adsl的用户端设备数据分析与维护

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But the user is also getting higher and higher to the band width request, so-called “the broadband access” is refers to the user need to use certain correspondence foundation network support to realize the user and the Internet high speed connection, therefore, one batch of broadband networks turning on technology arises at the historic moment. Keywords：Client ADSL, Frame Relay, asymmetric digital subscriber line, modem前言本文就ADSL用户端设备安装与维护情况作了简捷的介绍，熟悉ADSL维护工作中的维护流程和ADSL用户端维护的管理流程及实施，指出ADSL有哪些升级方案、使自生具有管理能力，实践中培养自己分析问题解决问题的能力。并在最后，本文阐述了ADSL的升级方案多种方法，为了保证ADSL用户的正常使用，降低故障申诉率，在用户初装时应当注意用户布线的合理性，避免一些会导致用户日后发生故障的布线方式。第一章 ADSL概述与系统1.1 ADSL定义 ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line ）的全称是非对称数字式用户线路，之所以称之为非对称，是由于其实现的速率是上行小于1Mbps，下行小于7Mbps。它是一种可以让家庭或小型企业利用现有电话网采用高频数字压缩方式，对网络服务商提供ISP进行宽带接入的技术。因此它的这种接入方式是一种非对称的方式，即从ISP端到用户端（下行）需要大带宽来支持，而从用户端到ISP端（上行）只需要小量带宽即可。1.2 ADSL原理介绍ADSL与传统的调制解调器和ISDN一样，也是使用电话网作为传输媒介。当在一对电话线的两端分别安置一个ADSL设备时，利用现代分频和编码调制技术，就能够在这段电话线上产生三个信息的通道：一个是高速的下传通道（1.51.8Mbps），一个是中速的双工通道，一个是普通的电话通道，并且这三个通道可以同时工作。也就是说它能够在现有的电话线上获得最大的数据传输能力，这样用户在一条电话线上既可以上网快速“冲浪”，还可以打电话发送传真，而不影响通话或降低Internet的效果。1.3 ADSL的系统结构 ADSL系统主要由安装在网络侧的ADSL局端设备（ADSL接入复用器）。DSLAM和安装在用户侧的用户端设备ATR-U（ADSL-Modem）组成。除此之外，线路两侧还要安装POTS信号分离器（ADSL滤波器）。在网络侧，POTS分离器将电话信号和ADSL信号分离，分别送入程控交换机和ATM交换机（或者核心路由器）。在用户侧，POTS分离器负责将下行方向的混合信号分离出模拟信号和数字信号，分别送给用户电话机和ADSL-Modem，并且在上行方向上还负责将来自电话机的模拟信号和来自ADSL-Modem的数字信号复用在同一对双绞线上。第二章 ADSL帧结构分析2.1 帧方式（帧中继） 帧方式是在开放系统互连（OSI）参考模型第二层，即数据链路曾上使用简化的方式传送和交换数据打援的一种方式。由于在链路层的数据单元一般称作帧，故称为帧方式。其重要特点之一是将X.25分组网中通过分组节点间的重发、流量控制来纠正差错和防止拥塞，对处理过程进行简化，将网内的处理移到网外端系统中来实现，从而简化了节点的处理过程,缩短了处理时间,这对有效利用高速数字传输信道十分关键。帧方式的示意图见图1-5。