CN112415323A - 诊断网络内的电缆故障 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“诊断网络内的电缆故障”。各种实施方案涉及检测10SPE网络内的电缆故障。一种方法可以包括将脉冲信号从节点传输至共用总线的电缆，并且响应于所述脉冲信号观察在所述节点处接收的信号。所述方法可还包括基于所述脉冲信号并且基于一个或多个观察信号的多个样本中的每个样本的振幅来确定所述电缆的故障状况。

Description

诊断网络内的电缆故障
技术领域
本公开通常涉及数据通信网络，并且更具体地讲，涉及诊断局域网内的电缆故障。更具体地讲，本公开的各种实施方案涉及经由时域反射计诊断单对以太网网络内的电缆故障。
背景技术
用于连接计算机和外部周边设备的各种接口标准可以用来提供高速连接。以太网协议是用于连接计算机(例如局域网(LAN)和广域网(WAN))的一种广泛使用的灵活联网标准。以太网通信通常指的是多个端点网络内的点对点通信。以太网通常高效利用共用资源、易于维护和重新配置，并且兼容许多系统。
附图说明
虽然本公开以特别指出并且清楚地要求保护具体实施方案的权利要求书作为结尾，但是当结合附图阅读时，通过以下描述可更容易地确定本公开范围内的实施方案的各种特征和优点，其中：
图1描绘了根据本公开的各种实施方案的包括多个节点的网络；
图2示出了根据本公开的各种实施方案包括耦合到网络的介质访问层和物理层的节点；
图3A示出了描绘传输脉冲信号、反射信号和观察信号的时序图；
图3B示出了描绘传输脉冲信号、反射信号和观察信号的另一个时序图；
图3C示出了描绘传输脉冲信号和观察信号的另一个时序图；
图4A示出了描绘多个采样时间的传输脉冲信号、反射信号、观察信号和信号状态的时序图；
图4B示出了描绘多个采样时间的传输脉冲信号、反射信号、观察信号和信号状态的另一个时序图；
图5示出了根据本公开的各种实施方案的网络节点的示例物理层；
图6示出了根据本公开的各种实施方案的信号检测器；并且
图7是检测网络中的电缆故障的示例方法的流程图。
具体实施方式
在以下具体实施方式中，参考了形成本发明一部分的附图，并且在附图中以举例的方式示出了可在其中实施本公开的具体示例实施方案。充分详细地描述了这些实施方案，以使本领域的普通技术人员能够实践本公开。然而，可利用其它实施方案，并且可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构、材料和工艺变化。
本文所呈现的图示并不旨在成为任何特定方法、系统、装置或结构的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施方案的理想化表示。本文所呈现的附图未必按比例绘制。为了读者的方便，各个附图中的类似结构或部件可保持相同或相似的编号；然而，编号的相似性并不意味着结构或部件在大小、组成、构造或任何其它属性上必须是相同的。
以下描述可包括示例以帮助本领域的普通技术人员能够实践本发明所公开的实施方案。使用术语“示例性的”、“举例而言”和“例如”是指相关描述是说明性的，虽然本公开的范围旨在包括示例和法律效力，但是使用此类术语并不旨在将实施方案或本公开的范围限制于指定的部件、步骤、特征、功能等。
应当容易理解，如本文一般所述并且在附图中示出的实施方案的部件可被布置和设计成多种不同的配置。因此，以下对各种实施方案的描述并不旨在限制本公开的范围，而是仅代表各种实施方案。虽然实施方案的各个方面可以在附图中呈现，但是除非特别指出，否则附图不一定按比例绘制。
因此，除非本文另有指定，所示和所述的具体实施方式仅为示例，并且不应被理解为实施本公开的唯一方式。元件、电路和功能可以框图形式示出，以便不会在不必要的细节上模糊本公开。相反，除非本文另有指定，所示和所述的具体实施方式仅是示例性的，并且不应被理解为实施本公开的唯一方式。另外，块定义和各个块之间的逻辑分割是具体实施方式的示例。对于本领域的普通技术人员将容易显而易见的是，本公开可通过许多其它分割解决方案来实践。在大多数情况下，在不需要此类细节来完全理解本公开的情况下已经省略了关于时序考虑等的细节，并且这些细节在相关领域的普通技术人员的能力范围之内。
本领域普通技术人员将理解，信息和信号可以使用多种不同技术和工艺中的任何一种来表示。为了清晰地呈现和描述，一些附图可以将信号示出为单个信号。本领域的普通技术人员应当理解，信号可表示信号总线，其中总线可具有多种位宽度，并且可对包括单个数据信号的任何数量的数据信号实施本公开。
结合本文所公开的实施方案描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可利用被设计来执行本文所述功能的通用处理器、专用处理器、数字信号处理器(DSP)、集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、分立栅极或晶体管逻辑、分立硬件部件或其任何组合来实施或执行。通用处理器(在本文中可也称为主机处理器或简单称为主机)可以是微处理器，但是在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器可还实施为计算装置的组合，诸如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器，或任何其它此类配置。包括处理器的通用计算机被认为是专用计算机，而通用计算机被配置为执行与本公开的实施方案相关的计算指令(例如，软件代码)。
可根据被描绘为流程图、流程图示、结构图或框图的过程来描述实施方案。虽然流程图可将操作行为描述为顺序过程，但是这些动作中的许多可在另一序列中并行地或基本上同时地执行。此外，可重新布置行为的顺序。过程可以对应于方法、线程、函数、程序、子例程、子程序等。此外，本文公开的方法可以用硬件、软件或两者来实施。如果在软件中实施，那么函数可作为一个或多个指令或代码存储或传输至计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，两者包括有利于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。
除非明确说明此类限制，否则使用诸如“第一”、“第二”等的名称对本文中的元件的任何引用并不限制那些元件的数量或顺序。相反，本文可将这些名称用作两个或更多个元件之间或一个元件的实例之间加以区分的便利方法。因此，提及第一元件和第二元件并不意味着仅可使用两个元件，或者第一元件必须以某种方式在第二元件之前。另外，除非另有说明，一组元件可包括一个或多个元件。
