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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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<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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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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<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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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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<figure style={{ textAlign: 'center', marginRight: '20px' }}>
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style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
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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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<img
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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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<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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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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<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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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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<div style={{ display: 'flex', justifyContent: 'center', alignItems: 'center' }}>
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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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<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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<img
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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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<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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<img
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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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<div style={{ display: 'flex', justifyContent: 'center', alignItems: 'center' }}>
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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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style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
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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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</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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