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Hintergrund der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft allgemein
Vorrichtungen, die beim Testen von Kabeln in lokalen Netzen (LAN)
verwendet werden, und insbesondere eine Einrichtung, welche das
Testen von Kupferleiter-LAN-Kabeln erleichtert, indem sie einen
LAN-Kabelabschluss mit einem Satz vorbestimmter elektrischer Parameter
zum Testen durch ein LAN-Kabeltestinstrument bereitstellt.
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Lokale Netze (LANs) verbinden heutzutage eine
große
Anzahl von Personalcomputern, Arbeitsstationen, Druckern und Fileservern
in modernen Büros.
Ein LAN-System wird typischerweise implementiert, indem alle diese
Vorrichtungen mit LAN-Kabeln mit verdrillten Kupferleiterpaaren
physikalisch verbunden werden, wobei es sich beim gebräuchlichsten
um ein 8 Drähte
aufweisendes Kabel handelt, das als 4 Paare verdrillter Drähte konfiguriert
ist. LAN-Kabel weisen manchmal eine flexible Folienumhüllung auf,
die als eine elektrostatische Abschirmung wirkt. Jedes Ende des
LAN-Kabels ist mit einem Industrienormanschluss abgeschlossen. Bei
einer typischen Installation können
LAN-Kabel durch Wände,
Fußböden und
Decken des Gebäudes
geführt
werden. LAN-Kabelsysteme erfordern eine ständige Wartung, Aktualisierungen
und Fehlersuchen, weil LAN-Kabel und die Anschlüsse brechen können, weil
Büros und Einrichtungen
bewegt werden müssen
und weil neue Ausrüstungen
hinzugefügt
werden.
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Die Aufgaben des Installierens, Austauschens
oder Neuverlegens von Kabeln kommen typischerweise einem professionellen
Kabelinstallateur oder einer im Haus tätigen Netzwartungsperson zu. Während der
Installationsphase wird jedes Kabel durch das Gebäude verlegt,
und ein Anschluss wird an jedem Ende des neuen Kabels angebracht.
Jeder Draht in dem Kabel muss mit seiner richtigen jeweiligen elektrischen
Verbindung an beiden Enden des Kabels verbunden werden, damit die
LAN-Verbindung funktioniert. Es wird in der Industrie eine Vielzahl
von LAN-Kabeln verwendet, welche nicht abgeschirmte Kabel mit verdrillten
Paaren ("UTP"), abgeschirmte Kabel
mit verdrillten Paaren ("STP") und Koaxialkabel
einschließen.
LAN-Kabel-Installationstechniken, Kabelleistungsspezifikationen
und Gebäudeverdrahtungstechniken
sind in "Electronic
Industries Association Commercial Building Telecommunications Wiring
Standard EIA/TIA-568" festgelegt.
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Kostengünstigere LAN-Kabeltestinstrumente,
die in der Industrie häufig
als "Kabelprüfer" bezeichnet werden,
sind im wesentlichen spezialisierte Ohmmeter, die mit Industrienorm-Testabschlüssen und
Drahtkarten nach EIA/TIA-568 versehen sind. Das Ende des LAN-Kabelsystems,
an das das Testinstrument angeschlossen wird, ist das "nahe Ende". Das andere Ende
des LAN-Kabels wird dadurch zum "fernen
Ende". Das LAN-Kabeltestinstrument
wird an das LAN-Kabel am nahen Ende angeschlossen, und die Kabelidentifiziervorrichtung
wird an das ferne Ende des Kabels angeschlossen, um einen bekannten
Rückflussweg
für den
Test-Gleichstrom bereitzustellen, der für jedes spezifizierte Drahtpaar
vom LAN-Kabeltestinstrument bereitgestellt wird. Das Instrument
führt automatisch
eine Reihe von Widerstandsmessungen aus, wodurch dem Bediener die Belastung
abgenommen wird, individuelle Verbindungen manuell zu prüfen, um
zu gewährleisten, dass
alle Verbindungen in den entsprechenden Drähten existieren, wie es von
Industrienormen gefordert wird, und um dem Bediener einen Sichthinweis
zum Durchgang und zum richtigen Anschluss jedes Drahtpaars durch
das Kabel zu geben.
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Die in Zusammenhang mit einem LAN-Kabeltestinstrument
arbeitende LAN-Kabelidentifiziervorrichtung hilft bei der Diagnose
und bei der Fehlersuche eines LAN-Kabelsystems, indem sie eine Anzahl
vorbestimmter Signalwege am fernen Ende des Kabels bereitstellt,
so dass die dazwischenliegenden LAN-Kabel und LAN-Kabelanschlüsse, welche
ein LAN-Kabelsystem bilden, durch das LAN-Kabeltestinstrument getestet
werden können.
Je mehr vorbestimmte Signalwege die Kabelidentifiziervorrichtung bereitstellt,
desto vorteilhafter ist die Kabelidentifiziervorrichtung für den Benutzer
als ein Werkzeug beim Identifizieren und bei der Fehlersuche einer
Anzahl möglicher
Fehler, welche im LAN-Kabelsystem für sich oder in Kombination
auftreten können.
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LAN-Kabelidentifiziervorrichtungen
aus dem Stand der Technik weisen vorbestimmte Parameter auf, welche
das LAN-Kabeltestinstrument beim Erfassen von Offener-Stromkreis-Fehlern,
Kurzschlussfehlern, Gekreuztes-Paar-Fehlern und Polaritätsumkehrfehlern
verwenden kann, indem es für
die erwarteten Drahtpaare, welche durch das LAN-Kabeltestinstrument
gemessen und mit erwarteten Messwerten verglichen werden können, einen
bekannten Rückkehrweg
bereitstellt. Ein anderes Merkmal besteht darin, dass die eindeutige
Identifikation eines bestimmten Kabels ermöglicht wird, indem ein eindeutiger
Messparameter für
das LAN-Kabeltestinstrument bereitgestellt wird. Weiterhin ermöglichen die
LAN-Kabelidentifiziervorrichtungen das Testen auf Fehler gekreuzter
Drahtpaare, indem jedem der Drahtpaare ein eindeutiger elektrischer
Parameter zugewiesen wird, der von der Polarität des Testsignals vom LAN-Kabeltestinstrument
abhängt,
und indem die Messung mit erwarteten Werten für dieses Drahtpaar verglichen
wird.
