FLUKE DSP4000 测试双绞线电缆-参数详解(4900字)

发表于:2020.10.22来自:www.fanwen118.com字数:4900 手机看范文

DSP-4000 数字式线缆认证分析仪

FLUKE DSP-4000

数字式线缆认证分析仪

测试双绞线电缆

参数说明

综合布线系统为什么要测试?

业 主:投资这么多,能否达到应用要求?测试下就放心啦!

集成商:系统是合格的,能够达到合同要求!测试下就放心啦!

供应商:是符合标准的,达到或超过标准要求的!测试下就放心啦!

工程商:是由合格的工程师完全、认真按照标准要求安装的!测试下就放心啦!

FLUKEDSP4000测试双绞线电缆参数详解

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DSP-4000 数字式线缆认证分析仪

验证测试仪

可以解决的问题是:“线缆连接是否正确?”验证测试仪通常被网络工程师当作解决线缆故障的首选仪器。

验证测试仪具有最基本的连通行测试功能(例如接线图测试和音频发生等)。有些验证测试仪还有其他一些附加功能,例如用于测试线缆长度或对故障定位的TDR(时域反射)技术。也许还可以检测到线缆是否已接入交换机或检查同轴线的连接等。验证测试仪在现场环境中随处可见,简单易用,价格便宜,通常作为解决线缆故障的入门级仪器。对于光缆来说,VFL 可视故障定位仪也可以看成是验证测试仪,因为它能够验证光缆的连续性和极性。

鉴定测试仪

可以解决的问题是:“布线系统能支持所选用的网络技术么?例如100Base-Tx,千兆以太网等)”鉴定测试仪功能更全,使得网络工程师可在其帮助下诊断现有布线系统和对交换机端口进行维护。

鉴定测试仪不仅具有验证测试仪的那些功能,而且还要有所加强。鉴定测试仪最主要的一个能力就是判定被测试链路所能承载的网络信息量的大小。TIA-570-B 标准中说:“链路鉴定通过测试链路来判定布线系统所能够支持的网络应用技术(例如100Base-Tx,火线等)。”例如您有两根链路但不知道它们的传输能力。链路A 和链路B 都通过了接线图验证测试。然而,鉴定测试会告诉您链路A 最高只能支持10Base-T,链路B 却能支持千兆以太网。鉴定测试仪能生成测试报告,可用于安装布线系统时文档备案和管理。这类测试仪有一个独特的能力就是可以诊断常见的可导致布线系统传输能力受限制的线缆故障,该功能远远超出了验证测试仪的基本连通性测试。

鉴定测试仪处于中间地带。它们比验证测试仪功能强大许多,他们的设计目的是操作者只需要几少的培训就可以判断布线系统是否可以“工作”,如果不能又是为了什么。但无论如何它们在功能上与线缆人证测试仪都是无法相比的,也是不可能替代线缆认证测试仪的。

认证测试仪

可以解决的问题是:“布线系统符合有关标准么?(例如TIA-568-B.1 六类链路或是ISO11801 第2 版E 级链路的标准)”这类仪器适用于布线系统的专业人员,以确保新的布线系统完全满足布线系统相关标准的要求

认证测试是线缆置信度测试中最严格的。认证测试仪在预设的频率范围内进行许多种测试,并将结果同TIA 或ISO 标准中的极限值相比较。这些测试结果可以判断链路是否满足某类或某级(例如超5 类,6类,D 级)的要求。此外,验证测试仪和鉴定测试仪通常是以通道模型进行测试,认证测试仪还可以测试永久链路模式。永久链路模型是综合布线时最长用的安装模式。另外,认证测试仪通常还支持光缆测试,提供先进的图形争端能力并提供内

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DSP-4000 数字式线缆认证分析仪

容更丰富的报告。一个重要的不同点是只有认证测试仪能提供一条链路是“通过”或“失败”判定能力。

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Ware Map打线图

是指线缆两端的打线方式是否匹配,根据流行的打线方法如:568A、568B,有固定的色标,包括了信息模块的打线方法,尽量做到统一,否则就会造成打线错误而造成网络通信的不正常。任何错误的接线形式,例如断路,短路,跨接,反接,串绕等都应能够检测出来。

说明:Ware Map 打线图。以下为打线方法的图示:

