DE69432173T2

DE69432173T2 - Gerät und Verfahren zur Prüfung der Kabel eines lokalen Netzes

Info

Publication number: DE69432173T2
Application number: DE69432173T
Authority: DE
Inventors: Mark E. Hinds; Robert J. Lewandowski; Thomas P. Locke; Tzafir Sheffer
Original assignee: Fluke Corp
Current assignee: Fluke Corp
Priority date: 1994-04-04
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2014-11-30
Also published as: US5629628A; CA2137191A1; EP0681187A2; EP0681187A3; JP2898215B2; KR950029776A; TW253030B; DE69432173D1; EP0681187B1; US5559427A; KR0138160B1; JPH07301654A; CA2137191C

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Vorrichtungen, die zum Prüfen von Kabeln lokaler Netzwerke (LAN) eingesetzt werden, und insbesondere ein Messgerät, das die relevanten Parameter von Kupferleiter- LAN-Kabeln prüft, indem die Kapazität zwischen allen Leiterpaaren gemessen wird und Softwareverfahren eingesetzt werden, die mit den gespeicherten Messdaten arbeiten.
Lokale Netzwerke (LAN) verbinden derzeitig eine Unmenge von Personalcomputern, Arbeitsstationen, Druckern und Dateiserver in einem modernen Büro. Ein LAN-System ist am häufigsten durch eine physikalische Verbindung all dieser Vorrichtungen mit verdrilltem Kupferleiter-LAN-Kabeln implementiert, wobei das häufigste ein 8-Ader- bzw. 8- Leitungs-Kabel ist, das in vier verdrillten Leitungspaaren konfiguriert ist, wobei jedes Ende des Kabels in einem Verbindungselement nach Industriestandard endet. Einige LAN-Kabel umfassen eine flexible Folienhülle, die als eine elektrostatische Abschirmung agiert. Bei einer typischen Installation können LAN-Kabel durch Wände, Fußböden und Decken eines Gebäudes geführt werden. LAN-Kabelsysteme erfordern eine kontinuierliche Wartung, Aufrüstungen und Störungsbehebungen, da LAN- Kabel und Verbindungselemente zu Unterbrechungsstellen neigen, Büros und Ausrüstung bewegt werden muss und neue Ausrüstung hinzugefügt wird.
Die Aufgaben zum Installieren, Ersetzen oder Neuverlegen von Kabeln fallen typischerweise einem professionellen Kabelinstallateur oder hauseigenem Netzwerkwartungspersonal zu. Während der Installationsphase wird jedes Kabel durch das Gebäude gelegt und ein Verbindungselement wird bei jedem Ende des neuen Kabels angebracht. Jede Ader bzw. Leitung in dem Kabel muss mit der jeweils zugehörigen richtigen elektrischen Verbindung bei beiden Enden des LAN-Kabels verbunden werden, damit die LAN-Verbindung richtig funktioniert. Eine Vielzahl von LAN-Kabeln wird in der Industrie verwendet, einschließlich nicht-abgeschirmter verdrillter Leitungspaar- ("UTP" bzw. unshielded twisted pair), abgeschirmter verdrillter Leitungspaar- ("STP" bzw. shielded twisted pair) und Koaxialkabel. LAN- Kabelinstallationspraktiken, Kabelleistungsspezifikationen und Gebäudeverdrahtungspraktiken sind durch den Electronic Industries Association Commercial Building Telecommunications Wiring Standard EIA/TIA 568 bestimmt.
Derartige Verbindungen können mit einem elektrischen Widerstandsmessgerät geprüft werden, das allgemein als Ohmmeter bekannt ist, welches den Gleichstromwiderstand (DC-Widerstand) über dem elektrischen Pfad zwischen den Testleitungen des Ohmmeters prüft. Die Verwendung des Ohmmeters zum wirksamen Prüfen eins LAN-Kabels erfordert eine detaillierte Kenntnis der richtigen Verbindungen. Das Ende des LAN-Kabelsystems, bei dem das Prüfmessgerät angewendet wird, ist das "Nahende". Das andere Ende des LAN-Kabels wird dadurch zu dem "Fernende". Mit einem bekannten Abschluss, wie beispielsweise Widerständen, bei dem Fernende des Kabels, um einen vollständigen Schaltkreis bereitzustellen, kann die "Wire Map" bzw. "Verdrahtungsabbildung" oder ein Satz von Verbindungen zusammen mit Kurzschluss- und offenen Stromkreis- bzw. Leerlauf-Verdrahtungsfehlern bzw. -Leitungsfehlern erkannt werden. Dieses manuelle Verfahren zum Überprüfen von Verbindungen wird schnell sich selbst verbietend uneffektiv und zeitraubend. Für ein Kabel N-Leitungen muss eine Gesamtanzahl von N!/(N-2)! Messungen für einen vollständigen Test zwischen allen Paaren der N-Leitungen ausgeführt werden, wobei jedes jeweilige Paar sowohl mit negativer als auch positiver Polarität überprüft wird.
Spezialisierte LAN-Kabelprüfmessgeräte sind entwickelt worden, um eine Diagnose für die Kabelprobleme bereitzustellen, auf die man am häufigsten stößt. Das Messgerät führt automatisch eine Reihe von Widerstandsmessungen aus, wodurch die Bedienungsperson von der Last befreit wird, individuelle Verbindungen manuell zu überprüfen. Das Messgerät führt Durchgangsprüfungen bei dem Kabel aus, um sicherzustellen, das alle Verbindungen vorhanden sind, wie sie durch Industriestandarddefinitionen erforderlich sind, und stellt der Bedienungsperson eine visuelle Anzeige des Durchgangs und der richtigen Verbindungen jedes Leitungspaars durch das Kabel bereit. Prüfungen für Leerlauffehler bzw. offene Stromkreisfehler, Kurzschlussfehler und Kreuzungspaarfehler sind bereitgestellt.
Die preiswertesten LAN-Kabelprüfmessgeräte sind im Wesentlichen spezialisierte Ohmmeter, die ausgestattet sind, um Industriestandard-Abschlüsse und Wire Maps bzw. Leitungsabbildungen entsprechend dem EIA/TIA-568 zu prüfen. Derartige Messgeräte erlauben eine direkte Verbindung mit dem LAN-Kabel zusammen mit einer speziellen Abschlussvorrichtung ("Kabelidentifikationseinheit"), die mit dem Fernende des Kabels verbunden ist, um einen bekannten Rückführungspfad für den DC-Teststrom zu unterstützen, der durch das Messgerät für jedes spezifizierte Leitungspaar durch Widerstände mit vorbestimmten Werten und Dioden mit vorbestimmten Polaritäten bereitgestellt wird. Derartige Geräte leiden jedoch an mehreren bezeichneten Nachteilen. Zunächst ist, da das Messgerät auf DC-Messungen begrenzt ist, der Testsatz, den das Messgerät ausführen kann, begrenzt, was viele der möglichen Fehler in einem Kabel unerkannt lässt. Ein kritischer Parameter ist die Kopplungsgröße zwischen Leitungspaaren, die allgemein als Nebensprechen bezeichnet wird. Jedes der vier Leitungspaare ist zusammen in dem Kabel verdrillt, wobei die jeweilige Paarung beibehalten werden muss, um eine geeignete Isolierung zu den anderen Paaren zu erreichen. Ein üblicher Verdrahtungsfehler ist, ein Leitungspaar bei einem Ende des Kabels zu überkreuzen, während der Fehler bei dem anderen Ende dupliziert wird. Obwohl die Verbindung gemäß der DC-Messung richtig erscheint, sind die Leitungspaare nicht länger getrennt verdrillt, sondern sind nun vermischt, was einen unannehmbaren Nebensprechpegel zwischen den zwei Leitungspaaren zur Folge hat.
Der zweite Nachteil von Kabelabbildungsmessgeräten ist, das eine Kabelidentifikationseinheit bei dem Fernende des zu prüfenden Kabels angeschlossen werden muss, um einen bekannten Rückführungspfad für den DC-Teststrom bereitzustellen. Wenn das Fernende des Kabels Hunderte von Fuß entfernt ist, wird der Testvorgang des Kabels unhandlich, wobei er oftmals zwei Personen erfordert, eine an dem Nahende und eine an dem Fernende, um die Aufgabe zur Störungsbehebung und Verifizierung mehrerer Kabel auszuführen, oftmals lange nachdem die ursprüngliche Installation abgeschlossen worden ist, was eine kostenintensive Neubearbeitung zur Folge hat.
Höher entwickelte LAN-Kabelprüfmessgeräte sind oftmals ausgestattet, um ein Nebensprechen zwischen Leitungspaaren bei dem Nahende des Kabels durch standardisierte Nahendenebensprechmessungen (allgemein als "NEXT-Messungen" bezeichnet) zu beurteilen. NEXT ist eine Messung der Isolierungsstufe zwischen getrennten Leitungspaaren. Ein NEXT-Test wird typischerweise ausgeführt, indem ein Hochfrequenz-Wechseltstrom-(AC-) Testsignal in ein Leitungspaar bei dem Nahende des Kabels eingespeist wird, oftmals bei Frequenzen, die tatsächlichen Datenraten ähnlich sind, deren Bereich so groß wie 16 MHz ist, der bei jedem der anderen Paare induzierte Signalpegel gemessen wird, wie er bei dem Nahende gemessen wird, und der induzierten Signalpegel mit dem eingespeisten Signalpegel verglichen wird, um die Isolierungsstufe zu bestimmen. Eine höhere Isolierungsstufe zwischen Leitungspaaren ist erforderlich, um eine Störung zwischen Datenkommunikationsstrecken zu vermeiden. Die Folge einer unzureichenden Isolierung zwischen Leitungspaaren sind eine verschlechterte Kommunikationszuverlässigkeit und Vergrößerte Fehlerraten. Eine unzureichende NEXT- Isolierung ist ein Anzeichen für eine Reihe möglicher Probleme, einschließlich eines falsch verdrahteten LAN- Verbindungselements oder von telefonartigen Kabeln, die die Spezifikationen für Datenkommunikation nicht erfüllen. Der Nachteil eines Messgeräts, das lediglich eine NEXT-Ablesung bereitstellt, ist, dass das Messgerät keine zusätzlichen Informationen in Bezug auf die Quelle des Problems bereitstellen kann, was es der Bedienungsperson überlässt, das Problem zu beheben.
Folglich ist ein Messgerät wünschenswert, das eine Störungsbehebung und eine Verifikation der geeigneten Verbindung einer Vielzahl von LAN-Kabelsystemen mit einem vollständigeren Satz automatisierter Diagnosetests bereitstellt, ohne dass es erforderlich ist, eine Kabelidentifikationseinheit bei dem Fernende des LAN- Kabels anzuwenden.
Die WO-A-92/21986 offenbart ein Diagnosesystem zum Prüfen eines Mehrfachpaar-Telekommunikationskabels. Ein Mikroprozessor steuert die Übertragung und den Empfang von Signalen auf Leitungspaaren in dem Kabel, wobei verschiedene physikalische Leitungsstatusbedingungen auf der Grundlage der Natur der empfangenen Signale angezeigt werden.
In PATENT ABSTRACT OF JAPAN, Band 6, Nr. 152 (P-134), vom 12. August 1992 ist offenbart, eine Kapazität zwischen Leitern in einem Vier-Leitungs-Kommunikationskabel zu messen. Eine Kapazität, die niedriger als üblich ist, zeigt eine falsche Verdrahtung an.