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Es wäre eine zusätzliche Fähigkeit zum Diagnostizieren
von LAN-Kabelfehlern über
die Offener-Stromkreis-Fehler, Kurzschlussfehler, Gekreuztes-Paar-Fehler
und Polaritätsumkehrfehler
hinaus, insbesondere derjenigen Verdrahtungsfehler, die zwischen
Paaren auftreten ("Zwischenpaar-Verdrahtungsfehler") wünschenswert.
Statt dem Benutzer einfach anzugeben, dass ein unbekannter Verdrahtungsfehler
aufgetreten ist, würden
voliständigere
Informationen hinsichtlich der Natur des Fehlers bereitgestellt
werden. Diese diagnostischen Informationen werden möglich gemacht,
indem für
das LAN-Kabeltestinstrument ein eindeutiger elektrischer Parameter bereitgestellt
wird, der einen bestimmten Innerpaar-Verdrahtungsfehler im LAN-Kabelsystem
darstellt.
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Es wäre weiterhin wünschenswert,
zuverlässiger
gültige
elektrische Parameter für
das LAN-Kabeltestinstrument in einer Art bereitzustellen, die für Mehrfachverdrahtungsfehler
im LAN-Kabelsystem toleranter ist. Schliesslich wäre es beim
Arbeiten in Zusammenhang mit einem LAN-Kabeltestinstrument, das
die Kapazität
des LAN-Kabelsystems zusätzlich
zum Widerstand misst, wünschenswert,
dass die LAN-Kabelidentifiziervorrichtung Kapazitätsmessungen
nicht erheblich beeinflusst, während
weiterhin Widerstandsmessungen bereitgestellt werden, ohne dass
aktive Schaltverfahren verwendet werden, welche für den Betrieb
externe Leistungsversorgungen oder Batterien benötigen.
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In DE-B-1 142 660 ist eine Schaltungsanordnung
offenbart, bei der an einem Ende eines mehrere Leiter aufweisenden
Kabels die Leiter in Paaren miteinander verbunden sind, wobei jedes
Paar durch einen Widerstand und eine Diode, die in Reihe geschaltet
sind, verbunden ist. Am anderen Ende des Kabels kann jeder Leiter
mit einer Brückenschaltung verbunden
werden, so dass es durch Ändern
der über
die Brücke
geschalteten Leiterpaare möglich
ist, die Leiter am anderen Ende des Kabels zu identifizieren. Diese
Anordnung ist jedoch nicht in der Lage, Verdrahtungsfehler zu erkennen,
und es wird dabei tatsächlich
angenommen, dass die Anschlüsse
an einem Ende des Kabels in geeigneter Weise in Paaren zusammengeführt sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aspekte der vorliegenden Erfindung
sind in den anliegenden Ansprüchen
dargelegt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist eine LAN-Kabelidentifiziervorrichtung
zum Unterstützen
der Fehlersuche und der Überprüfung von
Kupferdraht-LAN-Kabeln durch Bereitstellen eines vorbestimmten Satzes
elektrischer Parameter für
ein LAN-Kabeltestinstrument vorgesehen, wobei ein Netzwerk von Diode-Widerstand-Reihenkombinationen,
die zwischen die verschiedenen Verbindungen eines LAN-Kabelanschlusses
geschaltet sind, verwendet wird. Die als Schaltungselemente bekannten
Diode-Widerstand-Kombinationen sind in drei getrennte Typen klassifiziert,
welche das Erfassen und Diagnostizieren verschiedener Verdrahtungsfehler
ermöglichen.
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Innerpaar-Schaltungselemente bilden
den ersten Typ. Drahtpaare 1–2,
3–6, 4–5 und 7–8 sind die
erwarteten Drahtpaarungen nach Industrienormen. Schaltungselemente
sind zwischen die Stifte 1 und 2, 3 und 6, 4 und 5 sowie 7 und 8
des LAN-Kabelanschlusses geschaltet, welche wiederum mit entsprechenden
Drähten
im LAN-Kabel gekoppelt sind, wodurch die Überprüfung der richtigen Verbindungen der
vorbestimmten Drahtpaare auf verschiedene Arten ermöglicht wird.
Erstens ermöglicht
jede Diode das Erfassen von Polaritätsumkehrfehlern, weil die Diode
den vom LAN-Kabeltestinstrument bereitgestellten Test-Gleichstrom in einer
Richtung leitet, ihn in der anderen jedoch nicht leitet. Ein Polaritätsumkehrfehler
kann dann durch Vergleichen der Polarität der Stromleitung mit der
erwarteten Polarität
erfasst werden. Zweitens hat jeder der Widerstände einen eindeutigen, vorbestimmten
Widerstandswert, der dazu dient, das jeweilige Paar zu identifizieren,
so dass Gekreuzte-Paare-Fehler erfasst werden können, indem der gemessene Widerstandswert
im LAN-Kabeltestinstrument mit dem erwarteten Widerstandswert verglichen
wird.
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Schliesslich ist zum Identifizieren
eines bestimmten LAN-Kabelsystems mit dem fernen Ende des LAN-Kabelsystems
eine LAN-Kabelidentifiziervorrichtung gekoppelt, der eine eindeutige
Nummer zugewiesen ist. Widerstandswerte, die vom LAN-Kabeltestinstrument
am nahen Ende gemessen werden, werden mit den eindeutigen Widerstandswerten verglichen,
welche entsprechenden LAN-Kabelidentifiziernummern zugewiesen sind,
die so am Äusseren
der LAN-Kabelidentifiziervorrichtung markiert sind. Die entsprechende
Nummer wird dem Bediener des LAN-Kabeltestinstruments angezeigt,
um die Verbindung des richtigen LAN-Kabeltestsystems zu beschleunigen.