如本文所用，涉及给定参数、属性或状况的术语“基本上”是指并且包括在本领域的普通技术人员将理解的给定参数、属性或状况满足小程度的方差(诸如例如在可接受的制造公差内)的程度。例如，取决于基本上符合的特定参数、属性、或条件，参数、属性或条件可以是至少90％符合、至少95％符合或甚至至少99％符合。
诸如汽车、卡车、公共汽车、轮船和/或飞机的载具可以包括载具通信网络。载具通信网络的复杂性可以根据网络内的电子装置数量而变化。例如，高级载具通信网络可以包括用于例如发动机控制、变速器控制、安全控制(例如防抱死制动)和排放控制的各种控制模块。为了支持这些模块，汽车工业依赖于各种通信协议。
10SPE(即10Mbps单对以太网)是电气和电子工程师协会目前正在开发的网络技术规范，称为IEEE 802.3cgTM规范。10SPE物理层(PHY)可以在半双工模式下工作，并且可以支持带有冲突检测的载波感测多路访问(CSMA/CD)，这是一种在早期用于局域网的以太网技术中使用最为显著的介质访问控制方法。
电缆故障诊断对于各种应用诸如在使用10SPE的载具通信网络中是必要的。然而，10SPE并未定义电缆故障诊断。
各种实施方案涉及基于时域反射检测电缆故障类型，包括电缆“开路”和电缆“短路”故障。更具体地讲，各种实施方案涉及检测以及可能的诊断10SPE网络中的电缆故障。更具体地讲，各种实施方案涉及10SPE物理层(PHY)，该10SPE物理层被配置为基于时域反射(TDR)检测相关联的10SP网络的电缆故障类型(例如，电缆开路、电缆短路、正常、不匹配)。
在一些实施方案中，10SPE PHY可以包括检测电路(例如，包括具有可编程阈值的信号检测器)，该检测电路被配置用于检测并且可能诊断10SPE网络中的电缆故障。根据一些实施方案，如下文更全面描述，在预期操作期间，脉冲可以从PHY传输，并且如果在PHY处没有检测到反射，那么可以确定不存在电缆故障(例如，电缆诊断为“正常”)。然而，如果在PHY处检测到反射，那么可以确定存在电缆故障。此外，基于检测到的反射(例如相位和/或方向(正或负))，可以确定电缆故障的类型。更具体地讲，如果检测到的反射包括类似于传输的脉冲形状的形状，那么可以确定存在“开路”故障。如果检测到的反射包括类似于传输的脉冲但与之相反的形状，那么可以确定存在“短路”故障。此外，如果检测到的反射包括不同于传输的脉冲振幅的振幅，那么可以确定存在“不匹配”故障。更具体地讲，如果检测到的反射包括类似于传输的脉冲形状的形状，并且反射和传输的脉冲具有不同的振幅，那么可以确定存在“开路不匹配”故障。此外，如果检测到的反射包括类似于传输的脉冲但与之相反的形状，并且反射和传输的脉冲具有不同的振幅，那么可以确定存在“短路不匹配”故障。
根据下文更全面描述的更具体的示例，PHY的信号检测器可以配置有第一阈值(例如，高阈值)，并且PHY可以经由耦合到网络(例如，10SPE网络)的电缆传输第一脉冲。例如，第一脉冲可以是正脉冲、负脉冲或差分脉冲。例如，第一阈值可以在1X和2X之间，其中X是第一脉冲的振幅。此外，响应于第一脉冲接收的第一信号可以在PHY观察到。此外，可以确定(即，基于与第一阈值的比较)并且可记录第一信号在第一信号的多个采样时间的每个采样时间下的状态(本文也称为“值”)。
继续该特定示例，信号检测器可以被配置有至少一个其它阈值(例如，中等阈值和/或负阈值)，并且至少其它脉冲可以经由电缆传输。此外，在PHY处可以观察到响应于第二脉冲接收的至少一个其它信号。此外，可以确定至少一个其它信号在至少一个其它信号的多个采样时间的每个采样时间的状态(即，基于与至少一个其它阈值的比较)。
更具体地讲，信号检测器可以配置有第二阈值(例如，中等阈值)，并且第二脉冲可以经由电缆传输。例如，第二脉冲基本上类似于第一脉冲(例如，相同的形状、振幅和持续时间)。此外，例如，第二阈值可以在0和X之间，其中X是第二脉冲的振幅。此外，响应于第二脉冲接收的第二信号可以在PHY观察到。此外，可以确定(即，基于与第二阈值的比较)并且可记录第二信号在第二信号的多个采样时间的每个采样时间下的状态。
继续该具体示例，信号检测器可以配置有第三阈值(例如负阈值)，并且第三脉冲可以经由电缆传输。例如，第三脉冲基本上类似于第一脉冲和第二脉冲(例如，相同的形状、振幅和持续时间)。此外，例如，第三阈值可以在0和-X之间，其中X是第三脉冲的振幅。此外，响应于第二脉冲接收的第三信号可以在PHY观察到。此外，可以确定(即，基于与第三阈值的比较)并且可记录第三信号在第三信号的多个采样时间的每个采样时间下的状态。
继续该具体示例，如下文更全面描述，可以基于传输的脉冲(例如，第一脉冲、第二脉冲或第三脉冲)和每个观察到的信号(例如，第一、第二和第三观察到的信号)在观察到的信号的多个采样时间的每个采样时间下的状态来确定反射信号。此外，如下文更全面描述，反射信号可用于确定故障类型和/或故障的位置。
在一些实施方案中，PHY的信号检测器的输出可以被过采样(例如，以增加时域中的分辨率)。更具体地讲，例如，对于40纳秒的传输脉冲，信号检测器的输出可以每10纳秒采样一次。
现在参考附图解释本公开的各种实施方案。
图1是根据一些实施方案的网络(例如，有线局域网)100的至少一部分的框图。更具体地讲，网络100可以包括10SPE网络。网络100包括可操作地耦合到通信总线104(例如，包括一个或多个电缆)的多个节点(也称为“端点”)。更具体地讲，网络100包括节点102_1、102_2、102_3、102_4、102_5和102_6，统称节点102。虽然网络100被描绘为具有六个节点，但是本公开不限于此，并且网络可以包括多于六个节点(例如，八个节点、十个节点、十二个节点或更多)或少于六个节点(例如，五个节点、三个节点或两个节点)。
每个节点102_1、102_2、102_3、102_4、102_5和102_6被配置为经由通信总线104进行通信，该通信总线104可以包括或者是共用总线(例如，单个双绞线)。如本文所使用，术语“共用总线”指的是有线传输介质，诸如通过相同的导电结构(例如一个或多个电缆)传导传输信号和接收信号两者的单个双绞线。
在至少一些实施方案中，网络100可以用在汽车环境中。更具体地讲，举非限制性示例来说，网络100可以被配置为将一个或多个节点102连接到其它节点、计算机和/或控制器(例如，载具内)。在该示例中，网络100的每个节点102可以包括例如放大器、麦克风、天线、扬声器和/或传感器，但不限于此。