Kurzzusammenfassung der Erfindung

Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Patentansprüchen angegeben.
Gemäß dem nachstehen beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Messgerät zur Störungsbehebung und Verifizierung von Kupferleitungs- LAN-Kabeln durch Messen des Widerstands und der Kapazität zwischen allen möglichen Leitungskombinationen und durch Verwenden eines Softwareverfahrens zum Analysieren der Messungen bereitgestellt. Das zu prüfende LAN-Kabelsystem umfasst das LAN-Kabel plus den Verbindungselementen an jedem Ende. Das Nahende des LAN-Kabelsystems ist mit einem von mehreren Industriestandart-Verbindungselementen bei dem Messgerät gekoppelt. Eine Reihe von Widerstandsmessungen wird zwischen allen möglichen Leitungspaarkombinationen in dem Kabel ausgeführt, die unter Verwendung von Schaltmatrizen ausgewählt werden, die an eine Widerstandsmesseinheit gekoppelt sind. Die Widerstandsmessergebnisse werden in einem digitalen Speicher in Form einer Widerstandsmatrix gespeichert.
Die gespeicherten Widerstandsmatrixwerte werden daraufhin unter Verwendung eines Messgerätemikroprozessors ausgewertet, um das Vorhandensein einer entfernten Kabelidentifikationseinheit bei dem anderen Ende des Kabels sowie alle kurzgeschlossenen Verbindungen zu erfassen. Eine entfernte Kabelidentifikationseinheit, die ausgelegt ist, um die Widerstandsmessfunktionen des Messgerätes zu erweitern, wenn es die Bedingungen ermöglichen, umfasst ein System von Dioden und Widerständen mit vorbestimmten Werten, die einer einmaligen Kabelidentifikationseinheitzahl bzw. -nummer entsprechen. Mit der bei dem Fernende des LAN- Kabelsystems gekoppelten Kabelidentifikationseinheit kann jedes Leitungspaar bezüglich einer Polaritätsumkehrung und Fernende-Leerlauffehlern geprüft werden, wobei die jeweilige Kabelidentifikationseinheitzahl zum Zwecke einer Identifikation eines bestimmten LAN-Kabelsystems bestimmt wird. Wenn keine Kabelidentifikationseinheit bei dem Fernende des LAN-Kabelsystems angebracht ist, wird die Widerstandsmessung zum Überprüfen bezüglich Kurzschlussfehlern verwendet. Kurzschlussfehler werden überprüft, indem die gemessenen Widerstandswerte mit einem Gütefaktor für Kurzschlussfehler auf der Grundlage eines vorbestimmten Schwellenwerts verglichen werden. Kurzschlussfehler resultieren in gemessenen Widerstandswerten, die kleiner als der Gütefaktor sind, und sobald ein Kurzschlussfehler erfasst worden ist, kann die Entfernung des Kurzschlussfehlers zu dem Nahende des Kabels berechnet werden, indem der gemessene Widerstand durch den für diesen Kabeltyp erwarteten Widerstand pro Entfernungseinheit geteilt wird. Entscheidungen, die Kurzschlussfehler, Leerlauffehler und Diodenpolaritäten betreffen, werden symbolisch in einem Speicher in einem Matrixformat für einen weiteren Vergleich mit vorbestimmten Mustern des erwarteten LAN-Kabelsystems gespeichert, um Kreuzungspaar- und Polaritätsumkehrungsfehler zu erfassen. Zwischen dem hergeleiteten Muster der Symbolmatrix und dem erwarteten Muster erfasste Nichtübereinstimmungen erzeugen ein Fehlersignal für die Bedienungsperson.
Das Messgerät führt als Nächstes eine Reihe von Kapazitätsmessungen zwischen allen möglichen Kombinationen von Leitungspaaren aus, die unter Verwendung von Schaltmatrizen ausgewählt werden, die an dieselbe Messeinheit gekoppelt sind, die nun für Kapazitätsmessungen konfiguriert ist. Die Messdaten werden in einem digitalen Speicher in der Form einer Kapazitätsmatrix gespeichert. Die gespeicherten Kapazitätsmatrixwerte werden daraufhin ausgewertet, um zu bestimmen, welche Leitungspaare zusammen verdrillt sind, auf der Grundlage des Phänomens, dass gemeinsam verdrillte Leitungspaare einen deutlich höheren Kapazitätswert als benachbarte Leitungen, die nicht gemeinsam verdrillt sind, aufweisen. Des Weiteren werden Leerlauffehler bzw. offene Stromkreisfehler bei dem Nahende des Kabels überprüft, indem die gemessenen Kapazitätswerte mit einem Gütefaktor für offene Stromkreise bzw. Leerläufe auf der Grundlage eines vorbestimmten Bruchteils des maximalen gemessenen Kapazitätswertes verglichen werden. Leerlauffehler resultieren in gemessenen Kapazitätswerten, die deutlich kleiner als andere gemessene Kapazitätswerte sind. Die Entscheidung bezüglich von Leerlauffehlern und Leitungspaarungen werden symbolisch in einem Speicher in einem Matrixformat für einen weiteren Vergleich mit vorbestimmten Mustern des erwarteten LAN-Kabelsystems gespeichert, um vertauschte Verdrillungsfehler zu erfassen. Erfasste Nichtübereinstimmungen erzeugen ein Fehlersignal für die Bedienungsperson.
Schließlich wir eine Differenzkapazitätsmatrix auf der Grundlage der zugewiesenen Leitungspaare berechnet. Die Differenz in der Kapazität zwischen jeder Leitung des Paares zu allen anderen Leitungen in dem Kabel wird berechnet, um einen relativen Gütefaktor für ein Nahnebensprechen (NEXT) zu bestimmen. NEXT ist eine Messung der relativen Spannungsisolierung zwischen Leitungspaaren, bei denen ein Signal in einem Leitungspaar eine Spannung in einem anderen Leitungspaar über eine kapazitive Kopplung induziert. Wenn die Kapazitätswerte zwischen jeder der Leitungen des Leitungspaars zu einer anderen Leitung perfekt ausbalanciert ist, stimmen die Kapazitätswerte überein und der jeweilige Eintrag in die Kapazitätsdifferenzmatrix ist null. Eine niedrige Differenzkapazität korreliert genau zu einem hohen Spannungsisolierungsgrad zwischen dem Leitungspaar und den anderen Leitungen, da die Differenzspannungen, die über die kapazitive Kopplung zwischen dem Leitungspaar und den anderen Leitungen induziert wird, null wird.
Umgekehrt bedeutet eine große Differenzkapazität eine unannehmbar niedrige NEXT-Isolierungsstufe. Mögliche Ursachen einer niedrigen NEXT-Isolierung umfassen vertauschte Verdrillungsfehler und Leerlauffehler in dem überprüften Leitungspaar, welche in einer Differenz in der elektrischen Länge der Leitungen resultieren.
Im Gegensatz zu einer herkömmlichen NEXT-Messung, die die Isolierung zwischen Leitungspaaren direkt misst, indem analoge Signalpegel bei einer vorbestimmten hohen Frequenz verglichen werden, verwendet das erfindungsgemäße Messgerät direkt die Kapazitätsmessungen, die in der Kapazitätsmatrix gespeichert sind, um eine Differenzkapazität für jedes mögliche Leitungspaar zu berechnen, die in einer Differenzkapazitätsmatrix gespeichert wird. Ein vorbestimmter, auf empirischen Messungen beruhender Gütefaktor, der zu einem Schwellenpegel einer annehmbaren NEXT-Isolierung korreliert, wird verwendet, um mit den Werten in der Differenzkapazitätsmatrix verglichen zu werden. Jeder Wert in der Differenzkapazitätsmatrix, der höher als der Gütefaktor ist, ist ein Fehler, der ein Fehlersignal erzeugt.
Anordnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind, sind nachstehend als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Es zeigen:
Fig. 1A und 1B jeweils eine Darstellung eines physikalischen Kupferleiter-LAN-Kabels und eines LAN- Kabelverbindungselements,