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Zwischenpaar-Schaltungselemente bilden den
zweiten Typ der Diode-Widerstand-Kombination. Verdrahtungsfehler,
welche unerwünschte
Querverbindungen zwischen gewünschten
Drahtpaaren hervorrufen, wie das Kreuzen der Drähte 1 und 4 an einem Ende des
LAN-Kabels, welches die gewünschten
Drahtpaare 1–2
und 4–5
betrifft, sind, wenngleich sie als ein Fehler unter Verwendung von
Innerpaar-Schaltungselementen leicht zu erfassen sind, schwieriger
in Hinblick auf die Natur des eigentlichen Fehlers zu diagnostizieren,
weil durch das LAN-Kabeltestinstrument keine bedeutsamen elektrischen Parameter
gemessen werden können.
Durch das Hinzufügen
von Zwischenpaar-Schaltungselementen wird die Fähigkeit des LAN-Kabeltestinstruments vergrössert, die
Natur des Verdrahtungsfehlers zu diagnostizieren, und es wird dem
Benutzer dadurch eine nützlichere
und vollständigere
Diagnose bereitgestellt. Ein Zwischenpaar-Schaltungselement stellt einen
vom LAN-Kabeltestinstrument gemessenen vorbestimmten elektrischen
Parameter bereit, der einen bestimmten Typ des Verdrahtungsfehlers
angibt. Beispielsweise ermöglichen
es Zwischenpaar-Schaltungselemente, denen vorbestimmte Werte zugewiesen
sind und die zwischen die Stifte 1 und 4 und auch zwischen die Stifte
2 und 5 des LAN-Kabelanschlusses geschaltet sind, dem LAN-Kabeltestinstrument, die
Natur des Verdrahtungsfehlers zu diagnostizieren, der das Kreuzen
der Drähte
1 und 5 betrifft, indem die zurückgegebenen
elektrischen Parameter mit einem vorbestimmten Satz elektrischer
Parameter verglichen werden.
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Es kann dann dem Benutzer des LAN-Kabeltestinstruments
eine Mitteilung zugeführt
werden, die angibt, dass ungültige
Drahtpaare 1–4
und 2–5
gefunden wurden.
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Abschirmschaltungselemente bilden
den dritten Typ der Diode-Widerstand-Kombination, wodurch das Testen
der Durchgängigkeit
der elektrischen elektrostatischen Abschirmung, die die Drähte mancher
Typen von LAN-Kabeln umgibt, in ähnlicher Weise
wie bei Innerpaar-Schaltungselementen bereitgestellt wird.
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Während
sie die Erfassung und Analyse von Verdrahtungsverlaufsfunktionen
in Zusammenhang mit dem Test-Gleichstrom des LAN-Kabeltestinstruments
bereitstellt, darf die LAN-Kabelidentifiziervorrichtung die von
diesem Instrument ausgeführten
Kapazitätsmessungen
nicht erheblich stören.
Während einer
Kapazitätsmessung
liefert das LAN-Kabeltestinstrument ein Wechselstrom-Testsignal,
das einem Gleich-Vorspannungspegel überlagert wird, um die Kapazität zwischen
beliebigen zwei Paaren des LAN-Kabelsystems zu testen. Die Gleich-Vorspannung
wird bereitgestellt, um die Diode des Schaltungselements, die über das
getestete Drahtpaar geschaltet ist, in Sperrichtung vorzuspannen.
In Sperrichtung vorgespannte Dioden ähneln elektrisch einem sehr
kleinen Kondensator, wodurch ermöglicht wird,
dass die Diode-Widerstand-Reihenschaltung verbunden bleibt, während die
Kapazitätsmessung des
LAN-Kabelsystems nicht erheblich gestört wird. Die Innerpaar-Schaltungselemente,
die Zwischenpaar-Schaltungselemente und die Abschirmschaltungselemente,
die mit irgendeinem Drahtpaar des LAN-Kabelanschlusses gekoppelt
sind, sind so angeordnet, dass Schaltungselemente, die mit einem Draht
des getesteten Drahtpaars gekoppelt sind, keine erheblichen Parasitärstromwege
beitragen, welche die Genauigkeit der vom Schaltungselement, das
im Nebenschluss mit dem Drahtpaar geschaltet ist, zurückgegebenen
elektrischen Parameter beeinträchtigen
würden.
Weiterhin sind die Innerpaar-, Zwischenpaar- und Abschirmschaltungselemente hinsichtlich
ihrer Anzahl und Orientierung so angeordnet, dass gültige Messparameter
noch bei Vorhandensein von Kurzschlussfehlern im LAN-Kabelsystem,
welche andere Drahtpaare beeinflussen, erhalten werden können.
