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# 3.1思路和方法

## 学习目标

- 能描述常用的铜缆认证测试参数和定义；

- 能描述常用的铜缆认证测试参数对应的故障原因；

- 能独立进行铜缆故障定位，并排除故障；

- 能按照仪器使用说明进行操作，避免违规操作，养成安全文明的工作习惯;

- 具备规范意识、安全意识、质量意识、环保意识，精益求精的工匠精神。

## 情景任务


在上一个任务中，完成了双绞线铜缆认证测试，但你发现整个建筑物布线系统内，部分新安装的水平布线认证失败，需要分析故障原因，进行整改。

接下来，本任务中，你需要借助测试设备快速了解双绞线铜缆链路的真实情况，分析故障原因，提供整改建议，排除问题，汇总数据。

## 思路与方法

如果要排除双绞线布线中的问题和故障，首先要知道常见的故障分哪几类，并且分析这些故障产生的原因是什么，然后才能针对不同的故障原因，进行修复或整改。

### 常见的故障问题



#### 连通性故障问题

主要包括：接线图（线序图）、长度、传输时延、时延偏离等参数失败问题。

#### 性能故障问题

主要包括：衰减/插入损耗、近端串音、回波损耗、近端串音功率和、衰减近端串音比、衰减远端串音比、衰减近端串音比功率和、衰减远端串音比功率和等参数失败问题。

#### 平衡性故障问题

主要包括：DC电阻不平衡、传输不平衡TCL和ELTCTL等参数失败问题。

### 常见故障问题产生的原因

接线图是指线缆两端的打线方式，最常见的打线方法有两种，T568A、T568B如图1.8.1示：


| ![图1](./media/image1.png) | ![图2](./media/image2.png) | 
|:---------------------------:|:---------------------------:|
| **图1.8.1 常见打线方法（a）** | **图1.8.1 常见打线方法（b）** |



以下是常见的打线错误的例子：

#### 1.开路


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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    }}
    alt="图形用户界面, 应用程序 描述已自动生成"
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.2接线图示意图</figcaption>
</figure>




线缆中有断开现象，如图1.8.2，一般造成原因是水晶头处线缆接触不良，故障位置为离主机端（左侧）0m处，离远端（右侧）21.4m处。

#### 2.短路

短路指线缆中有一芯或多芯铜线互相接触，或与屏蔽层等金属接触，导致短路。

#### 3.错对/跨接

错对或跨接指布线过程中两端的打线方法混用，如图1.8.3所示，即一端使用了568A另一端使用了568B的打线方法，通常此种打线方法用在网络设备的级连、网卡间互连，但作为一般的布线来说建议保持两端的打线方法一致。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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    alt=""
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.3错对/跨接示意图</figcaption>
</figure>




#### 4.反接

反接指由于线缆中一对线的两端正负极连接错误，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，反接就是同一线对的正负极接反了。

#### 5.串绕

标准中规定的是1-2为一线对，3-6为一线对，串绕指把3-6线对接到3-4，造成双绞线干扰抵消特性破坏，NEXT(近端串音)变大。

#### 长度故障原因

标准中各个测试模型所定义的长度不同，超过标准定义极限长度则视作错误。

** Permanent Link永久链路：** 长度极限为90m，包括了两端的模块及同模块相连的测试跳线插头，但不包括跳线本身。

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

** MPTL链路：** 长度极限为90m，包括了一端的模块以及另一端的插头。

#### 衰减/插入损耗故障原因

衰减或插入损耗定义为链路中传输所造成的信号损耗(以分贝dB表示)，如图1.8.4所示，一般造成衰减的原因为：电缆材料的电气特性和结构分布不佳、不恰当的端接、阻抗不匹配形成的反射。如果衰减过大，它会使电缆链路传输数据不可靠。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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    alt=""
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.4衰减示意图</figcaption>
</figure>



#### NEXT 近端串音故障原因


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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    alt=""
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.5 近端串音示意图</figcaption>
</figure>