Fig. 2 ein Schaltungsschema eines LAN-Kabelsystems, das aus einem Kupferleiter-LAN-Kabel und LAN- Kabelverbindungselementen bei jedem Ende besteht, wobei die erwarteten Paarungen der Leitungen gezeigt sind,
Fig. 3 ein Schaltungsschema eines LAN-Kabels, in dem ein vertauschter Verdrillungsleitungsfehler und ein Kreuzungspaarleitungsfehler gezeigt sind,
Fig. 4 ein Schaltungsschema eines LAN-Kabels, in dem ein Leerlauffehler, ein Kurzschlussfehler, ein Polaritätsumkehrungsfehler und ein offener Abschirmungsfehler gezeigt sind,
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines LAN-Kabelprüfmessgeräts, das ein Widerstands- und Kapazitätsmessverfahren aller möglichen Leitungspaare einsetzt,
Fig. 6A-6C ein Flussdiagramm, das das durch den Mikrocontroller der vorliegenden Erfindung ausgeführte Programm veranschaulicht,
Fig. 7 ein Diagramm, das das Matrixdatenstrukturformat zeigt, in dem die Widerstandsdaten gespeichert werden,
Fig. 8 ein Diagramm, das die Bearbeitung der Widerstandsmessdaten in eine Entscheidung zeigt, die auf Informationen bezogen ist, die in einem Symbolformat gespeichert sind,
Fig. 9 ein Diagramm, das das Matrixdatenstrukturformat zeigt, in dem die Kapazitätsdaten gespeichert werden,
Fig. 10 ein Diagramm, das die Bearbeitung der Kapazitätsmessdaten in eine Entscheidung zeigt, die auf Informationen bezogen ist, die in einem Symbolformat gespeichert sind,
Fig. 11 ein Diagramm, das das Matrixformat zeigt, wobei gezeigt ist, wie die Kapazitätsdifferenzmatrix berechnet wird, und
Fig. 12 eine Darstellung der physikalischen Endansicht eines 8-Leitungs-LAN-Kabels, die die Beziehung der physikalischen Kapazitätselemente zwischen den Leitungen veranschaulicht, die in der Kapazitätsdifferenzmatrix berechnet werden.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf Fig. 1A und Fig. 1B ist allgemein ein LAN-Kabel 10 gezeigt, das isolierte Kupferleiterleitungen bzw. Kupferleiterdrähte 40 umfasst, die üblicherweise zwischen 4 und 8 zählen. Die Isolierung bei den Leitungen ist farbkodiert, um richtige Verbindungen des Kabels mit einem Verbindungselement 30 zu vereinfachen. Die Leitungen sind in Leitungspaaren in dem LAN-Kabel gemeinsam verdrillt, um die elektrische Isolierung jedes Paars zu den anderen Paaren zu maximieren. Die Verdrillungsrate und andere elektrische und mechanische Parameter sind spezifiziert und innerhalb der Industrie für Datentyp-LAN-Kabel allgemein bekannt. Ein LAN-Kabel kann abgeschirmt sein, was bedeutet, dass eine Abschirmung 20 die Leitungen des Kabels als eine leitfähige Ummantelung umgibt, um die Anfälligkeit für externe Interferenzen zu verringern und ebenso die elektromagnetischen Emissionen von dem Kabel zu verringern, die durch die Datenübertragung induziert werden. Das Verbindungselement 30 ist typischerweise ein 8-Leiter-Telefontyp-Verbindungselement, das innerhalb der Industrie allgemein als ein RJ-45-Verbindungselement bezeichnet wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 zeigt das schematische Diagramm ein vollständiges und fehlerfreies LAN- Kabelsystem, das das LAN-Kabel 10 und Verbindungselemente 30 an jedem Ende umfasst. Die Leitungen 40 sind, wie es gezeigt ist, entsprechend der EIA/TIA-568 verbunden. Ein verdrilltes Leitungspaar umfasst zwei einzelne Leitungen bzw. Drähte, die entlang der Länge des Kabels zusammen verdrillt sind, um eine elektromagnetische Isolierung von anderen verdrillten Leitungspaaren in dem Kabel und von externen Störungsquellen zu erreichen. Ein LAN-Kabel 10 umfasst acht Leitungen 40, die typischerweise als vier verdrillte Leitungspaare ausgebildet sind. Die Abschirmung 20 ist, wenn sie vorhanden ist, mit der ABSCHIRMUNG-Verbindung des Verbindungselements 30 bei jedem Ende des LAN-Kabels 10 verbunden. Wenn das LAN- Kabelsystem geprüft wird, wird das Ende des LAN-Kabels 10, bei dem das LAN-Prüfmessgerät angeschlossen ist, als das "Nahende" bezeichnet und das andere Ende des LAN- Kabels 10 ist das "Fernende".
In Fig. 3 sind Beispiele mehrere allgemeiner Leitungsfehler bzw. Verdrahtungsfehler in einem LAN- Kabelsystem veranschaulicht. Ein Umdrehen der Leitungen, die mit Verbindungen 2 und 3 des Verbindungselements 30 verbunden sind, an beiden Enden des Kabels erzeugt einen vertauschten Verdrillungsfehler 50a, der in einer unannehmbar schlechten Isolierung zwischen den zwei Datenpfaden resultiert. Ein Vertauschen von zwei vollständigen Datenpfaden, wie beispielsweise Verbindungen 4 und 5 für Verbindungen 7 und 8 bei einem Ende des LAN-Kabels 10, resultiert in einem Kreuzungspaarfehler 50b.
In Fig. 4 sind ferner einige zusätzliche allgemeine Verdrahtungsfehler in einem LAN-Kabelsystem veranschaulicht. Ein offener Stromkreis bzw. Leerlauf ist ein Strompfad mit einem sehr hohen DC-Widerstand, ein Zustand, der üblicherweise zwischen beliebigen Leitungspaaren 40 des LAN-Kabelsystems erwartet wird, die keine Abschlüsse haben, die Strompfade bei dem Fernende bereitstellen. Ein Leerlaufverdrahtungsfehler 50c kann überall in dem LAN-Kabelsystem auftreten, ist aber am häufigsten das Ergebnis eines Fehlschlags einer Leitung 40, einen elektrischen Kontakt bei dem Verbindungselement 30 herzustellen. Ein Kurzschluss ist ein Strompfad mit relativ niedrigem DC-Widerstand. Ein Kurzschlussverdrahtungsfehler 50d kann zwischen zwei beliebigen Leitungen in dem LAN-Kabelsystem auftreten und kann aus einem Defekt in der Leitungsisolierung oder als Ergebnis einer physikalischen Quetschung bei einem Punkt entlang der zugehörigen Länge des LAN-Kabels 10 resultieren. Ein Umkehrung der Leitungen eines Leitungspaars bei einem Ende des LAN-Kabels 10 resultiert in einem Polaritätsumkehrungsfehler 50e. Wenn die Abschirmung 20 vorhanden ist, stellt ein Fehlschlag, einen elektrischen Kontakt zwischen der Abschirmung 20 und dem ABSCHIRMUNG-Kontakt des Verbindungselements 30 herzustellen, einen offenen Abschirmungsfehler 50f dar.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist das Blockschaltbild eines kommerziellen Ausführungsbeispieles einen LAN- Kabelprüfmessgeräts 100 gezeigt. Ein Eingangsverbindungselement 110 nimmt das Verbindungselement 30 auf, das mit einem beliebigen einer Vielzahl von Industriestandard-Verbindungselementtypen verbunden sein kann, die DB-9, RJ-45 und BNC in dem kommerziellen Ausführungsbeispiel umfassen. Jeder Kontakt eines Eingangsverbindungselementes 110 ist über ein System paralleler Eingangsleitungen 120, die mit 1 bis 8 nunmeriert sind, mit einem Eingang einer Schaltmatrix 130 und einem entsprechenden Eingang einer Schaltmatrix 140 gekoppelt. Die Abschirmung 20 des LAN-Kabels 10 ist mit einem Gehäuse des Verbindungselementes 110 gekoppelt. Das Eingangsverbindungselement 110 nimmt bis zu acht Eingangsleitungen in dem kommerziellen Ausführungsbeispiel auf, wobei aber die Architektur einfach erweiterbar ist, um mehr Leitungen zu umfassen. Ein Ausgang des analogen Multiplexers 130 ist mit einem Eingang einer Messeinheit 150 gekoppelt und ein Ausgang der Schaltmatrix 140 ist mit einem zweiten Eingang der Messeinheit 150 gekoppelt. Das Gehäuse des Verbindungselementes 110 ist mit einem Eingang gekoppelt, der mit Abschirmung der Messeinheit 150 gekennzeichnet ist. Die Schaltmatrizen 130 und 140 stellen der Messeinheit 150 eine Schaltfähigkeit zum Zwecke einer Kopplung der jeweiligen Eingänge der Messeinheit, die kollektiv mit Eingang gekennzeichnet sind, mit beliebigen zwei der Eingangsleitungen 120 zu Verfügung, um elektrische Parameter bei dem Eingang zu messen, die den Widerstand über dem ausgewählten Leitungspaar und eine Kapazität über dem ausgewählten Leitungspaar umfassen. Die Messdaten werden aus dem Ausgang der Messeinheit. 150 zu einem Eingangskanal eines Mikrocontrollers 160 gekoppelt.
