CN109782135A - 一种精确诊断线缆损伤位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种精确诊断线缆损伤位置的方法，包括：步骤A，使能线缆诊断模块；步骤B，采用以太网物理层芯片上的模数转换器接收近端反射得到的脉冲能量，并获得脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第一采样时刻；步骤C，线缆诊断模块控制数模转换器持续发射测试脉冲；步骤D，采用模数转换器接收远端反射得到的脉冲能量，并获得脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第二采样时刻；步骤E，通过第一采样时刻与第二采样时刻的差值确定通信线缆的损伤位置。有益效果在于：通过检测近端反射与远端反射的时间差，可避免测试脉冲在传输过程中产生的延迟对测试结果产生影响，进一步地增加了线缆诊断方法的适用范围。

Description

一种精确诊断线缆损伤位置的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种精确诊断线缆损伤位置的方法。

背景技术

在有线通信技术领域中，PHY(Physical Layer，物理层)芯片一般都包含线缆诊断功能，用于在设备初装或链接异常情况下测试线缆是否开路、短路或者阻抗匹配不佳。一般而言，PHY通过DAC(Digital toAnalog Converter，数模转换器)发射测试脉冲并检测其反射的方法来完成线缆诊断。

在现有的线缆诊断方法中，发射端PHY通过计算发射测试脉冲与接收到反射回的测试脉冲的时间差来得到线缆的损伤位置，存在以下几个问题：发射端DAC发射测试脉冲到接收端设备或线缆接插件的时间存在延迟；测试脉冲反射回发射端ADC(Analog toDigital Converter，模数转换器)的时间存在延迟，并且线缆检测逻辑检测到测试脉冲的时间也存在延迟；线缆检测逻辑所用的时钟限制了测量精度。

以P表示一个周期(单位为ns)，假设在线缆中测试脉冲的传输速度为0.8倍光速，测试脉冲的实际传输距离是线缆长度的2倍(从DAC发射测试脉冲至测试脉冲返回至ADC的距离)，传输距离的测量粒度为P*10^-9*0.8*3*10^8*1/2＝0.12P(m)，即现有的线缆诊断方法无法检测线缆中0.12P(m)内的位置，而测试脉冲的发射与接收产生的内部延迟也导致了测量误差为0.12P(m)的整数倍。若P＝100ns,则测试粒度为12m，现有的线缆诊断方法不适用短距离的线缆。因此现急需一种更为精确的线缆诊断方法，并且适用于短距离的线缆。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种精确诊断线缆损伤位置的方法。

具体技术方案如下：

本发明包括一种精确诊断线缆损伤位置的方法，应用于有线通讯领域中对通信线缆进行损伤检测；其特征在于，于以太网物理层芯片设置一线缆诊断模块，还包括以下步骤：

步骤A，使能所述线缆诊断模块，以控制所述以太网物理层芯片上的数模转换器持续发射测试脉冲；

步骤B，采用所述以太网物理层芯片上的模数转换器接收近端反射得到的脉冲能量，并获得脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第一采样时刻，从而完成近端反射测试；

步骤C，所述线缆诊断模块控制所述数模转换器持续发射所述测试脉冲；

步骤D，采用所述模数转换器接收远端反射得到的脉冲能量，并获得脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第二采样时刻，从而完成远端反射测试；

步骤E，通过所述第一采样时刻与所述第二采样时刻的差值确定所述通信线缆的损伤位置。

优选的，在执行所述步骤A之前，首先对所述模数转换器进行增益调整，以使所述模数转换器能够接收到近端反射得到的脉冲信号以及远端反射得到的脉冲信号。

优选的，所述步骤B具体包括：

步骤B1，所述数模转换器每发射一次脉冲信号，所述模数转换器记录一次该脉冲信号所对应的近端反射得到的信号，此时所述模数转换器的采样时钟相位步进加1；

步骤B2，所述模数转换器记录得到的信号的脉冲能量、对应的采样时刻以及接收信号时的采样时钟相位，并判断所述采样时钟相位是否达到一预设阈值：

若是，则所述模数转换器输出记录得到的脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第一采样时刻，随后转向所述步骤C；