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Eine Anordnung gemäß der Erfindung
wird nun beispielhaft mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die 1A und 1B sind eine Darstellung
eines physikalischen Kupferleiter-LAN-Kabels bzw. LAN-Kabelanschlusses,
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2 ist
eine Darstellung eines LAN-Kabeltestinstruments und einer LAN-Kabelidentifiziervorrichtung,
die zum Testen eines LAN-Kabelsystems verwendet werden,
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3 ist
ein Schaltplan eines LAN-Kabelsystems, das aus einem Kupferleiter-LAN-Kabel und LAN-Kabelanschlüssen an
beiden Enden besteht, worin die erwartete Paarung der Drähte dargestellt ist,
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4 ist
ein Schaltplan eines LAN-Kabels, worin ein Geteiltes-Paar-Verdrahtungsfehler
und ein Gekreuztes-Paar-Verdrahtungsfehler dargestellt sind,
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5 ist
ein Schaltplan eines LAN-Kabels, worin ein Offener-Stromkreis-Verdrahtungsfehler,
ein Kurzschluss-Verdrahtungsfehler, ein Polaritätsumkehr-Verdrahtungsfehler
und ein Offene-Abschirmung-Verdrahtungsfehler dargestellt sind,
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6 ist
ein Schaltplan einer LAN-Kabelidentifiziervomchtung gemäß dem Stand
der Technik,
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7 ist
ein Schaltplan einer anderen LAN-Kabelidentifiziervorrichtung gemäß dem Stand der
Technik, und
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8 ist
ein Schaltplan einer LAN-Kabelidentifiziervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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In den 1A und 1B ist allgemein ein LAN-Kabel 10 dargestellt,
das isolierte Leiterdrähte 40 aus
Kupfer aufweist, deren Anzahl gewöhnlich zwischen vier und acht
liegt. Die Isolation auf den Drähten 40 ist
entsprechend Industrienormen farbcodiert, um die richtigen Verbindungen
der Drähte 40 mit
einem Anschluss 30 zu erleichtern. Die Drähte sind
innerhalb des LAN-Kabels 10 zu Drahtpaaren miteinander
verdrillt, um die elektrische Isolation jedes Paars von den anderen
Paaren zu maximieren. Die Verdrillrate und andere elektrische und
mechanische Parameter sind in der Industrie für Datenqualitäts-LAN-Kabel
spezifiziert und wohlbekannt. Das LAN-Kabel 10 kann abgeschirmt
sein, was bedeutet, dass eine Abschirmung 20 die Drähte des
Kabels als eine leitende Hülle
umgibt, um die Empfindlichkeit für externe
Störungen
zu verringern und auch durch die Datenübertragung induzierte elektromagnetische Emissionen
von dem Kabel zu verringern. Der Anschluss 30 ist typischerweise
ein Telefonanschlussstück
mit acht Leitern, das in der Industrie gemeinhin als ein RJ-45-Anschluss
bezeichnet wird.
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In 2 ist
eine Testkonfiguration dargestellt, bei der das fertige LAN-Kabelsystem,
das aus dem LAN-Kabel 10 mit an beiden Enden angebrachten
Anschlüssen 30 besteht,
getestet wird, wobei ein LAN-Kabeltestinstrument 50 an
das "nahe Ende" angeschlossen ist
und die LAN-Kabelidentifiziervorrichtung 60 an das "ferne Ende" des LAN-Kabelsystems angeschlossen
ist. Das LAN-Kabeltestinstrument 50 kann aus einem beliebigen
Testinstrument bestehen, das in der Lage ist, grundlegende Schaltungsparameter
in der Art des Widerstands und der Kapazität zu messen, es umfasst jedoch
typischer ein spezialisiertes Instrument, das auf die Anwendung
des LAN-Kabeltestens und auf die LAN-Kabelidentifiziervorrichtung 60 zugeschnitten
ist. Eine typische Installation weist mehrere LAN-Kabel 10 auf,
wobei die Kabel häufig über eine
Länge von
50 Metern oder mehr verlaufen, wobei alle Kabel an einem zentralen
Ort enden. Nachdem die LAN-Kabel 10 installiert worden sind,
werden Anschlüsse 30 an
ihren beiden Enden angebracht. Ein Satz von LAN-Kabelidentifiziervorrichtungen 60,
die entsprechend einem Satz vorbestimmter elektrischer Parameter,
die bei der gewerblichen Ausführungsform
von dem LAN-Kabeltestinstrument 50 erfasst werden, eindeutig
mit 1 bis 8 numeriert sind, wird am fernen Ende des LAN-Kabels 10 angebracht.
Am nahen Ende des LAN-Kabels 10 wird das LAN-Kabeltestinstrument 50 eingesetzt,
um durch Lesen der elektrischen Parameter der Kabelidentifiziervorrichtung 60,
die mit dem fernen Ende gekoppelt ist, und durch Vergleichen des
gemessenen Werts mit einer Tabelle von Werten, die den zugewiesenen
LAN-Kabelidentifiziernummern entsprechen, zu identifizieren, welches
LAN-Kabel 10 getestet wird. Das LAN-Kabeltestinstrument 50 liefert
dem Techniker dann die LAN-Kabelidentifiziernummer, um bei der endgültigen Verbindung
des LAN-Kabelsystems mit seinem vorgesehenen Ort zu helfen.
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In 3 zeigt
ein schematisches Diagramm ein vollständiges und fehlerfreies LAN-Kabelsystem, das
aus dem LAN-Kabel 10 und den Anschlüssen 30 besteht, die
mit beiden Enden des LAN-Kabels 10 gekoppelt sind. Die
Drähte 40 sind
wie dargestellt in Übereinstimmung
mit der EIA/TIA-568-Norm angeschlossen, wobei ein Draht, der mit
dem Stift 1 des Anschlusses 30 am nahen Ende gekoppelt ist, mit dem
entsprechenden Stift 1 des Anschlusses am fernen Ende des LAN-Kabels 10 gekoppelt
ist. Ein verdrilltes Drahtpaar besteht aus zwei Einzeldrähten, die in
Kabellänge
miteinander verdrillt sind, um eine elektromagnetische Isolation
von anderen verdrillten Drahtpaaren im Kabel und von äußeren Störquellen zu
erreichen. Es sind Drahtpaare 1–2,
3–6, 4–5 und 7–8 spezifiziert.
Ein LAN-Kabel 10 enthält acht
Drähte 40,
die typischerweise als vier verdrillte Drahtpaare ausgebildet sind.