串音，指同一电缆的一个线对中的信号在传输时耦合进其他线对中的能量。一个发送信号线对泄漏出来的能量被认为是这条电缆内部噪声，它会干扰其他线对中的信号传输。

串音分为近端串音（Near End
Crosstalk，NEXT）如图1.8.5所示，和远端串音（Far End
Crosstalk，FEXT）两种。

近端串音是指处于线缆一侧的某发送线对的信号对同侧的其他相邻(接收)线对通过电磁感应所造成的信号干扰。

近端串音单位为dB，为负值，但取绝对值，故值越高越好。高的近端串音值意味着只有很少的能量从发送信号线对耦合到同一电缆的其他线对中，近端串音值低意味着较多的能量从发送信号线对耦合到同一电缆的其他线对中。

近端串音与线缆类别、端接工艺和频率有关，双绞线的两条导线绞合在一起后，可以抵消相互间的信号干扰，绞距越紧抵消效果越好。在端接施工时，为减少串音，Cat5线缆开绞(打开绞接/捋直)长度建议不能超过13mm。

近端串音类似噪声干扰，足够大时会破坏正常传输的信号，会被错误地识别为正常信号，造成站点间歇地锁死，甚至网络连接完全失败。

近端串音是频率的函数，如图1.8.6所示。


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    }}
    alt="图表, 直方图 描述已自动生成"
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.6 近端串音是频率的函数</figcaption>
</figure>




#### PS NEXT 近端串音功率和故障原因

近端串音功率和，如图1.8.7所示是所有其它线对对一对线的近端串音的功率之和。其故障原因和定位原理同NEXT参数相似。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
  <img
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    alt=""
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.7 近端串音功率和示意图</figcaption>
</figure>




#### Return Loss 回波损耗故障原因

当一对线在传输过程中遇到阻抗不匹配的情况时就会引起信号的反射或回波，如图1.8.8，当整条链路有阻抗异常点，就会有反向的反射或回波。一般情况下双绞线链路的特性阻抗为100欧姆，在标准里可以有±5%（线缆）的浮动，如果超出范围则视作阻抗不连续或不匹配。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
  <img
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    alt=""
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图 1.8.8 回波损耗示意图</figcaption>
</figure>




#### 传输时延故障原因

信号在每对线对上传输的时间，用ns表示。一般极限值为555ns。如果线缆过长，传输时延变大，会造成延迟碰撞增多。

#### 时延偏离故障原因

信号在各线对上传输时，时延最小和最大的差值，用ns表示，一般100m链路范围在50ns以内，如果时延偏离过大，会造成传输失败。

#### ACR-N 衰减近端串音比故障原因

衰减近端串音比为衰减与串音的比值(以分贝表示)，并非另外的测量，而是两者的计算结果。其含义是一对线对感应到的泄漏的信号(NEXT)与预期接受的经过衰减的信号(Attenuation)的比较，最后的值应该是越大越好，曲线情况如图1.8.9所示。如比值偏小，则传输信号不容易和干扰信号区分。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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    alt=""
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.9 ACR-N=NEXT/Attenuation</figcaption>
</figure>




#### ACR-F 衰减远端串音比故障原因

先解释一下FEXT,类似于近端串音，信号泄漏到远端形成的干扰叫做远端串音，如图1.8.10。ACR-F(旧称ELFEXT)是相对于衰减的FEXT(FEXT与Attenuation的比值（对数为差值），类似ACR)，即经过了衰减后到达对端得FEXT。如比值偏小，则到达对端的信号不容易和干扰信号区分。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
  <img
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    alt=""
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.10 FEXT示意图</figcaption>
</figure>




#### PS ACR-N 衰减近端串音比功率和故障原因

衰减近端串音比功率和指多对线对一对线形成的近端串音功率和同衰减或插入损耗的比值。比值偏小，则传输信号不容易和干扰信号区分。

#### PS ACR-F 衰减远端串音比功率和故障原因

衰减远端串音比功率和(旧称PS
ELFEXT)，同样是一对线受到其他线对的影响，类似于PS
ACR-N，只不过定义为多对线对一对线形成的远端串音功率和同衰减或插入损耗的比值。如图1.8.11，如比值偏小，则到达对端的信号不容易和干扰信号区分。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
  <img
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    alt=""
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.11 PS ACR-F示意图</figcaption>
</figure>




