CN102098178B - 电缆诊断系统以及以太网端口配置的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电缆诊断系统以及以太网端口配置的方法和系统，更具体地说，涉及一种使用自动的系统化处理发现电缆类型的系统和方法。PHY可设计为测量电缆的电学特性(举例来说，插入损耗、串话、长度等)以实现电缆类型的确定。确定的电缆类型可用于诊断布线基础设施或动态配置或运行过程。
Description
本申请是申请日为2007年12月14日、申请号为200710160257.3、发明创造名称为“电缆诊断系统以及以太网端口配置的方法和系统”的中国发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及网络布线的系统和方法，更具体地说，涉及布线基础设施的诊断。
背景技术
计算机网络的发展促进了网络电缆使用的增加。最初，可使用具有“电话等级(telephone grade)”线缆的第3类电缆来支持10BASE-T以太网。这些价廉的双绞线电缆支持高达100米的距离。
随着网络速度的增加，第3类电缆已不能支持更高的传输速度。于是，便使用第5类电缆以支持如100BASE-T的快速以太网。今天，随着网络电缆革新的下一步，出现了用于支持吉比特以太网和更高速度的第6类电缆。
在传输速度的整个革新过程中，也促使了网络电缆基础设施的发展。而网络电缆基础设施的发展常常促使新的网络电缆加入到现有的基础设施中。因此，在这样的情况下出现的电缆基础设施类似于不同类型电缆的拼凑。只有新的布置可能具有采用单个类型的电缆的布线基础设施。
在电缆布线的发展过程中，其导致的最典型的结果就是其网络布线基础设施包括多代的网络电缆类型。举例来说，一个办公室，可能有遍布整个办公室的混用的第3类、第5类和第6类网络电缆。这是由于移除旧的网络电缆需要一定费用，并且这些旧的网络电缆依然可用于特定的应用子集。最终，网络电缆的混用带来重要的挑战，即在特定的应用中确保使用正确的电缆类型。一般地，电缆类型的确定需要手动执行电缆测试。这个过程需要消耗时间和大量金钱。需要一种可实现自动检测网络电缆类型的机制。
发明内容
本发明提供了一种用于使用PHY诊断布线基础设施的系统和/或方法，结合至少一幅附图进行了充分的展现和描述，并在权利要求中得到了更完整的阐述。
根据本发明的一个方面，一种电缆诊断系统包括：
位于PHY中的电缆检测组件，用于测量与所述PHY相连的以太网电缆的电学特性；
控制器，用于基于所述测量的电学特性确定所述以太网电缆的类型，所述控制器可用于生成所述确定的以太网电缆类型的报告。
优选地，所述电缆检测组件测量所述以太网电缆的插入损耗。
优选地，所述电缆检测组件测量所述以太网电缆的串话。
优选地，所述电缆检测组件测量所述以太网电缆的长度。
根据本发明的一个方面，一种以太网端口配置系统，包括：
位于PHY中的电缆检测组件，用于测量与所述PHY相连的以太网电缆的电学特性；
控制器，用于基于所述测量的电学特性确定所述以太网电缆的类型，所述控制器可基于所述确定的以太网电缆类型配置以太网端口的运行。
优选地，所述电缆检测组件测量所述以太网电缆的插入损耗。
优选地，所述电缆检测组件测量所述以太网电缆的串话。
优选地，所述电缆检测组件测量所述以太网电缆的长度。
优选地，所述控制器确定以太网端口是否可用。
优选地，所述控制器改变以太网端口的参数。
优选地，所述控制器改变以太网端口的电路。
优选地，所述电缆检测组件测量所述以太网电缆的长度。
根据本发明的一个方面，一种以太网端口的配置方法，包括：
一旦初始化以太网端口，就基于测量的电学特性确定与所述以太网端口连接的电缆的类型；以及
基于所述确定的电缆类型配置所述以太网端口。
优选地，所述确定包括测量所述以太网电缆的插入损耗。