图2.1 信元方式示意图实现帧方式进行数据通信有两个最基本的条件，一是要保证数字传输系统的优良的性能，二是计算机端系统的差错恢复能力。这两个条件目前早已不成为障碍。现代光纤数字传输系统的比特差错率实质上可达到10的-9次方以下。因此，现代通信网的纠错能力不再是评价网络性能的主要指标。昔日X.25分组交换技术的某些优点在光纤数字传输系统的环境里已不再十分令人感兴趣，相反地有些功能甚至是多余的了。所以简化网络功能，以提高网络效率成为帧方式的重要内容之一。高智能、高处理速度的用户设备如局域网，它们本身具有数据通信协议如TCP/IP、SNA/SDLC可以实现纠错、流量控制等功能，一旦网络出现错误(概率很小)，可以由端对端的用户设备纠错。帧方式是一种快速分组技术，它采用动态分配传输带宽和可变长的帧的技术，它适用于处理突发性信息和可变长度帧的信息，是局域网互连的最佳选择。其优点如下： 1、高效性； 2、经济性； 3、可靠性； 4、灵活性； 5、长远性。 2.2 技术提高阐述2.2.1 实时的故障诊断 在系统的安装、调测以及运行过程中，对引起传输质量下降、影响业务应用等问题的故障进行准确定位，是ADSL2提供给网络运营者在运行维护工作上的一大便利。ADSL2系统在线路监测、故障诊断等方面大大加强、拓展，该系统采用特殊的测试、诊断方式以保证在线路质量恶化到甚至不能进行ADSL线路连接的情况下仍能完成系统性能数据的收集、传送。ADSL2系统实时地对线路噪声、回波损耗、回路阻抗、信噪比进行采集、上报，并直观地显示在网管操作平台上，以方便网络运营者对网络运行状态进行分析，并根据具体情况及时采取相应的故障排除措施。2.2.2 精密的速率自适应技术引入无缝速率适配技术 SRA(Seam-less Rate Adaptation)是ADSL2在提高线路抗噪声性能方面的一大革新。SRA采用精密复杂的在线重配置处理协议，对ADSL2标准中的调制层和成帧层进行非耦合处理。在线路质量发生较大改变时，非耦合关系能够使调制层调整ADSL收发两端传输数据的速率参数，而不直接改变成帧层的成帧参数，从而避免出现误码和线路失步等业务中断现象。采用SRA技术的ADSL2系统能实时监测线路状态的改变，并完成在ADSL收发两端传输速率的平滑同步调整。多线对绑定的高速数据传输ADSL在向家庭用户提供宽带接入的技术实现上已经获得巨大的成功，但在向企业用户提供更高速率的宽带接入上却无“技”可施，这也正是ADSL2系统在不引入FTTB技术的情况下所要解决的问题。与第一代ADSL相比，ADSL2支持绑定二条甚至更多线对的物理端口，以形成一条ADSL逻辑链路，从而实现光纤级的高速数据接入。如图二所示：多线对绑定的ADSL2链路的传输速率比单线对 ADSL2 链路的速率大为提高，特别在短距离条件下，速率提高更为明显。ADSL2是通过引入ATMIMA反向复用技术以实现多线对绑定的。该规范在ADSL物理层与ATM层之间定义了一个新的IMA子层，以控制底层的多通道传送：在ADSL的发送端，IMA子层将上层ATM信元流分散到多个ADSL物理子层中;在接收端，IMA子层将多个ADSL物理子层重新组合成ATM信元流。图2.2.2 多线路绑定实现速率提高另外，为提高引入IMA功能后的数据传输性能，ATMIMA反向复用技术对现有ADSL物理层功能也进行了适当调整，并加入一些控制信息，以减少ADSL物理层的数据丢失和帧丢失，降低信元的传送时延，从而提高多线对绑定情况下的ADSL传输质量的可靠性和稳定性。 2.2.3 信道化的业务提供ADSL2能根据不同业务、应用为客户提供信道化的线路连接，即：ADSL2能根据具体业务对时延、误码率等性能指标要求的不同，把带宽分割为不同类型的信道，以便于灵活、有效地开展多样化的业务。图2.2.3 CVoDSL 、 VoATM 、VoIP协议栈比较作为信道化业务提供的一个典型应用，ADSL2可以向用户提供CVoDSL业务，即利用ADSL2子信道同时传输多路语音、数据信号。与需要经过高层协议转换的VoATM、VoIP方式不同(如图三所示)，ADSL2在ADSL的上下行传输通道中定义并预留了64Kbps的“话音信道”(如图四所示)。