“次世代網(wǎng)絡(luò)”線路測試解決方案 - 全文

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　　隨著電信系統(tǒng)業(yè)者逐漸擁抱“次世代網(wǎng)絡(luò)”(NGN：Next Generation Network)，這種以因特網(wǎng)通訊協(xié)議(IP)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，將取代舊有的“公眾交換電話網(wǎng)絡(luò)”(PSTN：public switched telephone networks)，并同時(shí)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(jìn)化，而且以“封包”(packaged)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(luò)做好準(zhǔn)備，系統(tǒng)業(yè)者需要導(dǎo)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(gè)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。

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　　【圖一】面對把傳統(tǒng)的ATM-DSLAMs網(wǎng)絡(luò)改朝換代到具有彈性和成本效益的IP式網(wǎng)絡(luò)，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(luò)都劃分為電話網(wǎng)絡(luò)(即PSTN)以及寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(如異步傳輸模式ATM網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò))兩大區(qū)塊，但在網(wǎng)絡(luò)聚合的趨勢下，使得網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)朝整并合一的方向邁進(jìn)。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(wù)器(DSLAM：Digital Subscriber Line Access Multiplexers)，來同時(shí)提供傳統(tǒng)的“一般舊式電話服務(wù)”和“整合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)”(POTS/ISDN)，以及語音通話等服務(wù)。有了這種純數(shù)字聯(lián)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)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(luò)復(fù)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(gè)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(shí)與POTS并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，才能協(xié)助業(yè)者掌握旗下的所有網(wǎng)絡(luò)。

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　　2a

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　　2b

　　【圖二】既有網(wǎng)絡(luò)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(luò)之線路測試方法(2b，不含PSTN/POTS)

　　在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)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(shí)才會進(jìn)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(wù)器連接到中央測試頭端。爾后取而代之的則是，以更先進(jìn)的POTS芯片組內(nèi)建之完整測試機(jī)制來負(fù)責(zé)，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(diǎn)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。

　　SELT、DELT，以及MELT

　　在當(dāng)今的DSL聯(lián)機(jī)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(fù)存在了。像是可能就在路邊的DSLAM，這種安裝在遠(yuǎn)程的DSL線路卡，就無法在現(xiàn)有的測試架構(gòu)中達(dá)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(jìn)行DSL線路的測試，也是令業(yè)者深感頭痛的來由。實(shí)際的做法是從中央機(jī)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(cuò)誤以及接地的問題。所以，為了要有效地除錯(cuò)并提供獨(dú)立且直接的個(gè)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(shí)的檢測出線路中所有的物理參數(shù)。

　　MELT解決方案強(qiáng)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(diǎn)(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(luò)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(wù)的影響也要盡可能的減少。

　　網(wǎng)絡(luò)測試的需求

　　在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)中，監(jiān)視每一個(gè)用戶回路的不尋常與錯(cuò)誤，并且在安裝時(shí)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(yù)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(cuò)誤的能力。典型的錯(cuò)誤有：Tip和 Ring電線之間的短路，以及因潮濕導(dǎo)致絕緣不良。其它常見的錯(cuò)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(cuò)誤。在這些外來的電壓中，最重要的就是要透過與對應(yīng)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。

　　至于在確保傳輸服務(wù)質(zhì)量(QoS：quality of service)方面，則需要持續(xù)地監(jiān)視線路，并在錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)快速因應(yīng)。是故，系統(tǒng)還要能在不影響DSL運(yùn)作的前提下，進(jìn)行MELT的量測。特別是在全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)中，在沒有分歧器的環(huán)境里還能完成如此的要求。一套需要處理繼電器切換的MELT解決方案，無法在不影響DSL運(yùn)作表現(xiàn)的條件下進(jìn)行量測。

　　標(biāo)準(zhǔn)化

　　來自芯片廠商與系統(tǒng)供貨商的各家獨(dú)門專屬檢測解決方案，早已在市場上行之有年了。隨著xDSL電信服務(wù)裝機(jī)普及率的提升，業(yè)界對于解決方案標(biāo)準(zhǔn)化的呼聲也越來越高。首先是在二○○二年，業(yè)界試圖將SELT1標(biāo)準(zhǔn)化所踏出的第一步：G.selt標(biāo)準(zhǔn)，但時(shí)至今日還是無法完全竟功。在二○○六年之前，必須檢測的參數(shù)項(xiàng)目表仍付之闕如，爾后，才對于三種測試方法(即SELT、DELT、MELT)的配套，以及各自所適合用于找出不同的錯(cuò)誤有些交代。G.selt在日后變?yōu)镚.lt，并且成為合并SELT、DELT，以及MELT的全球標(biāo)準(zhǔn)。從SELT中所建立的功能參考模式，已經(jīng)被DELT和MELT采納，并成為一般線路檢測的功能參考。

　　通訊解決方案廠商Lantiq，是一家在MELT標(biāo)準(zhǔn)化中積極投入的公司，并且與諸多一流的系統(tǒng)業(yè)者與系統(tǒng)供貨商攜手共同推動相關(guān)的工作。如今，MELT業(yè)已成為國際電信聯(lián)盟(ITU)的全球標(biāo)準(zhǔn)ITU 996.2 standard(G.lt)的一部分，此規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是用在“XDSL收發(fā)機(jī)的單端檢測、雙端檢測以及金屬檢測等線路檢測形式中”。

