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a d s l 自动测试系统的设计与实现中文摘要 摘要 随着我国数据通信网络建设和数据通信业务蓬勃发展，以及a d s l 技术日臻 成熟，a d s l 被认为是目前解决“最后一公里”的最佳解决方案 p p 0 4 。a d s l 的 飞速发展，使越来越多的用户实现了对互联网的高速访问，为互联网宽带应用的 进一步发展打下了基础。 近年来，a d s l 用户数量飞速增长。与此同时，a d s l 用户的障碍数量也日 益增多。由于缺乏对a d s l 故障的有效测试手段，a d s l 故障处理的效率无法得 到提高，已成为阻碍a d s l 进一步发展的瓶颈。 因此，建设a d s l 自动测试系统，实现对a d s l 故障的测试，提高a d s l 故障处理工作的效率，已经成为电信运营商关注的热点之一。 本文的贡献如下： 1 以上海电信的a d s l 自动测试系统试点项目为背景，对运营商在a d s l 故障处理中存在的问题进行了分析和研究。对传统1 1 2 系统的发展和组 成进行了研究，提出在传统1 1 2 系统基础上，建设a d s l 自动测试系统， 以满足a d s l 运行维护工作需求的建议； 2 针对a d s l 故障的6 0 发生在用户端设备这一特性，从实际运行维护的 角度出发，提出了真正符合a d s l 故障运维需求的建设思路，即在提供 传统线路测试和a t u - c a t u r 测试的基础上，针对a d s l 用户端设各 ( p c ) ，开发协议测试功能，并能实现测试时与用户通话的功能( 针对 加载用户) 。真正做到将测试范围覆盖整个a d s l 网络组成部分； 3 详细描述了a d s l 自动测试系统的总体架构及功能模块，包括测试设备 接入、测试协议适配、测试路由选择、测试设备管理、故障判断、测试 过程控制和用户界面及接口的功能和实现方式； 4 通过上海电信的试点项目案例，描述了a d s l 自动测试系统如何实现 d s l a m 自动抓线改造、与1 1 2 系统融合以及实现用户端障碍判断等过 程，并给出了a d s l 故障处理的建议流程。 关键词： a d s l ，a d s l 自动测试系统，a d s l 测试技术，线路综合测试与管理系统 a d s l 自动测试系统的设计与实现 英文摘要 a b s t r a c t w i t ht h ef l o u r i s ho fd a t ac o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n ds e r v i c ea n dt h er i p e n e s so fa d s l ， a d s li sr e g a r d e da st h eb e s ts o l u t i o nf o r “l a s to n ek i l o m e t e r 【p p 0 4 t h es w i f td e v e l o p m e n to f a d s lt e c h n o l o g yb r i n g sm o f ea n dm o r ec , o l u l n e r st ok i g hs p e e di n t e r n e t ，a n dw i l lp r o m o t et h e i n t e r a c tb r o a d b a n da p p l i c a t i o ng o i n gf a r t h e ra h e a d i nr e c e n ty e a r s ，c o m p l a i n t sa b o u tt h ea d s lh a sb e e nr i s i n g ，a l o n gw i t ht h ef l e e t l yi n c r e a s e o f a d s ls u b s c r i b e r s f o rl a c ko f e f f i c i e n td i a g n o s t i cf o rt h ef a i l u r eo f a d s l ，t e l e c o m m u n i c a t i o n s o p e r a t o r sa r eu n a b l et oe f f e c t i v e l yr e s o l v ec o m p l a i n t st ot h ec u s t o m e r ss a t i s f a c t i o n ，w h i c hh o l d s b a c k t h ea d v a n c e di n c r e a s eo f a d s ls u b s c r l b e r s t h e r e f o r e ，t e l e c o m m u n i c a t i o n so p e r a t o r sa r ef o c u so nc o n s t r u c t i n ga na d s la u t o m a t