串扰与近端串扰

1、串扰与近端串扰(NEXT) 串扰是从一个线对到另一个邻近线对传递的无用信号。就象来自外部的电气噪声一样，串扰可以引起网络中的通信故障。在所有的网络运行的特性中，串扰对网络的性能影响是最大的。测试仪通过在一个线对发送测试信号并测量在另一个线对上的串扰信号幅度的方法来测定串扰。在测量电缆的同一端时，串扰值是由测试信号与串扰信号幅度差来计算得到的。这一差值就称作近端串扰并以分贝来表示。高的next值相当于低串扰和更好的电缆性能。所有通过电缆传输的信号都受到衰减的影响。由于衰减的存在，发生在电缆远端的串扰对next的影响就小于发生在近端的串扰。因此，要验证电缆的性能，就必须在电缆的双端测量next。&

2、#160;   next故障的定位  如果测试仪报告某一电缆线对出现next错误，就可以使用tdx分析来定位串扰故障所发生的位置。与tdr的结果一样，tdx分析的结果是以列表和绘图的方式显示的。列表方式显示了被测试的电缆线对、每线对上所测到的串扰峰值以及到峰值处的距离。 tdx的分析图显示被测试电缆的所有串扰源的幅度与位置。显示良好双绞电缆的一个tdx分析图。图中水平坐标表示沿被测电缆的位置。在此例中，光标位于距测试仪77 ft (23.5m)处的一个小串扰源，它是由连接器产生的。垂直坐标表示被测串扰的幅度。为补偿电缆的衰减，图中的串扰值已经过相应的调节。如果没有

3、这种调节，图中右侧的峰值（距测试仪器较远的地方）就会显得很小。经过调节的绘图很易于识别串扰源，使用者可以变化垂直刻度来测量距测试仪任何位置上的串扰幅度。也可以通过比较串扰峰值的相对幅度来决定电缆中的最大串扰源。目前应用最多的网络布线系统就是使用双绞线的布线系统，其中主流的选择是超5 类或更高的性能的系统。对于布线系统来说，安装人员进行的最最基本的测试就是使用连通性测试仪验证链路端到端的连接。这些测试仪提供完整的接线图测试，使用TDR 技术测量长度以及其他一些附加信息。这类仪器对于测试语音线路，快速检查数据链路以及高速增长的住宅局域网布线市场是非常有帮助的。用于布线系统验收的测试标准要求测量几个

4、重要的电气参数以便于认证布线系统满足一定的传输性能要求。有的测试在全世界范围内都是要进行的。每个标准都有其特定的通过/失败极限值，这些极限值取决于链路的类别和链路模型的定义。对于已安装的链路都会要求进行三项基本的测试。第一个就是接线图测试。接线图测试用于验证线缆链路中每一根针脚端至端的连通性，同时检查串绕问题。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。判断布线系统性能的另一个重要的参数是衰减。任何电子信号从信号源发出后在传输过程中都会有能量的损失，这对于局域网信号来说也不例外。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。这也是为什么链路有正确的

5、接线图，在10Base-T 网络中运行得非常好，而不能在100Base-T 网络中正常工作的原因。对于5 类布线系统，各个厂商的产品在衰减方面的性能非常接近。判断双绞线布线系统性能的最重要的参数是串扰，其中近端串扰（NEXT）被提出的最早（始于 TSB-67）。串扰是由于一对线的信号产生了辐射并感应到其他临近的一对线而造成的。串扰也是随频率变化的，3 类线可以很好地支持10Base-T 的应用，但却不能用于100Base-T 网络。保持线对紧密地绞结和线对间的平衡可以有效地降低串绕。较小的绞距可以形成电磁场的方向相反以有效地相互抵消彼此间的影响，从而降低线对向外的辐射。超5 类线的绞距比3 类

6、线的要小，而且绞距的一致性比3 类线也好，还使用了性能更好的绝缘材料，这些都进一步抑制了串扰并降低了衰减。TIA/EIA-568-B 标准要求所有UTP 连接在端接处未绞结的部分不能超过1.3 厘米（0.5 英寸）。标准还要求测量链路的长度。长度测量看起来简单，实际上也是大有学问的。在标准规定中永久链路的长度不能超过90 米，通道的长度不能超过100 米。精确测量长度受几个方面的影响，包括线缆的额定传输速度（NVP），绞线长度与外皮护套的长度，以及沿长度方向的脉冲散射。当使用现场测试仪器测量长度时，通常测量的是时间延时，再根据设定的信号速度计算出长度值。额定传输速度（NVP）表述的是信号在线缆