568A

pin1 绿白----------------------绿白

pin2 绿 ----------------------绿

pin3 橙白----------------------橙白

pin4 蓝 ----------------------蓝

pin5 蓝白----------------------蓝白

pin6 橙 ----------------------橙

pin7 棕白----------------------棕白

pin8 棕 ----------------------棕

568B

pin1 橙白----------------------橙白

pin2 橙 ----------------------橙

pin3 绿白----------------------绿白

pin4 蓝 ----------------------蓝

pin5 蓝白----------------------蓝白

pin6 绿 ----------------------绿

pin7 棕白----------------------棕白

pin8 棕 ----------------------棕

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这两种打法是比较流行的打法,在以太网里规定了pin1、 pin2是一绞对负责网络数据的发送,pin3、pin6是一绞对负责网络数据的接受,因此1、2一对3、6一对4、5一对7、8一对的打法是必须的,并不能1、2、3、4、5、6、7、8这样打,这样打叫做串绕,会导致严重的信号泄漏(祥见NEXT近端串扰),所以在布线过程当中要注意打线的方法,先举一些打线错误的例子:

I)开路:指线路中有断开现象,一般造成原因是水晶头处线缆接触不良,一般用线缆测试设备都能进行故障点定位。

II)短路:指线路中有一根或多根线金属内芯互相接触,导致短路。

III)错对/跨接:指在布线过程当中两端的打线方法错误,即一端使用了568A另一端使用了568B的打法,通常此种打线方法用在网络设备的级连,或者网卡之间的连接,但作为一般的布线来说只要两端的打线方法一致,至于模块的打线方法可以参考上面的色标。

IV)反接:这种错误是由于一对线的两端正负极连接错误,一般认为奇数线号为正电极,偶数线号为负电极,如568B中为pin1的橙白线为第一线对的正极,pin2的橙线为负极,这样可以形成直流环路,反接就是在打线时同一线对的正负极弄混了。

V)串绕:这种错误是打线中常见的一种,主要是没有严格遵守打线标准的做法,标准中规定的是1、2为一线对,3、6为二线对,如果把3、4打成了二线对会造成较大的信号泄漏,即产生了NEXT(近端串扰),这样会导致用户的上网困难或者间接性中断,尤其在100Mbps的网络中由为明显。

Length 长度

各个测试模型所规定的长度不一样,基本上遵循了以太网的访问机制CSMA/CD(载波侦听多路监测/碰撞检测),以下为各个标准所规定长度的情况:

Basic Link基本链路:长度极限为90米,其中包括了两端的测试跳线。

Permanent Link永久链路:长度极限为94米,包括了两端的测试跳线。

Channel Link通道链路:长度极限为100米,包括了两端的测试跳线、链路中的转接和信息模块。

注:我们所说的长度是线缆绕对的长度,并不是线缆表皮的长度,因为一般来说绕对的长度要比表皮的长度来的长,并且4对绕对的线缆可能长度不一,这是由于每对线对的绞率不同。

Propagation Delay 传输时延

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即信号在每对链路上传输的时间,用ns表示。一般极限值为555ns。如果传输时延偏大,会造成延迟碰撞增多。

Delay Skew 时延偏离

即信号在线对上传输时时延最小和最大的差值,用ns表示,一般范围在50ns以内。。在千兆网中,由于可能使用四对线传输,且为全双工,那么在数据发送时,采用了分组传输,即将数据拆分成若干个数据包,按一定顺序分配到四对线上进行传输,而在接收时,又按照反向顺序将数据重新组合,如果延时偏离过大,那么势必造成传输失败。

Attenuation 衰减

链路中传输所造成的信号损耗(以分贝dB表示)。一般造成衰减的原因为:电缆材料的电气特性和结构、不恰当的端接、阻抗不匹配形成的反射。如果衰减过大,它会造成使电缆链路传输数据不可靠。衰减随着温度和频率的增加而增加。高频信号比低频信号衰减得更严重。

NEXT 近端串扰

此参数为标准中比较重要的参数,由于此参数是作为线缆质量评估的重要砝码,所以在这里向大家详细介绍一下。

首先要了解双绞线要双绞的原因,由于每对双绞线上都有电流流过,有电流就会在线缆附近造成磁场,为了尽量抵消线与线之间的磁场干扰,包括了抵消近场与远场的影响,达到平衡的目的,所以把同一线对进行双绞,但是在做水晶头时必须把双绞拆开,这样就会造成1、2线对的一部分信号泄漏出来,被3、6线对所接受到,泄漏下来的信号,我们称之为串音或串扰,因为发生在信号发送的近端,所以叫做近端串扰,英文叫做Near End Cross Talk(NEXT)。我们所使用的FLUKE的线缆测试仪DSP系列是通过时域到频域的转换,测试的结果是频率的函数,同时因为通过在时域发送一个方波信号(相当于无数正弦波的叠加),测量范围是从1MHz~100MHz(Cat5、Cat5e),1MHz~250MHz(Cat6),DSP-4x00系列可以测到350MHz可以为将来的测试留有非常大的富余量,可以满足不同的测试需要。以下为近端串扰的图示:

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FLUKEDSP4000测试双绞线电缆参数详解

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综合近端串扰(PSNEXT)

实际上是一个计算值,而不是直接的测量结果。PSNEXT 是在每对线受到的单独来自其他三对线的NEXT 影响的基础上通过公式计算出来的。PSNEXT 和FEXT是非常重要的参数,用于确保布线系统的性能能够支持象千兆以太网那样四对线同时传输的应用。

远端串扰(FEXT)、等效远端串扰(ELFEXT)

类似于NEXT,是信号从本地发出而在远端测量到的串扰。FEXT 本身并不是很有价值。由于FEXT 受到线缆链路长度的影响很大,信号强度包含串扰都会受到从信号源发出后的衰减大小的影响。也正是这个原因,测量等效远端串扰(ELFEXT)更有意义。ELFEXT结果中考虑到了衰减的影响,因此该参数更有实际意义。

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综合等效远端串扰(PSELFEXT)

衰减串扰比(ACR)

表示的是链路中有效信号与噪声的比值。简单地讲ACR 一对线对感应到的泄漏的信号(NEXT)与预期接受的正常的经过衰减的信号(Attenuation)的比较,最后的值应该是越大越好。例如有一位讲师在教师的前面讲课。讲师的目标是要学员能够听清楚他的发言。讲师的音量是一个重要的因素,但是更重要的是讲师的音量和背景噪声间的差别。如果讲师实在安静的图书馆中发言,即使是低声细语也能听到。想象一下,如果同一个讲师以同样的音量在热闹的足球场内发言会是怎样的情况。讲师将不得不提高他的音量,这样他的声音(所需信号)与人群的欢呼声(背景噪声)的差别才能大到被听见。这就是ACR。

Return Loss 回波损耗

在全双工的网络当中,当一对线负责发送数据的时候,在传输过程当中遇到阻抗不匹配的情况时就会引起信号的反射,即整条链路有阻抗异常点,一般情况下UTP的链路的特性阻抗为100欧姆,在标准里可以有±15%的浮动,如果超出范围则就是阻抗不匹配,信号反射的强弱视阻抗与标准的差值有关,典型例子例如断开就是阻抗无穷大,导致信号100%的反射。由于是全双工通信,整条链路即负责发送信号也负责接收信号,那么如遇到信号的反射再与正常的信号进行叠加后就会造成信号的不正常,尤其对于全双工的网络来说,非常重要。

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第二篇:双绞线测试参数 4000字

鉴于目前国内结构化综合布线领域的从业人员素质参差不齐,对测试方法和测试标准的理解存在着偏差,本报将分几期对布线系统测试所涉及的参数及其测试原理进行一些简要的介绍,以期抛砖引玉,促进国内同业精英各抒高见,共同推动布线行业的发展。

如果五类及六类的新的测试标准能够按照TIA的原定计划如期在明年第一季度推出的话,国内的布线产品提供商就将面临一场严峻的考验。新的测试标准将增加几项参数,如等电平远端串扰(ELFEXT)、回波损耗(Return Loss简称回损)、延迟差异(Delay Skew)等。这些新增的参数要求将使以前的仅靠一人监工、几人施工的布线方法成为历史,布线商手中原有的单向五类电缆测试仪器也将被淘汰。测试将成为一项布线工程不可或缺的组成部分。

按照TSB-67标准的要求,在结构化综合布线系统的验证测试指标中需要包含接线图、长度、衰减、近端串扰等四项参数。ISO还要求增加一项参数,即ACR(衰减对串扰比)。针对当前网络的发展趋势和六类线的逐渐普及,今年TIA对综合布线系统的测试标准和测试参数做了增补。增补后的测试参数包括:

接线图

长度测量

近端串扰(NEXT)

累加功率NEXT(PowerSum NEXT,PSNEXT)

衰减量(Attenuation)

衰减对串扰比(Attenuation Crosstalk Rate,ACR)

