專利名稱：線路測試設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線路測試方法和使用這種方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
電信網(wǎng)絡(luò)，更具體地，所謂的本地回路，包括大量的由塑料、陶瓷或基于纖維的材料相互絕緣的金屬導(dǎo)體對。在網(wǎng)絡(luò)中可能會由于絕緣材料損壞導(dǎo)致一對導(dǎo)體之間的交叉耦合(cross couple)或一對或更多對導(dǎo)體之間的交叉耦合而帶來故障。
當(dāng)發(fā)生永久損壞時，進行測試是相對容易的，這是因為用已知的方法測量電阻、電容、電感和導(dǎo)電性能夠識別該故障，同時脈沖回波技術(shù)(pulsed echo technique)使得可以在幾米的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障的位置。
動態(tài)故障尤其在其在特定條件下產(chǎn)生短時間的損壞的情況下更難識別。例如，本發(fā)明的受讓人已經(jīng)公開了一種方法來識別是否存在由于一種動態(tài)故障而產(chǎn)生的電荷影響故障(charge affecting fault)，在該方法中，施加鈴流來操作客戶終端處的告警機構(gòu)，使得出現(xiàn)在交換機設(shè)備處的損壞為呼叫應(yīng)答狀態(tài)。響應(yīng)于該呼叫應(yīng)答狀態(tài)而去除鈴流產(chǎn)生了顯式呼叫清除狀態(tài)，使呼叫占用時間極短。測試短占用時間呼叫的記錄可以識別潛在的故障線路，在這些線路上，不管呼叫的發(fā)起方在哪里，對該同一網(wǎng)絡(luò)客戶的幾個呼叫都表現(xiàn)出占用時間短的特性。
在實踐中，英國電信(BT，英國的主要網(wǎng)絡(luò)運營商)已經(jīng)認(rèn)識到使用在我們的PCT專利申請公開第WO 02/13497號中公開的方法識別出的線路在未被采取預(yù)防性補救行為的情況下，在被最初識別出的兩個月內(nèi)，在48％的情況下成為了客戶報告的故障線路。
除諸如那些會導(dǎo)致截鈴事件的故障之外，表示潛在線路故障的動態(tài)故障呈現(xiàn)給客戶的可能是影響客戶對業(yè)務(wù)質(zhì)量的總體感受的嘈雜或衰減的線路，并潛在地導(dǎo)致了計算機設(shè)備的性能較差，例如可能會由于位誤差故障而請求數(shù)據(jù)重傳，從而導(dǎo)致運行緩慢。
盡管某些識別出的潛在故障可以被交換機處或現(xiàn)場中的常規(guī)線路測試設(shè)備所確認(rèn)，但很多線路在通過常規(guī)方式測試時并不表現(xiàn)出故障特性。
在美國專利申請5,937,033中公開了一種測試設(shè)備，其被永久連接，以大約一個小時的間隔對多個架空纜線電路(drop wire circuit)中的每一個執(zhí)行測試。架空纜線的各種靜態(tài)參數(shù)被確定并傳送給測試分析人員，該測試分析人員將各線路的各個指標(biāo)與同一線路的先前的指標(biāo)相比較，從而可以發(fā)現(xiàn)架空纜線電路隨時間的劣化，并采取補救行為。
美國專利申請5,699,402公開了一種類似的結(jié)構(gòu)，其中在認(rèn)為線路無故障時存儲線路的操作參數(shù)。在報告該線路出現(xiàn)了故障時進行重新測試，將該線路的“良好”參數(shù)和當(dāng)前參數(shù)進行比較，以用于確定所報告的故障的位置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種測試通信線路的方法，包括以下步驟跨越至少兩個導(dǎo)線連接參數(shù)測量設(shè)備；跨越所述導(dǎo)線施加電壓；根據(jù)預(yù)定圖案(pattern)隨時間改變從該處獲得的所述電壓或電流；每隔一段時間測量參數(shù)并記錄參數(shù)值；以及將所述參數(shù)值隨時間的變化與一個或更多個已知的參數(shù)值變化圖案相比較，以確定被測試的通信線路的狀態(tài)。