Es können
auch andere Drahtverdrillungskonfigurationen, wie zwei Bündel aus
vier Drähten,
verwendet werden, um das Ziel einer angemessenen Signalisolation
zwischen Paaren für
jedes der vier vorgesehenen Drahtpaare in dem LAN-Kabel 10 zu
erreichen. Die Abschirmung 20 ist, falls sie im LAN-Kabel 10 vorhanden
ist, an beiden Enden des LAN-Kabels 10 mit
der Abschirmungsverbindung des Anschlusses 30 verbunden.
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4 zeigt
Beispiele von mehreren üblichen Verdrahtungsfehlern
in einem LAN-Kabelsystem. Durch
Umkehren der Drähte,
die mit den Verbindungen 2 und 3 des Anschlusses 30 an
beiden Enden des Kabels verbunden sind, wird ein Geteiltes-Paar-Verdrahtungsfehler 70a erzeugt,
der zu einer unannehmbar schlechten Signalisolation zwischen den
zwei Datenwegen führt,
die in Übereinstimmung
mit einem gemeinhin als "Übersprechen" bekannten Parameter
gemessen wird. Die Kreuzung zweier ganzer Datenwege, wie der Verbindungen 4 und 5 mit
den Verbindungen 7 und 8 an einem Ende des LAN-Kabels 10 führt zu einem
Gekreuztes-Paar-Verdrahtungsfehler 70b.
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5 zeigt
mehrere weitere übliche
Verdrahtungsfehler in einem LAN-Kabelsystem. Ein offener Stromkreis
ist ein Stromweg mit einem sehr hohen Gleichstromwider stand, wobei
es sich um einen Zustand handelt, der normalerweise zwischen jedem Paar
von Drähten 40 eines
LAN-Kabelsystems ohne Abschlüsse
am fernen Ende, die Stromwege bereitstellen, erwartet wird. Ein
Offener-Stromkreis-Verdrahtungsfehler 70c kann überall in
einem LAN-Kabelsystem auftreten, er ist jedoch am häufigsten
das Ergebnis davon, dass der Draht 40 keinen elektrischen
Kontakt am Anschluss 30 herstellt. Ein Kurzschluss ist
ein Stromweg mit einem verhältnismäßig niedrigen
Gleichstromwiderstand. Ein Kurzschluss-Verdrahtungsfehler 70d kann
zwischen beliebigen zwei Drähten
im LAN-Kabelsystem auftreten und sich aus einem Fehler in der Drahtisolation
ergeben oder sich daraus ergeben, dass das LAN-Kabel 10 an
irgendeinem Punkt entlang seiner Länge physikalisch zerdrückt wird.
Das Umkehren der Drähte 40 eines
Drahtpaars an einem Ende des LAN-Kabels 10 führt zu einem
Polaritätsumkehrfehler 70e.
Falls die Abschirmung 20 vorhanden ist, ergibt sich aus dem
Fehlen eines elektrischen Kontakts zwischen der Abschirmung 20 und
dem Abschirmkontakt des Anschlusses 30 ein Offene-Abschirmung-Fehler 70f.
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In 6 ist
eine LAN-Kabelidentifiziervorrichtung 60 aus dem Stand
der Technik dargestellt. Für
jedes der Paare 1–2,
3–6, 5–4 und 7–8, die
den gewünschten
Drahtpaaren in dem LAN-Kabelsystem entsprechen, ist ein Innerpaar-Schaltungselement vorgesehen,
das aus einer Diode 130 und einem Widerstand 120 besteht.
Eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 100 und einem
Kondensator 110 ist im Nebenschluss über jedes Schaltungselement
geschaltet, und sie wirkt als ein Hochfrequenzsignal-Abschluss.
Innerpaar-Schaltungselemente sind nur mit den gewünschten
Drahtpaaren gekoppelt und verleihen dem LAN-Kabeltestinstrument 50 vorbestimmte
elektrische Parameter. Innerpaar-Schaltungselemente
sind mit einem Anschluss 140 gekoppelt, der wiederum mit
dem Anschluss 30 des LAN-Kabelsystems gekoppelt ist. Für das Paar
1–2 ist
beispielsweise eine Anode der Diode 130 mit dem Stift 1
eines Anschlusses 140 gekoppelt, und die Kathode ist mit
dem Stift 2 gekoppelt. Die Diode 120 ermöglicht das
Erfassen des Polaritätsumkehrfehlers 70e durch
Bereitstellen eines unidirektionalen Stromwegs in einer vorbestimmten
Richtung, der durch den vom LAN-Kabeltestinstrument 50 bereitgestellten Test-Gleichstrom
gemessen werden kann. Dem Widerstand 100 ist ein Wert von
100 Ohm zugewiesen, und er bietet einen Abschluss für ein Hochfrequenz-Wechselstrom-Testsignal
mit einer typischen Frequenz zwischen 1 Megahertz und 10 Megahertz, das
vom LAN-Kabeltestinstrument 50 bereitgestellt wird, um
das Übersprechen
zu messen. Der Kondensator 110 ist ein Sperrkondensator,
der verhindert, dass der Widerstand 100 die Gleichstrom-Testfunktionen
stört.
Die anderen drei Innerpaar-Schaltungselemente und Hochfrequenzsignal-Abschlüsse, die mit
den Stiften 3 und 6, 4 und 5 sowie 7 und 8 gekoppelt sind, sind
in ähnlicher
Weise aufgebaut.
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Der Widerstand 120 ist im
Nebenschluss mit der Diode 130 und der Reihenschaltung
aus dem Widerstand 100 und dem Kondensator 110 gekoppelt. Zwischen
jedem der vier Paare ist der mit einer Unterkennzeichnung 120a–d bezeichnete
Widerstand 120 mit vier eindeutigen Widerstandswerten versehen,
welche für
jedes jeweilige Paar vorbestimmt sind, das durch das LAN-Kabeltestinstrument 50 gemessen
wird, wodurch ermöglicht
wird, dass der Gekreuztes-Paar-Fehler 70b, der Offener-Stromkreis-Fehler 70e oder
der Kurzschlussfehler 70d durch Vergleichen des gemessenen
Widerstandswerts mit dem erwarteten Wert erfasst wird.