若否，则返回所述步骤B1。

优选的，所述步骤D具体包括：

步骤D1，所述数模转换器每发射一次脉冲信号，所述模数转换器记录一次该脉冲信号所对应的远端反射得到的信号，此时所述模数转换器的采样时钟相位步进加1；

步骤D2，所述模数转换器记录得到的信号的脉冲能量、对应的采样时刻以及接收信号时的采样时钟相位，并判断所述采样时钟相位是否达到一预设阈值：

若是，则所述模数转换器输出记录得到的脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第二采样时刻，随后转向所述步骤E；

若否，则返回所述步骤D1。

优选的，采用所述以太网物理层芯片上的数字锁相环模拟所述模数转换器的采样时钟，以获取所述采样时钟相位。

优选的，所述步骤A中，发生近端反射的信号通过一连接所述模数转换器的混路器被送入所述模数转换器中。

优选的，所述数模转换器发射所述测试脉冲的时间间隔依据所述通信线缆的长度确定。

优选的，所述步骤E中，依据下述公式确定所述通信线缆上的损伤位置：

△＝[(T2-T1)/2]*v；

其中，

△用于表示所述以太网物理层芯片与所述通信线缆上的损伤位置之间的距离；

T2用于表示所述第二采样时刻；

T1用于表示所述第一采样时刻；

v用于表示所述测试脉冲的传输速度。

本发明技术方案的有益效果在于：通过检测近端反射与远端反射的时间差，可避免测试脉冲在传输过程中产生的延迟对测试结果产生影响，进一步地增加了线缆诊断方法的适用范围，尤其可以适用于短距离的线缆诊断。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例中的线缆诊断测试的整体流程图；

图2为本发明实施例中的步骤B的具体流程图；

图3为本发明实施例中的步骤D的具体流程图；

图4为本发明实施例中的以太网以太网物理层芯片结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种精确诊断线缆损伤位置的方法，如图1所示，应用于有线通讯领域中对通信线缆进行损伤检测；于以太网物理层芯片设置一线缆诊断模块，还包括以下步骤：

步骤A，使能线缆诊断模块，以控制以太网物理层芯片上的DAC(Digital toAnalog Converter，数模转换器)持续发射测试脉冲；

步骤B，采用以太网物理层芯片上的ADC(Analog to Digital Converter，模数转换器)接收近端反射得到的脉冲能量，并获得脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第一采样时刻T1，从而完成近端反射测试；

步骤C，线缆诊断模块控制DAC持续发射测试脉冲；

步骤D，采用ADC接收远端反射得到的脉冲能量，并获得脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第二采样时刻T2，从而完成远端反射测试；

步骤E，通过第一采样时刻T1与第二采样时刻T2的差值确定通信线缆的损伤位置。

具体地，如图4所示，本实施例中以太网物理层芯片包括线缆诊断模块1、数模转换器2(DAC)、模数转换器3(ADC)、数字锁相环4(DPLL)、混路器5(Hybrid)、物理编码子层(Physical Coding Sublayer，PCS)、千兆媒体独立接口(Gigabit Medium IndependentInterface，GMII)、均衡器。线缆诊断模块1用于控制数模转换器2持续发射测试脉冲，模数转换器3用于记录该测试脉冲信号发生近端反射或远端发射得到的信号，线缆诊断模块1控制数字锁相环4模拟模数转换器3的采样时钟，以获取采样时钟相位，PCS主要用于线路编码和CRC校验编码(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验码)，均衡器可减小编码间的干扰。

具体地，如图1所示，在执行步骤A之前，首先对ADC进行增益调整，以使ADC能够接收到近端反射得到的脉冲信号以及远端反射得到的脉冲信号。以太网物理层芯片内设有一线缆诊断模块，首先线缆诊断模块控制DAC向混路器持续发射测试脉冲，随后开始近端反射测试，测试脉冲在混路器中发生近端反射，在T2时刻被反射到ADC中并被采样，获得近端反射的最大峰值，完成近端反射测试；随后开始远端反射测试，线路诊断模块控制DAC持续发射测试脉冲，测试脉冲在线缆开路点(即线缆的损伤位置)发生远端反射，测试脉冲在T2时刻反射到ADC并被采样，获得远端反射的最大峰值，完成远端反射测试。