Der Mikrocontroller 160 führt die Funktionen einer Messsteuerung, einer Messverarbeitung und einer Benutzerinteraktion aus. In dem kommerziellen Ausführungsbeispiel ist der Mikrocontroller 160 ein Mikroprozessor, der seinen eigenen Speicher, einschließlich eines RAM (random access memory bzw. Speicher mit wahlfreiem Zugriff) und eines ROM (read-only memory bzw. Nur-Lesespeicher), in einer einzelnen integrierten Schaltung umfasst. Das RAM wird zur Speicherung von Messdaten und Prüfergebnissen verwendet, während das ROM die Systemsteuerungsanweisungen umfasst, die das Softwareprogramm sind, das durch den Mikrokontroller 160 zur Steuerung des Gesamtbetriebs des Messgeräts 100 ausgeführt wird. Es ist ersichtlich, dass getrennte integrierte Schaltungen für den Mikroprozessor, das RAM und das ROM anstelle des Mikrocontrollers 160 ebenso in effektiver Weise eingesetzt werden können. Der Mikrocontroller 160 ist mit der Messeinheit 150 und den Schaltmatrizen 130 und 140 über einen Messsteuerbus 190 gekoppelt, um die Auswahl von zu prüfenden Leitungspaaren zusammen mit dem Betrieb der Messeinheit 150 zu steuern. Während des Vorgangs einer Messaufnahme steuert der Mikrocontroller 160 die Messeinheit 150, indem die Messfunktion, entweder Widerstand oder Kapazität, ausgewählt wird sowie ein Auslösesignal bereitgestellt wird, um die Messung vorzunehmen und die Messdaten zurückzugeben. Gleichzeitig bestimmt der Mikrocontroller 160, welche der Eingangsleitungen 120 mit der Messeinheit 150 gekoppelt werden, indem Befehle über den Messsteuerbus 190 zu den Schaltmatrizen 130 und 140 gesendet werden. Während des Messvorgangs werden die durch die Messeinheit 150 bereitgestellten Messwerte in dem Speicher mit Wahlfreiem Zugriff (RAM) in dem Mikrocontroller 160 auf herkömmliche Weise gespeichert. Beispielsweise koppelt während einer Kapazitätsmessung zwischen Leitungen 1 und 2 der Eingangsleitungen 120 der Mikrocontroller 160 den Eingang der Messeinheit 150 mit Leitungen 1 und 2, indem ein geeignetes digitales Steuersignal zu den analogen Multiplexern 130 und 140 gesendet wird, die Messeinheit 150 in eine Kapazitätsbetriebsart einstellt und Kapazitätsmesswerte erhält, die symbolisch in dem RAM als C12 gespeichert werden. Getrennte Speicherorte werden in dem RAM zur Speicherung von Kapazitäts- und Widerstandsmessdaten unterhalten.
Der Mikrocontroller 160 ist mit Peripherievorrichtungen gekoppelt, um mit dem Benutzer zu kommunizieren, wobei der Messgerätstatus und Prüfungsergebnisse dem Benutzer auf einer Anzeige 170 angezeigt werden und auf Benutzereingaben über eine Benutzersteuerschnittstelle 180 reagiert wird. In dem kommerziellen Ausführungsbeispiel ist die Anzeige 170 eine Flüssigkristallanzeige (LCD) und die Benutzersteuerschnittstelle 180 ist ein Tastenfeld und ein Drehschalter. Das Hinzufügen anderer Peripherievorrichtungen, wie beispielsweise von Audiotongeneratoren, externen Anzeigen und Tastaturen, ist ersichtlich.
Als eine Übersicht veranschaulichen Fig. 6A, 6B und 6C gemeinsam die Verarbeitung, durch die die Messungen vorgenommen werden und die Daten verarbeitet werden, um Rückschlüsse darüber zu erzielen, ob das geprüfte LAN- Kabelsystem fehlerfrei ist. Die Verarbeitung ist logisch in drei Hauptabschnitte geteilt. Zuerst wird, wie es in Fig. 6A gezeigt ist, der Widerstand zwischen allen möglichen Leitungspaaren gemessen und bezüglich Kurzschlussfehlern 50d ausgewertet. Wenn eine Kabelidentifikationseinheit vorhanden ist, werden ausführlichere Auswertungen ausgeführt. Zweitens wird, wie es in Fig. 6B gezeigt ist, die Kapazität zwischen allen möglichen Leitungspaaren gemessen und bezüglich offenen Stromkreisfehlern bzw. Leerlauffehlern 50c ausgewertet, Leitungspaare werden bestimmt und die Paarungen werden gegenüber einem Gütefaktor ausgewertet. Drittens wird, wie es in Fig. 6C gezeigt ist, die Nebensprechisolierung zwischen allen identifizierten Leitungspaaren unter Verwendung einer berechneten Wertematrix, die auf den gemessenen Kapazitätswerten beruht, ausgewertet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6A ist ein Flussdiagramm gezeigt, das die Verarbeitung veranschaulicht, durch die die Widerstandsmessungen ausgeführt werden. Der Prüfablauf beginnt mit Block 200. Die Prüfung kann durch eine Benutzersteuerung oder auf einer kontinuierlichen Grundlage, wobei eine Prüfung automatisch einer anderen folgt, initiiert werden.
Der Mikrocontroller 160 geht zu Block 210, um den Typ des zu prüfenden LAN-Kabels, wie beispielsweise nichtabgeschirmt-verdrillt (UTP), abgeschirmt-verdrillt (STP) oder koaxial, den Leitungstyp und die Kabelkonfiguration auszulesen. Eine zustimmende Anforderung des Benutzers über die Steuerungsschnittstelle 180, wie beispielsweise durch die Auswahl eines auf der Anzeige 170 angezeigten Menüs, kann verwendet werden, um den Typ des LAN-Kabels zu ändern. Diese Einstellung des LAN-Kabeltyps beeinflusst hauptsächlich den Prüfungstyp, der ausgeführt wird. Die nachstehende Beschreibung gilt für UTP, dem am häufigsten angetroffenen Kabeltyp. Wenn STP ausgewählt wird, prüft das Messgerät 100 ebenso bezüglich eines offenen Abschirmungsfehlers zusätzlich zu den Messungen, die für UTP-Kabel ausgeführt werden. Wenn koaxial ausgewählt ist, wird lediglich eine Leitung und die Abschirmung unter Verwendung eines begrenzten Teilsatzes von Messungen geprüft.
Die Messung von Widerstandswerten zwischen allen Leitungspaaren wird in einem Messblock 220 durchgeführt. Unter Bezugnahme auf Fig. 7 ist die Datenstruktur, in der die Widerstandsmessdaten in einem digitalen Speicher gespeichert werden, eine Widerstandsmatrix 500. Eine Gesamtanzahl von 56 Messungen wird gesammelt, um die Matrix auszufüllen. Die Punkte, die die Diagonale der Matrix füllen, welche anstelle der Diagonalwerte R11, R22, R33 usw. eingesetzt sind, kennzeichnen, dass diese bestimmten Werte nicht gültig sind, da sie keine Messungen über einem Leitungspaar umfassen und folglich ignoriert werden. Die Widerstandsmesswerte sind zwischen den oberen Dreieckswerten und den unteren Dreieckswerten nicht symmetrisch. R12 ist beispielsweise nicht notwendigerweise gleich R21, da die Widerstandsmessprüfung, die einen DC-Prüfstrom bereitstellt, eine zugehörige Polarität hat, die zwischen diesen Messungen umgekehrt ist. Wenn eine Diodenverbindung in dem Strompfad vorhanden ist, wird die Verbindung in einer Richtung in Durchlassrichtung betrieben und in der anderen in Sperrrichtung betrieben, was eine große Differenz in dem zwischen den zwei Polaritäten ersichtlichen Widerstand zur Folge hat. Dieses Phänomen wird als Vorteil verwendet, wenn eine Kabelidentifikationseinheit bei dem Fernende des Kabels zum Zwecke der Verifizierung der Verbindungen des LAN- Kabelsystems angeschlossen ist.