图2描绘了包括耦合到通信总线104的节点102(例如，节点102_1、节点102_2、节点102_3、节点102_4、节点102_5或节点102_6)的示例网络段101。如图2所示，节点102包括可操作地耦合到介质访问控制(MAC)层108的物理层(PHY)106。PHY 106可以被配置为充当经由通信总线104用于MAC 108与网络或装置之间的物理连接的接口。在一些实施方案中，PHY106包括以太网物理层电路的至少一部分。如下文更全面描述，PHY(例如，PHY 106)可以包括具有传输电路和接收电路的收发器，以及包括至少一个信号检测器的检测电路。
图3A包括描绘传输脉冲信号302、反射信号304和观察信号306的时序图300。例如，传输脉冲信号302表示从(例如，图1的节点102_1的)PHY传输的信号，反射信号304表示传输脉冲信号302的反射，而且观察信号306表示在(例如，图1的节点102_1的)传输PHY观察到的信号，即响应于传输脉冲信号302。
如将理解，观察信号306包括传输脉冲信号302和反射信号304两者。根据各种实施方案，如下文更全面描述，关于反射信号(例如，反射信号304)的信息可以从观察信号(例如，观察信号306)中导出。换句话说，基于关于传输脉冲信号302和观察信号306的信息，可以确定关于反射信号304的信息(例如，形状、相位和/或方向(即，正的或负的))。此外，基于关于反射信号304的信息(例如，相位和/或方向)，可以确定电缆故障的类型(即，图1和2的总线104的一个或多个电缆的故障)。在图3A所示的示例中，传输脉冲信号302和反射信号304都是正的，并且包括类似的指示“开路”故障的脉冲形状。
继续参考时序图300，可以基于传输脉冲信号302的上升沿与反射信号304的上升沿之间的持续时间310来确定电缆故障的位置。更具体地讲，例如，可以确定持续时间310等于20纳秒，并且假设5纳秒/米，可以确定电缆故障距离相关联的节点例如节点102_1大约2米。下文将参考图4A和图4B描述确定电缆故障位置的示例方法。
在一些实施方案中，确定电缆故障的位置可能需要来自网络的多于一个节点的信息。更具体地讲，网络的多个节点中的每个节点可以传输信号，并且每个节点可以确定反射信号(即，基于传输的脉冲和观察到的信号)。此外，使用来自每个节点的时序信息(即，传输信号与反射信号之间的持续时间)、可以确定电缆故障的位置(即，总线104上；见图1或图2)。
图3B描绘了另一个时序图350，包括传输脉冲信号352、反射信号354和观察信号356。例如，传输脉冲信号352表示从(例如，图1的节点102_1的)PHY传输的信号，反射信号354表示传输脉冲信号352的反射，并且观察信号356表示在(例如，图1的节点102_1的)传输PHY观察到的信号，即响应于传输脉冲信号352。
如将理解，观察信号356包括传输脉冲信号352和反射信号354两者。根据各种实施方案，如下文更全面描述，关于反射信号354的信息可以从观察到的信号356中导出。换句话说，可以基于关于传输脉冲信号352和观察信号356的信息来确定例如反射信号354的形状、相位和/或方向(即，正的或负的)。此外，基于相对于传输脉冲信号352的反射信号354(例如，相位和/或方向)，可以确定电缆故障的类型。在指示“短路”故障的图3B所示的示例中，传输脉冲信号352和反射信号354包括相似的形状，但是一个是正的，并且一个是负的。此外，可以基于传输脉冲信号352的上升沿与反射信号354的下降沿之间的持续时间360来确定故障的位置。
参考图3C所示的时序图370，应注意，如果观察到的信号376包括与传输脉冲信号372相同的形状、振幅和方向(即，在每个采样时间)，那么可能不存在反射信号，并且因此可以确定网络(例如，图1的网络100)不包括电缆故障(例如，正确端接或正常状况)。
图4A描绘了时序图400，该时序图400包括传输脉冲信号402、反射信号404和在具有传输的传输脉冲信号402的节点处观察到的观察信号406。例如，传输脉冲信号402表示从(例如，图2的节点102的)PHY传输的信号，反射信号404表示传输脉冲信号402的反射，而且观察信号406表示在(例如，图2的节点102的)传输PHY处观察到的信号。图4A还描绘了第一(例如，高)阈值408、第二(例如，正常)阈值410和第三(例如，低)阈值412。
图4A还描绘了包括多个向量的矩阵420，包括向量a[n]、向量b[n]、向量c[n]、向量t[n]和向量r[n]。矩阵420的每一列与采样时间T1至T8相关联，并且每个向量(即，a[n]、b[n]、c[n]、t[n]、和r[n])包括每个采样时间的元素n。如图4A所示，传输脉冲信号402的宽度使得其以采样率被采样四次。换句话说，传输脉冲信号402包括四个采样时间(即T1至T4)。更具体地讲，例如，传输脉冲信号402可以包括40纳秒的脉冲宽度，并且可以10纳秒的间隔采样。
在这个示例中，向量a[n]相对于第一阈值408与观察信号406相关联，向量b[n]相对于第二阈值410与观察信号406相关联，并且向量c[n]相对于第三阈值412与观察信号406相关联。此外，向量t[n]与传输脉冲信号402相关联，并且向量r[n]与反射信号404相关联。如下文更全面描述，取决于观察信号406的相关联样本与相应阈值的比较，每个向量的每个元素n可以被设置为逻辑值(例如，0或1或0和2)。t[n]的值是基于传输信号的状态来确定的(例如，“1”表示高，而“0”表示低)。更具体地讲，如果传输脉冲信号402是正脉冲，对于传输脉冲信号402的每个采样时间而言，向量t[n]的每个元素将是“1”。此外，如果传输脉冲信号402是负脉冲，对于传输脉冲信号402的每个采样时间而言，向量t[n]的每个元素将是“-1”。r[n]的值可以是0、1或-1，它是根据下文详述的等式(1)确定的。
根据各种实施方案，现在将参考图4A描述示例操作。在该示例中，可以设置第一阈值408，可以传输传输脉冲信号402，并且对于多个采样时间(例如T1至T8)的每个采样时间，可以采样观察信号406，并且将其与第一阈值408进行比较，以生成观察信号406的元素向量a[n]。更具体地讲，信号检测器(例如，图6的信号检测器600)可以用第一阈值408(例如，在1X与2X之间，其中X是传输脉冲信号402的振幅)编程，传输脉冲信号402可以被传输，并且信号检测器600的输出可以被采样(即，在每个采样时间)，并且可被记录。