所述測試圖案包含從包括導(dǎo)線對的a腿和b腿之間以及a腿和b腿各自與地之間的正、負(fù)和相反極性測試在內(nèi)的參數(shù)得到的線路特征(signature)。從而，測試時間間隔期間可能測量直到六個的潛在線路特征，各線路特征可與從先前的測試線路存在故障特征得到的或假想得到的存儲圖案進行比較。
依據(jù)本發(fā)明的特征，提供了一種線路測試設(shè)備，包括處理裝置，根據(jù)權(quán)利要求1到4的方法進行操作，并具有用于將參數(shù)測量設(shè)備耦合到導(dǎo)電對的一個或更多個金屬路徑的至少兩個連接和/或一個地連接；存儲裝置，用于記錄一段時間上的參數(shù)測量；以及控制裝置，用于在所述時間段期間控制電激勵的施加，從而可以獲得金屬對的線路特征，以用于與參數(shù)值的一個或更多個存儲圖案相比較。
該線路測試設(shè)備可以包括含有處理能力的單個單元，或者可以包括多個單元，這些單元中至少一個單元包括施加電激勵的裝置和用于耦合參數(shù)測量設(shè)備的裝置，其余的單元包括處理被測試的金屬對的線路特征的裝置。這兩種單元可分別包括測試頭和處理器單元，該測試頭和處理器單元通過低功率無線或紅外耦合相互通信。另選地，所述測試頭包括捕獲并存儲線路特征以隨后傳送到處理器單元進行分析的裝置。


現(xiàn)在參照附圖以示例的方式描述根據(jù)本發(fā)明的測試器和測試方法。在附圖中圖1是測試器結(jié)構(gòu)的示意方框圖；圖2是圖1的測試器的一部分的示意方框圖；圖3是圖1的測試器的第二部分的示意方框圖；圖4是示出了圖2所示的該部分測試器的操作的流程圖；圖5是示出了圖1的測試器的第三部分的操作的流程圖。
具體實施例方式
首先參照圖1，測試器包括三個部分，這三個部分相互合作來實現(xiàn)完全測試，但各個部分也可以單獨工作來完成通信線路的測試。第一部分1是便攜式測試頭，被設(shè)置為連接到客戶終端4處或其附近的客戶線路對2、3。
便攜式測試頭1與第二部分通信，第二部分包括計算機5，計算機5優(yōu)選地為便攜式計算機，例如National Panasonic的“Toughbook”便攜式計算機，其被預(yù)編程從而以后文描述的方式對測試結(jié)果進行分析。
第三部分位于電話交換機處，或者可以位于客戶線路與交換機之間的配電室(distribution cabinet)處，其包括遠(yuǎn)程單元6，可以由來自測試頭1的信令通過被測試的線路對或另一電路來控制遠(yuǎn)程單元6。
在操作中，測試頭1的測試探針或測試夾從端子7、8附接到或施加到客戶線路“A”腿2和“B”腿3。測試頭可以以獨立模式工作，在這種情況下，在微計算機的控制下，電壓和/或受控的電流可以施加到客戶線上，并可以進行漏電參數(shù)、電容參數(shù)、阻抗參數(shù)的參數(shù)讀取。在下文將更詳細(xì)地解釋測試頭的操作。在測試期間，可以使用端子9和10(‘C’和‘D’)，從而使得可以從相鄰線路施加信號并進行測量，同時端子11(“E”)連接到地。這種結(jié)構(gòu)使得可以進行客戶線路的A腿與地之間以及B腿和地之間的測量，并允許例如在桿頂處或在交叉連接室以及檢修孔內(nèi)測量線路2、3與其他線路之間的參數(shù)。