远端串扰(FEXT)及等电平远端串扰(ELFEXT)

传播延迟(Propagation Delay)

延迟差异(Delay Skew)

结构化回损及回损

频带宽

阻抗(Impedance)

直流环路电阻

杂讯

■接线图

接线图用来表示错误接线的方式。每一条电缆的四对八根线芯的接线图可以表示:

在每一端点的正确压线位置

是否与远端导通

两芯或多芯的短路

交错线对

反向线对

分岔线对

其他各种接线错误

反向是指线对的一端极性相反。交错是指远端的两个线对位置相互对调。分岔指各芯线是以一对一的方式导通着,但物理线对位置分开。特别提醒读者注意,分岔线对是经常出现的、但是使用简单的通断仪器不能被准确地查找出来的接线故障。在10Base-T网络中,此种接线故障由于网络对布线系统的要求较宽松而对网络的整体运行不会产生太大的影响,但是高速以太网测试仪器,如100Base-TX测试仪器的接线图测试功能都必须能发现这种错误。由于五类验证仪器价格不菲,用户可选用美国Microtest公司生产的局域网侦测仪MicroScanner,该仪器能全面检测各种接线问题,价格便宜且方便实用。

■长度测量

对铜缆长度进行的测量应用了一种称为TDR(时间域反射测量)的测试技术。测试仪从铜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波能量反射回测试仪。依据来回脉冲波的延迟时间及已知的信号在铜缆传播的NVP(额定传播速率) 速率,测试仪就可以计算出脉冲波接收端到该脉冲波返回点的长度。NVP是以光速(c)的百分比来表示的,如0.75c或75%。

返回的脉冲波的幅度与阻抗变化的程度成正比,因此在阻抗变化大的地方,如开路或短路处,会返回幅度相对较大的回波。接触不良产生的阻抗变化(阻抗异常)会产生小幅度的回波。

测量的长度是否精确,取决于NVP值。因此,应该用一个已知的长度数据(必须在15米以上)来校正测试仪的NVP值。但TDR的精度很难达到2%以内,同时,在同一条电缆的各线对间的NVP值,也有4—6%的差异。另外,双绞线线对实际长度也比一条电缆自身要长一些。在较长的电缆里运行的脉冲波会变形成锯齿形,这也会产生几纳秒的误差。这些都是影响TDR测量精度的原因。

测试仪发出的脉冲波宽约为20纳秒,而传播速率约为3纳秒/米,因此该脉冲波行至6米处时才是脉冲波离开测试仪的时间。这也就是测试仪在测量长度时的“盲区”,故在测量长度时将无法发现这6米内可能发生的接线问题(因为还没有回波)。

测试仪也必须能同时显示各线对的长度。如果只能得到一条电缆的长度结果,并不表示各线对都是同样的长度。

早期的一些测试仪不是采用TDR原理测量长度,而是以用频率域方式测量回流损耗的方法来测量阻抗的变化以便计算长度,这种方法在各对线出现长短不等的情况时会发生误判。

■近端串扰(NEXT)

当电流在一条导线中流通时,会产生一定的电磁场,干扰相邻导线上的信号。频率越高这种影响就越大。双绞线就是利用两条导线绞合在一起后,因为相位相差180度的原因而抵消相互间的干扰的。绞距越紧则抵消效果越佳,也就越能支持较高的数据传输速率。

近端串扰是指在与发送端处于同一边的接收端处所感应到的从发送线对感应过来的串扰信号。在串扰信号过大时,接收器将无法判别信号是远端传送来的微弱信号还是串扰杂讯。

需要注意的是,表示低NEXT时的值越大(如45dB),发送的信号与串扰信号幅度差就越大,高NEXT的值就越小(如20dB),而这是要设法避免的。

为了符合5类规格,在电缆端接处的非绞接部分长度不能超过13米。通常会产生过量NEXT的原因有:

使用不是绞线的跳线。

没有按规定压接终端。

使用老式的66接线块。

使用非数据级的连接器。

使用语音级的电缆。

使用插座对插座的耦合器。

另外,要特别注意,在链路两端测量NEXT值时,尤其在长度大于40米时,远端的串扰会被链路的衰减所抵消,而无法在近端测量到其NEXT值。在链路两端测量到的NEXT值是不一样的,因此所有的测试标准都要求在链路两端测量NEXT值。

■衰减量(ATTENUATION)