局端ADSL接口板在接收到由远端DSL调制解调器送来的话音流后，直接将其还原为PCMDS0，然后由DSLAM直接将话音信号送至PSTN交换设备上，以实现正常的语音业务。受上行带宽的限制，一般建议每链路开展4路CVoDSL业务。第三章 ADSL的用户端设备数据分析与维护31 ADSL的用户端设备数据分析3.1.1 由于用户内部使用环境不当，造成ADSL无法安装用户在分离器前边复接了来电显示器之类的电子设备，造成背景噪声采用CableShark对分离器前存在来电显示器和去掉来电显示器后的频谱进行分析，发现去除来电显示器后下行速率由去除前的1472kbps改善为2048kbps，上行速率由416kbps改善为608kbps。南京局在DSLAM上开通的用户模板速率为2048kbps/640kbps，因此去除来电显示器后的用户数据是非常理想的。用户内线接触不良和用金属片做桥接，造成无法安装ADSL Modem在测试中碰到了一个非常典型的用户，在室内用两个金属套做桥接，虽然不影响电话的使用，但由此造成的线间电容却使ADSL根本无法同步。换去转接头后ADSL恢复正常，此类用户问题用窄带112测试系统即可在局端通过电容分布发现。3.1.2用户外线存在窄带故障，造成使用中多次掉线现象典型案例就是外线碰线情况，其它用户一打电话，ADSL用户就掉线。严重的时候，10分钟掉线3次以上，此类用户问题也可通过112测试系统在测量台发现。这种情况包括有冰箱的启动或点焊等强电磁干扰存在，实践中这种情况比较少见，此时需增加DSLAM的交织深度，增加抗干扰性。3.2 测试设备和测试对象局端DSLAM：华为SmartAX MA5100；终端设备：华为SmartAX MT800，Alctel SpeedToUCh；测试仪表：CableShark xDSL；测试对象：不同局向、不同故障类型用户。3.3 典型用户数据分析 3.3.1 由于用户内部使用环境不当，造成ADSL无法安装1用户在分离器前边复接了来电显示器之类的电子设备，造成背景噪声采用CableShark对分离器前存在来电显示器和去掉来电显示器后的频谱进行分析，发现去除来电显示器后下行速率由去除前的1472kbps改善为2048kbps，上行速率由416kbps改善为608kbps。南京局在DSLAM上开通的用户模板速率为2048kbps/640kbps，因此去除来电显示器后的用户数据是非常理想的。2. 用户内线接触不良和用金属片做桥接，造成无法安装ADSL Modem在测试中碰到了一个非常典型的用户，在室内用两个金属套做桥接，虽然不影响电话的使用，但由此造成的线间电容却使ADSL根本无法同步。换去转接头后ADSL恢复正常，此类用户问题用窄带112测试系统即可在局端通过电容分布发现。3.3.2 用户外线存在窄带故障，造成使用中多次掉线现象典型案例就是外线碰线情况，其它用户一打电话，ADSL用户就掉线。严重的时候，10分钟掉线3次以上，此类用户问题也可通过112测试系统在测量台发现。3.3.3 用户线向平衡不好，信道存在不明干扰源，造成掉线或Modem无法同步现象这种情况包括有冰箱的启动或点焊等强电磁干扰存在，实践中这种情况比较少见，此时需增加DSLAM的交织深度，增加抗干扰性。3.4 维护建议 注重装机步骤，若通过窄带112测试发现有线路故障，则应首先找外线维护人员进行维护，而不是盲目上门；安装时应全面检查从分线盒到用户室内的线路和所接终端设备，有问题时按照要求进行整改。本次测试采用了112测试系统和部分专用仪表，同时利用MA5100可发测试信号的能力，并结合Modem自身具有的测试线路能力，对问题的排除起到了极其重要的作用。建议充分利用现有资源和设备能力。3.4.1 112系统判定能否安装ADSL的相关指标宽带112测试系统还没有在全国范围内普及应用，CableShark测试仪又过于昂贵，因此利用已有的112测试系统对ADSL能否放装用户进行初判和故障的初步检测，就显得尤为重要。