优选地，所述确定包括测量所述以太网电缆的串话。
优选地，所述配置包括激活所述以太网端口。
优选地，所述配置包括无效所述以太网端口。
优选地，所述配置包括调整所述以太网端口的参数。
优选地，所述配置包括调整所述以太网端口的电路。
优选地，所述方法进一步包括生成所述确定的电缆类型的报告。
附图说明
为了说明上述的方法和本发明获得的其它优点和特征，参照附图中示出的具体实施例，对在前简要说明的本发明作进一步详细的描述。应了解，这些附图仅仅是本发明的典型实施例，并不能看作是对其范围的限制，通过使用以下的附图，将对本发明作更加具体和详细的描述和说明：
图1是使用电缆特征信息确定电缆类型的系统实施例的示意图；
图2是测量过程的流程图；
图3示出了可在变压器的线路侧或收发器一侧缩短的电缆对；
图4是第3类和第5类电缆的插入损耗测量的示意图；
图5是第3类和第5类电缆的近端串话测试的示意图；
图6是使用电缆类型信息的流程图。
具体实施方式
以下详细讨论了本发明的各种实施例。需要了解的是，具体实施方式的讨论仅仅出于描述的目的。本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以使用其它的元件和配置。
电缆类型的确定对于针对特定应用的电缆的使用具有显著的影响。例如，确定一种电缆是属于第5类电缆，其将可用于100BASE-T快速以太网应用。分析与电缆类型相关的电缆基础设施是确保电缆基础设施被恰当使用的关键。因此，在自动模式下系统地分析电缆基础设施是本发明的一个特征。
根据本发明，使用由PHY(物理层)进行的线路特性(lime characteristics)测量来分析电缆基础设施(infrastructure)。图1示出了在网络电缆中测量线路特性的系统的实施例。如图所示，测量系统100包括PHYs 130-1到130-N，每个PHY均可连接到以太网开关120。每个PHY也可于CPU 100连接，为了简明起见，仅仅示出了从CPU 110到PHY 130-N的单个连接。
在一个实施例中，CPU 110与以太网开关120和PHYs 130-1到130-N集成在单个芯片上。在另一实施例中，以太网开关120和PHYs 130-1到130-N集成在与CPU 110分开的单个芯片上，并可通过一系列接口与CPU 110通信。
可参考图2示出的流程图，对测量系统100在实现本发明的原理时的运作进行描述。如图所示，如2的流程始于步骤202，在此，PHY 130-N中的收发器测量与PHY 130-N相连的电缆的线路特性。在一个实施例中，可在CPU 110控制的回波抵消器模块执行的回波抵消会聚过程中，执行所述测量，以确定插入损耗、串话和电缆长度。在步骤204中，将收发器获得的线路特性测量值发送到CPU 110。
在步骤206中，使用线路测量数据来确定电缆类型(举例来说，第3、5、6、7类等)。在一个实施例中，除了电缆类型以外还测定电缆的长度。在各种实施例中，可由CPU 110或其它负责诊断或报告电缆类型的任何其它系统组件执行这些确定。在确定电缆类型(以及可能的电缆长度)以后，接着在步骤208中系统可确定其对系统配置和/或运行的影响。以下将对这种影响系统配置和/或运行的例子作非常详细的介绍。
如上所述，可测量以太网电缆的一个或多个特性，如插入损耗、串话和长度等，以确定电缆类型。应注意，以太网电缆的插入损耗、串话和长度测量是可用于估计电缆类型的特征的一个示例。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以使用其它的测量。
