对ADSL接入方式铜缆可用线对率分析

李继光 天津市长途电信线务局 　　摘要：指出了为发展ADSL而提高市话音频铜线电缆的传输质量和维护水平的必要性，分析了铜线电缆线对有关指标参数低劣的原因和对传输ADSL的影响，并提出了一些改进的意见。 　　关键词：非对称数字用户线；全塑市话铜线电缆；衰减；串音；回波损耗 1 引言 　　随着人们对宽带网络需求的急剧增长，非对称数字用户线（ADSL）宽带接入模式以其独有的优势受到了广大用户的青睐。ADSL技术经过多年来的发展，在中国市场上已渡过了导入期，进入了增长期，并逐步向成熟期过渡。2003年将是国内ADSL市场高速发展的年度。 　　ADSL技术是一项在现有市话铜线电缆上为用户提供下行速率8Mbit/s，上行速率1Mbit/s的宽带接入技术。尽管ADSL设备厂商为向运行商提供兼容性好、应用界面简单、安装方便的终端设备绞尽了脑汁，但毕竟还是在市话音频铜线电缆上进行的传输，情况比较复杂。如铺设的年代不同，距离长短不一，线径有粗有细，电缆接头有多有少，线路老化的程度不同等等，特别是早期的ADSL设备对线路的要求比较苛刻，只有10%-15%左右的线对可以使用，而近期的ADSL设备据说也只有30%的线对可以使用。因此，铜线电缆线对的可用率低已成为制约ADSL发展的一个瓶径，而PSTN网络庞大的双绞线对的资源又需要被充分地利用，因此提高市话音频铜线电缆的传输质量和维护水平就成为发展的ADSL的关键所在。 2 全塑市话铜线电缆对ADSL传输的影响 　　目前常用的铜质金属电缆有三种，即：全塑市话铜线电缆、数字通信电缆和同轴电缆。 　　全塑市话铜线电缆是传输音频信号的对称电缆，随着通信技术的发展，在高质量的铜线线对上开放ADSL或甚高速数字用户线（VDSL）宽带业务已成为可能，特别是开放VDSL，可以在300m-1500m的线路上开通51Mbit/s-55Mbit/s速率的宽带业务。数字通信电缆也是目前比较理想的一种宽带接入网的传输媒体，一般用于大楼综合布线，如5类电缆，在100m之内传输速率可达100Mbit/s；6类电缆，可以用于千兆比的以太网之中，若采用四对线全双工的方式，每对线的传输速率可达200Mbit/s-400Mbit/s。不论是全塑市话电缆还是数字通信电缆，均属于对称结构，由于影响数字通信传输质量的因素大体相仿，因此可以借鉴对数字通信电缆分析的方法来定性地分析市话铜线电缆，从中总结出一些提高市话铜线电缆ADSL可用率的方法。 分析包括以下方面： （1）衰减对ADSL传输的影响 　　全塑市话铜线电缆线对用于高频传输时，衰减常数的计算公式为： 式中：R为导线的交流回路电阻； C为导线间的互电容； G为导线间的介质电导； L为导线电感 　　从式中可以看出，减小R和G是减小衰减常数的有效措施，减小R可以通过加大导线直径来实现，减小G则可通过增加线对间（包括导线间，导线与地间）的绝缘电阻来实现。 　　在一般情况下，只要导线间绝缘电阻有足够大，即G很小，那么项目可以不考虑，中考虑项就可以了。而该项主要是减小互电容C，因此可以通过加大绝缘层的厚度或采用绝缘层物理发泡技术以及减小相对介电常数的方法来减小互电容C，使衰减常数降低。 　　衰减是信号沿链路传输损失的一种量度，是以dB表示的，通常是频率的连续函数，即频率上升，衰减随之增大。衰减也会随着链路长度的增加而增大，即链路越长电信号的损失就越多。引起衰减的因素还有温度，阻抗不匹配以及连接点接触不良等等。当然，不论是哪种因素，当衰减增大到一定程度时都就造成信号传输的不可靠。 　　从目前天津本地网内市话铜线电缆的现状看，铜线电缆的线径一般在0.32mm-0.7mm之间，市区以0.4mm为主，效县一般为0.5mm-0.7mm。出局电缆一般通过电缆交接箱采用架空2000对全塑市话铜线电缆，再递减到1200对-400对。也有管道电缆，但受管道段长的限制（120m-130m）平均每2-3段就需要建一个电缆接头。