i c t e s t i n gs y s t e m , i no r d e rt of i g u r eo u tt h ea d s lf a i l u r e ，a n dt oi m p r o v et h ec o m p l a i n th a n d l i n g p r o c e s s ，a n dt og a i nh i g h e rl e v e lo f c u s t o m e r ss a t i s f a c t i o n t h i sa r t i c l ec o n t r i b u t e st o ： 1 i n t h ec o n t e x t o f e x p e r i m e n t c a s eo f s h a n g h a i t e l e c o m a d s l a u t o m a t i c t e s t i n gs y s t e m ， w ea n a l y s i sa n ds t u d yt h ep r o b l e m se x i s ti na d s lc o m p l a i n th a n d l i n gb yt h et e l e c o m o p e r a t o r a f t e rt r a c i n gt h eh i s t o r yo fd e v e l o p m e n ta n ds t r u c t u r eo ft r a d i t i o n a l 11 2 s y s t e m ，w ep r o p o s e a l li n s t r u c t i o no f a d s la u t o m a t i ct e s t i n ga n dd i a g n o s t i cs y s t e mo n t h eb a s i so ft r a d i t i o n a l11 2s y s t e m ，i no r d e rt os a t i s f yt h er e q u i r e m e n t so fa d s l o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c e 2 c o n s i d e r i n gu pt 06 0p e r c e n t so f a d s lf a i l u r e si sb r o u g h tb ys u b s c d b e r st e r m i n a l s ， w ep u tf o r w a r da ni d e ao fa d s lc o n s t r u c t i o ns c h e m e ，t om e e tt h er e q u i r e m e n t so f a d s lo p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c e t h a ti s ，w ed e v e l o pt e s tf u n c t i o n sb yt e s tp r o t o c o l s t ot h ea d s ls u b s c r i b e rs i d et e r m i n a l s ( p c ) ，a n do f f e rf u n c t i o no fp h o n i n gt ot h e s u b s c r i b e rw h e nt e s t i n gf o ra d s lc a r r i e do v e rp o t s ( p l a i no l dt e l e p h o n es e r v i c e ) ，i n a d d i t i o nt ot r a d i t i o n a ll i n et e s t ，a t u - c ( a d s lt e r m i n a lu n i t c e n t r a l ) t e s ta n d a t u - r ( a d s lt e r m i n a lu n i t - r e m o t e ) t e s t o u rt e s tg o a li st oc o v e rt h ew h o l ea d s l n e t w o r kc o m p o n e n t s 3 i nt h i sa r t i c l e ，w ed e t a i l e d l yd e s c r i b et h eo v e r a l lf r a m e w o r ka n df u n c t i o n a lm o d u l e so f a d s la u t o m a t i ct e s ta n dd i a g n o s t i cs y s t e m , i n c l u d i n gc o n n e c t i o no ft e s te q u i p m e n t s ， a d a p t a t i o no ft