遠(yuǎn)程單元6具有對應(yīng)的端子A到E(17到21)，端子17、18在交換機處或交換總機的配線架處與客戶線路的A腿和B腿相連接，端子21(‘E’)同樣與地耦合。這種連接結(jié)構(gòu)允許進一步從遠(yuǎn)端進行測量，并通過向端子17、18施加信號音(tone)而使測試頭1的使用者監(jiān)聽，或相反使其搜索待測量的正確線路對。由此從遠(yuǎn)程測試器6和測試頭1兩者進行的參數(shù)測量使得可以更加接近地估計潛在故障的位置，并允許在交換機處施加電壓和電流，并在測試頭6處進行參數(shù)測量，或相反。
為了避免懷疑，應(yīng)該注意，雖然所參照的單元1和單元6中的端子都與線路對等連接，但它們可以與線路串聯(lián)連接，從而可以進行線路段的切入或切出和/或可能出現(xiàn)客戶線路連接回線卡以及其他交換機連接。這種行為再次促進了故障位置的識別，或使得可以進行客戶線路的故障段隔離從而可以進行進一步的測試。
注意，當(dāng)測試頭1進行獨立使用時，通過或不通過遠(yuǎn)程單元6來將數(shù)據(jù)存儲器用于捕獲隨時間讀取的參數(shù)，以用于隨后的潛在故障分析。在這種情況下，如果用戶從測試頭1自身沒有明顯發(fā)現(xiàn)結(jié)果，則所存儲的參數(shù)可以被下載到PC 5或其他計算機中以進行分析。
在另選的操作模式中，測試頭1可以在PC5的控制下使用或與PC5協(xié)同使用，從而可以對結(jié)果進行更為及時的分析和/或從而PC5可以根據(jù)并發(fā)分析確定應(yīng)當(dāng)進行什么進一步測試。應(yīng)該注意，PC5可以直接與測試頭1連接，但每一個也可以配備有適當(dāng)?shù)牡凸β薀o線通信配置，例如所謂的“藍(lán)牙”。在這兩種情況下，終端和PC之間的通信都已是成熟的技術(shù)，并且不需要在本文進一步描述。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，其以示意的形式更詳細(xì)地示出了測試頭1。再次地，端子A到E(7到11)被示為與切換單元12相連接，切換單元12通過電切換或電一機械切換，使電壓和電流信號施加到A腿和B腿和/或相鄰的線路對端子9和10，從而可以進行測量。類似地，切換單元可以以各種方式適當(dāng)?shù)厍腥肱c切出測量設(shè)備(由測量單元13表示)與這些端子的耦合。雖然本文使用了術(shù)語電壓信號和電流信號，但是很明顯，這些信號可隨時間改變，并且可以例如是正弦的、非正弦的或混合的頻率信號，這些信號表示正常出現(xiàn)在線路對上的信令，或者相反地，這些信號使得可以測試線路對這種信號變化的反應(yīng)。所施加的信號在微處理器15(其自身可能受PC5(圖1)的控制)的控制下由變量控制器14生成。這里示出的測試頭1和PC5之間的連接為通過通信單元16的低功率無線通信。
還應(yīng)注意，伴隨著參數(shù)測量設(shè)備13的選擇，微處理器15還通過切換單元12控制線路連接的各種組合的切入與切出。
如上所述，測試頭1可以與圖1的遠(yuǎn)程單元6協(xié)同工作，并因此包括跟蹤功能，以使得可以識別從交換機或配線架傳來的信號音和其他信息。這可以是通過音頻識別或其他識別，例如，可以傳送數(shù)字跟蹤圖案，該圖案被輸出到測試頭處的音頻或視頻顯示器上。該功能被表示為跟蹤和預(yù)測試22，跟蹤功能使得例如可以識別將被測試的特定線路對。
包括預(yù)測試功能來使完善，該功能可以用于識別被測試的線路中出現(xiàn)的其他信號和電壓，例如檢查危險電壓的出現(xiàn)、其他信號(例如ADSL或可能被測試信號的施加的不利影響的類似信令)的出現(xiàn)、以及被測試線路的其他使用。只有在執(zhí)行了這些測試之后，才能確保使用該設(shè)備的人的安全、避免對單元的損壞并且避免了對實時客戶業(yè)務(wù)量的干擾的情況下，開始主測試。
