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# 3.1铜缆介质故障诊断
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> 本章节内容可参见《网络测试和故障诊断 第二版》3.4.2 潘凯恩 主编 电子工业出版社
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> 图片和内容版权所有，未经授权，请勿转载！
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### **双绞线介质故障诊断**
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双绞线故障类型众多，图3.92是Fluke DSX2-8000线缆认证分析仪和测试结果，表3.23中列出了常见的双绞线故障。通常，测试工具会给出相应的故障排除提示，帮助快速查明故障原因。以下给出一些典型故障案例，采用的测试工具均为Fluke DSX2-8000。
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alt="Fluke DSX2-8000线缆认证分析仪"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.92(a) Fluke DSX2-8000线缆认证分析仪</figcaption>
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</figure>
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style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
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alt="测试结果"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.92(b) 测试结果</figcaption>
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</figure>
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</div>
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表3.23 常见的双绞线故障
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| 测 试 项 目 | 测 试 结 果 | 可 能 原 因 |
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| 连接图 | 开路 | 线路在连接处因外力而折断 线缆敷设到错误的连接点 导线没有正确压入模块，在信息模块内未形成接触 连接器不良 导线被切断或损坏 导线在信息模块或水晶头中被连接到错误的引脚上 特定应用的线缆（以太网仅使用了线对1-2和线对3-6） |
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| | 短路 | 错误的连接器端接 连接器损坏 在连接处有导体材料粘在引脚之间构成了回路 线缆损坏 特定应用的线缆（工厂自动化） |
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| | 反接 | 线对接反，无法形成回路 |
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| | 跨接 | 线路在连接器处或模块中被连接到错误的引脚上 两端混用了T568A和T568B模式 使用了交叉线（线对1-2和线对3-6交叉） |
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| | 串绕 | 使用了错误的线对，如绿色线对接到线对3-4上 |
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| | 屏蔽层不连续 | 屏蔽层在某处不连续，有破损，不一定断开 |
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| 长度 | 长度超出限制 | 线缆过长 错误地设置了NVP值① |
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| | 报告的长度短于 已知的长度 | 线缆中存在断线 |
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| | 一个或多个 线对非常短 | 线缆损坏 连接有问题 |
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| 传输延时和传输延时偏离 | 超过限制 | 线缆太长（传输延时过大） 线缆不同的线对使用了不同的绝缘材料和绞率（延时差） |
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| 衰减 | 超过限制 | 线缆太长 线缆绞对不合标准或跳线质量差 高阻抗连接 错误的线缆类型 对被测链路选择了错误的自动测试标准 |
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| 近端串音和近端串音功率和 | 通过或失败 | 连接点对绞不好 插头和插座匹配不良（6类线/E级链路需要保证元器件的一致性） 错误的链路适配器（在6类链路中使用了5类适配器） 跳线质量差 连接器损坏 线缆质量差 串绕线 耦合器使用不当 尼龙扎带绑扎过紧，导致过大的线对间压力 测试现场存在过量的电磁噪声干扰源 |
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| | 未预期的通过 | NEXT曲线显示低频“失败”但总结果仍通过（根据4dB原则，对于NEXT的结果，当插入损耗小于4dB时，并不判定“失败”）
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| 回波损耗 | 通过或失败 | 跳线阻抗不是100W 制作跳线时操作错误，改变了阻抗值 安装操作失误（未对绞或线缆打结） 多余的线缆被紧塞在电信插座盒中 连接器质量差 线缆阻抗不一致 线缆阻抗不是100W，使用了120W的线缆 跳线与水平线缆的接头处阻抗不匹配 插头和插座匹配不良 选择了不合适的自动测试标准 链路适配器存在缺陷 |
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| | 未预期的通过 | 选择了错误的自动测试标准（更容易通过RL测试极限） RL低频“失败”但整体结果仍通过（根据3dB原则，当链路的插入损耗小于3dB时，总的测试结果不会判为“失败”） |
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| ACR-F 和 PS ACR-F | 通过或失败 | 由NEXT故障引起 存在成盘的且卷绕过紧的线缆 |
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| 屏蔽层 | 通过或失败 | 屏蔽包裹结构不稳定，造成屏蔽不连续，高频时形同断开 |
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| TCL | 通过或失败 | 线对抗外部干扰能力不足 |
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| ELTCTL | 通过或失败 | 线对抗外部干扰能力不足 |
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| 线对电阻不平衡性 | 通过或失败 | 线对两芯线电阻偏差大 |