e s tp r o t o c o l s ，s e l e c t i o no ft e s tr o u t e s , m a n a g e m e n to ft e s te q u i p m e n t s ， f a i l u r ed i a g n o s t i c ，t e s tp r o c e s sc o n t r o l ，a n df u n c t i o n so f u s e ri n t e r f a c e 2 a d s l 自动测试系统的设计与实现 英文摘要 4 i nt h ee x p e r i m e n tc a s eo fs h a n g h a it e l e c o m ，w ed e s c r i b eh o wt h ea d s la u t o m a t i c t e s t i n ga n dd i a g n o s t i cs y s t e m a c h i e v et h eu p g r a d i n go fd s l a m ( d s la c c e s s m u l t i p l e x e r ) l i n es e i z i n ga u t o m a t i c a l l y , h o wt o i n t e g r a t ew i t ht h et r a d i t i o n a l 11 2 s y s t e m ，a n dh o w t oi m p l e m e n tf a i l u r ed i a g n o s t i cf o rt h e s u b s c r i b e rs i d et e r m i n a l s a n d a tl a s t ，w et a b l eap r o p o s a lf o rt h e a d s lf a i l u r eh a n d l i n gp r o c e s s k e y w o r d s ： a d s l ，a d s la u t o m a t i cd i a g n o s t i cs y s t e m ，a d s ld i a g n o s t i ct e c h n o l o g y , l i n ei n t e g r a t e d t e s t i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e m a d s l 自动测试系统的设计与实现 a d s l 原理与测试技术 第一章概述 本章主要阐述了本文的研究背景，介绍了a d s l 的发展以及a d s l 故障运维 工作的情况，引出了本文的研究目的、内容和技术难点。本章最后给出了本文的 组织结构。 1 1 项目背景简介 随着我国数据通信网络建设和数据通信业务蓬勃发展，以及a d s l 技术日臻 成熟，a d s l 已被认为是目前解决“最后一公里”的最佳解决方案，并逐渐成为电 信运营商积极推广的新业务和经济增长点。但在实际运行中，特别是在a d s l 网络规模扩大之后，如何实现高效率、低成本的“运维”成为运营商面对的新课题， 并直接影响到a d s l 下一步的更大规模应用。 为突破a d s l 发展的这一瓶颈，国内运营商纷纷准备建立a d s l 自动测试系 统。信息产业部和中国电信集团公司于2 0 0 4 年适时地制定了a d s l 测试系统的 行业和企业标准，为a d s l 自动测试系统的建立奠定了基础。 上海作为中国经济发展的龙头，在宽带a d s l 的应用领域始终处于国内领先 地位。上海电信作为上海本地最大的a d s l 宽带业务运营商，从上个世纪9 0 年 代中期开始部署a d s l 设备，截止到2 0 0 4 年底，a d s l 用户数量接近1 0 0 万线。 根据上海电信2 0 0 5 年宽带网络发展规划，预计2 0 0 5 年上海电信的a d s l 用户总 数将达到1 8 0 万。 随着a d s l 用户申告的增多，原来人工配测方式的a d s l 局端线路传输性能 测试设备，已不能满足a d s l 宽带网络维护管理的需求。如何在现有1 1 2 系统的 基础上新增a d s l 测试功能，实现对a d s l 的集中申告受理、全网各层自动维 护测试、快速准确地完成障碍定位判断和修复，已成为进一步提高服务质量、发 展a d s l 业务所亟待解决的问题。 人民邮电( 2 0 0 4 年7 月1 5 日) 头版刊登的 a d s l ：欲上一层楼先过运 维关 p p 0 4 】一文，指出了突破a d s l 运维瓶颈可以从三个方面入手： 1 针对a d s l 宽带网实施全面测试 2 构建统一的宽带网络维护管理系统 3 建立全新的业务流程 a d s l 自动测试系统的设计与实现a d s l 原理与测试技术 上海电信在近两年中为提高a d s l 服务质量，在这三个方面已经做了相当多 的工作。 在a d s l 测试方面，进行了d s l a m 端口状态查询( a p p ) 软件和用户自诊 断软件开发。对外接测试设备测试也进行了小规模试点工作。 