技术领域
[0001] 本
发明涉及通信测试技术领域，特别是涉及一种同轴网络链路质量的测试方法。
背景技术
[0002] 随着
有线电视网络双向改造与中国下一代广播电视网（Next GenerationBroadcasting Network，NGB）建设的开展，同轴网络链路作为有线网络最后一段入户的传输媒介，充当着越来越重要的作用。NGB的同轴网络不仅承载单向广播电视业务，还通过采用以太数据通过同轴
电缆传输（Ethernet over Coax，EOC）或C-DOCSIS宽带接入技术来承载双向宽带业务，因此，对同轴网络的性能指标与链路质量等都提出了更高的要求。
[0003] 目前的网管系统只对同轴网络部署的宽带接入设备进行管理，但却缺乏对同轴网路中的同轴电缆、分支/分配器等器件进行监测。如果同轴网络中某处发生故障，往往不能即时确认是设备发生故障还是同轴链路发生故障，而且，需运维人员带着专业测试仪到现场进行人工
定位，这样不但增加设备安装与运维成本，而且工作效率不高，解决故障的时间长，从而影响了用户的满意度。
[0004] 现有时域反射测试（TDR）的时域测量技术主要用于对单根传输介质（如双绞线、同轴电缆）进行测量以评估线路质量，但缺少对由同轴电缆与分支/分配器组成的同轴电缆网络系统链路测量方法。而现有的EOC技术通常通过EOC头端与终端互操作来计算各个工作子频段SNR值，进行同轴链路质量评估，这种方法虽然能评估链路质量，但是无法对链路质量问题进行可靠的定位，比如无法判定是同轴链路中分支/分配器或同轴电缆的问题还是噪声的原因。
发明内容
[0005] 鉴于以上所述
现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于用户端发起的同轴网络链路质量检测方法，用于解决现有技术无法检测定位同轴链路中分支/分配器或同轴电缆
信号传输质量的问题。
[0006] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于用户端发起的同轴网络链路质量检测方法，所述同轴网络连接在同轴接入头端及同轴接入用户端之间，所述方法包括：在所述同轴接入用户端发起时域反射测试；在所述同轴接入用户端接收时域反射信号；根据所接收的对应同轴电缆的时域反射信号，从所述同轴接入用户端至同轴接入头端逐条测试所述同轴网络内的同轴电缆以判断是否出现故障，并且，在测试到其中一条同轴电缆未出现故障并判断出所述同轴电缆连接有分支/分配器时，根据对应所述分支/分配器的时域反射信号分析所述分支/分配器和相连同轴电缆的连接点的阻抗匹配情况以确定链路质量。
[0007] 优选的，从所述同轴接入用户端起第k段同轴电缆起始端的时域测试信号计算公式为： 其中，从所述同轴接入用户端起的第1段同轴电缆起始端的时域反射测试的时域测试信号计算公式为：uin(0)＝∫Uin(0)(f)×ej2πftdf；其中，uin(0)是所述同轴电缆时域测试信号幅值，Uin(0)(f)是测试信号幅值，f是测试信号
频率，t是测试时间点；
[0008] 其中，根据所述同轴接入头端及同轴接入用户端之间的测量范围L，
选定测试信号
步进频率Δf；所述Δf满足 其中，v同轴为已知的所述同轴电缆的介质
信号传输速度；根据预定测试
精度(Δ精度)选定测试信号截止频率F截止，满足条件：
[0009] 优选的，所述对应同轴电缆的时域反射信号，是对应自于所述同轴电缆上各阻抗不匹配处所产生。
[0010] 优选的，设从所述同轴接入用户端起第k条同轴电缆，所述第k条同轴电缆上的阻抗不匹配处有j个，而切分所述第k条同轴电缆为j+1段，其中，第j段阻抗记为zk,j；第j个阻抗不匹配处所产生的时域反射信号反馈到所述第k条同轴电缆起始端的计算公式：