更具体地讲，对于向量a[n]，在前两个采样时间T1和T2，观察信号406的采样不大于第一阈值408，并且因此a[1]和a[2]的值各为0。此外，对于接下来的两个采样时间(即T3和T4)，观察信号406的采样大于第一阈值408，并且因此，a[3]和a[4]的值各自为1。对于剩余的采样时间(即T5至T8)，观察到的信号406的采样不大于第一阈值408，并且因此a[5]、a[6]、a[7]和a[8]的值各为0。
继续该示例，可以设置第二阈值410，可以再次传输传输脉冲信号402，并且对于多个采样时间(例如T1至T8)的每个采样时间，可以对观察信号406进行采样并且将其与第二阈值410进行比较，以生成观察信号的元素向量b[n]。更具体地讲，图6的信号检测器600可以用第二阈值编程(例如，在0与X之间，其中X是传输脉冲信号402的振幅，传输脉冲信号402可以被传输，并且信号检测器600的输出可以被采样(即，在每个采样时间)，并且可被记录。
对于b[n]，在前六个采样时间T1至T6，观察信号406的采样大于第二阈值410，并且因此，b[1]至b[6]的值各自为1。此外，对于接下来的两个采样时间(即T7和T8)，观察信号406的采样不大于第二阈值410，并且因此b[7]和b[8]的值各自为0。
继续该示例，可以设置第三阈值412，可以再次传输传输脉冲信号402，并且对于多个采样时间(例如T1至T8)的每个采样时间，可以对观察信号406进行采样并且与第三阈值412进行比较，以生成用于观察信号406的元素阵列c[n]。更具体地讲，信号检测器600可以用第三阈值412(例如，在0和-X之间，其中X是脉冲的振幅)编程，传输脉冲信号402可以被传输，并且信号检测器600的输出可以被采样(即，在每个采样时间)，并且可被记录。
对于c[n]，在每个采样时间T1至T8，观察信号406的样本不小于第三阈值412，并且因此，c[1]至b[7]的值各自为0。
此外，在该示例中，基于传输器的设置，即当传输器正在传输高信号时为“1”，否则为“0”，在采样时间T1至T8的传输脉冲信号402的值(即，对于每个阈值设置)为1、1、1、1、0、0、0、0(即，t[n]＝(1,1,1,1,0,0,0,0))。此外，每个采样时间(例如，沿着矩阵420的列)的反射阵列r[n]的值可以经由以下等式来确定：
r[n]＝a[n]+b[n]-c[n]-t[n]. (1)
如将理解，基于等式(1)，在每个采样时间，r[n]等于元素向量a[n]加上元素向量b[n]减去元素向量c[n]减去元素向量t[n]。基于以上等式(1)，阵列r[n]＝(0 0,+1,+1,+1,+1,0,0)。根据各种实施方案，因为阵列r[n]包括正值，所以存在“开路”故障。
现在将参考图4B描述另一示例操作。图4B是时序图450，该时序图450描绘了传输脉冲信号452、反射信号454和在具有传输的传输脉冲信号452的节点处观察到的观察信号456。例如，传输脉冲信号452表示从(例如，图2的节点102的)PHY传输的信号，反射信号454表示传输脉冲信号452的反射，并且观察信号456表示在(例如，图2的节点102的)PHY观察到的信号。图4B进一步描绘了第一(例如，高)阈值458、第二(例如，正常)阈值460和第三(例如，低)阈值462。
图4B进一步描绘了包括多个阵列的矩阵470，包括阵列a[n]、阵列b[n]、阵列c[n]、阵列t[n]和阵列r[n]。矩阵470的每一列与采样时间T1至T8相关联，并且每个阵列(即，a[n]、b[n]、c[n]、t[n]和r[n])包括每个采样时间的元素n。类似于图4A的传输脉冲信号402，传输脉冲信号452是采样率的4倍。换句话说，传输脉冲信号452在传输脉冲信号452的长度上(即T1至T4)被采样4次。
在这个示例中，阵列a[n]相对于第一阈值458与观察信号456相关联，阵列b[n]相对于第二阈值460与观察信号456相关联，并且阵列c[n]相对于第三阈值462与观察信号456相关联。此外，阵列t[n]与传输脉冲信号452相关联，并且阵列r[n]与反射信号454相关联。如下文更全面描述，取决于观察信号456的相关联样本与相应阈值的比较，每个阵列的每个元素n可以被设置为0或1。t[n]的值是基于传输信号的状态来确定的(即，“1”表示高，而“0”表示低)。响应于以上等式(1)确定r[n]的值。
类似于上文参考图4A所述，可以设置相应的阈值，可以传输传输脉冲信号452，并且对于多个采样时间的每个采样时间，可以将观察到的信号与阈值进行比较，以相对于阈值为观察到的信号生成元素n的阵列。这可以针对一个或多个额外阈值重复。
对于图4B所示的示例，对于阵列a[n]，在每个采样时间T1至T8，观察信号456的采样不大于第一阈值458，并且因此a[1]至a[8]的值各自为0。对于b[n]，在前两个采样时间T1和T2，观察信号456的采样大于第二阈值460，并且因此，b[1]和b[2]的值各自为1。此外，对于接下来的六个采样时间T3至T8，观察信号456的采样不大于第二阈值460，并且因此b[3]至b[8]的值各自为0。
对于c[n]，对于前四个采样时间T1至T4，观察信号456的采样不小于第三阈值462，并且因此，c[1]至c[4]的值各自为0。对于接下来的两个采样时间T5和T6，观察信号456的采样小于第三阈值462，并且因此，c[5]和c[6]的值各自为1。对于接下来的两个采样时间T7和T8，观察信号456的采样不小于第三阈值462，并且因此，c[7]和c[8]的值各自为0。
此外，在该示例中，在采样时间T1至T8传输的传输脉冲信号452的值可以为1、1、1、1、0、0、0、0(即，t[n]＝(1,1,1,1,0,0,0,0))。基于以上等式(1)，阵列r[n]＝(0,0,-1,-1,-1,-1,0,0)。根据各种实施方案，因为阵列r[n]包括负值，所以存在“短路”故障。应注意，如果阵列r[n]包括全零，那么没有接收到反射，并且因此可以确定不存在电缆故障。
此外，可以基于阵列r[n]中的第一非零元素来确定故障位置。更具体地讲，在其中阵列r[n]＝(0,0,-1,-1,-1,-1,0,0)的示例中，阵列r[n]的第一非零处在第三采样时间。此外，假设每个采样时间是10纳秒，并且进一步假设5纳秒/米，可以确定电缆故障距离相关联节点大约3米。
图5示出了根据本公开的各种实施方案的示例PHY 500。提供PHY500作为可用于执行本文公开的各种实施方案的示例PHY配置；然而，本公开不限于任何具体的PHY配置，并且其它配置可也在本公开的范围内。