一般而言，不同的电缆类型在一定频率范围内符合其自身定义的插入损耗标准。在电缆上传输的电信号基于电缆的类型出现不同程度的衰减，插入损耗是频率和电缆长度的函数，对每种电缆类型都很好定义。为了确定电缆类型，系统可发送具有预定频率分量的一个、多个或连续脉冲到电缆中。在接收端，系统可测量衰减量级(magnitude attenuation)和相位失真，接着将这些信息与电缆长度组合以确定电缆类型。
在一个实施例中，可关闭链接伙伴(link partner)，并将电缆对从变压器的线路侧或相反(收发器)侧断开。这种情况下，几乎所有的附带脉冲都可回射到具有相同极性的发射端，并且这些脉冲将经历对应于两倍的电缆长度的插入损耗。图4示出了可用于测量100m的第3类电缆和第5类电缆的插入损耗。
在另一实施例中，可关闭链路伙伴，并将电缆对从变压器的线路侧或相反(收发器)侧缩短。如图3所示，在此A+短于A-。这种情况下，几乎所有的附带脉冲都可回射到具有相反极性的发射端，并且这些脉冲将经历对应于两倍的电缆长度的插入损耗。
在另一实施例中，可关闭链接伙伴，并将两电缆对从另一对断开并缩短，以构成一个回路(举例来说，A+缩短到B+且A-缩短到B-)。这可在变压器的线路侧或相反(收发器)侧实现。这种情况下，几乎所有的附带脉冲都可回发到不同对的发射端，并且这些脉冲将经历对应于两倍的电缆长度的插入损耗。
在另一实施例中，可暂时性开启链接伙伴以发送预定脉冲。这种情况下，这些脉冲将经历对应于电缆长度的插入损耗。
串话类似于插入损耗，不同的电缆类型在一定频率范围内符合其自身定义的串话标准。在电缆上传输的电信号根据电缆的类型注入不同的噪声到相邻的线对。串话是频率和电缆长度的函数，对每种电缆类型都很好定义。为了确定电缆类型，系统可发送具有预定频率分量的一个、多个或连续脉冲到电缆中。在接收端，系统可测量衰减量级和相位失真，接着将这些信息与电缆长度组合以确定电缆类型。
已有两种类型的串话：近端串话(NEXT)和远端串话(FEXT)。对于NEXT，噪声注入来自一个或多个本地发射器，而对于FEXT噪声注入来自一个或多个远端发射器，无论是NEXT或FEXT或他们的组合都可用于确定电缆类型。图5示出了可用于测量第3类电缆和第5类电缆的示例。
在一个实施例中，可使用时域反射计(TDR)直接确定电缆长度。在一个可选实施例中，可基于使用注入信号的往返路程在插入损耗的测量过程中生成的数据，来直接确定电缆长度。在此，发送和接收上述脉冲的时间间隔与电缆长度呈线性比例。通过将传播速度和时间间隔相乘就可计算电缆长度，接着将其除以2以计算往返延时。
系统可采用多种方式使用基于PHY测量确定的电缆类型。例如可在诊断性能中使用电缆类型，或作为动态设置或运行过程的一部分使用电缆类型。
本发明的原理可应用在布线基础设施的通用诊断中。例如，通常重要的是，适合在使用前对配线柜或数据中心中的电缆进行识别。如果需要对几百个或者上千个网络电缆进行识别，手动完成将是一个耗时的工作。如果不以系统的方式执行和/或记录的话，手动识别容易出错。
本发明的诊断工具将运用于布线基础设施，并以系统的方式确定电缆的类型。例如，基于对如插入损耗和串话的测量，诊断工具可将与一个底盘相连的电缆进行分类。接着可提供电缆类型报告以提醒技术员该布线基础设施的种类。接着可毫不费力地“清除”不符合某个规范的电缆。需要注意的是，这个诊断工具也可用于识别特定电缆类型的链路中的任意部分。
更常用地，本发明的又一特征是，这样一个诊断工具能作为动态配置或运行过程的一部分合并。图6的流程图中示出了这样一个动态配置或运行过程的示例。
如图所示，这个过程始于步骤602，在此以太网收发器测量与端口相连的电缆的线路特性。在一个实施例中，这个线路特性可包括插入损耗、串话和长度。在步骤604中，可基于测量的这些线路特性识别电缆类型。接着，在步骤606确定识别的电缆类型是否符合基本规范。