在实现d s l a m 统一网管方面，建立了a d s l 综合网管系统，统一了对三家 不同d s l a m 设备的管理功能。 在障碍维修业务流程方面，为提高对于a d s l 为代表的宽带用户障碍修复的 用户满意度，上海电信公司缩短了a d s l 障碍修复时限，目前的时限为8 小时。 为了达到这个目标，对1 1 2 系统在多方面进行了有针对性的开发工作，其中包括 9 7 数据库接口、受理流程和派修系统等。在数据方面使维修人员获取更多更具 体的用户相关信息。从实际运行的情况看，市区1 1 2 系统在受理、派修和管理等 方面，为a d s l 用户障碍的及时修复提供了有力的保障。 这些工作对解决a d s l 在规模应用后出现的一系列运维问题有着积极的意 义。但是，由于a d s l 的测试仍处于起步阶段，上海电信各区局对于a d s l 用 户申告故障的解决，主要还是依靠外线线务员的经验判断、测量室和网管的简单 配合，涉及人员多，判断准确度低，无法有效地降低外线人员的出修率、降低人 力成本。导致上海电信在a d s l 障碍维修工作中存在着人力成本高、效率低的情 况。 鉴于以上情况，上海电信专门成立了宽带项目推进组，研究确定a d s l 运维 方面的发展规划，用以指导上海电信a d s l 运维等相关工作。对a d s l 自动测 试系统的主要需求包括： 1 实现对上海电信全网a d s l 线路的集中自动测试； 2 与1 1 2 系统实现互联，实现a d s l 故障的集中受理、集中派修和集中管 理： 3 满足a d s l 宽带用户不断增长的需求对原有障碍受理系统能力扩容的需 求，包括系统服务用户数量的增加、响应时间缩短等； 4 除提供障碍测试功能外，还能提供a d s l 开通前线路预检功能； 1 2 本文的贡献 本文的主要工作是：以上海电信的a d s l 自动测试系统试点项目为背景，结 合a d s l 自动测试系统的设计、开发及试点等实践经验，对a d s l 的原理、a d s l a d s l 自动测试系统的设计与实现a d s l 原理与测试技术 的测试技术、1 1 2 系统的组成、a d s l 自动测试系统的总体架构和功能模块以及 实现与1 1 2 系统融合等课题进行了深入的研究和探索。 本文基于a d s l 故障存在的特性，即6 0 以上障碍发生在用户端设备( p c 等) 这一事实，从实际运维的角度出发，提出了真正符合a d s l 故障运维需求的 建设思路，即在提供传统线路测试和a t u c a t u r 测试的基础上，针对a d s l 用户端设备( p c ) ，开发协议测试功能，并能实现测试时与用户通话的功能( 针 对加载用户) 。真正做到将测试范围覆盖整个a d s l 网络组成部分。使得新的 a d s l 测试设备在满足标准要求的前提下，具备了独有的用户端设备检测功能， 提高了测试准确度和判障能力。 本文详细描述了a d s l 自动测试系统的总体架构及功能模块，包括测试设备 接入、测试协议适配、测试路由选择、测试设备管理、故障判断、测试过程控制 和用户界面及接口的功能和实现方式。在测试设备接入方面，通过设立专门的测 试设备接入层，使得系统能够同时接入不同网络协议的测试设备。通过测试协议 适配层，适配不同的应用层协议，使得系统能满足电信标准的要求。作为系统的 核心，综合服务提供层提供了测试路由选择、测试设备管理、故障判断及测试过 程控制等服务，保证了a d s l 测试的正常进行。在用户界面及接口方面，采用 m v c 架构，结合n e t 技术构建了基于w 曲浏览器的用户界面和对外的接口。 2 0 0 2 年到2 0 0 4 年，作为项目技术负责人，作者负责了线路综合管理与测试 系统的设计和开发工作。基于对a d s l 测试技术和自动测试系统的研究，开发团 队于2 0 0 4 年初完成了a d s l 测试功能的开发和测试工作，并在两个试点局成功 地进行了实地测试。2 0 0 4 年1 2 月，完成了第一个商用系统的建设工作，并顺利 割接上线运行。同年，线路综合管理和测试系统通过了上海市高新技术成果转化 项目的认定。 通过上海电信的试点项目案例，本文叙述了a d s l 自动测试系统如何实现 d s l a m 自动抓线改造、与1 1 2 系统融合以及实现用户端障碍判断等方法和过程， 并给出了a d s l 故障处理的建议流程。 1 3 本文的组织结构 本文一共分为六章。第一章介绍了本文的研究背景和主要工作。第二章主要 介绍了a d s l 的原理、a d s l 测试技术及其在a d s l 自动测试系统中的应用。第 三章主要介绍了电信故障受理与测馘系统的发展、1 1 2 系统的组成以及宽带 ( a d s l ) 运维在故障修复中所面临的严峻挑战。第四章提出了“在传统窄带1 1 2 4 a d s l 自动测试系统的设计与实现a d s l 原理与测试技术 系统基础之上，以解决占障碍总数6 0 的客户端障碍为重点，全面实现d s l a m 自动抓线功能，建设a d s l 自动测试系统”的思路。第五章以实际的a d s l 自 动测试系统试点项目为例，描述了d s l a m 自动抓线改造、与1 1 2 系统融合以及 用户端障碍判断等问题的实现方式。