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In 7 ist
ein weiteres Beispiel einer LAN-Kabelidentifiziervorrichtung 60 aus
dem Stand der Technik dargestellt. Für jedes der Paare 1–2, 3–6, 5–4 und 7–8, welche
den gewünschten
Drahtpaaren im LAN-Kabelsystem entsprechen, ist ein Innerpaar-Schaltungselement
vorgesehen, welches aus dem mit dem Anschluss 140 gekoppelten
Widerstand 120a–d
besteht, der wiederum mit dem Anschluss 30 des LAN-Kabelsystems
gekoppelt ist, dem vier für
jedes jeweilige Paar vorbestimmte eindeutige Widerstandswerte zugewiesen
sind, welche durch das LAN-Kabeltestinstrument 50 gemessen
werden, wodurch ermöglicht
wird, dass der Gekreuztes-Paar-Fehler 70b, der Offener-Stromkreis-Fehler 70c oder
der Kurzschlussfehler 70d erfasst wird, indem der gemessene
Widerstandswert mit dem erwarteten Wert verglichen wird. Eine Reihenschaltung aus
dem Widerstand 100 und dem Kondensator 110 ist
als Nebenschluss über
jedes Schaltungselement geschaltet, und sie wirkt als ein Hochfrequenzsignal-Abschluss.
Dem Widerstand 100 ist ein Wert von 100 Ohm zugewiesen,
und er bietet einen Abschluss für
ein Hochfrequenz-Wechselstrom-Testsignal mit einer typischen Frequenz
zwischen 1 Megahertz und 10 Megahertz, das vom LAN-Kabeltestinstrument 50 bereitgestellt
wird, um das Übersprechen
zu messen. Der Kondensator 110 ist ein Sperrkondensator,
der verhindert, dass der Widerstand 100 die Gleichstrom-Testfunktionen stört. Die
anderen drei Innerpaar-Schaltungselemente und Hochfrequenzsignal-Abschlüsse, die
mit den Stiften 3 und 6, 4 und 5 sowie 7 und 8 gekoppelt sind, sind
in ähnlicher
Weise aufgebaut.
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Durch Widerstände 160 gebildete
Zwischenpaargruppen sind zwischen die Stifte 2 und 3, 5 und 6 sowie
4 und 7 geschaltet und weisen Widerstandswerte auf, die einen zwei
benachbarte Drahtpaare, beispielsweise die Paare 1–2 und 3–6, betreffenden Gekreuztes-Paar-Fehler 70b angeben.
Ein Verdrahtungsfehler, der eine Paarung der Drähte 2 und 3 an einem Ende des
LAN-Kabelsystems betrifft, wird vom LAN-Kabeltestinstrument 50 richtig
diagnostiziert, weil der vom Widerstand 160 bereitgestellte
Widerstandswert gemessen werden kann und mit einer Tabelle vorbestimmter
Werte verglichen werden kann, welche solche Drahtfehler angeben.
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Das Testen auf einen Polaritätsumkehrfehler 70e wird
durch einen Widerstand 138 und eine Diode 150 bereitgestellt,
die in Reihe zwischen den Stiften 1 und 8 des Anschlusses 140 geschaltet
sind. Ein Kondensator 110 im Nebenschluss mit der Diode 150 entfernt
unerwünschte
Wirkungen einer Diodengleichrichtung, wenn das Hochfrequenz-Testsignal durch
das LAN-Kabeltestinstrument 50 angelegt wird. Wenn die
Polarität
des Drahtpaars 1 –2
beurteilt wird, ist der von der LAN-Kabelidentifiziervorrichtung 60 bereitgestellte
Widerstand beispielsweise der Wert des Widerstands 120a in
einer Richtung des vom LAN-Kabeltestinstrument 50 bereitgestellten Test-Gleichstroms,
wobei die Diode 150 in Sperrrichtung vorgespannt ist. Durch
Umkehren der Richtung des Teststroms wird die Diode 150 nun
in Durchlassrichtung vorgespannt, und der Widerstandswert ist nun
der Wert des Widerstands 120 parallel zur Reihenkombination
aus dem Widerstand 138, den drei Widerständen 160 und
den Widerständen 120b–d. Diese
vom LAN-Kabeltestinstrument 50 zwischen den zwei Polaritäten der
angelegten Vorspannung gemessene Widerstandsdifferenz kann verwendet werden,
um den Polaritätsumkehrfehler 70e zu
erfassen.
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In 8 ist
eine LAN-Kabelidentifiziervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt. Für
jedes der Paare 1–2,
3–6, 5–4 und 7–8, die den
gewünschten
Drahtpaaren in dem LAN-Kabelsystem entsprechen, sind als Schaltungselemente bekannte
Dioden-Widerstands-Reihenschaltungen bereitgestellt, die es ermöglichen,
dass das LAN-Kabeltestinstrument 50 eine
Vielzahl von Fehlern erfasst. Jedes Schaltungselement ermöglicht die
Messung eines Widerstandswerts, während die Kapazitätsmessungen
des LAN-Kabelsystems
nicht gestört werden.
