JP2002208898A - ネットワーク試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ネットワークを試験するための改良された装置
および方法、ネットワークケーブルの特性インピーダン
スを決定するための改良された装置、短いケーブルを試
験するのに適した、改良されたネットワーク試験装置、
ネットワークトラフィックを乱すことなく、アクティブ
状態のネットワークを試験するための改良された方法お
よび装置を提供する。 【解決手段】ネットワーク試験装置は、試験対象のネッ
トワークに対して印加する少なくとも２つのＰＮシーケ
ンスを用いる。この試験装置は、また、超短ケーブルの
特徴付けおよびインピーダンス測定を行い、ネットワー
クケーブル上にオーディオ信号を印加するよう構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＡＮ（ローカル
エリアネットワーク）のようなネットワークを試験する
ための試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＬＡＮのようなネットワークの試
験時、ケーブル不良等を検知することが望ましい。ケー
ブルの誤構成や破損（オープン、ショート、スプリット
ペア等）は常に存在し、これがネットワーク性能に好ま
しくない影響を与える可能性があるからである。種々の
条件について試験を行うためには、ネットワークまたは
ケーブルに対して何らかの刺激(stimulus)を与えて、そ
のケーブルまたはネットワークの応答を測定する必要が
ある。しかしながら、その刺激はネットワーク性能に悪
影響を与え、その結果、データエラーや、そのネットワ
ークのユーザに対する他の問題を惹起することがしばし
ばある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ネットワーク動作中、
ネットワークパッチケーブル(network patch cable)の
構成や信頼性に関する問題が生じることが多い。しか
し、既存のネットワーク試験装置は、２０フィート（１
フィートは３０．４８ｃｍ）より短い試験パッチケーブ
ルに適応していない。したがって、ユーザは、問題の原
因がパッチケーブルにあるのかどうか不明の状態に置か
れる。また、そのケーブルを、正常と思われるケーブル
と交換すると、そのケーブルが当該問題の原因ではない
場合に、その疑われたケーブルを捨ててしまう無駄が発
生することになる。ケーブルはぐちゃぐちゃになったり
酷使されたりすることが多いため、ケーブルに関するオ
フィス環境は極めて厳しい場合があり、これはネットワ
ーク性能の損失を引き起こす原因となりうる。しかし、
そのような点を除けば、そのケーブルは目視検査では正
常に見えるかもしれない。

【０００４】また、試験や検査のために関心のある特定
のネットワークケーブルを見つけだすことが困難な場合
がある。特に、ネットワークワイヤクローゼット(netwo
rk wiring closet)に、ほぼ同一サイズでジャケットカ
ラーが同じ多数のケーブルが収納されている場合にはな
おさらである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、疑似ラ
ンダム数シーケンスがネットワークに印加され、そのネ
ットワーク応答は、長さ、不良、インピーダンス等を決
定するように特徴づけられる。

【０００６】したがって、本発明の目的は、ネットワー
クを試験するための改良された装置および方法を提供す
ることにある。

【０００７】本発明の別の目的は、ネットワークケーブ
ルの特性インピーダンスを決定するための改良された装
置および方法を提供することにある。

【０００８】本発明のさらに別の目的は、短いケーブル
を試験するのに適した、改良されたネットワーク試験装
置を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、ネットワークトラフ
ィックを乱すことなく、アクティブ状態のネットワーク
を試験するための改良された方法および装置を提供する
ことにある。

【００１０】本発明の別の目的は、ケーブルが接続され
ていることを自動的に検出して自動的に測定を開始する
ことができる改良された試験装置を提供することにあ
る。

【００１１】本発明の他の目的は、ネットワーク上でオ
ーディオ信号を駆動するのに適した、改良されたネット
ワーク試験装置を提供することにある。

【００１２】本発明の別の目的は、イーサネット(登録
商標)リンクパルスを検出して分類するための改良され
たネットワーク試験装置を提供することにある。

【００１３】本発明の要旨は、特許請求の範囲に記載し
たとおりである。しかし、本発明の構成および動作方
法、ならびに他の目的および効果は、添付の図面ととも
に以下の実施の形態を参照することにより最大限に理解
されよう。なお、図面において同様の参照符号は同様の
構成要素を示している。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態による
システムは、ネットワーク応答を決定するための疑似ラ
ンダム数（ＰＮ：Psuedo-random-number）シーケンスを
採用するネットワーク試験装置を備える。