#### DC 电阻不平衡故障原因

电阻不平衡会导致电缆通道中的电流不平衡，从而在双绞线进行PoE供电时，可能导致电源供电设备（PSE）网络变压器饱和，无法正常传输信号。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
  <img
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      width: 'auto',
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    }}
    alt="Unbalanced Resistance Measurement"
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.12线对间电阻不平衡</figcaption>
</figure>




如图1.8.12所示，直流电阻是在每根导体上测量的。差异（电阻不平衡）为0.02Ω（1.87Ω-1.85Ω）。直流回路电阻LOOP
RESISTANCE是两根导线的总和，3.7Ω（1.87Ω+ 1.85Ω）。

 
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
  <img
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    }}
    alt=""
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.13线对与线对电阻不平衡</figcaption>
</figure>


如图1.8.13所示，第一步是计算1,2对的并联电阻。公式为R1 \* R2 / R1 /
R2，其中R1是导体1的电阻，R2是同一对导体的2的电阻。当前1,2并联电阻为0.22Ω，3,6并联电阻为0.33Ω，则最终1,2-3,6之间的直流电阻不平衡测试结果计算为\|
0.22Ω-0.33Ω\| = 0.11欧姆。如图1.8.14所示。

电缆压接不到位、电缆损伤、制造工艺问题、安装接触不良等均可导致线对间电阻不平衡PAIR
UBL或线对与线对电阻不平衡P2P UBL。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
  <img
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      width: 'auto',
      display: 'block',
      margin: '0 auto',
    }}
    alt="表格 描述已自动生成"
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图 1.8.14线对与线对电阻不平衡</figcaption>
</figure>


#### 传输不平衡 TCL/ELTCTL 故障原因

网络中传输的为平衡信号，如果链路具有良好的平衡性，则可以消除注入电缆的大部分噪声。还可指示链接发出多大信号。如图1.8.15所示，平衡传输链路可以抵消外部干扰。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
  <img
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    style={{
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    }}
    alt="Good Balanced Link"
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图 1.8.15 TCL传输平衡</figcaption>
</figure>



如果传输链路平衡性差，则注入电缆的噪声将成为信号的一部分。链路中的不平衡会导致线对上的注入电压不相等。如图1.8.16所示。

<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
  <img
    src={require('./media/image17.GIF').default}
    style={{
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      width: 'auto',
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    }}
    alt="Poor Balanced Link"
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图 1.8.16 TCL传输不平衡</figcaption>
</figure>



这有可能引起网络数据帧传输产生错误，从而导致信号重新传输并降低网络性能。这在延迟至关重要的应用中尤成问题。在数据中心特别嘈杂并且以微秒为单位测量事务处理时间的情况下，重新传输信号也会导致网络处理明显延迟增加。

电缆损伤、制造工艺问题均可导致传输不平衡的现象。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
  <img
    src={require('./media/image18.GIF').default}
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      display: 'block',
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    }}
    alt=""
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图 1.8.17 TCL测试原理</figcaption>
</figure>




测试时，如图1.8.17通过将差分模式信号（DM）注入双绞线，然后测量在同一对双绞线上返回的共模信号（CM）。返回的CM信号越小，TCL测量（平衡性）越好。


<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
  <img
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    style={{
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      width: 'auto',
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      margin: '0 auto',
    }}
    alt="DSX CableAnalyzer ELTCTL Measurement"
  />
  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图1.8.18 ELTCTL测试原理</figcaption>
</figure>



如图1.8.18通过将差分模式信号（DM）注入双绞线，然后在同一双绞线的链路的远端测量共模信号（CM）。从技术上讲，这就是TCTL。由于链路远端的CM信号量取决于长度，因此标准应用了等效以考虑链路的插入损耗。因此，实际报告的是ELTCTL，EL为等效的含义，它比TCTL更有意义，因为ELTCTL为经过线路衰减后的TCTL，更容易测量获得。在远端测得的CM信号越小，则ELTCTL的测量（平衡性）越好。