最后，在第六章中，对a d s l 自动测试系统 的开发过程进行了总结，对外来的发展进行了展望。 a d s l 自动测试系统的设计与实现 a d s l 原理与测试技术 第二章a d s l 原理与测试技术 本章主要介绍了a d s l 的原理、a d s l 测试技术及其在a d s l 自动测试系统 中的应用。 本章的组织如下：第一节简要介绍了d s l 家族的组成，a d s l 的发展、原理 与结构及其在宽带技术中的地位；第二节介绍a d s l 各种测试技术，引入了线路 测试、仿真测试与业务测试等概念；第三节介绍了各种a d s l 测试技术在a d s l 自动测试系统中的应用。 2 1 a i ) s l 概述 上世纪9 0 年代初，“信息高速公路”这个词曾经风靡一时。它描述了一种 最基本的家用和商用网络。通过这个网络，人们可以获取和发布信息、处理日常 事务。从那时到现在，“互联网( i n t e m e t ) ”这一信息高速公路的代表形式获得 了蓬勃发展。在中国，互联网已经形成规模，互联网应用正走向多元化。人们在 工作、学习和生活中越来越多地使用互联网，整个社会的运行都搭上了互联网的 快车，并打上了互联网的烙印，互联网已经从单一的行业互联网发展成为深入我 国各行各业的社会大众的互联网。 中国互联网信息中心( c n n i c ) 于2 0 0 5 年1 月1 9 日发布的“第十五次中国 互联网络发展状况统计报告”f c n n i c l 5 显示，我国上网用户总数为9 4 0 0 万， 比半年前增长8 ；使用宽带上网的人数达到4 2 8 0 万，比半年前增加1 1 7 0 万， 比去年同期增加2 5 4 0 万。 根据通信信息研究所的一项调查，到2 0 0 4 年底中国a d s l 用户将占到宽带 用户的8 0 。结合这两份调查可以看出，宽带作为接入“信息高速公路”的一种 途径，发展速度迅猛。a d s l 作为宽带接入方式之一，已占据主导地位。 a d s l 的全称是a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ，中文意思是“非对称数字 用户线路”。a d s l 这个概念是在9 0 年代初由a t & t 贝尔实验室和斯坦福大学 的研究工作者提出的。它是d s l ( d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ，即数字用户线路，是 以铜质电话线为传输介质的传输技术组合) 技术的一种。 6 a d s l 自动测试系统的设计与实现a d s l 原理与测试技术 2 1 1d s l 家族简介 a d s l 是一系列实现接入线路转变成高速数据链路的接入技术中的一员。这 些技术构成了一个系列，称为x d s l 技术。 现有较常见的d s l 技术的主要特点列于下表中。 名称含义典型数据速率模式附注 h d s l l高比特率d s l 1 5 4 4 m b p s或对称使用双线对 2 0 4 8 m b p s a d s l 2非对称d s l上行16 6 4 0 k b p s最长传输距离 5 4 9 公里 下行l 一8 m b p s g l i t e 3无分离器非对称上行5 1 2 k b p s ( m a x )a d s l 简化版本 d s l 下行1 m b p s ( m a x ) v d s l 4甚高速d s l上行13 5 2 m b p s传输距离非常 短，需要用到光 下行1 5 6 m b p s 缆或者a t m 图表1d s l 家族 g 0 2 注： 1 h d s l ：高比特率d s l ，使用双线对。它是d l c 与本地交换机之间的一 个比较有效的连接方式。【g 9 9 1 1 】 2 a d s l = 非对称d s l 。上下行速率不同，使用单线对。【g 9 9 2 1 】 3 g l - i e ：无分离器非对称d s l “g 9 9 2 2 】 4 v d s l ：甚高速d s l 。在d s l 家族中速率最高。 在d s l 家族成员中，a d s l 能够兼容模拟语音设备，使用非屏蔽双绞线传输。 其上下行速率的不对称性，与图像业务和数据业务的固有不对称性相适应。因此 a d s l 技术更适合用来对p s t n 网络进行升级改造。 2 1 2a d s l 的崛起 a d s l 技术的崛起与互联网的发展密切相关。传统的公用电话交换网( p s t n ) 是为间歇的、独立的电话线路使用而设计的。在互联网发展的初期，用户使用调 a d s l 自动测试系统的设计与实现a d s l 原理与测试技术 制解调器通过公用电话交换网拨号上网。随着互联网越来越普及，人们花在互联 网上的时间日益增加，导致公用电话交换网出现越来越严重的拥塞问题。解决拥 塞问题的方法之一就是让更多的用户采用与公用电话交换网分离的宽带网络尚 上网。a d s l 技术和有线电视系统计数就是这样可以避免电路交换类型的p s t n 过载的宽带网络技术。与有线电视系统技术相比，a d s l 具有以下两大特点，使 其成为更可行成本更低的方案： 1 最大限度重用现有的模拟本地环路； 2 提供与现有语音电话设备( 即模拟话机) 的兼容性； 因此我们只要在线路两端加装a d s l 设备即可使用a d s l 提供的高宽带服 务。