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| P2P电阻不平衡性 | 通过或失败 | 线对和另一个线对的并联电阻偏差大 |
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| 环路电阻 | 通过或失败 | 线缆长度超长 触点氧化导致连接质量不好 边缘残留的导体导致连接质量不好 导线芯径过细 错误的跳线类型 |
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① 标准定义线路的长度为最短线对的长度。每个线对的NVP值都有所不同，因此每个线对可能报告为不同的长度。这可能会导致一条线路4个线对中的3个线对长度超过极限，而链路却通过了测试（4个线对的长度分别为101m、99m、103m和102m）。
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### **典型故障1：双绞线的连通性故障**
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双绞线故障中，最常见的就是连通性问题。
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采用Fluke DSX2-8000进行连通性测试，结果如图3.93所示。
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alt="连通性测试结果"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>
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（a）开路 （b）交叉 （c）短路 （d）屏蔽层不连续<br />
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图3.93 连通性测试结果
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</figcaption>
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</figure>
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alt="正常"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>（e）正常</figcaption>
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</figure>
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alt="跨接"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>（f）跨接</figcaption>
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</figure>
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<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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alt="串绕"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>（g）串绕</figcaption>
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</figure>
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</div>
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<figcaption style={{ textAlign: 'center', marginTop: '10px' }}>图3.93 连通性测试结果（续）</figcaption>
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### **典型故障2：线缆超长引起的故障**
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在综合布线系统标准中规定，通道链路的最大长度在100m以内。采用Fluke DSX2-8000进行长度测试，结果如图3.94所示，本例为长度合格线缆。
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alt="长度测试结果"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.94 长度测试结果</figcaption>
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</figure>
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在实际网络中往往由于各种原因需要突破100m的长度限制。正确的做法是，通过中继方式进行连接，例如，在其中串接一个设备（如交换机）。如果距离比较长，则考虑加入光电收发器，进行长距离的连接，如图3.95所示。
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alt="利用光电收发器进行长距离连接"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.95 利用光电收发器进行长距离连接</figcaption>
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</figure>
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当然，在实际网络运行中，长度超长并不意味着网络不能工作，但考虑到交换机或网卡的老化会增加衰减，因此对超长的双绞线建议进行整改。如果一定要使用，则应加以标记。
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### **典型故障3：安装工艺引起的故障**
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双绞线布线系统模块化程度越来越高，在很多情况下可以实现免工具安装。即便如此，还是存在诸多安装工艺上的问题。例如，制作双绞线模块时开绞距离过长，制作PVC管时没有达到最小半径要求，理线时捆扎过紧，布线时大力拉拽线缆和垂直出管（弯角）造成的线缆损伤，以及穿管占空比超过50%等，这些都容易造成双绞线性能类故障，测试结果是近端串音过大或回波损耗大，在高速传输时会出现丢包或误码现象。
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借助测试设备可以将安装工艺质量进行量化，以数据的方式直观地体现整个链路的情况。
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采用Fluke DSX2-8000的HDTDX（高精度时域串音）分析功能，结果如图3.96所示，可以清楚地看到，在接头处有非常大的反射事件，代表此处的干扰无法被抵消，其原因就是开绞距离过长，导致近端串音过大。
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alt="开绞距离过长引入近端串音超标"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.96a 开绞距离过长引入近端串音超标</figcaption>