例如，考虑其应用，如由IEEE 802.3an定义的10GBASE-T。这个规范包括使用第7类以太网布线所需的最低要求。在这个例子中，确定其电缆类型是第7类或更高类型意味着与端口相连的电缆是包括在规定的电缆规范中的。接着，在步骤612中，这个第7类或更高类的确定使得可在与这个特定端口相连的电缆上进行10GBASE-T通信。
一般而言，在步骤606的确定可看作是门限确定，其规定了给定的应用是否可以在先前未经确认的电缆上执行。换句话说，不需要在将其连接到端口以前对电缆类型进行识别。而是在电缆连接到端口以后，将线路特性的测量用于识别电缆的类型。接着，这个确定将用于判断该端口是否可用。如果电缆符合其规范，这个端口将可用。如果电缆不符合其规范，这个端口将不可用。这种情况下，也可生成警报通知与端口相连的电缆不符合给定应用的规范。
在一个实施例中，电缆类型的识别也可用于端口的配置或运行。这种情况下，确定电缆不符合基本规范将导致在步骤608的第二次确定，在步骤608中，将确定一个较低的电缆类型是否可用于所述应用。通常，在当给定应用的标准规范是基于最差假设时，这个第二确定是有用的。例如，标准规范是基于电缆长度的最差估计的。在此，在较短的距离上，设计用于支持100米电缆上的通信的规范可在更短距离上以较差质量运作。
考虑到这种可能性，可对在步骤608的确定进行设计，使得现有的电缆基础设施的使用得以最佳化。即使给定电缆并不符合保守规范的情况下，本发明的原理允许执行附加的分析以确定在特定的应用安置中与端口相连的给定电缆是否可用，以代替过分依赖仅仅基于电缆类型的电缆性能特性。
应了解，在步骤608中执行分析的特定组件可依赖于给定的应用。在一个简单的实施例中，这个分析可基于附加因素的简单确定，如采用长度限定一个较差品质的线缆。在此，对于不符合第7类电缆的保守规范的电缆，在其长度小于预定的门限值时(举例来说，50米)，也可限制性使用。
回到图6所示的流程图，如果在步骤608的确定指示电缆不可用于给定的应用，接着将生成警报。这个警报一般设计为通知给定的端口不符合规范。在一个实施例中，系统可设计为依然试图使用在那个接口上的电缆，以观察其是否支持给定应用。
如果在步骤608的确定指示不符合标准规范的电缆依然可用于给定的应用，接着可在步骤610定义所述端口的适合配置。应了解，特定端口配置可依赖与特定的应用。在一个例子中，端口配置可简单地包括记录在所述端口使用的电缆类型。在另一个例子中，端口配置还可包括对该端口上的电路或其它参数的调整以适应识别出的电缆类型。在识别合适的配置后，在步骤612中，可继续运行所述应用。
如上所述，使用PHY测量获得的各种电缆特性可用于在自动模式下系统地确定电缆类型。这个电缆类型信息可用于执行电缆基础设施的诊断或合并为动态配置或运行过程的一部分。
根据对前述的描述的回顾，本发明的各个方面对本领域技术人员来说是显而易见。虽然以上公开了本发明的多个显著特征，在阅读了公开的本发明之后，对于本领域技术人员来说，本发明可以多种方式实现或执行将是显而易见的，因此，上述描述不应看作是对其它实施例的排除。同样地，应了解，在此使用的术语和措辞是以说明为目的的，而不应看作是对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种电缆诊断系统，其特征在于，包括：位于物理层中的电缆检测组件，用于测量与所述物理层相连的以太网电缆的电学特性；
控制器，用于基于所述测量的电学特性确定所述以太网电缆的类型，所述控制器用于生成所述确定的以太网电缆类型的报告；
其中，所述测量与所述物理层相连的以太网电缆的电学特性包括测量所述以太网电缆的插入损耗；
其中，测量所述以太网电缆的插入损耗指发送具有预定频率分量的一个、多个或连续脉冲到电缆中，关闭链接伙伴，并将电缆对从变压器的线路侧或相反侧断开，然后在具有相同极性的发射端测量回射的附带脉冲的衰减量级和相位失真；所述附带脉冲经历对应于两倍的以太网电缆的长度的插入损耗；或者，