通过一条电话线，便可以比普通m o d e m 快一百倍的速度浏览因特网，通 过网络进行学习、娱乐、购物，更可享受到网上视频会议、视频点播、网上音乐、 网上电视、网上m t v 的乐趣，还可以很高的速率下载文件。a d s l 的另外一个 优点在于它可以与普通电话共存于一条电话线上，使上网与接听、拨打电话互不 影响。 2 1 3a d s l 频率分布 功率 功率 a d s l 使用f d m 方式 蛊 蛊 a d s l 使用f d m 与回声消除结合方式 图表2a d s l 频率示意 6 0 2 1 a d s l 在通一根双绞线上同时传输音频和数据的原理如上图所示。上图中，0 孔抛厂匕全 圹一 a d s l 自动测试系统的设计与实现a d s l 原理与测试技术 到4 k h z 的基带信号被用作模拟语音通路，2 5 k h z 到2 0 0 k h z 左右是a d s l 的上 行频带，2 0 0 k 到1 1 m h z 左右是a d s l 的下行频带。 当在同一条物理线路上两个相反方向发送的信号采用同一频段时，就需要使 用回声控制来防止干扰。上图上半部分采用简单的f d m 方式避免了频率干扰。 即上下行信号采用不同的频率，并保留一定的隔离带。这种方式不能充分利用带 宽。上图下半部分给出了一种更有效的方案，这里上下行频带有部分频率交叠。 采用这种方法，可以充分地利用线路带宽，但必须使用回声控制电路来进行回声 消除以避免干扰。 2 1 4a d s l 的调制技术 目前被广泛采用的a d s l 调制技术有3 种：q a m ( i e 交幅度调制) 、c a p ( 无 载波幅度相位调制) 、d m t ( 离散多音频调制) 。其中d m t 调制技术被a n s i 标准 化小组t 1 e 1 4 制订的国家标准所采用，美国的a d s l 国家标准 t 1 4 1 3 推荐使用 d m t 技术。下面将简单介绍d m t 调制技术在a d s l 中的应用。 d m t 调制技术的主要原理是将频带( 0 1 1 0 4 m h z ) 分割为2 5 6 个由频率指示 的正交子载波( 每个子载波占用4 k h z 带宽) 。输入信号经过比特分配和缓存， 将输入数据划分为比特块，经t c m 编码后再进行5 1 2 点离散傅利叶反变换( i d f n 将信号变换到时域。这时比特块将转换成2 5 6 个q a m 子字符。随后对每个比特 块加上循环前缀( 用于消除码间干扰) ，经数据模变换( d a ) 和发送滤波器将信号 送上信道。在接收端则按相反的次序进行接收解码。 d m t 的子载波俗称仓( b 询。仓0 和仓2 5 6 ( n y q u i s t 频率) 不用于数据传输。仓 1 到仓6 预定给4 k h z 带宽的模拟语音。由于高编号的仓( 高于2 5 0 ) 信号衰减很大， 难以在长距离环路上传输信息。在a d s ld m t 中，共有3 2 个上行仓( b i n ) ，通常 从仓7 开始，另有2 5 0 个下行仓( 如果未使用回声消除，则下行仓将减为2 1 8 个 或更少) 。在任何情况下，a n s i 标准及适合的a d s l 在使用d m t 编码方式时， 必须结合f d m 和回声消除以实现全双工操作 t 1 1 4 3 】。 a n s i 选择d m t 有多方面的考虑，其中一个就是d m t 拥有内在的速率自适 应性。d m t 的每个子载波都能根据实际的线路状况自适应地调整其所携带的比 特数。极端情况下，有些子载波会被关闭。另外，d m t 具有对噪声和邻近线对 数字信号的抑制作用。 9 a d s l 自动测试系统的设计与实现 a d s l 原理与测试技术 2 1 5a d s l 的网络结构 图表3a d s l 网络结构示意 上图展示了目前最为常见的a d s l 网络结构。从图中可以看到，a d s l 网络 可分为i s p 网络、区域宽带网络、接入节点、d s l 网络、用户端网络和用户端设 备共六部分： 1 i s p 网络 提供i p 服务的网络。 2 区域宽带网络 指从d s l a m 到i s p 路由器设备之间的网络。其中包含接入服务器 ( b r a s ) 设备，以及r a d i u s 等认证设备。 3 接入节点 就是d s l a m 。其主要完成的功能为复用和解复用往返于用户端网络的 通信流量，并实现与i s p 网络的连接。 4 d s l 网络 一般由非屏蔽双绞线( 普通电话线) 、用户端a d s lm o d e m 组成。 5 用户端网络 完成a d s l m o d e m 和用户端设备( 如p c ) 之间的联接。 6 用户端设备 一般指用户的p c 。 这六个部分组成了四个网络段：i s p 网络段( 1 ) 、核心网络( 2 和3 ) 、d s l a d s l 自动测试系统的设计与实现 a d s l 原理与测试技术 网络( 4 ) 以及用户网络。 