【００１５】図１に、本発明による代表的なネットワー
ク試験装置の斜視図を示す。この装置１０は、好適に
は、ネットワークの試験および分析のための携帯型また
はハンドヘルド型の装置として構成される。表示領域１
２は、本装置とユーザとの対話を可能とするものであ
り、これはタッチスクリーン型のディスプレイであるこ
とが好ましい。スタイラス１４は、ユーザがこれを用い
て本装置との対話を可能とするものであり、画面に書き
込みまたはタッピングすることによりデータを入力した
り選択したりすることができる。ケースの上部に沿っ
て、リンク状態、送信、衝突（collision）、エラー、
利用パーセンテージ（percentage utilization）等の種
々のステータスインジケータ１６が配置されている。電
源ボタン１８も設けられている。本装置は、好適には、
内部電池システムにより電源が供給されるが、外部電源
に接続されてもよい。

【００１６】図２は、本試験装置の動作システムのブロ
ック図である。マイクロプロセッサ２２は、メモリ２４
とともに用いられ、本装置の全体動作を司る。表示部１
２は、表示部およびそこからのデータ入力を制御するよ
うにマイクロプロセッサに接続されている。フィールド
プログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）２６は、マイ
クロプロセッサと通信し、特定の実施の形態では、好適
には５０ＭＨｚの水晶制御クロックであるクロック２８
を用いる。ＦＰＧＡは、遅延線３０への入力を生成す
る。この遅延線の出力は、サンプルホールド・アナログ
デジタル変換器３２への第１の入力となる。ＦＰＧＡ
は、さらに、チャネルインタフェース３４への入力を生
成する。本実施の形態では、４つのチャネルインタフェ
ース３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄがある。本実施の
形態における各チャネルは、ツイストペアイーサネット
用の標準ＴＳＢ−６７の下でのイーサネットツイストペ
アに相当する。

【００１７】インタフェース３４ａは、図２に詳細に示
すように、出力変圧器(output transformer)３８につな
がっているドライバ３６を有する。変圧器３８の１次巻
線の一端は接地され、他端はスイッチマトリクス４０へ
の１入力端につながっている。変圧器３８の２次巻線
は、物理ネットワークインタフェースコネクタ４２（こ
れはツイストペア４４に接続される）、または、基準イ
ンピーダンス４６（これは好適実施の形態において１０
０オームの精密抵抗からなる）に対して、スイッチ３９
により切り替えられる。この基準インピーダンスは「ゼ
ロ長基準(zero-length reference)」ともいう。なぜな
ら、この基準インピーダンスは本装置に対するゼロ長接
続(zero-length reference)の基準的な測定をもたらす
からである。このスイッチの動作は、後述するように、
ＦＰＧＡまたはマイクロプロセッサにより制御される。
インタフェース３４ｂ、３４ｃ、３４ｄはインタフェー
ス３４ａに対応し、スイッチマトリクス４０に対するそ
れぞれの入力を提供するとともに、ケーブル４４のそれ
ぞれのツイストペアに接続される。

【００１８】スイッチマトリクス４０は、可変利得増幅
器(programmable gain amplifier)４８への入力を生成
する。この増幅器の出力は、サンプルホールド・アナロ
グデジタル変換器（ＡＤＣ）３２への入力となる。

【００１９】本システムは、その動作時、ＦＰＧＡを介
してインタフェース３４に刺激を与え、その応答信号を
スイッチマトリクスおよび増幅器を介して受信し、サン
プルホールド・アナログデジタル変換器でサンプルす
る。ＰＮシーケンスを複数、時間を遅延して与え、その
反射情報を結合する。ノイズ等はこの結合から「抜け落
ち(falls out)」、その結果得られたデータは反射異常
(reflection anomalies)を与える。この反射異常を分析
することにより、ケーブル長、欠陥等を決定することが
できる。

