桥接对ADSL信号传输质量影响的分析

1桥接对ADSL信号传输质量影响的分析ADSL覆盖半径理论上达4.5公里，但实际使用中常碰到许多铜线传输距离3公里左右就根本无法正常使用的情况。铜线对ADSL产品质量造成的影响是目前一直困扰上海电信ADSL发展的主要问题。经过分析大量的实地测试数据和大量仿真试验，发现上海目前市话布线存在着的大量桥接对3公里以上ADSL传输质量是“致命”的。一、桥接与桥接长度影响ADSL传输质量因素的主因是线路长度，但我们都忽略了另一个因素，就是桥接。实际上，桥接对ADSL的影响比线路长度更可怕。[图1]中，一根200对的配线电缆，在中间跨接了一个分线箱，分线箱的20对电缆线是复接在200对电缆线上的，这种布线方式就是桥接。这个复接点我们称它为桥接抽头。由于200对电缆并没有被中断而是继续向后方布放，在若干长度后进行闷线处理，这样从桥接点到闷线点就形成了桥接长度，这个桥接长度就是影响ADSL传输的“致命”因素。二、桥接对ADSL信号的影响桥接方式在市话布线中一直存在，为什么以前没有影响通信质量，而现在对ADSL却产生这么大的影响呢？这是因为由铜芯双绞线的传输特性所决定的。电缆由铜芯双绞线组成，铜芯双绞线具有0~1100KHz带宽的传输特性，话音业务用到了铜芯双绞线传输特性中的0~4.3KHz频带范围，ADSL业务利用铜芯双绞线传输特性的中的4.4~1100KHz频带范围。而桥接的影响范围就在4.4~1100KHz频带内，所以桥接方式以前没有影响话音业务的通信质量，而现在对ADSL业务产生了影响。上海的ADSL采用离散多载波调制（G.DMT）技术，包括256个子载波信道。每个子载波信道占4.3125KHz，总带宽达256*4.3125=1104KHz。Bin1（子信道一）[0~4.3KHz]用于话音传输；Bin2-Bin6[4.4~30.1KHz]被话音分割滤波器过渡带占用；一般从Bin7[30.2KHz]开始，直至Bin31[137.6HKz]用于上行传输；FDM的分割滤波器的过滤频带常占用Bin32-Bin37[137.7~163.4KHz]；Bin38到Bin256[137.8~1100KHz]用于下行传输。图12每个子信道又采用QAM调制技术，每个子信道最多传输15个比特，ADSLModem可根据各个频段上信噪比情况自适应地调节相对子信道上传输的比特数多少。DMT技术相当于使用了256个子Modem，它可以实时地根据线路情况，关闭或开通某个信道或调节子信道上传输的比特数。每个子载波所调制的比特数为2-15，所调制的比特数越多，要求的信噪比就越高。[图2]是传输速率为8M的ADSL子信道分布图，从图中可以看到，DMT技术充分调用了Bin38到Bin256[137.8~1100KHz]的子信道，每一个子信道上又通过QAM调制技术加载了多个比特数，从而达到了传输8M数据的目的。[图3]是传输速率为2M的ADSL数据的子信道分布图，由于传输数据的减少，我们看到调用的子信道数量变化不大，但每个子信道上加载比特数明显减少，这样就达到了传输2M数据的目的。[图4]是传输速率为512K的ADSL数据的子信道分布图，由于传输数据骤减，可以看到调用的子信道数量和每个子信道上的加载比特数也随之骤减，这们同样达到了传输512K数据的，但我们会发现DMT技术对512K下行数据调制时并没有从Chn37附近开始，而是从Chn68开始，这是因为Chn61至Chn180的这段子信道是最佳的传输信道，DMT当然选好的用了。图2图3图43图5表1通过理论数据、仿真测试数据及实地测试数据，我们得出：桥接的影响范围在Chn37(163.4KHz)~chn256(1108KHz)之间，桥接长度会在某一频带内形成一个干扰区，这个桥接干扰可以通过示波器观察到，它的波形表现为在某一频点上形成一个凹峰，而DMT技术会在调制时避开这个凹峰，造成这一频带内无法正常加载数据，因此我们可以在子信道图中看到一个空档。桥接形成的干扰区会随桥接长度变化而移动，长度越短干扰越靠近高频区，长度越长越靠近低频区，测试结果见[图5]和[表1]。