[0011] 其中，lk,j为所述第j段同轴电缆长度； 为反射系数，计算公式为：
[0012]
[0013] 优选的，所述第k条同轴电缆的时域测试信号 的延时 计算公式为：
[0014]
[0015] 所述第k条同轴电缆的
输出信号 计算公式为：
[0016]
[0017] 优选的，根据所接收的时域反射信号，从所述同轴接入用户端至同轴接入头端逐条测试所述同轴网络内同轴电缆以判断是否出现故障，包括：设定所述故障包括开路、
短路；根据所述时域反射信号计算公式获得开路情形下时域反射信号的计算公式：根据所述时域反射信号计算公式获得短路情形
下时域反射信号的计算公式： 其中，α是
信号在同轴电缆传输的衰减系数；比对所接收时域反射信号与所述开路情形下时域反射信号、短路情形下时域反射信号，在比对一致时判定故障。
[0018] 优选的，所述判断所述同轴电缆连接有分支/分配器，包括：在预设时间段内连续收到两个以上的反射信号，而且反射信号在一定范围内
波动，则判断连接有分支/分配器。
[0019] 优选的，若从所述同轴接入用户端起第k个分支/分配器包括1个输入端，n个输出端，n为自然数；所述时域反射测试在所述分支/分配器选择一个输出端输入测试信号，所选择的输出端的时域测试信号计算公式为： 所述输入端的时域测试信号计算公式为：
[0020] 其中， 是所述分支/分配器时域测试信号幅值， 是测试信号幅值，Δk为输出端到输入端的传输距离；反射系数
计算公式：
[0021] 优选的，对应所述分支/分配器的时域反射信号，是对应所述分支/分配器与所连接同轴电缆的连接点中阻抗不匹配处。
[0022] 优选的，分析所述分支/分配器和相连同轴电缆的连接点的阻抗匹配情况，指的是：若在第k个分支/分配器有输入时域测试信号的输出端的阻抗不匹配，则对应时域反射信号计算公式为： 其中， 反射系数若其他输出端的阻抗不匹配，则对应时域反射信号计算公式为：
[0023]
[0024] 优选的，所述第k个分支/分配器的时域测试信号 的延时 计算公式为：
[0025]
[0026] 其中，v分支分配器为已知分支/分配器中的信号传播速度；
[0027] 若第k个分支/分配器输入端的阻抗不匹配，则其反射信号计算公式：
[0028]
[0029] 其中， 反射系数计算公式为：
[0030] 优选的，还包括计算链路内分支/分配器的输入端和输出端信号反射损耗。
[0031] 优选的，所述同轴网络为无源网络。
[0032] 如上所述，本发明提供的基于用户端发起的同轴网络链路质量检测方法，所述方法通过在同轴接入用户端发起时域反射测试，在所述同轴接入用户端接收时域反射信号，根据所接收的对应同轴电缆的时域反射信号，从所述同轴接入用户端至同轴接入头端逐条测试所述同轴网络内的同轴电缆以判断是否出现故障，并且，在测试到其中一条同轴电缆未出现故障并判断出所述同轴电缆连接有分支/分配器时，根据对应所述分支/分配器的时域反射信号分析所述分支/分配器和相连同轴电缆的连接点的阻抗匹配情况以确定链路质量，该方法从用户家庭端发起，便于快速排查同轴网络链路中同轴电缆和分支/分配器的传输质量，方便准确，同时大大增加宽带、电视业务商业附加值。
附图说明
[0033] 图1显示为本发明的基于用户端发起的同轴网络链路质量检测方法的一
实施例的流程示意图。
[0034] 图2显示为本发明中同轴网络结构示意图。
[0035] 图3显示为本发明的基于用户端发起的同轴网络链路质量检测方法的同轴电缆时域反射信号模型示意图。
[0036] 图4显示为本发明的基于用户端发起的同轴网络链路质量检测方法的分支/分配器反射信号模型示意图。
[0037] 图5显示为本发明的基于用户端发起的同轴网络链路质量检测方法的又一实施例中链路结构示意图
[0038] 元件标号说明
[0039] S1～S3 步骤
具体实施方式