例如，图2的PHY 106可以包括PHY 500。PHY 500包括可以耦合到通信总线504和MAC(图5中未示出，例如图2的MAC 108)的接收和传输电路502。例如，通信总线504可以包括图1和图2的通信总线104。可以用于发送和接收数据的通信总线504可以包括单个双绞线(例如，非屏蔽双绞线，或UTP)。
PHY 500还包括可以包括信号检测器508和故障检测逻辑510的控制器506。如本文更全面描述，响应于传输的信号(即，经由PHY 500传输的信号，诸如图3A的传输脉冲信号302或图3B的传输脉冲信号352)，控制器506可以被配置为在多个采样时间检测观察到的信号的振幅。更具体地讲，如上文参考图4A和图4B所述，可以使用每个采样时间的观察信号(例如，观察信号406或观察信号456)的振幅以及每个采样时间的传输脉冲信号的振幅，来确定观察信号是否包括传输脉冲信号的反射。PHY 500可还包括用于由一个或多个阈值对信号检测器508进行编程的校准单元514。
信号检测器508可以被配置为检测经由通信总线504观察到的信号。更具体地讲，可以经由总线504在信号检测器508处观察到信号REC，该信号REC可以包括差分信号(例如，图6所示的信号RXP、RXN)。对于多个采样时间(例如参见图4A和图4B的T1至T8)的每个采样时间，信号检测器508可以检测信号REC的振幅，将该振幅与阈值进行比较，并且传送信号det_out，该信号det_out可以是指示与阈值相比在采样时间下信号REC的振幅的逻辑值(例如，0或1)。如果对于采样时间，信号REC的振幅的绝对值等于或大于阈值，那么信号det_out可以包括第一逻辑值(例如，逻辑1)。如果对于采样时间，信号REC的振幅的绝对值小于阈值，那么信号det_out可以是第二个不同的逻辑值(例如，逻辑0)。
例如，对于多个采样时间中的每个采样时间，信号det_out可以被提供给可以存储信号det_out的值的故障检测逻辑510。这可以针对每个采样时间重复，以生成信号REC与阈值相比的逻辑值的向量(例如，图4A或图4B的阵列a[n])。向量可以存储在故障检测逻辑510中。这可以针对每个阈值重复，以生成可也存储在故障检测逻辑510中的逻辑值的额外向量(例如，图4A或图4B的阵列b[n]和c[n])。此外，根据一些实施方案，可以基于关于传输的脉冲信号的信息(例如，脉冲宽度和/或振幅)来确定向量t[n]，其中该信息可以从接收和发送电路502传输至故障检测逻辑510。此外，在为每个阈值生成阵列之后，故障检测逻辑510可以根据上文提供的等式(1)计算反射阵列r[n]。此外，基于阵列r[n]，故障检测逻辑510可以被配置为确定故障类型(例如，经由查找表)和可能的故障位置(例如，基于阵列r[n]的第一非零值)。此外，故障检测逻辑510可以被配置为生成指示故障或故障缺失的信号FS。例如，信号FS可以被传送到网络的MAC(例如，图2的MAC 108)和/或一个或多个其它节点。
在一些实施方案中，PHY 500可还包括用于生成时钟信号的时钟515(例如，100MHz时钟)，该时钟信号可以被传送到故障检测逻辑510、传输和接收电路502以及信号检测器508。仅举例来说，时钟信号可用于触发采样、时钟采样逻辑和/或确定信号传输(例如，传输脉冲的上升沿)与脉冲接收(例如，反射信号的上升沿)之间的持续时间。
应注意，在一些实施方案中，传输器的至少一些部分(例如脉冲整形器和/或驱动器)和/或接收器的至少一些部分(例如信号检测器)可以在与包括信号检测器508和故障检测逻辑512的芯片分开的芯片中。
图6示出了根据本公开的各种实施方案的示例信号检测器600。如所示，信号检测器600包括比较器602，该比较器602通常被配置为比较差分信号(即，图2所示的比较器602的+输入与-输入之间测量的差)与阈值并且响应于该比较传送输出信号det_out。在信号检测器600的预期操作期间，比较器602的差分输入+与-可以分别操作地耦合到RxP和RxN。
在信号检测器600处，在故障检测期间，阈值可以经由例如由图5的校准单元514提供的阈值控制信号thrsh_cntl<X:0>来调谐。故障检测期间的调谐将在下文中详细讨论。
在一个或多个实施方案中，可以使用多个阈值来执行故障检测。更具体地讲，在至少一个示例中，信号检测器600并且更具体地讲比较器602可以用第一阈值编程，以将观察到的信号与第一阈值进行比较，以检测高的正信号。此外，信号检测器600并且更具体地讲比较器602可以用第二阈值编程，以将观察到的信号与第二阈值进行比较，以检测低的正信号。此外，信号检测器600并且更具体地讲比较器602可以用第三阈值编程，以将观察到的信号与第三阈值进行比较，以检测负信号。在该示例中，对于每个采样周期，如果检测器输出信号det_out包括低电位信号，那么可以为在采样周期中相关联的观察信号的状态分配低值。另外，如果检测器输出信号det_out包括高电位信号，那么可以为在采样周期中相关联的观察信号的状态分配高值。下文将更详细地讨论使用多个阈值进行故障检测。下文讨论使用多个阈值的示例。
图7是确定在诸如10SPE网络的网络中的故障状况的示例方法700的流程图。方法700可以根据本公开中描述的至少一个实施方案来布置。在一些实施方案中，方法700可以由诸如图1的网络100、图2的节点102、图5的PHY 500、图6的信号检测器600和/或其一个或多个部件的装置、系统或网络，或者另一个系统或装置执行。在这些和其它实施方案中，方法700可以基于存储在一个或多个非暂时性计算机可读介质上的指令的执行来执行。虽然被示为分离的方框，但是根据期望的实施方式，各种方框可以被分成额外的方框、被组合成更少的方框或者被移除。
方法700可以从方框702开始，其中根据第一阈值设置比较器阈值(例如，用于检测高的正信号样本)。例如，第一阈值可以被设置为检测振幅高于方框704的脉冲信号的振幅的信号。
在方框704，脉冲信号可以被传输至共用总线的电缆，并且方法700可以前进到方框704。例如，图2的PHY 106可以经由包括电缆的总线104传输脉冲(例如，但不限于，40纳秒脉冲、50纳秒脉冲、60纳秒脉冲)。
在方框706，可以观察到传输器节点响应于传输的脉冲接收的信号，并且方法700可以前进到方框706。更具体地讲，例如，可以经由图5的控制器506的一个或多个信号检测器(例如，图6的一个或多个信号检测器600)来观察信号。
在方框708，可以对观察到的信号进行采样并且获得一组样本，方法700可以前进到方框708。例如，可以对信号进行过采样(例如，可以每6纳秒、8纳秒、10纳秒对信号进行采样，但不限于此)。