进一步地，步骤E中，依据下述公式确定通信线缆上的损伤位置：

△＝[(T2-T1)/2]*v；

其中，

△用于表示以太网物理层芯片的混路器(Hybrid)与通信线缆上的损伤位置之间的距离；

T2用于表示第二采样时刻；

T1用于表示第一采样时刻；

v用于表示测试脉冲的传输速度。

进一步地，线缆诊断模块对近端反射测试与远端反射测试的结果进行分析得到(T2-T1)/2为测试脉冲从以太网物理层芯片内的混路器传输到线缆开路点所用的时间，(T2-T1)/2乘以测试脉冲的传输速度v即为线缆开路点到以太网物理层芯片的混路器的距离，通过△可以得到线缆的具体损伤位置。在本实施例的线缆诊断方法中，由于只检测近端反射与远端反射的时间差，因此发射方向的延迟与接收方向的延迟均不会影响诊断结果。

在一种较优的实施例中，如图2所示，步骤B具体包括：

步骤B1，DAC每发射一次脉冲信号，ADC记录一次该脉冲信号所对应的近端反射得到的信号，此时ADC的采样时钟相位步进加1；

步骤B2，ADC记录得到的信号的脉冲能量、对应的采样时刻以及接收信号时的采样时钟相位，并判断采样时钟相位是否达到一预设阈值：

若是，则ADC输出记录得到的脉冲能量的最大峰值，以及获得近端反射的最大峰值所对应的第一采样时刻T1，随后转向步骤C；

若否，则返回步骤B1；

如图3所示，步骤D具体包括：

步骤D1，DAC每发射一次脉冲信号，ADC记录一次该脉冲信号所对应的远端反射得到的信号，此时ADC的采样时钟相位步进加1；

步骤D2，ADC记录得到的信号的脉冲能量、对应的采样时刻以及接收信号时的采样时钟相位，并判断采样时钟相位是否达到一预设阈值：

若是，则ADC输出记录得到的脉冲能量的最大峰值，以及获得远端反射的最大峰值所对应的第二采样时刻T2，随后转向步骤E；

若否，则返回步骤D1。

具体地，利用以太网物理层芯片中的线缆诊断模块控制DPLL(Digital PhaseLocked Loop，数字锁相环)模拟前端ADC的采样时钟相位以提高测量精度。在进行线缆诊断时，由线缆诊断模块控制DPLL，使得ADC的采样时钟相位以更小粒度步进，更精确地测量出近端反射的最大峰值对应的第一采样时刻T1与远端反射的最大峰值对应的第二采样时刻T2，从而提高△的精度。

进一步地，假设符号周期P＝100ns，线缆损伤位置的精度为0.12P＝12m,若ADC的采样时钟相位以1/128符号周期步进，则测试粒度相应改善为0.09m，相比现有技术，较大地提高了线缆诊断的测量精度。

在一种较优的实施例中，DAC发射测试脉冲的时间间隔依据通信线缆的长度确定。

具体地，DAC可以连续发射测试脉冲也可以周期性发射测试脉冲，DAC每一次发射测试脉冲的时间间隔要足够宽，以满足长线缆的检测需求，通常来说，被检测的线缆越长，发射测试脉冲的间隔就越宽。通过控制DAC发射测试脉冲的时间间隔以满足不同长度线缆的检测需求。

在一种较优的实施例中，DPLL(数字锁相环)由线缆诊断模块控制。

DPLL在调制解调、频率合成、立体声解码、彩色副载波同步、图像处理等各个方面得到了广泛的应用。DPLL不仅吸收了数字电路可靠性高、体积小、价格低等优点，还解决了模拟锁相环的直流零点漂移、器件饱和以及易受环境温度变化等缺点，此外还具有对离散样值的实时处理能力。

在本实施例中，在进行线缆诊断时，由线缆诊断模块控制DPLL模拟ADC的采样时钟，使得ADC的采样时钟相位以更小粒度步进，更精确地测量出近端反射最大峰值对应的第一采样时刻T1与远端反射最大峰值对应的第二采样时刻T2。

进一步地，为线缆开路点至以太网物理层芯片内的混路器的距离，△＝[(T2-T1)/2]*v，通过线缆诊断模块控制DPLL提高了第一采样时刻T1与第二采样时刻T2的测量精度，进一步地使线缆损伤位置的诊断结果更加精确。

