淺析“次世代網(wǎng)絡”線路測試的解決

引言

“次世代網(wǎng)絡”(NGN：Next Generation Network)的來臨，使得這種以因特網(wǎng)通訊協(xié)議為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡，將逐漸取代舊有的“公眾交換電話網(wǎng)絡”(PSTN：public switched telephone networks)，并同時傳送語音與數(shù)據(jù)。最普遍的情境是將朝全數(shù)字化的線路進化，而且以“封包”的方式把語音訊號透過用戶終端裝置，采因特網(wǎng)語音(VoIP：Voice over Internet Protocol)的數(shù)字用戶回路(DSL)數(shù)據(jù)串流來傳送。為了能替這些網(wǎng)絡做好準備，電信系統(tǒng)業(yè)者需要導入新的測試和診斷措施，以便能找出線路中的干擾和問題。也就是基于這個原因，使得高度整合的“金屬線路檢測”(MELT：Metallic Line testing)芯片組解決方案能在此發(fā)揮功效與彈性。

【圖一】面對把傳統(tǒng)的ATM-DSLAMs網(wǎng)絡改朝換代到具有彈性和成本效益的IP式網(wǎng)絡，在這種全數(shù)字回路(ADL)的中，需要有嶄新的線路測試解決方案

傳統(tǒng)上，接取網(wǎng)絡都劃分為電話網(wǎng)絡(即PSTN)以及寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(如異步傳輸模式ATM網(wǎng)絡與IP網(wǎng)絡)兩大區(qū)塊，但在網(wǎng)絡聚合的趨勢下，使得網(wǎng)絡基礎(chǔ)建設(shè)朝整并合一的方向邁進。而在這過渡期間，階段性的解決方案仍有其必要，以期能藉由數(shù)字用戶線存取多任務器(DSLAM：Digital Subscriber Line Access Multiplexers)，來同時提供傳統(tǒng)的“一般舊式電話服務”和“整合服務數(shù)字網(wǎng)絡”(POTS/ISDN)，以及語音通話等服務。有了這種純數(shù)字聯(lián)機的網(wǎng)絡之后，就可以稱得上是“全數(shù)字回路”(ADL：All Digital Loop)了。其所帶來的好處，像是降低網(wǎng)絡復雜度以及節(jié)省成本，都是顯而易見的，然而對于讓用戶回路的監(jiān)測與頻寬數(shù)據(jù)的傳輸?shù)靡圆⑿袆t是一大挑戰(zhàn)。不僅如此，所有過渡階段中的每一個環(huán)節(jié)與步驟，都要能滿足各種配套措施，否則將衍生許多難以捉摸的問題。舉例來說，電信系統(tǒng)業(yè)者就會以分歧器(splitters)來維持原有的PSTN/POTS結(jié)構(gòu)，藉此逐漸過渡到NGN的架構(gòu)。在這樣的情形下，具有彈性的MELT解決方案也要能符合同時與POTS并聯(lián)的網(wǎng)絡架構(gòu)，才能協(xié)助業(yè)者掌握旗下的所有網(wǎng)絡。

【圖二】既有網(wǎng)絡基礎(chǔ)建設(shè)的線路測試方法(2a)，以及新一代的全數(shù)字網(wǎng)絡之線路測試方法(2b，不含PSTN/POTS)

在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡中，測試工作一般都是定期在POTS線路的某些工程階段中或特定失誤發(fā)生時才會進行。過去所采用的方法是透過POTS線路卡(linecard)繼電器矩陣(relay matrix)的方式，把外部測試服務器連接到中央測試頭端。爾后取而代之的則是，以更先進的POTS芯片組內(nèi)建之完整測試機制來負責，并藉此省下購置具有繼電器矩陣的昂貴測試頭端(test heads)。不論是哪一種方式，都可以在三十秒內(nèi)找出線路的問題，并且得知其傳輸質(zhì)量是否符合要求，或者其訊號端點的情形，像是短路、開路(譯注：線路沒接上終端裝置)，或斷路(譯注：線路斷線)等。

1 SELT、DELT，以及MELT

在當今的DSL聯(lián)機環(huán)境中，傳統(tǒng)的測試方法是不可行的，畢竟在POTS中還有包括繼電器矩陣與中央測試頭端等硬件已不復存在了。像是可能就在路邊的DSLAM，這種安裝在遠程的DSL線路卡，就無法在現(xiàn)有的測試架構(gòu)中達成?；诜N種諸如此類的因素，使得業(yè)者必須面臨許多的挑戰(zhàn)。非但如此，沒有足夠的方法可供用以進行DSL線路的測試，也是令業(yè)者深感頭痛的來由。實際的做法是從中央機房的傳輸埠里，透過線路送出DSL測試訊號，然后把反射回來的訊號藉由掌握或比對某些特定參數(shù)來分析訊號結(jié)果。這些測試稱之為單端線路檢測(Single-Ended Line Testing)，簡稱為SELT。其它線路測試方式則需要在兩端都安裝DSL調(diào)制解調(diào)器，稱之為雙端線路檢測(Dual-Ended Line Testing)，簡稱為DELT。由于DSL的訊號是透過互感器來耦合，因此，不論是利用SELT還是DELT方式，都很難找出非對稱的錯誤以及接地的問題。所以，為了要有效地除錯并提供獨立且直接的個別線路存取，具有整合MELT功能的硬件就有其必要了。在寬帶的量測上，SELT和DELT都是很有用的方式，這些方式可以檢測出與頻率無關(guān)的參數(shù)結(jié)果，諸如線路衰減、串訊(crosstalk)和外部噪聲等。然而，這些方式只有在結(jié)合MELT的解決方案下，才能確實的檢測出線路中所有的物理參數(shù)。

MELT解決方案強化了既有SELT對于ADSL與VDSL的檢測，使得系統(tǒng)業(yè)者能充分掌握用戶回路的傳輸情形，包括：線路距離和傳輸速率、橋接分接點(bridge tap)偵測，以及串訊分析等相關(guān)信息與數(shù)據(jù)。此外，MELT解決方案可以提供對于電磁波的潛在重迭信息，甚至是已知的射頻干擾(RFI：radio frequency interference)，并藉此推算出線路中可能出現(xiàn)干擾的位置。

如果系統(tǒng)業(yè)者要把MELT的功能套用到次世代網(wǎng)絡中，則必須把符合的硬件直接整合到DSL的線路卡里。這些額外的電路成本與電路板空間，要盡可能的降到最低，而MELT硬件對DSL服務的影響也要盡可能的減少。

2 網(wǎng)絡測試的需求

在網(wǎng)絡基礎(chǔ)建設(shè)中，監(jiān)視每一個用戶回路的不尋常與錯誤，并且在安裝時提供必要的支持以及定期的防潮電流傳送(wetting currents)(提供低電量的訊號，用以預防線路因潮濕而老化或氧化)，都是非常重要的工作。這些饋送的電流訊號可以讓POTS線路的傳輸質(zhì)量“有朝氣有活力”，但在xDSL的環(huán)境里卻沒此必要。

而一套有效率的MELT解決方案，還必須具備定位與分辨錯誤的能力。典型的錯誤有：Tip和 Ring電線之間的短路，以及因潮濕導致絕緣不良。其它常見的錯誤，還包含了各式各樣的接地問題或線纜破損等。此外，MELT的算法(algorithm)還要能量測出像是在建筑工地里，所耦合的外來交直流電壓之振幅和頻率，或是異常的安裝與接線錯誤。在這些外來的電壓中，最重要的就是要透過與對應電壓振幅的限制數(shù)值之間的比對，找出可能引發(fā)致命影響的潛在來源。