在方框710，根据第二阈值设置比较器阈值(例如，用于检测低的正信号样本)，然后重复方框704、706和708。例如，可以设置第二阈值来检测振幅大于零且小于方框704的脉冲信号的振幅的信号。
在方框712，根据第三阈值设置比较器阈值(例如，用于检测负信号样本)，并且然后重复方框704、方框706和方框708。例如，第三阈值可以被设置为检测振幅小于零且大于方框704的脉冲信号的振幅的负值的信号。
在方框712之后，已经获得三组样本。
在方框714，可基于传输的脉冲并且基于在多个采样时间下观察到的信号的每组获得的样本的样本状态来确定电缆的故障状况。例如，基于传输的脉冲和观察信号的每个样本的状态，可以确定电缆的故障状况包括开路故障、闭合故障、不匹配或无故障中的一个。
值得注意的是，代替根据第一、第二和第三阈值对比较器编程和重新编程，在另一实施方案中，信号检测器可以包括用于信号阈值检测的三个比较器，例如，被配置为检测第一阈值的第一比较器、被配置为检测第二阈值的第二比较器和被配置为检测第三阈值的第三比较器。在这样的实施方案中，可以从传输一个脉冲信号中获得三组样本，并且然后如本文所述进行处理。
在不脱离本公开的范围的情况下，可以对方法700进行修改、添加或省略。例如，方法700的操作可以不同的顺序实施。此外，概述的操作和动作仅作为示例提供，并且一些操作和动作可以是可选的、组合成更少的操作和动作，或者扩展成额外的操作和动作，而不背离所公开的实施方案的本质。例如，方法700可以包括将观察信号的每个样本与一个或多个阈值进行比较，以确定观察信号的每个样本相对于一个或多个阈值的状态。更具体地讲，方法700可以包括将观察信号的每个样本与第一阈值、第二阈值和第三阈值进行比较，以确定观察信号的每个样本相对于第一阈值、第二阈值和第三阈值的状态。此外，方法700可以包括基于传输的脉冲和观察信号的每个样本相对于第一阈值、第二阈值和第三阈值的状态来确定反射信号的每个状态的值。
本公开的各种实施方案可以被实施在用于各种应用的10SPE网络，诸如汽车应用、工业应用、服务器背板，但不限于此。此外，本公开的各种实施方案可以应用于建筑、电梯、照明、工业现场、物联网(IOT)，但不限于此。
如在本公开中所使用，术语“模块”或“部件”可以指被配置为执行模块或部件和/或软件对象或软件例程的动作的具体硬件实施方式，所述软件对象或软件例程可以存储在计算系统的通用硬件(例如，计算机可读介质、处理装置等)上和/或由通用硬件执行。在一些实施方案中，本公开中描述的不同部件、模块、引擎和服务可以实施为在计算系统上执行的对象或进程(例如，作为分开的线程)。虽然本公开中描述的一些系统和方法通常被描述为在软件(存储在通用硬件上和/或由通用硬件执行)中实施，但是具体硬件实施或者软件和具体硬件实施的组合也是可行的和预期的。
在本公开中使用的术语，尤其是在所附权利要求书中使用的术语(例如，所附权利要求书的主体)通常旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”等)。
此外，如果希望引入具体数量的权利要求陈述，那么这种意图将在权利要求书中明确陈述，并且在没有这种陈述的情况下，不存在这种意图。例如，为了帮助理解，以下所附权利要求书可以包含介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的用法，以介绍权利要求陈述。然而，这种短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词“一个(a/an)”引入的权利要求陈述将包含这种引入的权利要求陈述的任何特定权利要求限制为仅包含一个这种陈述的实施方案，即使当同一权利要求包括引入短语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词诸如“一个(a或an)”(例如，“一个(a和/或an)”应被解释为意味着“至少一个”或“一个或多个”)；这同样适用于用于介绍权利要求陈述的定冠词的使用。“基于”意指“至少部分基于”。
此外，即使明确陈述了具体数量的引入的权利要求叙述，本领域技术人员仍将认识到，这种陈述应该被解释为意味着至少有所述的数量(例如，没有其它修饰语的“两个陈述”的基本陈述，意味着至少有两个陈述，或者两个或更多个陈述)。此外，一般来说，在使用类似于“A、B、C等中的至少一个”或“A、B和C等中的一个或多个”的惯例的情况下，这种构造旨在包括单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起或A、B、C一起等。
此外，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，呈现两个或更多替代术语的任何转折词语或短语都应理解为预期包括术语中的一个、术语中的任一个或包括两个术语的可能性。例如，短语“A或B”应理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
本公开的额外非限制性实施方案包括：
实施方案1：一种确定共用总线的电缆的故障状况的方法，包括：将一个或多个脉冲信号从节点传输至共用总线的电缆；响应于脉冲，观察在节点处接收的一个或多个信号；对一个或多个观察信号进行采样；以及基于一个或多个传输脉冲并且基于一个或多个观察信号的多个样本中的每个样本的振幅来确定电缆的故障状况。
实施方案2：根据实施方案1所述的方法，其中确定故障状况包括确定一个或多个反射信号的值。
实施方案3：根据实施方案1和2中任一项所述的方法，其中确定反射信号的值包括：将一个或多个观察信号的每个样本的幅度与第一阈值、第二阈值和第三阈值中的每一个进行比较，其中第一阈值和第二阈值是正值，并且第一阈值大于第二阈值，并且第三阈值是负值；以及基于一个或多个观察信号的样本的所述振幅与第一阈值、第二阈值和第三阈值中的每一个的比较，确定一个或多个反射信号的值。
实施方案4：根据实施方案1至3中任一项所述的方法，还包括：对于一个或多个观察信号的多个样本中的每一个：将一个或多个观察信号与第一阈值进行比较，以确定一个或多个观察信号的样本相对于第一阈值的第一值；将一个或多个观察信号与第二阈值进行比较，以确定一个或多个观察信号的样本相对于第二阈值的第二值；以及将一个或多个观察信号与第三阈值进行比较，以确定一个或多个观察信号的样本相对于第三阈值的第三值。
实施方案5：根据实施方案1至4中任一项所述的方法，其中确定电缆的故障状况包括基于一个或多个观察信号的每个样本的第一值、第二值和第三值来确定电缆的故障状况。
实施方案6：根据实施方案1至5中任一项的方法，其中所述采样是每10纳秒一次。