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</figure>
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alt="开绞距离过长引入近端串音超标"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.96b 开绞距离过长引入近端串音超标</figcaption>
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</figure>
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</div>
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如图3.97所示，HDTDX分析显示配线架处有反射事件，表示回波损耗测试失败。引起故障的原因是在线缆末端接了一段线，这对于低速网络没有太大影响，但在高速传输数据时，会造成很大影响。
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alt="HDTDX分析显示配线架处有反射事件"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.97 HDTDX分析显示配线架处有反射事件</figcaption>
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</figure>
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### **典型故障4：元器件质量引起的故障**
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元器件质量也是导致物理层性能下降的一大原因，由于采用不同厂商的元器件，彼此之间的兼容性常常成为引起故障的原因。
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一根线缆的线序、长度和衰减等均通过了测试，但整条链路测试结果可能还是不合格，如图3.98所示，沿着线缆存在很多串音超标的情况，此时即便配合高质量的连接器件，还是无法通过测试。
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alt="HDTDX分析判断整条链路不合格"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.98 HDTDX分析判断整条链路不合格</figcaption>
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</figure>
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线缆生产工艺对双绞线影响很大，如图3.99所示为采用黏合技术的双绞线和没有采用黏合技术的双绞线在回波损耗参数性能上的差异。
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alt="回波损耗参数性能对比"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.99a 回波损耗参数性能对比</figcaption>
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</figure>
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<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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<img
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alt="回波损耗参数性能对比"
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/>
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.99b 回波损耗参数性能对比</figcaption>
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</figure>
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</div>
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### **典型故障5：外界因素引起的故障**
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数据中心大量使用超过500MHz的带宽来传输10GBase-T信号。日常生活中的射频频率范围为87～108MHz，电视信号范围为160～860MHz，这些都与10GBase-T信号处于相同的频率范围，因此可能使其受到的干扰较大，如图3.100所示。必要时应选用屏蔽系统进行干扰屏蔽。
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图3.100 线缆受到的外界电磁干扰
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此外，还需要考虑其他的特殊情况，如防水和高温、低温等。例如，线缆受到水浸泡后会导致性能下降，可能无法通过测试。如图3.101所示，线缆受到浸泡后，回波损耗（Return Loss）参数被劣化，显示0～10m范围内回波损耗异常。
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图3.101 回波损耗异常
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###  **典型故障6：模块压接不良引起的线缆故障**
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在下面的案例中，用福禄克网络公司的DSX系列线缆分析仪的测试结果加以详细分析。
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网络管理人员经常遇到这样的问题，用户反映网络质量不稳定，有时根本上不了网，这时需要进行可用性测试。将DSX系列线缆分析仪接入用户网络端口，执行自动测试功能后，在屏幕上显示的结果如图3.107（a）所示。
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（a） （b） （c）
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图3.107 DSX系列线缆分析仪测试结果
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根据图3.107（a）的显示结果，判断是NEXT和PS NEXT参数测试失败。一般这两个参数都测试失败，则通过NEXT参数进行分析，其当前余量为-3.7dB，初步判定数据传输速率不稳定与NEXT有关。具体分析过程如下。
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① 查找是哪些线对导致NEXT测试失败：进入NEXT测试细节显示页面，如图3.107（b）所示。结果显示，有一组NEXT值最差，是线对1-2和线对3-6，如图3.107（c）所示。
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② 查看故障线对曲线：查看故障线对的HDTDX分析曲线，如图3.108所示。