Wieder unter Bezugnahme auf Fig. 6A geht der Mikrocontroller 160 zu einem Entscheidungsblock 230. Jeder Widerstandsmesswert wird mit einem vorbestimmten Gütefaktor für Kurzschlussfehler mit einem Wert, der ausgewählt ist, um echte Kurzschlussfehler von andererseits normalen Widerstandswerten zu trennen, wie beispielsweise von denen, die durch eine Kabelidentifikationseinheit vorgelegt werden, mit einer minimalen Wahrscheinlichkeit für falsche Anzeigen, verglichen. Wenn ein beliebiger Widerstandsmesswert kleiner als der Gütefaktor für Kurzschlussfehler ist, zweigt der Mikrocontroller 160 zu einem Anzeigeblock 240 ab, bei dem die Einzelheiten des gefundenen Kurzschlussfehlers dem Benutzer über die Anzeige 170 bereitgestellt werden.
Der Mikrocontroller 160 geht zu einem Entscheidungsblock 250, um das Vorhandensein der Kabelidentifikationseinheit bei dem Fernende des LAN-Kabelsystems zu erfassen. Wenn keine Kabelidentifikationseinheit erfasst wird, wird die Widerstandsmessprüfung begrenzt, um Kurzschlussfehler zwischen Leitungspaaren zu erfassen, die ansonsten alle offene Schaltkreise sein sollten.
Wenn sie an das LAN-Kabelsystem gekoppelt ist, stellt die Kabelidentifikationseinheit dem Messgerät 100 vorbestimmte Widerstandswerte in Reihe geschaltet mit Halbleiterdioden bei jedem der erwarteten Leitungspaare 1-2, 3-6, 4-5 und 7-8 in dem kommerziellen Ausführungsbeispiel bereit. Der vorbestimmte Widerstandswert stellt eine einzigartige Identifikation der Kabelidentifikationseinheitzahl mit bis zu acht unterschiedlichen Kabelidentifikationseinheiten, die in dem kommerziellen Ausführungsbeispiel verfügbar sind, bereit. Der Mikrocontroller 160 vergleicht jeden der Widerstandsmesswerte mit einer Reihe von Gütefaktoren, die aus Paaren von oberen Grenzkonstanten und einer unteren Grenzkonstante bestehen. Der Satz der Konstanten beruht auf dem erwarteten Wertebereich der bereitgestellten Kabelidentifikationseinheiten und wird sorgfältig ausgewählt, um eine sehr sichere Bestimmung des Vorhandenseins der Kabelidentifikationseinheit sowie der zugehörigen Identifikationseinheitzahl trotz der Beiträge des Widerstands des dazwischen liegenden LAN- Kabelsystems für Kabellängen bis zu 1000 Fuß bereitzustellen. Wenn beispielsweise ein gemessener Widerstandswert größer als der untere Grenzwert und kleiner als der obere Grenzwert für eine Kabelidentifikationseinheit 1 ist, schließt der Mikrocontroller 160, dass die Kabelidentifikationseinheit 1 vorhanden ist, und der Mikrocontroller 160 zweigt dann zu einer Reihe von Schritten ab, die auf dem Vorhandensein der Kabelidentifikationseinheit beruhen, welche mit einem Anzeigeblock 260 starten.
In dem Anzeigeblock 260 wird die Zahl der Kabelidentifikationseinheit dem Benutzer unter Verwendung der Anzeige 170 angezeigt. Bei Verwendung des vorstehenden Beispiels würde das Vorhandensein der Kabelidentifikationseinheit 1 dadurch dem Benutzer angezeigt. Der Mikrocontroller geht zu einem Entscheidungsblock 270, um nach Fehlern in der Wire Map des LAN-Kabelsystems zu prüfen. Eine Wire Map ist eine vollständige Charakterisierung der Verbindungen in dem LAN-Kabelsystem, das zwischen das Messgerät 100 und die Kabelidentifikationseinheit gekoppelt ist, wobei die erwarteten Stromrichtungen, die durch die Diodenpaare in der Kabelidentifikationseinheit vorgegeben werden, verwendet werden, um bezüglich aller möglichen Verdrahtungsfehler zu prüfen und auf die Richtungen reagierende Anzeigewerte zu erzeugen. Die Wire Map wird geprüft, indem die Anzeigewerte für jedes der erwarteten Kabelpaare mit entsprechenden erwarteten Anzeigewerten verglichen werden. Beispielsweise wird das Paar 1-2 geprüft, indem R12 und R21 mit jeweiligen vorbestimmten oberen und unteren Grenzwerten verglichen werden. Da das Paar 1-2 eine Diode und einen vorbestimmten Widerstandswert in Reihe geschaltet aufweist, wie sie durch die Kabelidentifikationseinheit bereitgestellt werden, bestimmen die Werte von R12 und R21, ob das Paar richtig mit der korrekten Polarität verbunden ist. Wenn Wire-Map-Fehler erfasst werden, zweigt der Mikrocontroller 160 zu einem Anzeigeblock 280 ab, um die Fehler in der Wire Map einem Benutzer über die Anzeige 170 anzuzeigen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8 stellt eine symbolische Matrix bzw. Symbolmatrix 510 einen Speicher für die Ergebnisse der Entscheidungsverarbeitung, die in Blöcken 230-280 ausgeführt wird, welche mit der Widerstandsmatrix 500 arbeiten, bereit. Die Widerstandsmesswerte der Widerstandsmatrix 500 werden zuerst nach Kurzschlussfehlern 50d zwischen zwei beliebigen Leitungen untersucht. Alle gemessenen Widerstandswerte, die unter einem vorbestimmten Gütefaktor liegen, werden als ein Kurzschluss angesehen und einem Anzeigewert "0" bei der jeweiligen Position in der symbolischen Matrix 510 zugewiesen. Als nächstes wird das Vorhandensein von Dioden und offenen Stromkreisen untersucht, indem die gemessenen Widerstandswerte der Widerstandsmatrix 500 mit vorbestimmten Gütefaktoren verglichen werden, die eine Reihe von Paaren von oberen und unteren Widerstandswerten sind, die auf erwarteten, durch einen eines entsprechenden Satzes von Kabelidentifikationseinheiten bereitgestellten Widerständen beruhen. Wenn die Widerstandswerte zwischen den oberen und unteren Grenzen liegen, wird der jeweiligen Position der symbolischen Matrix 510 ein Anzeigewert "+" zugewiesen und der Quermatrixposition wird ein Anzeigewert "-" zugewiesen. Wenn der gemessene Wert über dem höchsten oberen Widerstandswert, der für eine Kabelidentifikationseinheit erwartet wird, liegt, wird die jeweilige Position der symbolischen Matrix 510 als ein offener Stromkreis bzw. Leerlauf angesehen und mit einem Anzeigewert "*" versehen. Wie es in der symbolischen Matrix 510 als ein Beispiel gezeigt ist, ist für die Leitungspaare 1-2, 3-6, 4-5 und 7-8 herausgefunden worden, dass sie Dioden in ihren jeweiligen Pfaden mit den den jeweiligen Richtungen durch jedes Leitungspaar zugewiesenen Polaritäten aufweisen, wobei keine Kurzschlussfehler 50d herausgefunden worden sind.