7、中传输的速度，已光速的百分比形式表示。NVP 设置不正确是常见的错误。如果NVP 设定为75%而线缆实际的NVP 值是65%，那么测量还没有开始就有了10%以上的误差。此外，每对线之间的NVP 都可能差别，还会随频率的变化而变化。对于3 类线和混用的5类线来说，线对间NVP 值最大可能有12% 的差别。另外，UTP 中的铜质芯线处于绞结状态的，所以它的实际长度比线缆最外层的护套要长。对于305米一箱的线缆来说，芯线可能会有310 米。基于以上的原因，从测试仪得道的长度测量结果只能是较好的近似值而不会是精确值。衰减串扰比（ACR）表示的是链路中有效信号与噪声的比值。简单地将ACR 就是衰减与NE

8、XT 的比值，测量的是来自远端经过衰减的信号与串扰噪声间的比值。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。实际上应用技术的发展还需要测量其它性能参数。回波损耗，以分贝（dB）形式表示，是由于特性阻抗不匹配造成的一部分信号的反射。回波损耗是在试图获得更好UTP

9、系统性能时越来越重要的参数。高性能UTP 的生产商都会特别注意以确保线缆中特性阻抗的一致性，还有所有的元件都要有很好的匹配性。所以在刚开发5 类系统时回波损耗还不是个大问题，而在超5 类和6 类布线系统中就是非常重要的。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（随后介绍）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）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

10、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。相同的原因，还有综合等效远端串扰（PSELFEXT）。   垂直坐标的尺度是以对数增加的。坐标的单位是任意的。50的级别表示一个可能导致电缆故障的串扰幅度。100的级别比50的级别大约大20倍。100的级别表示极高的串扰值，典型来说是由于线对串绕引起的。产生100或更高级别串扰的电缆或其他硬件被认为是无法使用的。接近于0级别的串扰被认为是无关紧要的。&

11、#160; 有next故障电缆的tdx图可能会显示一个或更多的大于50级别的串扰峰值。next的故障也可能由小于50级别的串扰所引起，此时小于50的级别串扰可能延电缆有相当长的一段。  串绕(splitpairs)与next  当一个线对中的一条线缆与另一不同线对中的线缆相互绞结的时候就发生了串绕。串绕是最常见于来自配线架和电缆连接器的错对。图7-7显示了一个串绕的例子。请注意，电缆两端的芯-到-芯的连接是正确的，而双绞的线对没有构成完整的电路。        串绕会产生严重的串扰，这是因为双绞电缆中的信号来自不同

12、的电路。由串绕线对产生的高的串扰级别会在电缆测试中产生低的next值。如果这一next值足够的低，测试仪就会在接线图测试中报告发现串绕线对。    如果使用测试仪测试非双绞的电缆也会得到串绕线对的报告，比如：带状电缆或非双绞电话线。    如果在测试多段组成的电缆时，测试仪报告串绕线对，就可以使用tdx分析来找出哪一段线是有串绕的。tdx分析图将显示从发生串绕线段的开始处相应位置上的大串扰值。    减小串扰    串扰故障可以通过将每条电缆双绞在一起来减小。将两条电缆双绞就

13、会使环绕这对线的电磁场抵消，实际上就没有外部的电磁场向相邻的线对发射信号。    在安装过程中，遵循如下的预防措施就可以避免发生串扰问题：    1 在将电缆线对拆开进行连接器或配线架上安装时，将非双绞的部分尽量缩短。    2 在做线对连接时要注意。线对错误会产生串绕线对从而产生严重的串扰故障。    3 不要将电缆转硬弯或打结。电缆的转弯半径应大于2.54 cm.    4 在安装过程中要小心对待电缆。不要践踏电缆或过紧地捆绑电缆线。 HDT

14、DR高精度时域反射计      编者注：虽然本文有些偏重技术，但值得一读。理解HDTDR 这一重要故障诊断技术的原理，有助于您在认证测试中快速找到故障的原因和位置。            当自动测试报告回波损耗测试不合格或处于临界值时，您是否知道HDTDR（高精度时域反射计）的曲线可以指出故障的原因？      图中的HDTDR 曲线取自一条回波损耗余量是2.0dB 的超五类测试永久链路测试结果。

15、 结果是通过的，但是对于这个厂家的连接器和线缆，我们有着更高的余量期望值。HDTDR 曲线显示连接器和线缆都有些问题。      当分析某一个事件时，有两种响应情况需要考虑：双极和单极响应。双极响应如图所示，这类事件包含了正负两极的特性。单极响应如图所示，这类事件要么是正极特性，要么是负极特性。在有连接器的位置您需要留意的是是超过3%的响应。如果响应是单极的，非常简单，只要将光标移动至HDTDR 曲线的有时间的位置并读取结果就可以了。如果事件双极的，先记录正负两极的峰值结果。在本例中，波峰值是8.1%，波谷值是-7.1%。  