Beispielsweise besteht ein Schaltungselement aus dem Widerstand 120a und
der Diode 150, die in Reihe über das Paar 1–2 geschaltet
sind. Eine vom LAN-Kabeltestinstrument 50 in Durchlassrichtung
des Schaltungselements an das Paar 1–2 angelegte Gleich-Vorspannung
spannt die Diode 150 in Durchlassrichtung vor, wodurch
ermöglicht
wird, dass ein Strom fließt
und der Widerstand 120a gemessen wird. Beim Anlegen in
Sperrichtung spannt die Gleich-Vorspannung die Diode 150 in
Sperrichtung vor, wodurch bewirkt wird, dass die Diode 150 elektrisch
einem sehr kleinen Kondensator ähnelt. Auf
diese Weise kann die Kapazität
eines Drahtpaars in dem LAN-Kabelsystem ohne einen erheblichen Fehlerbeitrag
von dem mit dem fernen Ende des Drahtpaars gekoppelten Schaltungselement
bestimmt werden, indem eine Gleich-Vorspannung in Sperrichtung an
das Schaltungselement angelegt wird, während die Kapazität des LAN-Kabelsystems mit
einem überlagerten
Wechselstrom-Testsignal gemessen wird.
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Die Diode 150 und der Widerstand 120a sind in
Reihe zwischen die Stifte 1 und 2 des Anschlusses 140 entsprechend
dem Drahtpaar 1–2
des LAN-Kabelsystems geschaltet, so dass ein Innerpaar-Schaltungselement
gebildet ist. In ähnlicher
Weise ist eine Kombination aus der Diode 150 und dem Widerstand 120b in
Reihe zwischen die Stifte 3 und 6 ge schaltet, ist eine Kombination
aus der Diode 150 und dem Widerstand 120c in Reihe
zwischen die Stifte 4 und 5 geschaltet und ist eine Kombination
aus der Diode 150 und dem Widerstand 120d in Reihe
zwischen die Stifte 7 und 8 geschaltet. Den Widerständen 120a-120d in
jedem dieser Innerpaar-Schaltungselemente sind eindeutige Widerstandswerte
zugewiesen, welche von dem LAN-Kabeltestinstrument 50 gemessen
werden, um das jeweilige Drahtpaar zu identifizieren. Auf diese
Weise kann der Gekreuztes-Paar-Fehler 70b, der Offener-Stromkreis-Fehler 70c oder
der Kurzschlussfehler 70d durch Vergleichen des gemessenen
Widerstandswerts mit dem erwarteten Wert erfasst werden. Weiterhin
sind die Widerstandswerte der Widerstände 120a und 120b eindeutige
zugewiesene Widerstandswerte, die einer eindeutigen Kabelidentifiziernummer
entsprechen. Der Wert der Widerstände 120a und 120b wird
durch das LAN-Kabeltestinstrument 50 gemessen und mit dem
vorbestimmten Wertesatz verglichen, der für den Satz von Kabelidentifiziervorrichtungen
bekannt ist, um die richtige Kabelidentifiziernummer zu bestimmen.
Durch die Verwendung von zwei eindeutigen Widerständen, die
einer eindeutigen Kabelidentifiziernummer entsprechen, in zwei getrennten Schaltungselementen
wird eine Redundanz bereitgestellt, so dass die LAN-Kabelidentifiziernummer
noch bestimmt werden kann, wenn ein Innerpaar-Schaltungselement
wegen eines Verdrahtungsfehlers im LAN-Kabelsystem nicht durch das
LAN-Kabeltestinstrument 50 gemessen
werden kann.
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Die Diode 150 in jeder Innerschaltungselement-Kombination
dient zwei Funktionen. Erstens ermöglicht die Diode 150 das
Erfassen eines Polaritätsumkehrfehlers 70e durch
Bereitstellen eines unidirektionalen Stromwegs in einer vorbestimmten Richtung,
die durch den vom LAN-Kabeltestinstrument 50 bereitgestellten
Test-Gleichstrom gemessen werden kann. Zweitens ähnelt die Diode 150 elektrisch
einem kleinen Kapazitätswert,
wenn sie durch eine vom LAN-Kabeltestinstrument 50 bereitgestellte Gleichspannung
in Sperrrichtung vorgespannt wird. Auf diese Weise trägt das Innerschaltungselement minimal
zum Kapazitätsmessfehler
des LAN-Kabelsystems bei.
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Der Widerstand 160 und die
Diode 150 sind in Reihe zwischen den Stift 1 und den Stift
4 in einem sogenannten Zwischenpaar-Schaltungselement geschaltet,
wodurch es dem LAN-Kabeltestinstrument 50 ermöglicht wird,
Verdrahtungsfehler zu erfassen, welche Verbindungen zwischen zwei
gewünschten Drahtpaaren
betreffen. Falls beispielsweise ein Verdrahtungsfehler auftritt,
bei dem Drähte 40 zwischen den
Stiften 1 und 4 an einem Ende des Kabels gekreuzt sind, ist das
LAN-Kabelinstrument 50 durch Messen des Werts des Widerstands 160 in
der Lage, die Natur des Verdrahtungsfehlers durch Vergleichen des
gemessenen Werts des Widerstands 160 mit einer Tabelle
vorbestimmter Werte für
Verdrahtungsfehler zu diagnostizieren. In ähnlicher Weise sind andere
Reihenkombinationen von Zwischenpaar-Schaltungselementen aus dem
Widerstand 160 und der Diode 150 zwi schen die
Stifte 1 und 6, 1 und 8, 3 und 2, 3 und 4, 3 und 8, 5 und 2, 5 und
6, 5 und 8, 7 und 2, 7 und 4 sowie 7 und 6 geschaltet. Dem Widerstand 160 kann
ein eindeutiger Widerstandswert für jedes der Zwischenpaar-Schaltungselemente
zugewiesen werden, so dass die Natur des Verdrahtungsfehlers durch
Identifizieren des Zwischenpaar-Schaltungselements anhand des gemessenen Widerstandswerts,
der durch das LAN-Kabeltestinstrument 50 mit einer Tabelle
bekannter Werte verglichen wird, genauer bestimmt werden kann.