Von dieser bildlichen Perspektive der gesammelten Anzeigewerte, die durch die symbolische Matrix 510 bereitgestellt werden, wird eine Identifizierung von Fehlern in der Wire Map eine Sache eines Vergleichs zwischen dem erwarteten Muster, das für ein bekanntermaßen gutes LAN-Kabel entwickelt ist, und dem identifizierten Muster. Ein LAN-Kabelsystem ohne Kabelidentifikationseinheit bei dem Fernende sollte vollständig als ein Muster von Leerlauf-Anzeigewerten "*" erscheinen. Ein LAN-Kabelsystem mit einer Kabelidentifikationseinheit, die bei dem Fernende angeschlossen ist, sollte hauptsächlich als ein Muster von Leerläufen, aber mit "+" und "-" Anzeigewerten bei den geeigneten Stellen in der symbolischen Matrix erscheinen. Wenn unterschiedliche Kabeltypen verfügbar werden, können die Gütefaktoren zum Vergleichen von Messwerten zur Erfassung von Kurzschlussfehlern, Diodenpfaden und Leerlauffehlern modifiziert werden, wobei ein neues Gesamtentscheidungsmuster von Anzeigewerten durch einen Fachmann angepasst wird, um mit dem neuen Kabeltyp überein zu stimmen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 9 ist die Datenstruktur, in der die Kapazitätsmesswerte gespeichert werden, eine Kapazitätsmatrix 520. Eine Gesamtanzahl von 28 Messungen wird gesammelt, um die Matrix auszufüllen. Die Punkte, die entlang der Diagonalen der Matrix vorliegen, welche anstelle der Diagonalwerte C11, C22, C33 usw. eingesetzt werden, kennzeichnen, dass diese bestimmten Werte nicht gültig sind, da sie keine Messungen über einem Leitungspaar umfassen und folglich ignoriert werden. Die Quermatrixwerte der Kapazitätsmatrix 520, wie beispielsweise C12 und C21, sind gleich, da die Kapazitätsmessung eine AC-Messung (Wechselstrommessung) ist, die keine einzelne Polarität aufweist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6B wird die Messung der Kapazitätswerte aller Leitungspaare in einem Messblock 290 durchgeführt. Der Mikrocontroller 160 geht dann zu einem Block 300, um nach Nahende-Leerlauffehlern zu suchen. Offene Leitungen bei der Nahende-Verbindung des LAN-Kabelsystems resultieren in Kapazitätsmessungen, die deutlich kleiner sind als die eines richtig verbundenen Leitungspaares. Der maximale Kapazitätswert wird zuerst gemessen und alle anderen Kapazitätswerte werden mit einem vorbestimmten Bruchteil des maximalen Werts verglichen. Wenn beliebige der anderen Kapazitätswerte kleiner als dieser vorbestimmte Bruchteil des maximalen Werts sind, werden sie als offene Schaltkreise angesehen und erzeugen einen entsprechenden Fehler. Der vorbestimmte Bruchteil ist ein Gütefaktor, der von den Kabelparametern und der maximalen Länge des Kabels von dem Nahende, bei dem ein Leerlauffehler aufgelöst werden kann, abhängt. Beispielsweise werden in dem kommerziellen Ausführungsbeispiel Kapazitäten, die kleiner als 10% des maximalen Werts sind, als ein Leerlauffehler angesehen. Wenn ein Leerlauf erfasst ist, zweigt der Mikrocontroller 160 zu dem Anzeigeblock 310 ab, um der Bedienungsperson den Leerlauf über die Anzeige 170 anzuzeigen.
Der Mikrocontroller 160 geht dann zu einem Entscheidungsblock 320, um vier gültige Leitungspaare zu prüfen. Verdrillte Leitungspaare haben eine höhere wechselseitige Kapazität als Leitungen in demselben Kabel, die nicht miteinander verdrillt sind. Die vier höchsten Kapazitätswerte unter den gemessenen Daten werden ausgewählt und ihre Gültigkeit als passende Paare wird geprüft, indem ihre Werte mit den Werten der anderen, nicht gepaarten Kapazitätsmessungen verglichen werden. Um ein gültiges passendes Paar zu sein, muss jedes Verhältnis einen vorbestimmten Gütefaktor für das minimale Verhältnis einer gepaarten Kapazität zu einer nicht gepaarten Kapazität für alle Messungen überschreiten. In dem kommerziellen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung muss ein Standard-Datentyp- LAN-Kabel ein minimales erwartetes Verhältnis von 2,0 aufweisen. Andere Gütefaktoren können einfach ohne übermäßiges Experimentieren durch einen Fachmann hergeleitet werden. Verhältnisse, die kleiner als der Gütefaktor von 2,0 sind, zeigen eines aus einer Anzahl von Problemen an, die möglicherweise ein Kabel umfassen, das für Datenkommunikationen nicht geeignet ist, wie beispielsweise ein Sprachtyp-Telefonkabel. Wenn ein Problem vorhanden ist, das bei dem Erhalten von vier gültigen Paaren erfasst wird, zweigt der Mikrocontroller 160 zu einem Anzeigeblock 330 ab, um der Bedienungsperson eine Fehlernachricht über die Anzeige 170 anzuzeigen. Einige LAN-Kabeltypen sind auf eine derartige Weise verdrillt, dass eher acht gültige Paare als vier erzeugt werden. In dieser speziellen Situation wird in dem Entscheidungsblock 320 bezüglich dessen, dass zu viele passende Paare vorhanden sind, kein Fehler erzeugt.
Der Mikrocontroller 160 geht dann zu einem Entscheidungsblock 340, um zu bestimmen, ob die gefundenen gültigen Leitungspaare den erwarteten Paarungen entsprechen. In diesem Fall sollten Leitungen 1-2, 3-6, 4-5 und 7-8 als gültige Paare identifiziert werden. Wenn ein Problem vorhanden ist, das bei dem Erhalten von vier gültigen Paaren erfasst wird, zweigt der Mikrocontroller 160 zu einem Anzeigeblock 350 ab, um der Bedienungsperson eine Fehlernachricht über die Anzeige 170 anzuzeigen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 stellt eine symbolische Matrix bzw. Symbolmatrix 530 einen Speicher für die Ergebnisse der Entscheidungsverarbeitung, die in den Blöcken 290-350 ausgeführt wird, welche mit der Kapazitätsmatrix 520 arbeiten, bereit. Die Kapazitätsmesswerte der Kapazitätsmatrix 520 werden zuerst bezüglich Nahende-Leerlauffehlern 50c zwischen zwei beliebigen Leitungen untersucht. Beliebige gemessene Kapazitätswerte, die unter einem vorbestimmten Gütefaktor liegen, werden als ein Leerlauffehler angesehen und einem Anzeigewert "*" zugewiesen, der bei der jeweiligen Position in der symbolischen Matrix 530 gespeichert wird. Die Kapazitäten höherer Wertigkeit, die mit verdrillten Leitungspaaren verbunden sind, werden im Gegensatz zu den Kapazitäten von Leitungen, die nicht miteinander verdrillt sind, bestimmt. Die verdrillten Leitungspaare werden einem Anzeigewert "H" in der symbolischen Matrix zugewiesen und die anderen Leitungen werden einem Anzeigewert "L" zugewiesen. Wie es als ein beispielhaftes Prüfergebnis in der symbolischen Matrix 530 gezeigt ist, wurden Leitungspaare 1-2, 3-6, 4-5 und 7-8 als verdrillte Leitungspaare herausgefunden, wobei keine Leerlauffehler identifiziert worden sind.