[0040] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本
说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0041] 请参阅图1，本发明提供一种基于用户端发起的同轴网络链路质量检测方法，所述同轴网络连接在同轴接入头端及同轴接入用户端之间，所述方法包括：
[0042] 步骤S1：在所述同轴接入用户端发起时域反射测试；
[0043] 步骤S2：在所述同轴接入用户端接收时域反射信号；
[0044] 步骤S3：根据所接收的对应同轴电缆的时域反射信号，从所述同轴接入用户端至同轴接入头端逐条测试所述同轴网络内的同轴电缆以判断是否出现故障，并且，在测试到其中一条同轴电缆未出现故障并判断出所述同轴电缆连接有分支/分配器（即分支器或分配器）时，根据对应所述分支/分配器的时域反射信号分析所述分支/分配器和相连同轴电缆的连接点的阻抗匹配情况以确定链路质量。
[0045] 如图2所示，所述同轴网络为无源可以如图2的连接方式，常规情况下，所述网络可以是有线电视网络，有线电视信号就是从同轴接入头端送至同轴接入用户端；而本发明是在同轴接入用户端发起时域反射测试，信号方向相反；在本实施例中，所述同轴网络即为同轴电缆网络，为无源同轴电缆网络。当然在其他实施例中也可为有源网络，并非以本实施例为限制。
[0046] 需说明的是，本发明的思想原理在于：当同轴网络链路某处存在阻抗不匹配时，在同轴用户终端发射信号时，就会反射回相应的信号，由上节分析可知，通过分析反射回的信号强弱与极性以及反射信号相对入射信号的延时，就能对阻抗不匹配的地方进行定位与分析。产生阻抗不匹配的原因，一方面是同轴电缆与分支/分配器由于制造工艺本身所存在的阻抗的波动，一方面是由于它们
氧化受损、
接触不良产生，还有就是链路存在开路、短路的情况。因此，同轴链路质量分析
算法应能区分同轴电缆和分支分配正常情况下的阻抗波动现象，与存在故障情况之间的差别。在设计同轴链路质量分析算法时考虑了以下几个因素：A.同轴电缆由于制造工艺产生的正常阻抗波动可忽略不计；同轴电缆的链路状况着重考虑其断线、短路的情形；B.分支/分配器由于其特有的设计结构、制造工艺等原因，会在一个特别短的时间内产生阻抗波动的现象。通过该特点可以判断分支/分配器的存在情况与方位；C.由于信号会在同轴电缆传输中会产生衰减，特别地反射信号在经过分支/分配器时会产生衰减，因此对于经过1个或多个分支/分配器的反射信号，应充分考虑其信号的衰减。
[0047] 因此，既然要做时域反射测试（TDR），那么先对同轴电缆、分支/分配器进行信号建立模型。
[0048] 如图3所示，显示同轴网络第k条同轴电缆的时域反射信号模型，目前常用的同轴电缆特征阻抗一般为定值，但由于制造工艺等原因，存在一定的波动，如果波动不大可认为在一个正常的范围，如果同轴电缆中某一处存在问题，就产生了阻抗不匹配的问题，假设同轴电缆某处发生了阻抗不匹配的问题，其阻抗分布如图所示。
[0049] 故优选的，从所述同轴接入用户端起第k段同轴电缆起始端的时域测试信号计算公式为： 其中，从所述同轴接入用户端起的第1段同轴电缆j2πft
起始端的时域反射测试的时域测试信号计算公式为：uin(0)＝∫Uin(0)(f)×e df；其中，uin(0)是所述同轴电缆时域测试信号幅值，Uin(0)(f)是测试信号幅值，f是测试信号频率，t是测试时间点；
[0050] 其中，根据所述同轴接入头端及用户信号接收端间的测量范围L，选定测试信号步进频率Δf；所述Δf满足 其中，v同轴为已知的所述同轴电缆的介质信号传输速度；根据预定测试精度(Δ精度)选定测试信号截止频率F截止，满足条件：
[0051] 优选的，所述对应同轴电缆的时域反射信号，是对应自于所述同轴电缆上各阻抗不匹配处所产生。
