得解决问题。在这一节中,我们来谈谈解决ADSL故障的手段。
1、清理末梢的断线和接头,把平行线换成双绞线。前面已经说过,断线和接头会对信号质量产生很大的影响。而使用双绞线对抑制差模干扰有很大的作用。
2、使用交织信道抑制瞬间干扰。对于一些可能因为瞬间的干扰造成通信中断的情况,可以考虑使用交织信道。使用交织信道需要在DSLAM网管上作出相应的配置。
3、寻找质量更好的电缆线对。可以通过指标测试确定哪些线对质量更好,至于能不能找到就看RP了。
4、宽带限速。在ADSL中,宽带限速的本质是限制超帧中的最大比特数。速率越小,就意味着所需要的信噪比越小,从而噪声容限就越大。这是一种釜底抽薪的做法。这里需要注意的是,在宽带管理中存在两种限速的方式。一种是在核心层面的RADIUS服务器(亚信系统)上限速,这种限速的目的是用户业务限制,对ADSL线路指标的改善不会产生任何作用!另一种在DSLAM网管上操作的限速方式才是改善ADSL噪声容限的解决办法。这一点千万不要混淆。
5、更换DSLAM端口和用户侧的MODEM。
6、尽可能使用ADSL2+的DSLAM端口和支持ADSL2+的MODEM。ADSL2+在对远距离线路的支持上要比ADSL G.DMT好得多。需要注意的是仅仅使用ADSL2+的DSLAM端口是不行的,要启用ADSL2+协议,用户侧的MODEM必须同时支持ADSL2+。

如同本文开头所说的那样。在疑难ADSL故障处理中,我们的手段和资源都有限,即使有了宽带查号器也是如此。我们写这篇文章的目的只是希望开拓维护人员的视野,尽可能的了解有哪些事是我们能做到的。如果这篇文章能够对您处理ADSL故障有所帮助,那就是我们最大的欣慰。在实际的工作中,经验比理论更重要。如果您在实际工作中有什么心得体会请告诉我们,我们将不胜感激。限于水平,文中难免有错漏之处,敬请指正。函告:jhdzstudio@sina.com.
 
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