Von dieser bildlichen Perspektive, die durch die symbolische Matrix 530 bereitgestellt wird, wird eine Identifizierung von Fehlern in den Leitungspaarungen eine Sache eines Vergleichs zwischen dem erwarteten Muster von Anzeigewerten, die für ein bekanntermaßen gutes LAN-Kabel entwickelt sind, und dem Muster der herausgefundenen Anzeigewerte. Das Anzeigewertmuster wird durch das Vorhandensein oder Fehlen der Kabelidentifikationseinheit, die bei dem Fernende des Kabels angeschlossen ist, nicht beeinflusst. Wenn unterschiedliche Kabeltypen verfügbar werden, können die Gütefaktoren zur Erfassung von Leerlauffehlern und verdrillten Leitungspaarungen modifiziert werden, wobei ein Gesamtentscheidungsmuster durch einen Fachmann angepasst wird, um mit dem neuen Kabeltyp überein zu stimmen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 11 berechnet der Mikrocontroller 160 eine kapazitive Differenzmatrix 540 auf der Grundlage der Daten von der Kapazitätsmatrix 520. Jeder Eintrag in die kapazitive Differenzmatrix ist die Differenz zwischen der Kapazität, die von jeder Leitung des jeweiligen Paares zu einer dritten Leitung gemessen wird. Die NEXT-Isolierung des Leitungspaares 1-2 wird in der ersten Zeile der Differenzkapazitätsmatrix 540 ausgewertet. Die ersten zwei Einträge, die C11-C21 bzw. C12-C22 sein würden, sind bedeutungslose Werte, da sie jeweils die Diagonalwerte C11 und C22 umfassen, die bedeutungslose Werte aus der ursprünglichen Kapazitätsmatrix 520 sind und somit durch Punkte ersetzt sind und im folgenden ignoriert werden. Der dritte Eintrag in der oberen Zeile der Differenzkapazitätsmatrix 540 ist C13-C23, welcher der Gütefaktor für die Isolierung zwischen dem Leitungspaar 1-2 und der Leitung 3 ist. Auf ähnliche Weise ist der vierte Eintrag in der oberen Zeile der Differerizkapazitätsmatrix 540 C14-C24, welcher der Gütefaktor für die Isolierung zwischen dem Paar 1-2 und der Leitung 4 ist. Die anderen Einträge in der Kapazitätsdifferenzmatrix 540 werden in einer ähnlichen Weise für die zugewiesenen Leitungspaare 3-6, 4-5 und 7-8 entwickelt, die die zweite, dritte bzw. vierte Zeile vervollständigen. Die Werte der kapazitiven Differenzmatrix 540 werden verwendet, um eine Nah- Nebensprechisolierung (NEXT) zwischen den identifizierten Leitungspaaren und allen anderen Leitungen in dem LAN- Kabel zu verifizieren, indem jeder Wert mit einem Gütefaktor, der zu einer annehmbaren Schwellenwertstufe einer NEXT-Isolierung korreliert ist, verglichen wird und ein Fehlersignal in Reaktion auf Werte, die den Gütefaktor überschreiten, erzeugt wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 12 ist die physikalische Bedeutung einer Kapazitätsdifferenz für jeden Eintrag in einer Querschnittsansicht des LAN-Kabels 10 gezeigt, das die Leitungen 40 umfasst. Wie es gezeigt ist, wird das Leitungspaar 1-2 für die Differenz in einer gemessenen Kapazität zu einer dritten Leitung 3 ausgewertet, was als C13-C23 entsprechend dem geeigneten Eintrag in der Differenzkapazitätsmatrix ausgedrückt ist. Auf ähnliche Weise ist die Differenzberechnung zwischen dem Paar 1-2 und der Leitung 4 veranschaulicht, wie es mit den Kapazitäten gezeigt ist, die mit gestrichelten Linien verbunden sind. Die anderen Einträge in der Kapazitätsdifferenzmatrix 540 werden auf eine ähnliche Weise berechnet. Der Wert der Kapazitätsdifferenz korreliert zu NEXT-Werten, die durch analoge Verfahren gemäß dem Stand der Technik gemessen werden, die die Signalisolierung direkt durch Induzieren einer Spannung in einem Leitungspaar und durch Messen des Verhältnisses des induzierten Signals zu einem angelegten Signal messen. Wenn die kapazitive Differenz relativ klein ist, wird eine beliebige Spannung, die über C12 in dem Leitungspaar 1-2 durch die Leitung 3 induziert wird, gleich groß, und folglich wird keine differentielle Spannung über das Leitungspaar von Spannungen, die in der Leitung 3 vorliegen, kapazitiv induziert. Wenn jedoch die Differenzkapazität deutlich groß ist, verschlechtert sich die NEXT-Isolierung des Leitungspaares 1-2 zu der Leitung 3 proportional. Folglich ist ein Gütefaktor für eine maximale Differentialkapazität hergeleitet worden, der zu einer annehmbaren Stufe der NEXT-Isolierung korreliert, die wiederum durch Industriespezifikationen bestimmt ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6C geht der Mikrocontroller 160 zu einem Entscheidungsblock 360, um die Kapazitätsdifferenzmatrix 540 wie vorstehend beschrieben zu berechnen. Der Mikrocontroller 160 geht dann zu einem Entscheidungsblock 370, um die NEXT-Isolierungsprüfung auszuführen, bei der jeder Eintrag in der Kapazitätsdifferenzmatrix 540 mit dem Gütefaktor für die NEXT-Isolierung verglichen wird, und wenn irgendein Eintrag diesen Gütefaktor überschreitet, zweigt der Mikrocontroller 160 zu einem Anzeigeblock 380 ab, um das erfasste NEXT-Problem der Bedienungsperson über die Anzeige 170 anzuzeigen.
Der Mikrocontroller 160 geht zu einem Entscheidungsblock 390, um zu bestimmen, ob irgendwelche vorhergehenden Fehler während der gesamten Prüfphase entdeckt worden sind. Wenn keine Fehler erfasst worden sind, zweigt der Mikrocontroller 160 zu einem Anzeigeblock 400 ab, um die Bedienungsperson zu benachrichtigen, dass keine Fehler gefunden worden sind. Der Prüfablauf, wie er in den Fig. 6A, 6B und 6C veranschaulicht ist, endet daraufhin in Block 410.
Vorstehend ist ein Verfahren zum Prüfen von LAN-Kabeln gezeigt worden. Eine Reihe von Widerstandsmessungen wird zwischen allen möglichen Leitungspaaren ausgeführt und in einer Widerstandsmatrix gespeichert, in der Entscheidungen bezüglich Kurzschlussfehlern und, falls die Kabelidentifikationseinheit vorhanden ist, bezüglich Diodenpolaritäten und Kabelidentifikationseinheitszahlen getroffen werden, indem die Widerstandsmesswerte mit einem vorbestimmten Satz von Gütefaktoren verglichen werden. Die einzelnen Entscheidungen werden symbolisch in einer symbolischen Matrix als Anzeigewerte gespeichert und das Muster der Anzeigewerte wird mit einem bekanntermaßen guten Muster verglichen. Eine Reihe von Kapazitätsmessungen wird daraufhin zwischen allen möglichen Leitungspaaren ausgeführt und in einer Kapazitätsmatrix gespeichert, in der Entscheidungen bezüglich Leerlauffehlern und Leitungspaarungen getroffen werden, indem die Kapazitätsmesswerte mit einem vorbestimmten Satz von Gütefaktoren verglichen werden. Die einzelnen Entscheidungen werden symbolisch in einer anderen symbolischen Matrix gespeichert und das Muster der Symbole wird mit einem bekanntermaßen guten Muster verglichen. Schließlich wird die Nah- Nebensprechisolierung zwischen identifizierten Kabelpaaren ausgewertet, indem eine Differenzkapazität von den in der Kapazitätsmatrix gespeicherten Werten berechnet wird, wobei die resultierenden Differenzkapazitätswerte mit einem vorbestimmten Gütefaktor, der zu einer annehmbaren Schwellwertstufe einer NEXT-Isolierung korreliert ist, verglichen werden.
Es ist für einen Fachmann ersichtlich, dass viele Änderungen in den Einzelheiten der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung ausgeführt werden können, ohne von der Erfindung in ihren breiteren Ausgestaltungen abzuweichen. Für die Anzeige 170 und die Benutzersteuerung 180 können unterschiedliche Benutzerschnittstellentechnologien als Ersatz verwendet werden. Die Verfahren zur Auswertung der Widerstands- und Kapazitätsmessungen können leicht zurecht geschnitten werden und der Ablauf der programmierten Prüfungen kann leicht verändert werden, um eine Anpassung an neue Typen von LAN-Kabelkonfigurationen und -systemen vorzunehmen, wenn sie aufkommen. Folglich ist der Bereich der vorliegenden Erfindung durch die nachstehenden Patentansprüche bestimmt.