测量所述以太网电缆的插入损耗指发送具有预定频率分量的一个、多个或连续脉冲到电缆中，关闭链路伙伴，并将电缆对从变压器的线路侧或相反侧缩短，然后在具有相反极性的发射端测量回射的附带脉冲的衰减量级和相位失真；所述附带脉冲经历对应于两倍的以太网电缆的长度的插入损耗；或者，
测量所述以太网电缆的插入损耗指发送具有预定频率分量的一个、多个或连续脉冲到电缆中，关闭链接伙伴，并在变压器的线路侧或相反侧将两电缆对从另一对断开并缩短，以构成一个回路，然后在不同对的发射端测量回射的附带脉冲的衰减量级和相位失真；所述附带脉冲经历对应于两倍的以太网电缆的长度的插入损耗。
2.根据权利要求1所述的电缆诊断系统，其特征在于，所述电缆检测组件测量所述以太网电缆的串话。
3.根据权利要求1所述的电缆诊断系统，其特征在于，所述电缆检测组件测量所述以太网电缆的长度。
4.一种以太网端口配置系统，其特征在于，包括：
位于物理层中的电缆检测组件，用于测量与所述物理层相连的以太网电缆的电学特性；
控制器，用于基于所述测量的电学特性确定所述以太网电缆的类型，所述控制器可基于所述确定的以太网电缆类型配置以太网端口的运行；
其中，所述电缆检测组件测量所述以太网电缆的插入损耗；
其中，测量所述以太网电缆的插入损耗指发送具有预定频率分量的一个、多个或连续脉冲到电缆中，关闭链接伙伴，并将电缆对从变压器的线路侧或相反侧断开，然后在具有相同极性的发射端测量回射的附带脉冲的衰减量级和相位失真；所述附带脉冲经历对应于两倍的以太网电缆的长度的插入损耗；或者，
测量所述以太网电缆的插入损耗指发送具有预定频率分量的一个、多个或连续脉冲到电缆中，关闭链路伙伴，并将电缆对从变压器的线路侧或相反侧缩短，然后在具有相反极性的发射端测量回射的附带脉冲的衰减量级和相位失真；所述附带脉冲经历对应于两倍的以太网电缆的长度的插入损耗；或者，
测量所述以太网电缆的插入损耗指发送具有预定频率分量的一个、多个或连续脉冲到电缆中，关闭链接伙伴，并在变压器的线路侧或相反侧将两电缆对从另一对断开并缩短，以构成一个回路，然后在不同对的发射端测量回射的附带脉冲的衰减量级和相位失真；所述附带脉冲经历对应于两倍的以太网电缆的长度的插入损耗。
5.根据权利要求4所述的以太网端口配置系统，其特征在于，所述电缆检测组件测量所述以太网电缆的串话。
6.一种以太网端口配置方法，其特征在于，包括：
一旦初始化以太网端口，就基于测量的电学特性确定与所述以太网端口连接的电缆的类型；以及
基于所述确定的电缆类型配置所述以太网端口；
其中，所述确定包括测量所述以太网电缆的插入损耗；
其中，测量所述以太网电缆的插入损耗指发送具有预定频率分量的一个、多个或连续脉冲到电缆中，关闭链接伙伴，并将电缆对从变压器的线路侧或相反侧断开，然后在具有相同极性的发射端测量回射的附带脉冲的衰减量级和相位失真；所述附带脉冲经历对应于两倍的以太网电缆的长度的插入损耗；或者，
测量所述以太网电缆的插入损耗指发送具有预定频率分量的一个、多个或连续脉冲到电缆中，关闭链路伙伴，并将电缆对从变压器的线路侧或相反侧缩短，然后在具有相反极性的发射端测量回射的附带脉冲的衰减量级和相位失真；所述附带脉冲经历对应于两倍的以太网电缆的长度的插入损耗；或者，
测量所述以太网电缆的插入损耗指发送具有预定频率分量的一个、多个或连续脉冲到电缆中，关闭链接伙伴，并在变压器的线路侧或相反侧将两电缆对从另一对断开并缩短，以构成一个回路，然后在不同对的发射端测量回射的附带脉冲的衰减量级和相位失真；所述附带脉冲经历对应于两倍的以太网电缆的长度的插入损耗。
7.根据权利要求6所述的以太网端口配置方法，其特征在于，所述确定包括测量所述以太网电缆的串话。
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