电信号强度会随着电缆长度而逐渐减弱,这种信号减弱就称为衰减。它是以负的分贝数(dB)来表示的。数值越大表示衰减量越大,即-10dB比-8dB的信号弱,其中6dB的差异表示两者的信号强度相差两倍。例如,-10dB的信号就比-16dB的信号强两倍,比-22dB则强四倍。影响衰减的因素是集肤效应和绝缘损耗。

在频率高的时候,电流在导体中的电流密度不再是平均分布于整个导体中,而是集中在导体的表面,从而减少了因导体截面而产生的电流损耗。集肤效应与频率的平方根值成正比,因此频率越高,衰减量便越大。这也就是为何单股电缆要比多股电缆的导电性能好的原因。

温度对某些电缆的衰减也会产生影响。一些绝缘材料会吸收流过导体的电流,特别是3类电缆所采用的PVC材质,这是因为PVC的氯原子会在绝缘材料中产生双极子,而双极子的震荡会使电信号损失掉一部分电能。在温度高的时候这种情况会进一步恶化。由于温度升高会造成双极子更激烈的震荡,所以温度越高,衰减量越大。这就是标准中规定温度为20℃的原因。

在测量衰减量时,必须确定测量是单向进行的,而不是先测量环路的衰减量后,再除以2而得到的值。

■衰减对串扰比(ACR)

由于衰减效应,接收端所收到的信号是最微弱的,但接收端也是串扰信号最强的地方。对非屏蔽电缆而言,串扰是从本身发送端感应过来的最主要的杂讯。所谓的ACR就是指串扰与衰减量的差异量。ACR体现的是电缆的性能,也就是在接收端信号的富裕度,因此ACR值越大越好。在ISO及IEEE标准里都规定了ACR指标,但TIA/EIA 568A则没有提到它。

由于每对线对的NEXT值都不尽相同,因此每对线对的ACR值也是不同的。测量时以最差的ACR值为该电缆的ACR值。如果是与PSNEXT相比,则以PSACR值来表示。

■远端串扰(FEXT)与等电平远端串扰(ELFEXT)

FEXT类似于NEXT,但信号是从近端发出的,而串扰杂讯则是在远端测量到的。FEXT也必须从链路的两端来进行测量。

可是,FEXT并不是一种很有效的测试指标。电缆长度对测量到的FEXT值的影响会很大,这是因为信号的强度与它所产生的串扰及信号在发送端的衰减程度有关。因此两条一样的电缆,会因为长度不同而有不同的FEXT值,所以就必须以ELFEXT值的测量来代替FEXT值的测量。EXFEXT值其实就是FEXT值减去衰减量后的值,也可以将ELFEXT理解成远端的ACR。当然了,与PSNEXT一样,对应于ELFEXT值的是PSELFEXT值。

为了测量ELFEXT,测试仪的动态量程(灵敏度)必须比所测量的信号低20dB。

■累加功率NEXT(Power Sum NEXT)

PSNEXT实际上是一种计算式,而不是一个测量步骤。PSNEXT值是由3对线对另一对线的串扰的代数和推导出来的。PSNEXT与ELFEXT的测量对像千兆以太网这种必须使用四对线来传输信号的网络来说是非常重要的测试参数。在每一条链路上会有四组PSNEXT值。

■传播延迟(Propagation Delay)

传播延迟是指一个信号从电缆一端传到另一端所需要的时间,它也与NVP值成正比。一般

5类UTP的延迟时间在每米5~7纳秒(ns)左右。ISO则规定100米链路最差的时间延迟为1微秒(us)。延迟时间是为何局域网要有长度限制的主要原因之一。

■延迟差异(Delay Skew)

延迟差异是一种在UTP电缆里传播延迟最大的与最小的线对之间的传输时间差异。有些电缆厂家考虑到铜缆材料的缺点,将一对或两对线对换成了其它的材料,这样就会产生较大的时间差异。尤其在运行千兆以太网的应用时,过大的时间差异会导致同时从四线对发送的信号无法同时抵达接收端的情况。一般要求在100米链路内的最长时间差异为50纳秒,但最好在35纳秒以内。

■结构化回损

结构化回损(SRL,Structural Return Loss)所测量的是电缆阻抗的一致性。由于电缆的结构无法完全一致,因此会引起阻抗发生少量变化。阻抗的变化会使信号产生损耗。结构化回损与电缆的设计及制造有关,而不像NEXT一样常受到施工质量的影响。SRL以dB表示,其值越高越好。

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