2 2a d s l 测试技术 用户在使用a d s l 时，其访问请求从用户端设备( 如p c ) 发出，先后经过 用户端网络( 如局域网) 、d s l 网络( d s l m o d e m 以及线路) 、接入节点( d s l a m ) 、 区域宽带网络( b r a s 、a t m 、诤m a n ) 直至送达i s p 。相应地，i s p 提供的信 息循原路返还给用户。其中任何一段网络或设备发生故障，都会导致用户无法使 用a d s l 服务。a d s l 的网络结构决定了对a d s l 的测试需要关注网络组成中的 每个环节。任何一种测试技术显然无法满足上述要求。因此a d s l 测试应当是一 组有不同针对性的测试的组合。 “a d s l 自动测试系统的测试对象是a d s l 用户端设备( 包括a d s l 用户端 单元a t u r 和用户端分离器) 、线路和a d s l 局端设备( d s l a m ，含分离器 部分) ，并通过二层和三层的协议仿真测试，定位b a s 或i p 网络的故障。”【y d t 0 4 1 。根据以上定义，a d s l 测试技术按其所针对的测试对象，可分为以下三大 类： 线路测试 线路测试是针对a d s l 线路的测试。通过线路测试，可判断出承载a d s l 业务的线路是否存在问题。其测试内容包括：低频电气特性测试、高频 电气特性测试。低频电气特性测试使用d m m 测试来实现。高频电气特 性测试的主要测试技术主要包括t d r 、f d r 和d m t 等。 仿真测试 主要用于区分故障位置。可分为： 1 ) 仿真用户端a t u r ，与a d s l 局端设备作连接测试。 2 ) 仿真局端a t u c ，与a d s l 用户端设备作连接测试。 业务测试 业务测试是指对a d s l 承载业务所进行的测试。例如：p p p o e 测试、p i n g 测试等等。 2 2 1 线路测试 线路测试根据测试所针对的频带的不同，可分为低频( 窄带) 电气特性测试 和高频( 宽带) 电气特性测试。 a d s l 自动测试系统的设计与实现 a d s l 原理与测试技术 线路的窄带电气特性可通过d m m ( 数字万用表测试) 方式获得。其主要的 测试项目包括：用户线路交流电压( a b ，a g ，b g ) 、用户线路直流电压( a b ， a g ，b g ) 、用户线路绝缘电阻( a b ，a g ，b g ) 、用户线路直流电阻( a b ， a g ，b g ) 和用户线路电容( a b ，a g ，b g ) 。通过d m m 测试，可以判断被测 线路是否存在开路、短路、绝缘不良等影响电话语音业务正常进行的障碍。电信 公司传统的1 1 2 系统，就采用d m m 测试技术来对电话线路进行测试。 与普通话音业务使用0 - - 4 k h z 频带不同，a d s l 业务使用的频带最高为 1 1 m h z 左右。由于频率较高，对线路质量的要求更为严格。一些常见的线路障 碍，例如：加感线圈会阻碍高频信号的通过，而桥接抽头则会象天线一样，导致 高频信号的发散。这些障碍对语音业务毫无影响，但会影响到a d s l 业务的正常 使用。对于此类问题，需要使用高频电气特性测试技术，目前较为常见的有：t d r 和f d r 。 任何一条传输线路都会或多或少存在阻抗不匹配的情况。t d r ( t i m ed o m a i n r e f l e c t o m e t r y 时域反射) 和f d r ( f r e q u e n c yd o m m nr e f l e c t o m e t r y 频域反射) 都 以该原理为依据。 t d r 是一种电缆测试技术，最早是应用于找寻电力线的故障点。首先t d r 测试仪发送电压脉冲，如果电缆有任何异常状态( 阻抗不匹配) ，所发脉冲会被 反射。如监测到反射脉冲，就知道线路上有故障。此时，可以通过测量反射点到 t d r 测试仪的时间，计算出故障点的位置。在t d r 测试中，一个脉冲沿着一定 长度的电缆进行传输。当脉冲遇到电缆尾端或一个可能的有异常的区域( 像桥接 抽头或开路) ，能量的部分或全部会被反射到t d r 测试仪。t d r 测试仪可以测 量到能量脉冲沿着电缆传输和反射的时间。通过计算全部的脉冲传输时间和选定 的v o p ( 按电缆线经，材料等) 来确定t d r 到异常点的距离。 f d r 早期作为一种微波测试手段被用作军事用途。其原理与t d r 一样都依 靠被测线路存在的阻抗不匹配现象。与t d r 不同，f d r 采用频域上的输入信号， 其频率可与设定为a d s l 实际使用的频率。f d r 根据反射信号的峰值频率可换 算出线路长度。 t d r 和f d r 在原理上存在共通性，在功能上也可相互替代。它们能测试线 路长度，以及线路上是否有桥接抽头、加感线圈，线路是否开路、短路等等。下 一节将介绍对这两种功能类似的技术进行简单比较。 另一种高频测试技术d m t 测试主要被用来对线路能承载的速率进行测试。 它是独特的与a d s lm o d e m 无关的测试方法。适合于评估任何承载a d s l 的双 绞线的质量。如本文2 1 4 节中所述，d m t 是a d s l 的主要调制技术之一，基于 a d s l 自动测试系统的设计与实现 a d s l 原理与测试技术 频分复用。