　　在市場上，最初將此導(dǎo)入到現(xiàn)場實(shí)務(wù)工作中是在二○一○年四月，由德國的網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)商開始把這些MELT的功能帶進(jìn)旗下所有今后的xDSL安裝工程中。

　　創(chuàng)新的MELT芯片組

　　Lantiq公司之MELT芯片組的特色之一，在于可以直接放進(jìn)DSL線路卡里。DSL的線路是透過高奧姆值的電阻來存取，換句話說，對照于繼電器式的聯(lián)機(jī)(relay-based connection)，這種方式的阻抗在交換過程中不會有所變動。這可以讓MELT解決方案在量測或防潮電流傳送進(jìn)行時(shí)，不會影響到DSL的訊號與服務(wù)。而藕合電阻，則是透過高電壓多任務(wù)器所連接的輸出緩沖器與量測放大器。輸出緩沖器傳送量測訊號到線路中，并且透過量測放大器，把這些訊號的處理結(jié)果反映出來。

　　由Lantiq所提供的高成本效益比且值得信賴的多通道MELT解決方案，具備了高效率的線路與回路檢測功能，以利實(shí)時(shí)音質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定度監(jiān)控，而其精確性更是超出了外部測試頭端，并且能和DSL聯(lián)機(jī)同時(shí)運(yùn)作。不僅具有如此的整合性能，MELT的解決方案還能滿足DSL線路卡之極為有限的空間限制。

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　　【圖三】在Lantiq的MELT解決方案中，其芯片組將可直接安裝在DSL線路卡里

　　對照于當(dāng)今的線路檢測解決方案，以交換矩陣來控制外部測試頭端或測試卡，Lantiq這種整合的MELT解決方案，將可提供高達(dá)百分之九十的成本優(yōu)勢。同時(shí)，其極低的功耗符合了歐洲“操作規(guī)范”(CoC：Code of Conduct)，對于能源效率的要求，并且還兼容于國際電信聯(lián)盟的ITU 996.2 測試標(biāo)準(zhǔn)(G.lt)。

　　該芯片組支持了各家廠商的所有DSL技術(shù)(ADSL、VDSL，與SHDSL)，不但如此，比起傳統(tǒng)以繼電器式為基礎(chǔ)的PSTN線路檢測，它還具備了許多額外的功能，例如線路卡生產(chǎn)檢測。這個(gè)解決方案還提供了防潮電流傳送(粒度為十六個(gè)傳輸埠，即granularity of 16 ports)，以滿足線路可靠度、長期區(qū)域回路營運(yùn)等各項(xiàng)需求。

　　同時(shí)，對于需要客制化功能的檢測頭端，事先定義好的直流配對辨識音調(diào)，仍舊可以在Lantiq所提供的整合式MELT解決方案中自行選擇使用。

　　該MELT解決方案系由一顆一百廿八通道的控制器(VINETICTM-LTC128)，以及一顆十六通到的高壓檢測多任務(wù)器(Smart SLIC-TTM-16/MLT-16)所組成，并具備了一組整合多任務(wù)器與AD/DA轉(zhuǎn)換器。線路檢測控制器負(fù)責(zé)處理數(shù)字化的檢測訊號，并計(jì)算出相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模式。而Smart SLICTM-T16/MLT16可以接到多達(dá)十六個(gè)DSL實(shí)體線路，也能把防潮電流傳送出去，并且產(chǎn)生配對辨識音調(diào)。由于VINETICTM-LTC128能支持八顆Smart-SLICTM-T16/MLT16，因此將能達(dá)成以單一線路卡來進(jìn)行一百廿八個(gè)通道的檢測工作。

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　　【圖四】最新的MELT芯片(MLT16)還支持了仍然使用POTS分歧器(splitter)的過渡期特別方案。由于此MELT具備了高輸入阻抗的特色，將可避免在使用分歧器時(shí)，因?yàn)?a href="http://www.wenjunhu.com/tags/高通/" target="_blank">高通濾波器所產(chǎn)生對DSL線路的存取干擾

　　有了Lantiq的MELT解決方案，只消三十秒就能完成單一通道的一整組檢測工作。Lantiq還提供了支持不同主控制器的完整軟件套裝，并達(dá)成了ITU K.20的保護(hù)要求(protection requirements)。正因?yàn)檫@個(gè)解決方案把MELT和SELT的功能建置在同一張線路卡上，將會讓各種相關(guān)的量測工作變得更為簡便。

　　充分整合的線路檢測

　　為了要充分體驗(yàn)并評估這些嶄新的MELT 技術(shù)，該公司業(yè)已提供了支持ADSL、VDSL，以及SHDSL的設(shè)計(jì)套裝MELT Easy-Boards。這將讓系統(tǒng)開發(fā)人員可以快速且簡便地享受高度整合之MELT芯片組所帶來的種種優(yōu)勢，并透過極為小巧的空間要求來顯著地降低整體成本(沒有繼電器或不需要切換矩陣)。線路檢測以及防潮電流能在不限制任何DSL的運(yùn)作下進(jìn)行，透過規(guī)律與并行的檢測，充分確保網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作。在最新一代的VDSL2與ADSL2+芯片組中，Lantiq還更進(jìn)一步地把已經(jīng)整合的線路檢測控制器，做進(jìn)DSL芯片中。