下面是测量台对能否放装ADSL的一些经验指标：交流、直流电压参数（500mV）；线路电阻（线间500k，对地5M）；线间电容200nF（断开线路上所有局端和用户端设备，若不能甩开用户端所有设备，则线间电容只能作为参考），对地电容偏差5%；外线不能有红色告警，不可有线间串扰。3.4.2 ADSL开通线路速率要求在实际应用中发现，开通2Mbps速率模板是局端较恰当的选择，它既可满足用户对带宽的需要，又可充分利用线路的传输能力。假如局端想将速率控制在2M以下，则可在Radius认证服务器上做两次限速，如二次限速为512kbps或1Mbps。ADSL的高频衰减较大，一般在600kHz以上就有较为明显的干扰，但在较好的低频段可取得较理想的速率。ADSL在0-1.104MHz上有256个Tone，每个Tone最高可承载15bit，每个Tone的频率为4kHz；在0-500kHz上有128个Tone，每个Tone折中承载8bit，这样计算较差电路的传输速率也达到128840004096kbps，理论上速率可达到4M。以上各点是我们实际测试的经验数据，在实践中若能落实这些项目，一定可以大幅提高ADSL的放装率，降低运营成本，提高宽带网的声誉，使更多的用户享受到信息时代的便利。第四章 ADSL升级方案4.1 用户线路要求用户线路，非凡是从交接箱、分线盒到用户室内的各种问题是导致ADSL运行不良或者频繁掉线的首要原因；环阻不能作为判定线路长度和能否安装的唯一依据，在0.4mm线径下，环阻在1.1k-1.3k之间都可安装，有的用户甚至在环阻达到1.5k时仍可正常使用；纵向平衡要大于40dB，此次测试中大量用户的纵向平衡都在50dB以上；背景噪声不能大于-110dB，越小越好，尤其是低频段不能有连续、大量的毛刺；-48V直流电压衰减不可过大，若到用户家里直流电压已衰减到-36V以下，也会对ADSL的放装产生影响。ADSL接入技术的应用大大提高了用户的上网速度，解决了过去存在的网络瓶颈问题。但是随着ADSL用户的迅猛增加，用户故障申诉也有大幅度的提高，在这些用户故障申诉中线路故障占了相当大的比例。4.2 怎样提高ADSL放装率产生这种现象的主要原因在于ADSL直接利用了原有PSTN的用户接入网络开展宽带接入业务，原有线路上存在的一些不适宜高频信号传输的问题导致了ADSL用户线路故障频繁发生，困扰着广大网民和线路维护人员。导致ADSL用户故障的线路原因主要可以分为两大类：第一类是衰减类线路故障；第二类是干扰类线路故障。衰减类线路故障主要表现有：用户线路过长、线路材质传输性能差、线路发生短路和断路、接头氧化、接触不良、桥接抽头过多、线路上存在加感线圈等。干扰类线路故障主要表现有：局端或用户端设备本底噪声较高、广播干扰、电缆中不同线对之间的信号串扰、家用电器的电磁干扰、电机或电力机车引起的电磁干扰、天气原因引起的干扰（如雷电）等。而用户故障往往是以上所列举的若干项因素共同作用造成的。下面针对一些ADSL日常维护的故障安全进行进一步的分析。4.2.1 故障安全一：接触不良、接头氧化现象某ADSL用户打电话正常，但是无法上网，Modem的激活指示灯一直处于闪烁状态，用户只有将电话置于摘机状态才能使Modem激活指示灯正常。测试在局端测量室将用户线路混线（即将用户A、B线短接），在用户端测量线路的环阻为4653，在用户楼外分线盒处测量线路的环阻为673。分析从用户可以正常打电话断定用户外线不存在断路、短路现象。在分线盒处的环阻测试结果正常，但是在用户端测试到的环阻指标不正常，经过巡线发现用户的下户线是由三段线路串接在一起的，接头处氧化严重，更换用户的下户线后故障消失，用户打电话和上网均正常，且没有发生掉线的现象。总结用户环阻测试是维护ADSL线路的一项重要测试，适宜开通ADSL业务的线路环阻指标应当小于900，如果根据测试到的用户线路环阻值推算出来的线路长度（用环阻值除以线路单位长度上的直流电阻）与用户实际线路长度偏差较大则说明线路上存在有接触不良、接头氧化等高阻故障。