另外，用户线路的构成是：主配线架（MDF）→局内成端→管道主干电缆→电缆交接箱→配线电缆→分线盒→引入线。按4km用户线的长度计算，电缆接头点包括交接箱，分线设备接点在内，一对铜线对总的接头点至少在20个以上。因此导线接头的制作质量对于减少衰减，确保ADSL信号高质量的传输及提高线对的可用率，意义都是十分重大的。 　　接头电阻包括接触电阻，接续模块体积电阻以及引线电阻三个部分，而模块体积电阻和引线电阻几乎是不变的，因此接头电阻的变化主要取决于接触电阻。接触电阻大，接触不良的因素是： 　　a.机械性能方面的变化：目前全塑市话电缆主要采用接续模块进行芯线连接，接续模块包括电缆配线架，交接箱，分线设备等，接续的原理不外乎靠挤压应力推持导线和连结器之间的接触。由于接头机械性能的劣化，特别是应力的张弛和蠕变，会使得应力连续地减小和接触面积的变小，以致接触电阻的增大。另外，在接头长期受到应力作用或反复受到振动的情况下，接触表面也会发生移动或产生疲劳效应。还有，热膨胀等等，这都是使机械性能劣化和接触电阻增大原因。 　　b.化学性能方面的劣化。金属表面暴露在含有氧气的环境中就有可能被氧化，特别是当接头不是紧密接触、存在间隙时，间隙内的空气氧化就可能导致接头接触不良。此外当所处环境存在水气、尘土、盐或工业废气时，也会使接头接触面产生多种形式的腐蚀，导致接头导电率的下降。 　　天津市区水位较高，电缆接续工作又都是在地下井内进行，由于井内常年有积水湿度大，在井下接续时间长了，封焊外护套后电缆接头内就很容易进入潮气，而操作人员又往往忽略驱潮处理的环节，随着通电使用时间的延长，很多接续模块的接头就会出现不同程度的锈蚀，导致线对R和G的上升和线路衰减的增大。 　　另外，交接箱，分线设备的密闭性能差，卡接点常年暴露在恶劣的环境中，会发生接续模块接头的氧化和锈蚀。再加上这些设备一般都安装在路边，时时受到过往车辆的震动以及操作人员在操作中不使用专用工具，使卡接片失去弹性和变形等等，都会造成接头的劣化，R、G的增大和线路衰减的增大。 （2）串音对传输ADSL的影响 　　由于线对间存在电磁场耦合和非平衡电容产生的容性效应，在线对间传输了人们不需要的信号和噪声，这就是串音。因此降低串音的主要因素就是要改善线对间电容的不平衡性、绝缘单线的均匀性和对称性，这是提高近端串音防卫度和远端串音防卫度的基础。另外，采用线对纽绞节距的设计方法，即对全塑市话铜线电缆内的各线对进行纽绞，并使其节距各不相同，也会起到与明线以不同交叉指数作交叉来提高串音防卫度同样的作用，进而减小了线对间的串扰。当然，这需要在电缆施工中尽量保护好线对的纽绞节距。 （3）结构回波损耗对ADSL传输性能的影响 结构回波损耗主要对纵向结构均匀性差造成的，要提高线对纵向结构的均匀性，就要保持电缆纵方向特性阻抗的均匀一致性。线路不均匀的原因有以下方面：一是在敷设电缆时将不同线径或不同材料的导线连接了起来。例如，地下电缆线径与架空电缆的线径不一致，或引入线采用的是铁质平行线等等。由于其质径不同，一次参数各不相同，在一对线路上一次参数就不能均匀分布。二是因为线路本身的结构不均匀，如绝缘单线线径不均匀或绝缘材料不均匀等等。这些不均匀，都会造成阻抗的波动和不匹配，而产生电磁波反射。当反射的电磁波到达接收机时，便会产生与频率相关的衰减，而限制了传输速率的提高，也导致接收信号的失真和对脉冲的正确判决产生影响。总之，不均匀点使传输信号在传输中途就产生了反射，不仅减少了到达接收端的能量，也降低了传输的质量。 3 提高ADSL接入可用线对率的措施 　　根据以上分析，为了提高全塑市话铜线电缆传输ADSL信号的质量和线对的利用率，笔者认为应采取以下措施： 　　（1）大力发展光纤用户接入网，通过接入网设备间使光纤靠近用户，进一步缩短全塑市话铜线电缆的长度。