Claims

1. LAN-Kabelprüfmessgerät mit

(a) einer Eingangseinrichtung (110), die bei Verwendung mit einer Vielzahl von Leitungen von einem zu prüfenden externen LAN-Kabei (10) gekoppelt ist,

(b) einer ersten Schalteinrichtung (130), die an die Eingangseinrichtung (110) gekoppelt ist, wobei die erste Schalteinrichtung selektiv eine erste Leitung der Vielzahl von Leitungen an einen Ausgangsanschluss koppelt,

(c) einer zweiten Schalteinrichtung (140), die an die Eingangseinrichtung (110) gekoppelt ist, wobei die zweite Schalteinrichtung selektiv eine zweite Leitung der Vielzahl von Leitungen an einen Ausgangsanschluss koppelt,

(d) einer Messeinrichtung (150) mit einem ersten Eingangsanschluss, der an den Ausgangsanschluss der ersten Schalteinrichtung gekoppelt ist, und einen zweiten Eingangsanschluss, der an den Ausgangsanschluss der zweiten Schalteinrichtung gekoppelt ist, wobei die Messeinrichtung den zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss vorliegenden elektrischen Parameter in Messwerte umwandelt, wobei die Messwerte einen Widerstand und eine Kapazität umfassen,

(e) einer Speichereinrichtung zur Speicherung eines Programms, das Systemsteuerungsanweisungen umfasst, und zur Speicherung von Anzeigewerten sowie der Messwerte und

(f) einen Mikroprozessor, der an die erste und die zweite Schalteinrichtung (130, 140) gekoppelt ist, zur Steuerung der Auswahl der ersten und zweiten Leitungen, die von der Eingangseinrichtung (110) an die Messeinrichtung gekoppelt sind, wobei der Mikroprozessor ebenso an die Messeinrichtung (150) gekoppelt ist, um die Messwerte von der Messeinrichtung zu sammeln, und wobei der Mikroprozessor ferner an die Speichereinrichtung gekoppelt ist, um die Messwerte und die Anzeigewerte in der Speichereinrichtung zu speichern, wobei der Mikroprozessor die Anzeigewerte in Reaktion auf Vergleiche der Messwerte mit einer Vielzahl von Gütefaktoren erzeugt und ein Ausgangssignal in Reaktion auf die Anzeigewerte erzeugt.

2. LAN-Kabelprüfmessgerät nach Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor verdrillte Leitungspaare in dem externen LAN-Kabel bestimmt.

3. LAN-Kabelprüfmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Speichereinrichtung die Widerstands- und Kapazitätsmesswerte für jedes Paar der Vielzahl von Leitungen, die durch die ersten und zweiten Leitungen gebildet werden, beinhaltet.

4. LAN-Kabelprüfmessgerät nach Anspruch 3, wobei der Mikroprozessor eine Differenzkapazitätsmatrix (540) aus den Kapazitätsmesswerten in der Speichereinrichtung berechnet, um eine Nahnebensprechisolierung zwischen jedem der verdrillten Leitungspaare zu bewerten.

5. LAN-Kabelprüfmessgerät nach einem der vorhergehenden Anprüche, wobei der Mikroprozessor die Widerstandsmesswerte gegen einen vorbestimmten Kurzschlusswert vergleicht, um einen Kurzschluss zwischen den ersten und zweiten Leitungen zu erfassen.

6. LAN-Kabelprüfmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mikroprozessor die Kapazitätsmesswerte gegen einen vorbestimmten offenen Stromkreiswert vergleicht, um einen offenen Stromkreis zwischen den ersten und zweiten Leitungen zu erfassen.

7. LAN-Kabelprüfmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Kabelidentifikationseinheit, die eine Identifikationseinheitszahl aufweist, wobei die Kabelidentifikationseinheit an das Fernende des LAN- Kabels gekoppelt ist, um einen vorbestimmten, mit der Identifikationseinheitszahl verbundenen Widerstandswert über den ersten und zweiten Leitungen bereitzustellen.

8. LAN-Kabelprüfmessgerät nach Anspruch 7, wobei der Mikroprozessor den vorbestimmten Widerstandswert gegen eine Reihe von Gütefaktoren vergleicht, um die Identifikationseinheitszahl zu bestimmen.

9. LAN-Kabelprüfmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eingangseinrichtung ein Eingangsverbindungselement (110) umfasst, das in der Lage ist, an ein beliebiges einer Vielzahl LAN- Kabelverbindungselementtypen gekoppelt zu werden.

10. LAN-Kabelprüfmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Vielzahl von Peripherievorrichtungen (170, 180), die an den Mikroprozessor gekoppelt sind und die durch den Mikroprozessor in Reaktion auf die Systemsteuerungsanweisungen gesteuert werden.

11. LAN-Kabelprüfmessgerät nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Peripherievorrichtungen umfasst:

(a) eine Benutzerschnittstelle (180), die zur Zufuhr von Benutzersteuerungsinformationen an den Mikroprozessor gekoppelt ist, und

(b) eine Anzeigeeinrichtung (170), die zum Empfangen des Ausgangssignals von dem Mikroprozessor gekoppelt ist.

12. LAN-Kabelprüfmessgerät nach Anspruch 11, wobei die Benutzerschnittstelle ein Tastenfeld und ein Drehschalter ist und die Anzeigeeinrichtung eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung (LCD) ist.

13. Verfahren zum Prüfen eines LAN-Kabels (10) mit einer Vielzahl von Leitungen mit einem LAN-Kabelprüfmessgerät, wobei das Verfahren Schritte umfasst zum

(a) Messen eines Widerstands und einer Kapazität zwischen jedem von allen möglichen Leitungspaaren der Vielzahl von Leitungen, um Widerstands- und Kapazitätsmesswerte für jedes der Leitungspaare zu erzeugen,

(b) Vergleichen der Messwerte mit jedem einer Vielzahl von Gütefaktoren zur Erfassung spezifischer Zustände des LAN-Kabels,

(c) Erzeugen eines einen spezifischen Zustand anzeigenden Anzeigewerts in Reaktion auf jeden Vergleich,

(d) Vergleichen jedes Anzeigewerts mit entsprechenden vorbestimmten Anzeigewerten, die spezifische Zustände anzeigen, und

(e) Erzeugen von Prüfstatussignalen in Reaktion auf jeden Vergleich.

14. Verfahren zum Prüfen eines LAN-Kabels nach Anspruch 13, mit einem Schritt zum Bestimmen von verdrillten Leitungspaaren in dem LAN-Kabel (10).

15. Verfahren zum Prüfen eines LAN-Kabels nach Anspruch 14, wobei die verdrillten Leitungspaare durch Auswählen eines Untersatzes von Kapazitätsmesswerten bestimmt werden, die wesentlich höher sind als alle verbleibenden Kapazitätsmesswerte.

16. Verfahren zum Prüfen eines LAN-Kabels nach einem der Ansprüche 13 bis 15, mit einem Schritt zum Speichern jedes der Kapazitätsmesswerte in einer Speichereinrichtung als eine Kapazitätsmatrix (520).

17. Verfahren zum Prüfen eines LAN-Kabels nach Anspruch 15, mit einem Schritt zum Erzeugen einer Symbolmatrix (530), die Anzeigewerte entsprechend dem Untersatz beinhaltet.

18. Verfahren zum Prüfen eines LAN-Kabels nach Anspruch 17, mit Schritten

(a) zum Vergleichen eines Musters, das durch die Symbolmatrix (530) gebildet ist, mit einem erwarteten Muster von Anzeigewerten für ein bekanntes gutes LAN- Kabel und

(b) zum Erzeugen eines Fehlersignals, wenn das Muster nicht mit dem erwarteten Muster übereinstimmt.

19. Verfahren zum Prüfen eines LAN-Kabels nach einem der Anprüche 13 bis 18, mit Schritten

(a) zum Berechnen einer Differenz zwischen Kapazitätsmesswerten von jeder Leitung eines vorbestimmten Satzes von Leitungspaaren zu einer beliebigen anderen Leitung der Vielzahl von Leitungen,

(b) zum Vergleichen des Differenzwerts mit einem Gütefaktor, wobei der Gütefaktor auf eine erforderliche Stufe einer Nahnebensprechisolierung (NEXT) zwischen dem Leitungspaar und der anderen Leitung abgestimmt ist, und

(c) zum Erzeugen von Statussignalen in Reaktion auf jeden Vergleich.

20. Verfahren zum Prüfen eines LAN-Kabels nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei die Vielzahl von Gütefaktoren einen Gütefaktor zur Erfassung eines offenen Stromkreises umfasst, der durch Multiplizieren des größten der Messwerte mit einem vorbestimmten Wert berechnet wird.

21. Verfahren zum Prüfen eines LAN-Kabels nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei die Vielzahl von Gütefaktoren einen Gütefaktor zur Erfassung eines verdrillten Leitungspaares umfasst, der durch Multiplizieren der größten der Messungen mit einem vorbestimmten Wert berechnet wird.

22. Verfahren zum Prüfen eines LAN-Kabels nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei die Vielzahl von Gütefaktoren einen Gütefaktor zur Erfassung von Kurzschlüssen umfasst, wobei dieser Gütefaktor eine vorbestimmte Konstante ist.

23. Verfahren zum Prüfen eines LAN-Kabels nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei die Vielzahl von Gütefaktoren einen Satz von Gütefaktoren zur Erfassung einer bekannten Kabelidentifikationseinheit umfasst, die an das LAN-Kabel gekoppelt ist, wobei der Satz von Gütefaktoren ein vorbestimmter Satz von Konstanten ist, die auf dem erwarteten Wert der Widerstände beruhen, die mit der Kabelidentifikationseinheit bereitgestellt werden.