下面我们再通过几组对比图形和数据进一步分析桥接对ADSL信号的干扰。[图6]是未桥接和桥接60米的一组512K信道波形图，126号信道至153信道的数据被完全干扰，由于DMT技术具有自动调整选择适应ADSL传输信道的能力，所以通过DMT技术的调整，这些失去的数据又在159号信道至181号信道上给补全了。[图7]是未桥接和桥接100米的一组512K信道波形图，53号信道至105信道的数据被完全干扰，通过DMT技术的调整，这些失去的数据又在159号信道至209号信道上给补全了。以上两组数据中的桥接干扰，之所以能够得到调整，是因为ADSL信号铜线传输距离在1公里左右，信号足够大，远距离传输可没这么幸运了。图6图74下面分析ADSL信号经过“长途跋涉”后的变化。见[图8]，随着距离的增长，高频段的信道传输能力逐渐变弱，为了完整的传输数据，中低频段的加载比特数也随距离不断增加，来弥补高频段丢失的数据，但中低频段传输能力经过长距离后也大打折扣，因此距离超过传输能力极限后，中低频段已不堪重负，这样就产生了误码，误码数量一大就产生了ADSL无法正常使用的现象。因此，在远距离传输情况下再加上桥接干扰，无疑是雪上加霜。图9是在罗阳七村SQ101交接箱内的主干（距局端的电缆实际距离为3.68公里）上所测得的数据，以512K的ADSL信号为例，信号经过3公里传输后，由于信号传输能力的减弱，数据已无法加载在高频段，于是都集中在中低频段上，我们可以看到波形图以由原来的平坦（见[图4]）变为一座突起的山坡，但数据不失真。此时，如果加10至30米的桥接，由于桥接的干扰频带与无法使用的高频段几乎重叠，所以并不会对ADSL信号进行很大的影响。如果加40至200米的桥接，由于桥接的干扰频带与使用中的中低频段重叠，那影响就来了，特别是在100米以上的“致命”桥接。ADSL经过长距离传输后中低频段已趋于饱和，桥接干扰造成中低频段中段挖掉一块数据，DMT技术会将这些被干扰的数据叠加到其它信道上，这样就造成其它信道不堪重负，从而产生大量误码，最终导致ADSL无法正常使用。图8图95为了更清楚的掌握桥接对远距离范围ADSL的影响，我做了一个仿真试验，利用2MADSL信号源，先仿真3200米，然后再分别仿真桥接长度10米，20米，30米，40米，50米，60米，70米，80米，90米，100米，110米，120米，130米，200米，测得的数据见[图10]。通过这些数据图我们可清楚的看到不同的桥接长度对ADSL的影响。[图11]是罗阳七村64号某用户的配缆测试数据，64号所属的交接箱就是SQ101，64号分线箱距SQ101交接箱10米。SQ101主干处的ADSL信号可以正常使用(见[图9])，那距交接箱最近的64号分线箱理应也该提供正常的ADSL信号，但实际恰恰相反，这个分线箱提供的ADSL信号确是最差的，当时我们维修人员一直找不出问题所在，并且同样问题其它地方也大量存在。我们发现从SQ101出来的01配缆第一段总长190米，而64号分线箱的电缆是桥接在01配缆的第一段上，桥接抽头点距交接箱10米，也就是说64号分线箱的实际桥接长度近200米，根据前面的测试分析，我们就可以解释chn37~chn94（163.4KHz~408.5KHz）的空段，是200米的桥接所造成的，桥接造成近一半的下行信道被干扰，剩下的另一半下行信道无法担负起传输所有数据的任务，严重“超载”，产生大量误码，最终造成无法向64号的该用户提供稳定的ADSL信号。图11图106三、解决桥接干扰的方法目前市话布线的桥接无处不在，将远距离范围内的所有桥接点去除是不现实的。建议在远距离范围内的桥接线路上选择性的安装一些阻抗匹配器。就是在闷线处安装相应的阻抗匹配元件，使线路的传输阻抗处于平衡，从而达到“填平”由于桥接形成的这个“凹坑”，最终将ADSL的有效覆盖范围扩大。因为这个方案使需要的人力、物力、财力最小，改善效果显著，有很强的可操作性。理论计算，我们制作出了阻抗匹配器的原型，并通过了大量的仿真测试，仿真测试测得的值与理论计算的值一致，而且效果不错，[图12]、[图13]证明信道传输情况得到了有效的改善。图12图13