[0052] 优选的，设从所述同轴接入用户端起第k条同轴电缆，所述第k条同轴电缆上的阻抗不匹配处有j个，而切分所述第k条同轴电缆为j+1段，其中，第j段阻抗记为zk,j；第j个阻抗不匹配处所产生的时域反射信号反馈到所述第k条同轴电缆起始端的计算公式：
[0053] 其中，lk,j为所述第j段同轴电缆长度； 为反射系数，计算公式为：
[0054]
[0055] 优选的，所述第k条同轴电缆的时域测试信号 的延时 计算公式为：
[0056]
[0057] 所述第k条同轴电缆的输出信号 计算公式为：
[0058]
[0059] 优选的，根据所接收的时域反射信号，从所述同轴接入用户端至同轴接入头端逐条测试所述同轴网络内同轴电缆以判断是否出现故障，包括：设定所述故障包括开路、短路；根据所述时域反射信号计算公式获得开路情形下时域反射信号的计算公式：根据所述时域反射信号计算公式获得短路情形
下时域反射信号的计算公式： 其中，α
是信号在同轴电缆传输的衰减系数；比对所接收时域反射信号与所述开路情形下时域反射信号、短路情形下时域反射信号，在比对一致时判定故障（即开路或者短路）。
[0060] 本发明的要点之一在于增加对链路内分支/分配器的传输质量分析，因此，会做如下判断步骤：所述判断所述同轴电缆连接有分支/分配器，包括：在预设时间段内连续收到两个以上的反射信号，而且反射信号在一定范围内波动，则判断连接有分支/分配器。
[0061] 如图4所示，因为需要对分支/分配器的传输质量分析，故同样需予以信号建模：分支/分配器有1个IN输入口，1至多个OUT输出口。
[0062] 优选的，若从所述用户接收端起第k个分支/分配器包括1个输入端，n个输出端；所述时域反射测试在所述分支/分配器选择一个输出端输入测试信号，所选择的输出端的时域测试信号计算公式为： 所述输入端的时域测试信号计
算公式为：
[0063] 其中， 是所述分支/分配器时域测试信号幅值， 是测试信号幅值，为输出端到输入端的传输距离；反射系数 计
算公式：
[0064] 优选的，对应所述分支/分配器的时域反射信号，是对应所述分支/分配器与所连接同轴电缆的连接点中阻抗不匹配处。
[0065] 优选的，分析所述分支/分配器和相连同轴电缆的连接点的阻抗匹配情况，指的是：若在第k个分支/分配器有输入时域测试信号的输出端的阻抗不匹配，则对应时域反射信号计算公式为： 其中， 反射系数若其他输出端的阻抗不匹配，则对应时域反射信号计算公式为：
[0066]
[0067] 优选的，所述第k个分支/分配器的时域测试信号 的延时 计算公式为：
[0068]
[0069] 其中，v分支分配器为已知分支/分配器中的信号传播速度；
[0070] 若第k个分支/分配器输入端的阻抗不匹配，则其反射信号计算公式：
[0071]
[0072] 其中， 反射系数计算公式为：
[0073] 优选的，还包括计算链路内分支/分配器的输入端和输出端信号反射损耗。
[0074] 优选的，所述同轴网络为无源网络。
[0075] 综合上述原理，具体测试步骤如下所示：
[0076] （1）按在特定测试频段内进行TDR测试信号输入：uin(0)＝∫Uin(0)(f)×ej2πftdf；
[0077] 其中，根据待测同轴网络中同轴接入头端与同轴接入终端的测量范围(L)，选定步进频率Δf：
[0078] 截止频率F截止根据测试精度(Δ精度)选择确定：
[0079] （2）对接收到的反射信号进行采集，设信号分别为uref(1，0)、uref(2，0)、...、uref(k，0)、...、uref(n，0），它们与
输入信号uin(0)的延时分别为：tref(1，0）、tref(2，0)、...、tref(k，0)、....tref(n，0）
[0080] （3）分析第1条同轴电缆的链路状况，并判别是否存在分支/分配器：