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（a） （b）
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图3.108 故障线对的HDTDX分析曲线
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③ 曲线分析：图3.108是基于长度的串音视图，选择了线对1-2和线对3-6。从图3.108（b）可以看出，0m处有53.05%的串音，远高于后面线缆的串音。从而可以判断，线缆NEXT测试失败的主要原因是0m处的NEXT不合格。由于测试标准是永久链路，因此可能是模块压接的问题。
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docs/general/第三章 综合布线系统故障诊断/3.2光纤介质故障诊断.md
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52
docs/general/第三章 综合布线系统故障诊断/3.2光纤介质故障诊断.md
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# 3.2光纤介质故障诊断
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> 本章节内容可参见《网络测试和故障诊断 第二版》3.4.2 潘凯恩 主编 电子工业出版社
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### 光纤介质故障诊断
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### 典型故障1：光纤连通性故障
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局域网中光纤通过收发器进行数据传输，当发生光纤链路断开、连接器故障、熔接故障或损耗过大时，光纤通信就会中断。
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测试光纤是否连通最简单的方法是，在光纤起始端接可视红光，然后在光纤末端查看是否有红光出现，如果出现红光，则可判定光纤连通。但这种测试方法的局限性较大，无法确定具体光纤断开的位置，一般用于工程安装或故障排查，不用于验收测试。
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### 典型故障2：损耗引起的故障
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光传输中最主要的故障是光纤损耗，损耗包括光纤本身损耗、连接器损耗及熔接损耗，其中，最为普遍的是连接器损耗。
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光纤端面极易受到污染，可以借助光纤放大镜查看连接器处的端面，在进行连接以及出现故障时，需要对端面进行清洁。几种典型的光纤端面情况如图3.102所示。
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图3.102 几种典型的光纤端面情况
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图3.103 连接器造成的耦合损耗
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光纤连接器的实际作用是对位固定，但在实际网络中实现完美的对位并不容易，经常容易出现耦合不佳的情况，如图3.103所示。耦合损耗增大会造成连接器损耗超标。
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除了连接器，光纤本身的损耗也可能超过标准。不同的传输模块对应不同的传输距离。如果采用10GBase-LR模块，单模光纤建议最长距离在10km以内，包含所有连接器和熔接等的整体损耗不能大于6.3dB，当然这是指端到端光纤的损耗。
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此外，在实际光纤传输系统中，还需要关注光纤熔接质量。熔接质量对整条光纤链路损耗的影响很大，采用OTDR测试可以测试熔接质量。典型的OTDR事件如图3.104所示。
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图3.104 典型的OTDR事件
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### 典型故障3：收发器饱和引起的故障
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光电收发器分为多模光纤收发器和单模光纤收发器。由于光纤模式不同，其对应的光电收发器所能传输的距离也不一样。多模收发器的传输距离一般为2～5km，单模收发器的传输距离可以是20～120km，甚至更远。根据传输距离不同，光纤收发器的发射功率、接收灵敏度和使用波长也会不同。5km传输距离的光纤收发器发射功率一般为20～14dB，接收灵敏度为30dB，采用1310nm波长。120km传输距离的光纤收发器发射功率多为3～0dB，接收灵敏度小于36dB，采用1550nm波长。
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如果两个收发器的光距离非常近，光纤本身较小的损耗会导致收发器进入饱和状态，形成误码，严重的会烧坏收发器。在这种情况下，需要加入光衰减器以增大衰减，使光通信链路处于理想的工作状态。
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### 典型故障4：异常事件导致的故障
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借助于OTDR测试工具进行光纤测试可以得到总的损耗值，但评估整条光纤链路的质量还要借助于不同事件点的结果判定。
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连接器在光纤链路中会引起损耗，也会发生反射。如果连接器反射比较严重，会引起幻象干扰，导致光纤传输中出现不可预料的误码或丢包。如图3.105所示的损耗测试结果中，上方是接头良好的连接器，下方是接头不良的连接器。可以看到，接头不良的连接器在0m处形成了较大的峰值展宽，造成更大的衰减盲区，同样在整个反向散射曲线上也增加了噪声，在末端也形成了非常大的峰值展宽，这在实际光链路中容易产生误码。
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图3.105 损耗测试结果
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docs/general/第三章 综合布线系统故障诊断/3.3数据中心布线系统的测试.md
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docs/general/第三章 综合布线系统故障诊断/3.3数据中心布线系统的测试.md
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# 3.3数据中心布线系统的测试
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> 本章节内容可参见《网络测试和故障诊断 第二版》 3.4.3 潘凯恩 主编 电子工业出版社
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> 图片和内容版权所有，未经授权，请勿转载！
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### 数据中心布线系统的测试
