基于统计决策法的宽带测试诊断系统的研究

摘要　非对称用户数字线路的性能受多个因素影响，故障复杂。本文在简要介绍宽带测试方案的基础上，介绍了一种基于统计决策法的方案。用这样的方案改进原有的测试方案，可以使系统具有更优的精度。

关键词　宽带接入　ADSL　测试　统计决策法

1、引言

　　本文提出的诊断系统的基本原理是统计决策法，可以在使用人没有经验、或者有经验介入的情况下，通过测试系统长时间、周期性、对一个端口或者对多个端口轮询提取数据，综合判断，可以在原有硬件测试方案的基础上直接改造。

　　ADSL接入技术中线路指标的测试是进行预检测、判断故障的基础。目前用户线路的常见问题主要有线路太长、多条桥接抽头、混合线径、加感线圈、噪声干扰、接触不良、阻抗失配、绝缘老化、接地不良等。传统的ADSL的测试项目主要有DMT测试、纵向平衡度测试、DMM测试、TDR测试、ATU-R仿真测试、ATU-C仿真测试、Ping测试、噪声测试、频率响应测试，利用这些测试项目的结果判断可开通速率、故障种类、故障位置。本文介绍的方法可以进一步提高线路的诊断能力，提高预检测的能力，更准确地查找故障，更深入地挖掘速率潜力。

2、系统组成

　　目前宽带在线测试系统硬件方案的基本组成是测试接入矩阵和宽带测试头。本文提出的诊断系统方便实用，即使用一套软件运行在网管上，不用额外增加硬件。软件可以通过接口（例如RS232）和宽带测试头通信，主要完成测试命令的下发、测试结构上报以及正常的握手信息。本软件可以控制宽带测试硬件，进行复位、加载、配置参数、接口通信等操作。软件包括主程序部分、数据库、用户界面部分、数据收集分类和处理部分、驱动部分等。

3、程序设计流程图

图1　程序流程图

　　本系统由主界面进入参数设置界面及诊断结果界面，如图1所示。在设置参数时，既可以使用者自行设置，也可以选取记录在数据库中的历史设置值。参数设置界面完成设置任务。程序根据当前状态选择合适的测试流程。系统将对电话号码所对应的硬件地址发送抓线的命令，根据测试流程下发相应的测试指令。每个测试项目的分项得到的测试结果将通过硬件测试系统接口上报，系统先进行数据的收集和分类，然后根据不同的情况选择不同的算法进行处理，处理之后形成综合诊断结果，显示在诊断结果界面上。

　　3.1　数据库建立

　　数据库部分包括用户的设置记录、宽带测试头上报的信息和诊断记录等。本系统建立数据库是为了方便用户直接选取以往所设置的参数以及查阅上报的数据，而且数据库记录了历次诊断的结果。每条记录由若干个字段构成。用户可以查到指令码、测试项目、数据内容、单位、设定等。

　　3.2　人机界面程序设计

　　用户界面部分是完成用户和本系统的信息交互。为了实现有效的交互功能，我们设计了一系列友好的人机界面：数据库查询主界面、新纪录确认界面、诊断结果显示界面。

　　本系统提供了对数据库的各种查询操作，便于用户可以直接从以往的历史纪录中选取参数值。查询界面显示出了数据库记录的内容，同时使用工具栏中的控件，可以从一个记录转移到另一个纪录。本界面还提供向导对话框来依次实现赋值操作。赋值后，本程序提供给用户一个新纪录确认窗口，方便用户确认。诊断结果窗口显示诊断的结果以及帮助和排除故障的建议。

　　3.3　驱动程序

　　驱动部分对宽带测试头完成数据和命令的传送。通过串口对硬件测试头发出控制命令，并对被测用户进行自动抓线。硬件测试头收到命令后，会执行自动抓线、启动测试、上报结果。

　　3.4　数据收集分类和处理部分

　　数据收集分类和处理部分完成宽带测试头传送的数据的收集和分类，并通过数值计算完成对线路的诊断。

　　诊断分为两大类，即已知故障的类别或者出现某类故障的先验概率的情况下的诊断，称为监督诊断；如果故障的类别未知，这时的诊断称为非监督诊断。

　　对于监督诊断，其原理是将每次硬件测试头所上报的结果当作一个样本，每个样本是一个多维的矢量。所有收集的样本组成多维的矢量空间。因为线路故障中有的故障是与时间有关的，所以样本是时变的。同一类故障产生的样本比较接近，而不同类别的故障产生的样本相差较大。在这个基础上，根据判决函数值最接近哪一类故障来判断故障的种类。根据样本矢量，可以获得判决函数、各类故障的判别指标、数理统计中的分布，以此得出诊断结果及误差。

　　非监督诊断是在对发生故障的情况无所了解，仅根据多次上报的测量结果进行自身的相似性比较和阈值比较。不同的故障会产生不同的测量结果，每一个测量结果就是一个多维样本矢量，倾向于聚集在各自的均值附近。对样本矢量集合探测这样的聚集倾向，即分析所有收集的样本，得到中心值和标准偏差及相似性距离，以此得到诊断结果及判决误差。

4、结论

　　根据该系统的测试结果诊断线路故障，其效果好于以前的硬件测试方案，尤其是线路噪音较为严重时，测量准确度有明显提高。

　　利用宽带测试诊断系统，在安装ADSL前，能单端测出线路的质量状况，并能评估该线路达到的最大速率；在开通ADSL时，能够验证开通的速率；在线路提速前可以进行二次测试，以便对线路进行再次评估；当线路出现故障时，可以对线路进行诊断，并且诊断的准确度高。

　　利用宽带测试诊断系统，能够避免盲目装机，提高装机成功率，提高排障的成功率，对维护人员的要求降低。宽带线路测试是宽带运行维护系统的核心，提高测试准确度很有意义。

作者：陈卫　余成　周彩铃　荆秀芝 来源：电信工程技术与标准化