每一个仓( b i n ) 占有4 3 1 2 5 k h z 的带宽。在1 1 0 4 m h z 的带宽上， d m t 用2 5 6 个子载波来编码，根据测得的每个子载波的信号电平和噪声电平( 信 噪比) 计算出每个d m t 子载波能承载的最大比特数，从而计算出被测线路能承 受的最高速率。该技术一般被用于a d s l 开通前的线路速率预估测试。 除了上述几种高频测试技术以外，常见的高频测试技术还有：频响测试、噪 声测试、纵向平衡测试和频谱检测等。其中，频响测试测量被测线路对一系列频 率的响应( 例如i s d n 、h d s l 和a d s l 等) ，以确定电缆是否能承载这些数字 业务。噪声测试可以测量线路上的功率谱密度、脉冲噪声等，有助于确定线路是 否具有太多的噪声而不能被适当地评估。纵向平衡测试可以测量双绞线对是否平 衡。频谱检测可以用来确定来自邻近线对的信号是否太强而引起在测线路频谱的 不兼容。 2 2 2 仿真测试 屺啊g c z 坩鲫1 t 4 i 。z 瑚， 硼e 豳表4a d s ls y s t e mr e f e r e n c em o d e li t r 0 0 1 上图是d s lf o r u m u r l 0 0 1 在t r - 0 0 1 中对a d s l 系统参考模型的定义。 a t u c 是放置在局端的a d s l 收发器，一般被集成在d s l a m 设备中。a t u - r 是位于用户侧的a d s l 收发器，被集成在a d s lm o d e m 中。由于其位置关系， 对判断障碍部位较为有利。 仿真测试即为针对a t u c a t u r 的测试技术，按照测试对象不同，分为： 1 仿真a t u c 对a t u r 进行测试 2 仿真a t u r 对a t u c 进行测试 通过仿真a t u c 对a t u r 进行测试时，测试设备首先需要在两端之间建立 a d s l 通路。此时测试设备的行为类似于一台d s l a m 设备。链路建立成功后， 撼杀端 a d s l 自动测试系统的设计与实现a d s l 原理与测试技术 即可获取有关此链路的特性参数。 通过仿真a t u r 对a t u c 进行测试时，测试设备同样需要先建立与a t u c 之间的a d s l 通路。此时测试设备的行为类似于一台a d s lm o d e m 。链路建立 成功后，即可获取相关特性参数。 若链路建立失败( x 2 端设备都处于开机状态) ，即可结合测试点的位置，初 步判断障碍部位。例如，若不能与a t u r 建立通路，则一般认为故障可能发生 在线路或用户m o d e m 或分离器等部位。若不能与a t u c 建立通路，则可认为 障碍发生在d s l a m 设备中。 以上信息的获取对故障维修工作有一定的指导意义。 通过仿真测试，还可获得线路上的其它辅助信息。例如：线路最大速率设置、 上下行实际连接速率、上下行最大可达速率、上，下行衰减、上下行噪声余度、 上下行输出功率以及各子载波比特分配数等等。 2 2 3 业务测试 线路测试和仿真测试主要是针对a d s l 本身硬件的测试技术，而业务测试则 是针对a d s l 承载的各种宽带业务的测试。 现阶段的业务测试内容主要包括：p p p o e 测试、p i n g 测试。 圈圜震圆圈 图表5 a d s l 网络形式示意 上图所示的a d s l 网络形式中采用了p p p o e 协议。 p p p o e ( p p po v e re t h e m e t ) 是在以太网上建立p p p 连接。由于以太网技术十 分成熟且使用广泛，而p p p 协议在传统的拨号上网应用中显示出良好的可扩展 性和优质的管理控制机制，二者结合而成的p p p o e 协议得到了宽带接入运营商 a d s l 自动测试系统的设计与实现 a d s l 原理与测试技术 的认可并广为采用。采用p p p o e ，运营商就能够通过认证手段( 如r a d i u s ) 来验证用户i d 的有效性，提升了网络安全性。 p p p o e 测试，顾名思义就是仿真用户进行p p p o e 认证。p p p o e 建立过程可以 分为d i s c o v e r y 阶段和p p p 会话阶段。d i s c o v e r y 阶段是一个无状态的阶段，该 阶段主要是选择接入服务器，确定所要建立的p p p 会话标识符s e s s i o ni d ，同时 获得对方点到点的连接信息；p p p 会话阶段执行标准的p p p 过程。p p p o e 测试可 以检查全过程是否成功完成。 p i n g 测试为i p 层的业务测试方式。该测试仿真用户，对i s p 服务器进行p i n g 测试，并记录p i n g 包成功率。 除p p p o e 和p i n g 测试之外，也可对更高层的业务进行测试。如h t t p 、f t p 及 视频流等业务。 2 3a d s l 测试技术的应用 本文2 2 节中介绍了常见的a d s l 测试技术。 线路测试的测试对象是一根物理线路，其各种测试技术手段都是为了判断线 路质量是否正常。其