需要说明的一点是，使用112测量台自动测试用户外线环阻值的时候，由于其测试时在线路上施加的直流电流会击穿某些不很严重氧化片的氧化膜从而得到正常的测试结果，这也是本例中为什么用户将电话置于摘机状态时Modem可以激活的原因（PSTN用户摘机后线路中的电流增加）。4.2.2 故障安全二：用户引入线衰减过大现象某ADSL用户申请了2Mbit/s的下行带宽，但是与其他2Mbit/s带宽的用户比较速度较慢。测试使用仪表在用户端进行测试，测试结果显示用户下行方向最大可开通速率为1.3Mbit/s，环阻值820；在用户室外分线盒处测试该用户端口下行方向上最大可开通速率为2.9Mbit/s，环阻值795，用户下户线长100m，无接头。分析从测试结果看，用户开通速率较低的主要原因是用户下户线的信号衰减过大造成的，将下户线更换为铜质的双绞线后在用户端测量到的下行最大可开通速率为2.6Mbit/s，用户上网速率提高。 “下户线”大多采用平行单股线，材质也多为铁合金材料，其传输高频信号的性能和抗干扰性能远低于铜材质的双绞线，所以会导致线路衰减过大引起用户开通速率低或者激活困难。建议采用铜材质的双绞线，并且长度不宜超过100m。4.2.3 故障安全三：下户线布线不合理导致信号干扰严重。现象某ADSL用户反映上网速度慢，下载速度仅有7kbit/s，并且经常掉线。测试使用仪表在用户端进行测试，其下行方向上的最大可开通速率为232kbit/s，实际开通速率仅有96kbit/s。该用户的下户线长度为150m，采用的是平行线对，并且为了固定线路，在室外的线杆、室内的暖气管等多个地方进行缠绕。将用户下户线更换为双绞线并尽量将长度减小到100m，同时不在其他地方缠绕，用户故障消失，下行最大可开通速率达到2.6Mbit/s，实际开通的下行速率为512kbit/s，下载速率也提高到了60kbit/s。分析适宜开通ADSL业务的用户线路在ADSL频带内（10kHz至1.1MHz）的背景噪声功率谱密度应当小于-94dBm/Hz。在用户端测试到的背景噪声过高，而在分线盒处甩开下户线后测试到的结果正常，从而断定该用户故障的主要原因在于下户线过长以及布线不合理，引入了过多的干扰信号，从而导致用户开通速率低和经常掉线。总结下户线过长并过多地缠绕会导致其像天线那样引入外界的电磁干扰信号，而平行线的抗干扰能力差，进一步加重了这一故障。4.2.4 故障案例四：设备端口本底噪声高现象接入某型号ADSL局端设备的用户普遍开通速率较低，线路环阻超过500的用户就很难激活。测试从该故障普遍存在的特性上可以判断问题可能是出在局端设备上，在测量台断开用户外线直接测试局端设备端口，发现在此位置上测到的下行方向上的最大可开通速率仅有3.4Mbit/s，进一步测试背景噪声的功率谱密度和ADSL频带内的宽带噪声指标。分析在测量台测试到的用户端口的下行最大可开通速率仅达到了3.4Mbit/s，而测试点距离设备端口很近，线路衰减可以忽略，所以导致这一故障现象的主要原因是信号干扰。选择在测量台断开用户外线进行测试可以排队外线上受到的干扰，从而用来验证局端设备端口的噪声泄漏。适宜开通ADSL业务的用户线路在ADSL频带内的宽带噪声指标参考值为：上行方向小于-50.23dBm；下行方向小于-40.23dBm。本例中端口本底噪声的功率谱密度虽然没有超过给定点的参考值-94dBm/Hz，但是在整个ADSL频带内特别是下行方向上的噪声功率偏高，导致下行方向上的宽带噪声指标不合格。总结采取G.DMT方式工作的ADSL用户线路在测量台断开用户外线后进行测试得到的下行最大可开通速率应当大于7Mbit/s，当测试到的数据小于此值时说明局端设备用户端口本底噪声较高或局内配线衰减较大。所以在对ADSL故障用户进行维护时应当首先确保在测量台测试到的各项指标是正常的，从而避免了盲目的外线测试。综上所述，为了保证ADSL用户的正常使用，降低故障申诉率，在用户初装时应当注意用户布线的合理性，避免一些会导致用户日后发生故障的布线方式。现在使用ADSL上宽带网的用户是越来越多了，对ADSL设备的维护也成了一个不容忽视的问题。只有维护保养好它，不但让你的“宽带之旅”省