最后，在測試頭1內(nèi)，示出了數(shù)據(jù)存儲元件23，其用于捕獲來自測量設(shè)備13的結(jié)果以及由操作者輸入的或從遠(yuǎn)程單元傳輸?shù)綔y試頭的定時單元和參考數(shù)據(jù)。
下面參照圖3。圖3示出了遠(yuǎn)程單元6的示意圖，遠(yuǎn)程單元6也受微處理器24的控制，并且并入了切換單元25。端子17、18如前所述地連接到客戶線路的A腿和B腿，端子19和20連接回交換機處的客戶線卡(未示出)。在微處理器的控制下，在測試需要時，切換單元可以用于使客戶線路與交換機斷開，但希望通過使C、D端子與A、B端子相接通來保持正常的客戶線路業(yè)務(wù)，但測試頭或PC向遠(yuǎn)程單元6發(fā)送信令以使該線路從其他設(shè)備上斷開的情況除外。
為此目的，提供了通信收發(fā)機26，其響應(yīng)于來自測試頭的線路信令將請求傳送到微處理器24。微處理器24控制其他單元(例如包括切換單元25)以使用終端單元27使線路成為回路，或通過切換單元25在端子17和18之間提供終端電阻。
還提供了數(shù)據(jù)存儲器29以使測試圖案等能夠被存儲，而被微處理器24使用，和/或存儲在測試頭1處施加的條件的控制下或響應(yīng)于該條件而在遠(yuǎn)程測試器處執(zhí)行的參數(shù)測量的結(jié)果。
暫時返回圖1，在使用中，PC5可以被用戶激活，以運行控制測試頭1和/或遠(yuǎn)程單元6的測試程序，從而施加條件、連接或斷開到交換機線卡或客戶終端的各種直通連接，并捕獲各種可測量線路狀態(tài)。一旦在測試頭1和遠(yuǎn)程單元6之間建立了通信(這可能是通過用戶使用連接有測試探針的端子7和8來搜索信號音而實現(xiàn)的)，就可以進行測試了。為此，PC5(以及微處理器15)包括基于獲知的分析系統(tǒng)，該分析系統(tǒng)通過掃描先前已知的故障線路對來得到。因此，通過以施加或不施加端接電阻、回路等的方式對線路對等施加預(yù)定圖案的信號音、電壓和電流，并測量交換機處和/或桿頂部處的A腿和B腿之間的參數(shù)以及各腿和地電勢之間的參數(shù)，并將條件應(yīng)用到相鄰的線對并測量與這些線對相關(guān)的參數(shù)，可以綜合地確定潛在故障。具體地，可以通過知識庫評估可能發(fā)展成故障或在特定條件(例如大雨后)下將引發(fā)故障的線路劣化。
參照圖5，首先由技術(shù)人員對圖1的PC5編程，以在一段時間內(nèi)發(fā)展出施加到多個線路的掃描圖案(步驟400)。使用不同的測試掃描圖案(通過線路回路/阻抗、連接切入與切出等改變各種電壓/電流/頻率)并捕獲被測試線路的參數(shù)(諸如線路對腿之間以及各腿和地之間的電容、漏電阻抗等)(步驟405)得到數(shù)百次掃描的結(jié)果，這些線路中一些線路將被獲知為故障線路。
現(xiàn)在，在對于沒有表現(xiàn)出故障但隨后會以某些方式成為故障的線路對存儲了一系列測試結(jié)果的情況下，可以復(fù)查所存儲的測試圖案來測試與這些線路相關(guān)的規(guī)范的偏離，從而可以使用隨時間發(fā)生的降級的知識庫來進行工程分析。
因而，可以存儲與這些掃描圖案相關(guān)的掃描圖案和參數(shù)圖案，已知故障線路的詳細(xì)情況以及從工程分析中獲得的潛在故障的詳細(xì)情況可以被輸入到PC5(步驟410)，并且可以鏈接所述圖案和工程分析以用于后續(xù)使用(步驟415)。
對于隨時間發(fā)展的各掃描圖案，可以在特定掃描圖案時刻或以百分比變化(掃描圖案可以在其范圍內(nèi)變化)來增加閾值(例如最小和最大線路阻抗)(步驟420)，從而當(dāng)多個測試掃描給出類似結(jié)果時，可以建立變量參數(shù)的最小化的圖案組。