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Zwischenpaar-Schaltungselemente sind jene
Schaltungselemente, welche zwischen die Stifte der gewünschten
Paare geschaltet werden, um dem LAN-Kabeltestinstrument 50 weitere
Informationen zur Natur des Verdrahtungsfehlers zu liefern. Die Zwischenpaar-Schaltungselemente
sind so ausgelegt, dass sie nicht die Kapazitätsmessung durch das LAN-Kabeltestinstrument 50 stören, das
in der geeigneten Richtung eine Gleich-Vorspannung bereitstellt, um
die Diode 150 in jedem Zwischenpaar-Schaltungselement in
Sperrichtung vorzuspannen, das dann elektrisch einem sehr kleinen
Kapazitätswert ähnelt. Alle
mit einem bestimmten getesteten Messknoten verbundenen Zwischenpaar-Schaltungselemente
werden in gleicher Weise in Sperrichtung vorgespannt, wodurch minimal
zum Gesamtmessfehler beigetragen wird. Weiterhin dient die Diode
in jedem Zwischenpaar-Schaltungselement dazu, die Wirkung eines
Kurzschlussfehlers im LAN-Kabelsystem, der ein Drahtpaar betrifft,
zu minimieren, wodurch ermöglicht
wird, dass gültige
Parameter in einer fehlertoleranteren Weise an das LAN-Kabeltestsystem
zurückgegeben
werden.
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Ein Widerstand 170 und die
Diode 150 sind in Reihe zwischen den Stift 1 und die Abschirmung des
Anschlusses 140 in einem sogenannten Abschirmungs-Schaltungselement
geschaltet. Ein zweites Abschirmungs-Schaltungselement, das aus
dem Widerstand 170 und der Diode 150 besteht,
ist in Reihe zwischen den Stift 3 und die Abschirmung des
Anschlusses 140 geschaltet, um ein redundantes Mittel zum
Erfassen des Offene-Abschirmung-Fehlers 70f bei Vorhandensein
eines Verdrahtungsfehlers im LAN-Kabelsystem bereitzustellen, welches
das erste Abschirmungs-Schaltungselement für das LAN-Kabeltestinstrument
50 unwirksam macht.
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Nicht alle Verdrahtungsfehler können entsprechend
dem Schaltungsentwurf gemäß der vorliegenden
Erfindung diagnostiziert werden. Beispielsweise würde ein
Verdrahtungsfehler, bei dem ein Paar von Drähten 40 mit den Stiften
2 und 4 verbunden ist, nicht vom LAN-Kabeltestinstrument 50 diagnostiziert
werden, weil es kein Zwischenpaar-Schaltungselement gibt, das diese
Kombination abdeckt. Die Anzahl der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten
Zwischenpaar-Schaltungselemente wurde empirisch abgeleitet. Durch
Erhöhen
der Anzahl der Zwischenpaar-Schaltungselemente wird die Komplexität der Kabelidentifiziervorrichtung 60 erhöht, wodurch
die Anzahl der Komponenten erhöht wird
und zusätzlicher
Platz auf der Leiterplatte verbraucht wird, während die Fähigkeit der LAN- Kabelidentifiziervorrichtung
verringert wird, gültige
elektrische Parameter bei Vorhandensein von Kurzschluss-Verdrahtungsfehlern
zwischen anderen Drahtpaaren bereitzustellen. Wenngleich Zwischengruppen-Schaltungselemente
die eindeutige Identifikation von Verdrahtungsfehlern ermöglichen,
die zwischen beliebigen zwei bestimmten Drahtpaaren auftreten können, haben
sie die unerwünschte
Wirkung, daß sie
mögliche
Parasitärwege
erzeugen, welche dazu führen,
dass andere Schaltungsknoten bei vorhandenen Kurzschlussfehlern
beeinträchtigt
werden, wodurch die Fehlertoleranz der LAN-Kabelidentifiziervorrichtung
verringert wird. Diese Kompromisse hinsichtlich der Schaltungskomplexität und der
Fehlertoleranz wurden dem gewünschten
Attribut des Erfassens der größtmöglichen
Anzahl von Verdrahtungsfehlern gegenübergestellt, um zur vorliegenden Erfindung
zu gelangen.
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Die kommerzielle Ausführungsform
der LAN-Kabelidentifiziervorrichtung 60 war so ausgelegt,
dass wenn die Orientierung aller Schaltungselemente durch die Orientierung
der Diode 150 in jedem Schaltungselement bestimmt war,
die Anoden der Dioden 150 mit den geradzahligen Stiften
2, 4, 6 und 8 des Anschlusses 140 gekoppelt wurden, während die Kathoden
der Dioden 150 mit den ungeradzahligen Stiften 1, 3, 5
und 7 des Anschlusses 140 gekoppelt wurden. Bei dieser
Anordnung spannt eine vom LAN-Kabeltestinstrument 50 zum Vorspannen
der Diode 150 eines beliebigen Schaltungselements, die über ein
gemessenes Drahtpaar geschaltet ist, bereitgestellte Gleich-Vorspannung
auch alle Dioden 150 der Schaltungselemente, die zufällig mit
irgendeinem Draht dieses Drahtpaars verbunden sind, in Sperrichtung
vor. Die Kurzschluss-Verdrahtungsfehler 70d beeinflussen
keine anderen Messparameter anderer Drahtpaare, die nicht direkt
betroffen sind.
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Es wird Durchschnittsfachleuten offensichtlich
sein, dass viele Änderungen
an den Einzelheiten der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung
in ihrer breiteren Hinsicht abzuweichen. Es kann, abhängig vom
spezifischen Ausgleich der zuvor erwähnten Faktoren, eine grössere oder
eine kleinere Anzahl von Zwischenpaar-Schaltungselementen verwendet
werden. Andere eindeutige Komponentenwerte, wie die Sperrschichtspannung
einer Zener-Diode, können
an Stelle der jedem Schaltungselement zugewiesenen eindeutigen Widerstandswerte
verwendet werden, um dem LAN-Kabeltestinstrument eindeutige Messparameter
bereitzustellen. Daher soll der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
durch die folgenden Ansprüche
bestimmt sein.