16、;    我们的目标是要小于3 %。将正负两极的数值取绝对值后，用较大的数值减去较小的数值。在本例中对波谷值取绝对值为7.1%，那么对于第一个连接来说就是1.0 % = 8.1 % - 7.1%。这个连接 对于我们所测试的链路的回波损耗影响不大。现在再看看远端连接。      我们的目标还是要小于3 %。将正负两极的数值取绝对值后，用较大的数值减去较小的数值。在本例中对波谷值取绝对值为8.5%，那么对于远端连接来说就是2.5 % = 8.5 % - 6.0%。    

17、0; 这显示远端连接的质量不如在主机端的第一个连接的质量。建议到现场查看一下。对于这种现象端接质量不稳定是最常见的原因。通常是张三负责在主机这一端的连接施工，而李四负责在远端那端的连接施工。在本例中，我们就应该评估一下李四的端接工艺了。      根据以上分析，有人会说线缆可能是主要的原因。在本例中确实是这样，但远端连接也有问题。对于回波损耗的分析实际上也是一个排除法的过程。如果连接看起来没有问题，那问题一定处在线缆上。      如果线缆中有许多小的特性阻抗不匹配的情况，未必会在HDTDR 曲

18、线上反映出来。由于有许多小的不匹配，它们合在一起的“能量”会导致回波损耗的性能下降。      在本例中我们很幸运，可以看到在线缆部分有许多小的事件。通常只是会看到一两个事件。但如果有如此之多的不匹配事件，确实值得我们注意了。对于这根线缆我们再看看频域的响应：从频域结果中也可以获得一些信息。一般说来：· 回波损耗在高频处的性能不好是由连接器造成的。· 回波损耗在低频处（低于50MHz）的性能不好是由线缆中的特性阻抗不匹配造成的。      不幸的是，本例中的结果不是很明确。先

19、忽略一下3dB 原则的作用（极限值是灰色的部分），将光标移至38MHz 处，余量是2.3 dB。同在90.8MHz 处的2.2 dB，几乎一样。这显示的是连接和线缆都是造成回避损耗性能下降的原因。      这就是为什么在回波损耗有问题时都要进行HDTDR 分析的原因。另外，您也就不用猜测要重新端接哪个连接了。      如果你真正理解了这个功能，您将可以避免在安装时潜在的损失。基于这个原因，我们建议您一定要保存图形数据。FLUKE网络公司可以帮助您解释曲线所提供的信息。当然如果您试着练习过几次

20、后就会发现，其实分析HDTDR 也是件挺简单的事情。分析回波损耗故障，提高工程质量      回波损耗是一种与特性阻抗变异有关的故障现象，通常发生在线缆特性阻抗不合格或连接器与线缆/线缆与线缆特性阻抗不匹配的情况下。过去5类电缆标准是允许有20的偏差，即80欧姆到120欧姆的特性阻抗都算合格，现在提高到15。同时新的跳线标准规定更严格了，不超过5的偏差才算合格。在这种情况下，测试中工程师会发现特性阻抗不通过的现象多了。这个时候，您所使用的测试仪器的分析能力就非常重要了，只有能快速分析定位故障的仪器，才能帮助测试工程师尽快排除故障，完成测试任务。

21、下面，我们就结合美国福禄克公司生产的DSP-4X00系列电缆认证测试仪来对一些回波损耗的故障进行分析，希望能对我们现场的工作人员提供一些建议，帮助他们提高工程质量。         首先，我们可以按照正常的测试程序对链路进行自动测试，当发现有回波损耗故障的时候，我们可以先通过分析回波损耗频率曲线的方法大致估计一下故障的类型。一般来说，发生在高频区域的回波损耗故障预示的是连接器的问题，而发生在低频区域的故障一般与电缆的特性阻抗变异有关。所以我们可以先通过回波损耗测试值与标准值的对比来确定故障的类型。 

22、60;     但是，这些信息还不足以用来给故障排除提供参考。现场工作人员需要知道的是发生故障的具体位置。因此DSP-4X00系列的HDTDR分析功能就非常适时了。       通过HDTDR，可以知道具体故障的位置。为了避免同一种故障反复出现，可以根据HDTDR波形的形状对故障现象做进一步的分析。 一、单极性尖峰       可以从上图波形看到，有一个单极的尖峰（即只有正或负的尖峰，不越过0线的）。这种波形一般伴随着另一个反向的尖峰。这里的反射有9。这种故障，通常是同一链路中所用的电缆特性阻抗不匹配，1的反射一般代表2欧姆的阻抗变异。这里两段电缆的阻抗差异大约是19.8欧姆，这意味着中间所用的电缆是120欧姆的，和标准100欧姆电缆有差异，需要将不匹配的电缆换掉。       尖峰的百分比所对应的欧姆值不一定都是2欧姆，有时候由于线缆上的各种信号，会破坏分辨率。具体可以参考下面