在本实施例中，近端反射测试与远端反射测试均需要DAC多次发射测试脉冲才能完成。假设T为一个符号周期，N为采样的次数，T/N为ADC采样时钟相位的最小步长，通常情况，N＝64甚至更高。每一次测试，ADC采样时钟相位步进T/N，如果ADC的采样时钟相位不步进，仅一次测试无法获得单位脉冲响应的最大值点。本实施例中利用线缆诊断模块控制DPLL模拟ADC采样时钟步进，经过多次测试，ADC可以采样得到单位脉冲响应的最大值点。因此，近端反射测试与远端反射测试均需要DAC多次发射测试脉冲，并在每一次测试中控制ADC的采样时钟相位步进，直至ADC的采样时钟相位步进一个符号，即采样时钟相位达到预设阈值，测试才得以完成。

本发明技术方案的有益效果在于：通过检测近端反射与远端反射的时间差，可避免测试脉冲在传输过程中产生的延迟对测试结果产生影响，进一步地增加了线缆诊断方法的适用范围，尤其可以适用于短距离的线缆诊断。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种精确诊断线缆损伤位置的方法，应用于有线通讯领域中对通信线缆进行损伤检测；其特征在于，于以太网物理层芯片设置一线缆诊断模块，还包括以下步骤：

步骤A，使能所述线缆诊断模块，以控制所述以太网物理层芯片上的数模转换器持续发射测试脉冲；

步骤B，采用所述以太网物理层芯片上的模数转换器接收近端反射得到的脉冲能量，并获得脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第一采样时刻，从而完成近端反射测试；

步骤C，所述线缆诊断模块控制所述数模转换器持续发射所述测试脉冲；

步骤D，采用所述模数转换器接收远端反射得到的脉冲能量，并获得脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第二采样时刻，从而完成远端反射测试；

步骤E，通过所述第一采样时刻与所述第二采样时刻的差值确定所述通信线缆的损伤位置。

2.根据权利要求1所述的精确诊断线缆损伤位置的方法，其特征在于，在执行所述步骤A之前，首先对所述模数转换器进行增益调整，以使所述模数转换器能够接收到近端反射得到的脉冲信号以及远端反射得到的脉冲信号。

3.根据权利要求1所述的精确诊断线缆损伤位置的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

步骤B1，所述数模转换器每发射一次脉冲信号，所述模数转换器记录一次该脉冲信号所对应的近端反射得到的信号，此时所述模数转换器的采样时钟相位步进加1；

步骤B2，所述模数转换器记录得到的信号的脉冲能量、对应的采样时刻以及接收信号时的采样时钟相位，并判断所述采样时钟相位是否达到一预设阈值：

若是，则所述模数转换器输出记录得到的脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第一采样时刻，随后转向所述步骤C；

若否，则返回所述步骤B1。

4.根据权利要求1所述的精确诊断线缆损伤位置的方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

步骤D1，所述数模转换器每发射一次脉冲信号，所述模数转换器记录一次该脉冲信号所对应的远端反射得到的信号，此时所述模数转换器的采样时钟相位步进加1；

步骤D2，所述模数转换器记录得到的信号的脉冲能量、对应的采样时刻以及接收信号时的采样时钟相位，并判断所述采样时钟相位是否达到一预设阈值：

若是，则所述模数转换器输出记录得到的脉冲能量的最大峰值，以及获得最大峰值所对应的第二采样时刻，随后转向所述步骤E；

若否，则返回所述步骤D1。

5.根据权利要求3或4所述的精确诊断线缆损伤位置的方法，其特征在于，采用所述以太网物理层芯片上的数字锁相环模拟所述模数转换器的采样时钟，以获取所述采样时钟相位。

6.根据权利要求1所述的精确诊断线缆损伤位置的方法，其特征在于，所述步骤A中，发生近端反射的信号通过一连接所述模数转换器的混路器被送入所述模数转换器中。

7.根据权利要求1所述的精确诊断线缆损伤位置的方法，其特征在于，所述数模转换器发射所述测试脉冲的时间间隔依据所述通信线缆的长度确定。

8.根据权利要求1所述的精确诊断线缆损伤位置的方法，其特征在于，所述步骤E中，依据下述公式确定所述通信线缆上的损伤位置：

△＝[(T2-T1)/2]*v；

其中，

△用于表示所述以太网物理层芯片与所述通信线缆上的损伤位置之间的距离；

T2用于表示所述第二采样时刻；

T1用于表示所述第一采样时刻；

v用于表示所述测试脉冲的传输速度。