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数据中心的典型标准是北美的ANSI/TIA-942。2012年4月，美国通信工业协会工程师委员会TR-42通过了ANSI/TIA-942-A数据中心基础设施再版标准。与第一版标准相比，新版标准引入了CAT6a线缆，水平布线不能采用CAT3线缆和CAT5e线缆，它们只能作为垂直布线子系统、语音模拟线缆和WAN环路的应用；水平布线子系统介质的最低要求为CAT6线缆，推荐使用CAT6a或更高级别的线缆；同时，不再支持OM1和OM2光纤的使用，要求最低为OM3光纤，推荐使用OM4光纤。这些都使得传统用于智能楼宇布线系统的测试方法无法完全满足数据中心布线系统测试的需要，从而需要将数据中心布线系统的测试与综合布线系统的测试区分开来。
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在施工设计中，可以参照ANSI/TIA-942或GB 50174－2017，而在测试时也可以参照这些标准；在测试评估时，还可以参照各类技术白皮书，如2010年10月发布的《数据中心布线系统工程应用技术白皮书》等；在现场测试维护时，可以按照白皮书的要求系统性地进行评估。
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数据中心布线系统应用场景多为大型服务器环境及数据大量集中架构，数据传输速率非常高，设备更新周期又非常频繁，因此对布线系统的产品要求与水平布线等常规系统有很大不同。数据中心基本采用万兆网络架构，链路结构中短链路多、长跳线多、连接模块多、跳接点多等因素导致了测试对象和测试方法的变化。
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### 测试方法
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#### 1. 双绞线链路测试
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- 在数据中心布线系统的测试中，除了原有综合布线系统中的测试内容，还需要引入以下测试内容。
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- 跳线测试。数据中心会引入大量跳线，包括长跳线，需要对跳线本身进行测试，以保证其适应高速率应用。
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- 外部串音测试。考虑到外部串音测试的时间长、工作量极大，一般在重要链路中进行测试或抽测。
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#### 2. 光纤链路测试
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- 数据中心中光纤链路通常较短，而短链路多模光纤允许的损耗余量很小，为了保证测试的准确性，测试时需要做到以下三点。
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- 测试方法：选用“一跳线法”。
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- 测试类型：一级测试（必须）或二级测试（用户选定）。
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- 测试标准：ISO或TIA定义的链路型测试标准，IEEE定义的应用型测试标准。
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千兆和万兆以太网的光模块较多采用VCSEL光源，而在一级测试中，多模光纤一般采用LED光源，测试得到的损耗值会存在一定误差。为了精确地测试损耗，测试时需要使用带VCSEL光源模块和支持环通量（EF）测试的设备，以减小误差。
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### 测试分类
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以测试环境来看，主要可分为以下4种。
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- 选型测试：指设计选型阶段为确定选用哪家供应商的产品而进行的样品预测试。其目的是根据设计的要求较好地实现价格、品牌、服务等方面的平衡。
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- 进场测试：指准备安装施工前，货物采购进场时的质量检验（验货）测试。其目的是发现产品在生产、存储和运输过程中出现的问题，避免出现假冒伪劣产品。
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- 随工测试：指一边施工一边安排的测试，测试内容比较简单（如连通性、线序、串绕线识别等）。
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- 验收测试：指按照常用规范进行工程验收测试。
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docs/general/第三章 综合布线系统故障诊断/3.4日常维护中的物理层测试.md
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# 3.4日常维护中的物理层测试
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> 本章节内容可参见《网络测试和故障诊断 第二版》 3.4.4 潘凯恩 主编 电子工业出版社
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> 图片和内容版权所有，未经授权，请勿转载！
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### 日常维护中的物理层测试
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在日常维护中，物理层的测试重点和验收测试评估更偏重以下三项基本要求。
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- 可用性：发生故障时可以定位故障原因。
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- 可靠性：通过测试数据来准确判定系统或链路的级别，以决定用于何种场合。
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- 稳定性：了解物理层的稳定程度，是否容易受干扰而引起变化，导致性能变差。
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双绞线的验收测试时对可靠性和稳定性要求非常严格，必须达到相关元器件的设计标准，如果工程用材为6类介质，那么在验收时也需要达到6类规范的要求。而在实际运行中，使用环境千差万别，往往不一定能达到设计的要求，尤其是随着使用时间的增加，布线系统出现问题的概率也会随之增大。因此，对于日常维护中的这类情形，在测试时将会以应用标准进行测试，虽然测试方法并无区别，但判定测试结果时引用的标准显然要低于元器件标准。
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双绞线的测试标准分为元器件测试标准、链路测试标准和应用测试标准，对同一条链路判断标准差距较大。NEXT参数的三种合格判定阈值曲线如图3.106所示，可以看出，元器件测试标准要求最高，应用测试标准要求最低。
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网络使用中，物理传输介质比较容易出现问题，可用性测试的主要目的是定位故障原因和故障点。
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