[0081] （4）根据同轴网络同轴电缆的时域反射信号模型判断是否存在开路与短路的情形，在开路与短路情形下反射回测试点的信号分别为：
[0082]
[0083]
[0084] 其中，α是信号在同轴电缆传输的衰减系数。
[0085] 结合这两个公式，根据接收到的反射信号情况来判断。
[0086] （5）如果第1条同轴电缆不存在开路与短路的问题，则判断其连接的分支分配情况：如果在所述预设时间（一般为极短的时间，如3ns～5ns）内连续收到两个或两个以上的反射信号，而且反射信号在一定范围内波动，则判断其连接有分支/分配器；根据同轴网络分支/分配器的模型，结合接收到到的连续信号，分析阻抗波动的情况。
[0087] （6）根据同轴电缆与分支/分配器的时域反射信号模型，结合获取的反射信号，分析第k端同轴电缆与分支/分配器的阻抗匹配情况，以判断同轴链路质量，直到分析到最后一个反射信号即分析完发起测试的用户输入端连接的整条链路。
[0088] 如图5所示，以下再以一具体实施例进行计算说明：
[0089] 对同轴接入头端与同轴接入用户端之间距离范围为100米的同轴网络进行链路质量评估，测量精度为0.5米。对于有线电视系统物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆，它对信号8 8
的传播速度v同轴≈0.66×3×10 ＝1.98×10m/s，则选步进频率Δf为950KHZ，选截止频率F载止为100MHZ，对于如图所示的同轴网络从终端发起进行链路质量评估测试。
[0090] 在t0=0时刻采用幅度为20mV的入射信号发送测试信号：
[0091] 通过
采样分析，得到的较大时域反射信号如下表所示：
[0092]时间点 时间(ns) 时域反射信号
t1 15ns ∫2.12×ej2πftdt
t2 19ns ∫(-1.81)×ej2πftdt
t3 110ns ∫8.12×ej2πftdf
[0093]
[0094] 通过计算，就可分析得到：第1条同轴长度为14.8m；第2条同轴线路长度9.39m；在第2条同轴线路末端产生开路；两段同轴线之间连有2分支/分配器，在线路所接入图示OUT端的反射损耗约为-20.8dB。
[0095] 综上所述，本发明提供的基于用户端发起的同轴网络链路质量检测方法，所述方法通过在同轴接入用户端发起时域反射测试，在所述同轴接入用户端接收时域反射信号，根据所接收的对应同轴电缆的时域反射信号，从所述同轴接入用户端至同轴接入头端逐条测试所述同轴网络内的同轴电缆以判断是否出现故障，并且，在测试到其中一条同轴电缆未出现故障并判断出所述同轴电缆连接有分支/分配器时，根据对应所述分支/分配器的时域反射信号分析所述分支/分配器和相连同轴电缆的连接点的阻抗匹配情况以确定链路质量，该方法从用户家庭端发起，便于快速排查同轴网络链路中同轴电缆和分支/分配器的传输质量，方便准确，同时大大增加宽带、电视业务商业附加值。
[0096] 具体来说，就是基于TDR测量技术，从同轴网络链路的用户端发起探测信号，然后接收反射信号进行分析，根据基于同轴链路的时域反射信号模型与同轴链路质量分析算法，来获得从同轴接入用户端到头端的同轴链路质量，包括评估同轴网络链路中是否存在分支/分配器、分支/分配器反射损耗情况，以及是否存在开路、断路等。由于是从用户端主动发起进行链路质量检测，所以本方法非常适合在EoC、C-DOCSIS用户开通环节时应用：由运营商的运维工程师在上
门安装时，快速检查用户家中到EoC、C-DOCSIS头端设备之间的有线同轴链路质量，排除故障隐患，提高用户开通率。
[0097] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的
权利要求所涵盖。