所有這些功能都可在PC5中實現(xiàn)，但只需在測試頭1的微處理器中保持電壓/電流和信號音掃描圖案，這是因為其只簡單地捕獲參數(shù)圖案以用于PC5的后續(xù)使用。注意，在適當(dāng)?shù)那闆r下，掃描圖案將包括用于在遠(yuǎn)程端(交換機)插入阻抗、線路回路等的指令集，從而可以進行完全測試。測試圖案可以是從幾微秒的變化到相當(dāng)長的測試的任何長度，并可包括在不同的測試階段以不同方式施加測試探針或連接時對于工程師的指令輸出。可以使用不同的掃描圖案對任一線對進行幾種測試，從而對于后續(xù)分析可以使用幾種參數(shù)掃描結(jié)果。
因而還參照圖5，當(dāng)線路對被測試時，測試頭獨立地或通過通信連接在PC5的控制下，將改變電壓/電流/頻率的已知測試掃描圖案之一施加到交換機處的遠(yuǎn)程單元并將切換指令傳輸?shù)皆搯卧?步驟500)，從而實現(xiàn)了掃描圖案的受控定時。隨著測試的進展，測試頭將捕捉參數(shù)(步驟505)并且使用時間鏈接將參數(shù)存儲為各種參數(shù)指標(biāo)組合的結(jié)果鏈接組，以確保輸入到線路中的條件可以與所得的參數(shù)掃描相比較。
所掃描的圖案可以被存儲以隨后下載到PC5，和/或可以被存儲在測試頭出以隨后進行下載和比較。注意，在交換機處的遠(yuǎn)端單元也可同時捕獲測試圖案結(jié)果，從而可以從該源獲得與所施加的掃描圖案鏈接的可比較日期，并可以并入到用于比較的知識庫。
因此，在步驟510，PC5可以整理所捕獲的圖案并在所捕獲的圖案和所存儲的施加變量的圖案之間進行比較，同時尋找已知故障條件之間的匹配。如果沒有獲得捕獲的參數(shù)和存儲組之間的匹配(或所捕獲的圖案落入了相對于非故障線路存儲的可接受圖案的變量內(nèi))(步驟520)，那么可以提供線路良好的簡單的輸出消息。同時，掃描結(jié)果可以存儲在PC5中或傳送到主數(shù)據(jù)庫中用于未來參考。這里應(yīng)注意，PC5可以根據(jù)主數(shù)據(jù)庫而被定期更新，從而根據(jù)被執(zhí)行的所有測試的參數(shù)掃描趨勢和獲得的故障分析可以不時地被用于更新該處理。此外，可以開發(fā)掃描圖案，并與參數(shù)掃描結(jié)果相關(guān)聯(lián)，從而穩(wěn)定地提高了對故障(以及可能導(dǎo)致故障的劣化)的識別(從而能夠進行預(yù)先修復(fù))。
最后，在獲得了與故障圖案的測試匹配的情況下，PC5將最可能故障的結(jié)果輸出，并在可能的情況下，還輸出其可能的位置。
此前描述的方法和設(shè)備對于定位所謂的動態(tài)故障(其響應(yīng)于特定線路條件而展示)特別有用。例如，響應(yīng)于鈴流的應(yīng)用而發(fā)生的一些故障難于定位，但使用測試圖案的模擬這些條件并監(jiān)測線路的特征可以測試這些動態(tài)故障?？梢詼y量脈沖響應(yīng)以提供用于比較的適當(dāng)?shù)男盘枴?br> 權(quán)利要求
1.一種測試通信線路的方法，包括以下步驟跨越至少兩個導(dǎo)線連接參數(shù)測量設(shè)備；跨越所述導(dǎo)線施加電壓；根據(jù)預(yù)定圖案隨時間改變從該處獲得的所述電壓或電流；每隔一段時間測量參數(shù)并記錄參數(shù)值；以及將所述參數(shù)值隨時間的變化與一個或更多個已知的參數(shù)值變化圖案相比較，以確定被測試的通信線路的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試通信線路的方法，其中，所述測試圖案包括從包含導(dǎo)線對的a腿和b腿之間的正、負(fù)和相反極性測試在內(nèi)的參數(shù)得到的線路特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測試通信線路的方法，其中，所述測試圖案包括從包含a腿和b腿各自與地之間的正極性和負(fù)極性測試在內(nèi)的參數(shù)得到的線路特征。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的測試通信線路的方法，其中，在測試時間間隔期間測量多個線路特征，將各線路特征與從先前測試的顯現(xiàn)出故障特征的線路得到的或假想得到的存儲圖案進行比較。