实施方案7：一种检测电缆故障的方法，包括：将第一脉冲信号从节点传输至共用总线的电缆；响应于传输的第一脉冲信号，观察在节点处接收的第一信号；基于在观察到的第一信号的多个采样时间的每个采样时间下观察到的第一信号与第一阈值的比较，确定观察到的第一信号在每个采样时间下的状态；将第二脉冲信号从节点传输至共用总线的电缆；响应于传输的第二脉冲信号，观察在节点处接收的第二信号；基于观察到的第二信号的多个采样时间的每个采样时间下观察到的第二信号与第二阈值的比较，确定观察到的第二信号在观察到的第二信号的多个采样时间的每个采样时间下的状态；以及将第三脉冲信号从节点传输至共用总线的电缆；响应于传输的第三脉冲信号，观察在节点处接收的第三信号；基于观察到的第三信号的多个采样时间的每个采样时间下观察到的第三信号与第三阈值的比较，确定观察到的第三信号在观察到的第三信号的多个采样时间的每个采样时间下的状态；以及基于观察到的第一信号在观察到的第一信号的多个采样时间的每个采样时间下的状态、观察到的第二信号在观察到的第二信号的多个采样时间的每个采样时间下的状态，以及观察到的第三信号在观察到的第三信号的多个采样时间的每个采样时间下的状态，确定故障状况。
实施方案8：根据实施方案7所述的方法，其中确定故障状况包括基于观察到的第一信号在多个采样时间的每个采样时间下的状态、观察到的第二信号在多个采样时间的每个采样时间下的状态，以及观察到的第三信号在多个采样时间的每个采样时间下的状态，确定反射信号在多个采样时间的每个采样时间下的状态。
实施方案9：根据实施方案7和8中任一项所述的方法，其中确定第一信号在多个采样时间的每个采样时间下的状态包括比较每个采样时间下的第一信号与包括第一正值的第一阈值。
实施方案10：根据实施方案7至9中任一项所述的方法，其中确定第二信号在多个采样时间的每个采样时间下的状态包括比较每个采样时间下的第二信号与包括第二、较低正值的第二阈值。
实施方案11：根据实施方案7至10中任一项所述的方法，其中确定第三信号在多个采样时间的每个采样时间下的状态包括比较每个采样时间下的第三信号与包括负值的第三阈值。
实施方案12：一种检测网络的电缆中的故障的方法，该方法包括：将脉冲信号从节点传输至网络的共享总线的电缆；响应于脉冲观察在节点处接收的信号；以及基于一个或多个观察到的信号确定电缆的故障状况。
实施方案13：根据实施方案12所述的方法，其中确定故障状况包括：基于脉冲和一个或多个观察信号确定反射信号的振幅；以及基于反射信号确定故障状况。
实施方案14：根据实施方案12和13中任一项所述的方法，还包括基于反射信号确定故障状况的位置。
实施方案15：根据实施方案12至14中任一项所述的方法，其中确定故障状况包括检测开路故障状况和短路故障状况中的一个。
实施方案16：根据实施方案12至15中任一项所述的方法，其中观察响应于脉冲产生的信号包括在网络的物理层(PHY)的信号检测器处观察信号。
实施方案17：根据实施方案12至16中任一项所述的方法，还包括以下至少一个：用第一阈值编程信号检测器；用第二阈值编程信号检测器，该第二阈值是小于第一阈值的正值；以及用第三阈值编程信号检测器，该第三阈值小于负值。
实施方案18：一种单对以太网物理层(PHY)，包括：传输器，该传输器被配置为将至少一个脉冲信号传输至共用总线的电缆；接收器，该接收器被配置为观察响应于至少一个传输脉冲信号接收的至少一个第二信号；和信号检测器，该信号检测器被配置为：将至少一个第二信号的每个样本的振幅与至少一个阈值进行比较；以及基于至少一个第二信号的每个样本的振幅与至少一个阈值的比较，为至少一个第二信号的每个样本生成检测器输出信号；和故障检测逻辑，该故障检测逻辑耦合到信号检测器并且被配置为：为至少一个第二信号的每个样本接收检测器输出信号；以及基于至少一个传输的脉冲信号并且基于至少一个第二信号的多个样本中的每个样本的振幅来确定电缆的故障状况。
实施方案19：根据实施方案18所述的PHY，其中至少第二信号包括第二信号、第三信号和第四信号，其中信号检测器被配置为：将第二信号的每个样本的振幅与至少一个阈值的第一正阈值进行比较；将第三信号的每个样本的振幅与至少一个阈值的第二、较低正阈值进行比较；以及将第四信号的每个样本的振幅与至少一个阈值的第三负阈值进行比较。
实施方案20：根据实施方案18和19中任一项所述的PHY，其中故障检测逻辑被配置为基于至少一个传输脉冲信号、第二信号的每个样本相较于第一正阈值的振幅、第三信号的每个样本相较于第二、较低正阈值的振幅以及第四信号的每个样本相较于第三负阈值的振幅来确定电缆的故障状况。
实施方案21：根据实施方案18至20中任一项所述的PHY，其中信号检测器包括一个或多个比较器。
实施方案22：根据实施方案18至21中任一项所述的PHY，其中一个或多个比较器包括一个可重新编程的比较器。
实施方案23：根据实施方案18至22中任一项所述的PHY，其中一个或多个比较器包括三个比较器。
虽然本文结合某些说明性实施方案描述了本公开，但是本领域的普通技术人员将认识到并且知道本发明不受此限制。相反，在不脱离如下文所要求保护的本发明的范围及其法律效力的情况下，可对说明性和所述实施方案进行许多添加、删除和修改。此外，来自一个实施方案的特征可与另一个实施方案的特征组合，同时仍被包括在本发明人所设想的本发明的范围内。

Claims (23)

1.一种确定共用总线的电缆的故障状况的方法，包括：
将一个或多个脉冲信号从节点传输至共用总线的电缆；
响应于所述脉冲，观察在所述节点处接收的一个或多个信号；
对所述一个或多个观察信号进行采样；以及
基于所述一个或多个传输脉冲并且基于所述一个或多个观察信号的多个样本中的每个样本的振幅来确定所述电缆的故障状况。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述故障状况包括确定一个或多个反射信号的值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述反射信号的所述值包括：
将所述一个或多个观察信号的每个样本的振幅与第一阈值、第二阈值和第三阈值中的每一个进行比较，其中所述第一阈值和所述第二阈值是正值，并且所述第一阈值大于所述第二阈值，并且所述第三阈值是负的；以及
基于所述一个或多个观察信号的所述样本的所述振幅与所述第一阈值、所述第二阈值和所述第三阈值中的每一个的比较，确定所述一个或多个反射信号的所述值。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对于所述一个或多个观察信号的样本数量中的每一个：