目前天津市区有50多个端局，100多个接入网设备间，均匀地分布在市区范围内，设备间也基本上位于服务区的中央。因此在宽带网的建设中应充分利用这些设备间，缩短铜缆到用户的距离。特别是由于从设备间引出的铜线电缆使用的年限短，传输质量高，用于ADSL宽带接入线对的利用率肯定也会很高。 　　（2）由于市话用户电缆的接头较多，接头卡接点会对信号传输质量产生影响，这在前面已经做了叙述，因此要求电缆接续模块、交接箱、分线设备卡接模块卡接点的接触电阻要小，传输要可靠。就是说要采用高质量、高稳定性、经久耐用、防潮的接续模块。即在模块内应充装特殊的防潮物，以有效地抵御水分和潮气的侵袭，确保卡接点与空气的隔绝和接线处不受腐蚀，使线路的绝缘性能得到提高。同时，还要选择密闭性能好的交接箱与分线设备等等。 　　（3）目前天津地区全塑主干市话电缆普遍采用的是单位式的缆心结构，每个单位的芯线按同心式电缆进行纽绞和分层配置。由于在一捆铜线电缆线对中只有部分线对能够用于ADSL宽带接入，如果使用得多了就会产生互相间的串扰。因此应制定出ADSL选线的原则，使ADSL线对尽量均匀、对称地分布在铜线电缆之中，另外，配线电缆也应尽量采用小对数的铜线电缆，并加大电缆布放段的长度，以减少接头，降低电阻和减少衰减，将线对间的串扰降到最低。 　　（4）因平行引入线没有纽绞，可能会造成串扰，因此应采用双绞线作为引入线。 　　（5）电缆即是电磁干扰的主要发生者，又是电磁干扰的主要接收者，因此应按市话电缆技术规范的要求，严禁使用无屏蔽层的全塑电缆。当电缆周围存在着电磁干扰时，应采取有效的屏蔽措施，确保电缆的传输性能不受影响。这里，一是要减少电缆本身向外辐射的能量，二是要提高抗外来电磁干扰的能力。为了消除干扰，屏蔽层不能有间断点，就是说在制作电缆接头时一定要将接头两侧的屏蔽层连接。特别是对于屏蔽系统而言，单有一个金属屏蔽层是不够的，还需要有正确、良好的接地系统，把干扰有效地引入大地，以保证信号在屏蔽系统内安全可靠地传输。 　　（6）做好地下电缆气压的维护工作。对于非填充电缆，缆芯中的潮气是影响线对绝缘电阻的一个关键因素，因此要确保充入电缆中的气体有足够的干燥度，一旦发现电缆漏气，就应及时进行查找，确保电缆在使用中不因外护套的损坏而入浸潮气或进水。因为全塑电缆进水后，水份会随着气体一起流动，修复起来是很困难的，因此一定要定期对空闲线对进行绝缘测试。 　　（7）电缆线对是信息传递的介质，该线对及其相关设备的传输质量对于接入ADSL的可用性起着决定的作用。然而，线务人员往往对电缆线路电气性能的测试重视不够，甚至概念不清，这就需要引起注意。就是说在线路施工及维护过程中一定要严格按照工程施工及验收技术规范进行电气性能的测试，特别是施工人员要做到边施工边测试。由于电缆线路长，接头多，一旦电缆敷设完毕，再找某一个接头点存在的问题就困难了。对于维护人员来说也是一样，在验收时，也要严把电气性能的测试关，确保新装缆线的质量完好。 4 结束语 　　目前尚未见到信息产业部有关在市话音频用户环路上开放数据业务的技术标准及测试方法，因此本文借助铜线电缆传输的理论，参考了YD/T1019-2001数字通信用实心聚烯烃绝缘水平对绞电缆的标准，对目前全塑市话全塑铜线电缆进行了一些定性分析，并为提高ADSL宽带接入线对的可用率提出了一些措施。 　　随着通信技术的不断发展和不断创新，市话通信电缆已不再只是传送语音信号的媒介，而是多种就业务传输介质，因此应当加强对线路工程和维护人员的技术培训，线路工程和维护人员也应主动加强学习，更新观念，不断提高自身的技术、技能水平，才能确保线缆的传输质量，不断提高ADSL接入线对的可用率。 参考文献 [1] 俞兴明，蒋铃鸽.5类、6类数字通信电缆的传输性能[J].光缆与电缆及其应用技术，2002，2. [2] YD/T1019-2001 中华人民共和国通信行业标准.数字通信用实心聚烯烃绝缘水平对绞电缆[S]. 摘自　天津通信技术