5.一種線路測試設(shè)備，包括處理裝置，根據(jù)權(quán)利要求1到4的方法進行操作，并具有用于將參數(shù)測量設(shè)備耦合到導(dǎo)電對的一個或更多個金屬路徑的至少兩個連接和/或一個地連接；存儲裝置，用于記錄一段時間上的參數(shù)測量；以及控制裝置，用于在所述時間段期間控制電激勵的施加，從而可以獲得金屬對的線路特征，以用于與參數(shù)值的一個或更多個存儲圖案相比較。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線路測試設(shè)備，包括這樣的單元，其包含用于捕獲和分析線路特征的處理能力。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線路測試設(shè)備，包括多個單元，這些單元中至少一個單元包括施加電激勵的裝置和用于耦合參數(shù)測量設(shè)備的裝置，其余單元包括處理被測試的金屬對的線路特征的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線路測試設(shè)備，其中，所述多個單元分別包括測試頭和處理器單元，該測試頭和處理器單元通過低功率無線或紅外耦合相互通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線路測試設(shè)備，其中，所述多個單元分別包括測試頭和處理器單元，該測試頭和處理器單元通過直接耦合相互通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的線路測試設(shè)備，其中，所述測試頭包括捕獲并存儲線路特征以隨后傳送到所述處理器單元并進行分析的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求5到10中任一項所述的線路測試設(shè)備，還包括遠(yuǎn)程單元，其在所述處理器單元的控制下進行操作以施加測試圖案，并對將回路阻抗值和/或電流/電壓和/或頻率信號施加到被測試線路進行控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的線路測試設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括一測試頭或所述測試頭，并且其中，控制所述遠(yuǎn)程單元的信令在所述處理器單元的控制下被從所述測試頭傳送到所述遠(yuǎn)程單元。
全文摘要
該線路測試設(shè)備包括PC(5)，其存儲很多已知故障條件下的已知線路測試特征參數(shù)，其中通過對被測試的線路對(2，3)施加變化信號，由測試頭(1)捕獲在對所述線路施加變化信號期間的參數(shù)，可以進行線路狀態(tài)的估計。位于交換機處的遠(yuǎn)程單元(6)可以用于響應(yīng)于各種電激勵來完成線路參數(shù)的自動掃描。本發(fā)明在修復(fù)前確定動態(tài)以及永久的故障方面特別有效。
文檔編號H04M3/30GK1768524SQ200480008412
公開日2006年5月3日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者戴維·奧芬納斯特, 馬克·安德魯·弗萊徹, 邁克爾·戴維·霍伊 申請人:英國電訊有限公司