将所述一个或多个观察信号与第一阈值进行比较，以确定所述一个或多个观察信号的样本相对于所述第一阈值的第一值；
将所述一个或多个观察信号与第二阈值进行比较，以确定所述一个或多个观察信号的所述样本相对于所述第二阈值的第二值；以及
将所述一个或多个观察信号与第三阈值进行比较，以确定所述一个或多个观察信号的所述样本相对于所述第三阈值的第三值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中确定所述电缆的所述故障状况包括基于所述一个或多个观察信号的每个样本的所述第一值、所述第二值和所述第三值来确定所述电缆的所述故障状况。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述采样是每10纳秒一次。
7.一种检测电缆故障的方法，包括：
将第一脉冲信号从节点传输至共用总线的电缆；
响应于所述传输的第一脉冲信号，观察在所述节点处接收的第一信号；
基于在所述观察到的第一信号的多个采样时间的每个采样时间下所述观察到的第一信号与第一阈值的比较，确定所述观察到的第一信号在每个采样时间下的状态；
将第二脉冲信号从所述节点传输至所述共用总线的所述电缆；
响应于所述传输的第二脉冲信号，观察在所述节点处接收的第二信号；
基于所述观察到的第二信号的多个采样时间的每个采样时间下所述观察到的第二信号与第二阈值的比较，确定所述观察到的第二信号在所述观察到的第二信号的所述多个采样时间的每个采样时间下的状态；以及
将第三脉冲信号从所述节点传输至所述共用总线的所述电缆；
响应于所述传输的第三脉冲信号，观察在所述节点处接收的第三信号；
基于所述观察到的第三信号的多个采样时间的每个采样时间下所述观察到的第三信号与第三阈值的比较，确定所述观察到的第三信号在所述观察到的第三信号的所述多个采样时间的每个采样时间下的状态；以及
基于所述观察到的第一信号在所述观察到的第一信号的所述多个采样时间的每个采样时间下的所述状态、所述观察到的第二信号在所述观察到的第二信号的所述多个采样时间的每个采样时间下的所述状态，以及所述观察到的第三信号在所述观察到的第三信号的所述多个采样时间的每个采样时间下的所述状态，确定故障状况。
8.根据权利要求7所述的方法，其中确定所述故障状况包括基于所述观察到的第一信号在所述多个采样时间的每个采样时间下的所述状态、所述观察到的第二信号在所述多个采样时间的每个采样时间下的所述状态，以及所述观察到的第三信号在所述多个采样时间的每个采样时间下的所述状态，确定反射信号在所述多个采样时间的每个采样时间下的状态。
9.根据权利要求7所述的方法，其中确定所述第一信号在所述多个采样时间的每个采样时间下的所述状态包括比较每个采样时间下的所述第一信号与包括第一正值的所述第一阈值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中确定所述第二信号在所述多个采样时间的每个采样时间下的所述状态包括比较每个采样时间下的所述第二信号与包括第二、较低正值的所述第二阈值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中确定所述第三信号在所述多个采样时间的每个采样时间下的所述状态包括比较每个采样时间下的所述第三信号与包括负值的第三阈值。
12.一种检测网络的电缆中的故障的方法，所述方法包括：
将脉冲信号从节点传输至所述网络的共用总线的电缆；
响应于所述脉冲观察在所述节点处接收的信号；以及
基于所述一个或多个观察到的信号确定所述电缆的故障状况。
13.根据权利要求12所述的方法，其中确定所述故障状况包括：
基于所述脉冲和所述一个或多个观察信号确定反射信号的振幅；以及
基于所述反射信号确定所述故障状况。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括基于所述反射信号确定故障状况的位置。
15.根据权利要求12所述的方法，其中确定所述故障状况包括检测开路故障状况和短路故障状况中的一个。
16.根据权利要求12所述的方法，其中观察响应于所述脉冲生成的所述信号包括在所述网络的物理层(PHY)的信号检测器处观察所述信号。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括以下中的至少一个：
用第一阈值编程所述信号检测器；
用第二阈值编程所述信号检测器，所述第二阈值是小于所述第一阈值的正值；以及
用第三阈值编程所述信号检测器，所述第三阈值小于负值。
18.一种单对以太网物理层(PHY)，包括：
传输器，所述传输器被配置为向共用总线的电缆传输至少一个脉冲信号；
接收器，所述接收器被配置为观察响应于所述至少一个传输脉冲信号接收的至少一个第二信号；和
信号检测器，所述信号检测器被配置为：
将所述至少一个第二信号的每个样本的振幅与至少一个阈值进行比较；以及
基于所述至少一个第二信号的每个样本的振幅与所述至少一个阈值的比较，为所述至少一个第二信号的每个样本生成检测器输出信号；和
故障检测逻辑，所述故障检测逻辑耦合到所述信号检测器并且被配置为：
接收所述至少一个第二信号的每个样本的所述检测器输出信号；以及
基于所述至少一个传输的脉冲信号并且基于所述至少一个第二信号的多个样本中的每个样本的振幅来确定所述电缆的故障状况。
19.根据权利要求18所述的PHY，其中所述至少第二信号包括第二信号、第三信号和第四信号，其中所述信号检测器被配置为：
将所述第二信号的每个样本的振幅与所述至少一个阈值的第一正阈值进行比较；
将所述第三信号的每个样本的振幅与所述至少一个阈值的第二、较低正阈值进行比较；以及
将所述第四信号的每个样本的振幅与所述至少一个阈值的第三负阈值进行比较。
20.根据权利要求19所述的PHY，其中所述故障检测逻辑被配置为基于所述至少一个传输脉冲信号、所述第二信号的每个样本相较于所述第一正阈值的振幅、所述第三信号的每个样本相较于所述第二、较低正阈值的振幅以及所述第四信号的每个样本相较于所述第三负阈值的振幅来确定所述电缆的所述故障状况。
21.根据权利要求18所述的PHY，其中所述信号检测器包括一个或多个比较器。
22.根据权利要求21所述的PHY，其中所述一个或多个比较器包括一个可重新编程的比较器。
23.根据权利要求22所述的PHY，其中所述一个或多个比较器包括三个比较器。
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