【００２０】図３および図４は、ある種の測定を行うた
めに本装置を用いる場合の動作ステップのフローチャー
トを示す。まず、ブロック５０において、本システムハ
ードウェアは特定の測定が実行されるようにプログラム
される。このプログラミングには、刺激のタイプ、タイ
ミング、振幅等が含まれる。ついで、判定ブロック５２
が、ケーブル上のすべてのワイヤペアが試験されたかど
うかを判定する。本実施の形態では、４つのワイヤペア
を有するイーサネットツイストペアケーブルを試験する
環境下で説明されている。すべてのワイヤペアが試験さ
れ終わったら、本試験処理は終了する。そうでなけれ
ば、続くステップ５３において、ハードウェア刺激出力
およびレシーバが、試験対象の次のペアに対してセット
され、さらにステップ５４において本測定で用いるべき
ＰＮシーケンスが第１のシーケンス（すなわちＡシーケ
ンス）にセットされる。ついで、このＰＮシーケンスが
「ゼロ長」基準に印加され、その応答がデジタル化され
る（ブロック５６）。図２において、ゼロ長基準はイン
ピーダンス４６からなる。スイッチ３９は、変圧器３８
の２次巻線を当該インピーダンスに接続するようセット
され、ＰＮシーケンスはＦＰＧＡからドライバ３６に印
加される。その結果、その刺激が当該基準インピーダン
スを通過する。スイッチマトリクス４０は、試験中の特
定のワイヤペアの出力を選択し、当該ＰＮ刺激に対する
応答をプログラマブル利得増幅器４８に与える。この増
幅器の出力はサンプルホールド・デジタルアナログ変換
器３２によりサンプルされデジタル化され、このデジタ
ル化された測定結果はマイクロプロセッサ２２に与えら
れる。ついでステップ５８において、測定中のワイヤペ
アからのＰＮ Ａシーケンスに対する応答がデジタル化
される。すなわち、スイッチ３９は外部ネットワークイ
ンタフェースコネクタ４２に接続されるようにセットさ
れ、ＰＮ Ａシーケンスは再度変圧器３８に与えられ
る。このとき、その応答は再びサンプルホールドされ、
デジタル化され、記憶される。この応答波形のサンプリ
ング動作のタイミングは、後述する遅延カウンタの動作
により、好適には、０から５１０フルクロックサイクル
だけ遅延させてもよい。また、サンプルホールド用に設
けられたサンプリング信号に調整可能な時間遅延を与え
る遅延線３０により、端数的なクロックサイクル分のサ
ンプリング遅延も実現される。多数の試験の繰り返しに
わたって等価時間サンプリングをおこなうことにより、
かつ、クロックサイクル以下の時間周期の範囲にわたっ
てサンプルを行うためのサンプリングの端数的クロック
遅延を調整することにより、応答波形レコードが積み重
ねられて、詳細な応答レコードを生成する。

【００２１】次に、ステップ５８の後、全ＰＮシーケン
スの印加が完了したか否かが判定される（判定ブロック
６０）。完了していなければステップ６２が実行され
る。ステップ６２では、ＰＮシーケンスが第２の”Ｂ”
シーケンスにセットされる。この処理は次にブロック５
６に続く。ブロック５６では、「ゼロ長」基準について
のＢ ＰＮシーケンスに対する応答がデジタル化され、
「未知の」ケーブルワイヤペアのこのＰＮシーケンスに
対する応答が決定される（ステップ５８）。再び、判定
ブロック６０に達し、終了ならば、処理はブロック６４
へ移行する。図示した例では２つのＰＮシーケンス（Ａ
とＢ）を用いたが、これに限られるものではなく、他の
個数のＰＮシーケンスを用いることも可能である。

【００２２】続くステップ６４では、本測定結果は、好
適には高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の適用により、周波
数ドメインに変換される。ついで、ステップ６６におい
て、未知の信号（ケーブル接続による測定）と基準信号
（インピーダンス４６に対する測定）の共役複素数(com
plex conjugate)の積(product)を求める。この処理は、
当該基準の応答と未知の応答の相互相関関数(cross-cor
relation function)を計算することによりなされる。ス
テップ６６の後、処理は図４のステップに続く。

【００２３】図４において、ステップ６８が次に実行さ
れる。このステップでは、ステップ６６の結果が、逆高
速フーリエ変換（ｉＦＦＴ）により時間ドメインに変換
される。ＦＦＴおよびｉＦＦＴ動作は、マイクロプロセ
ッサ２２で実行するのが有利である。このマイクロプロ
セッサは、好適にはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）
であり、多数の積和演算(sum-of-products operations)
を必要とする計算方法の決定のための最適化された方法
を提供する。次にブロック７０において、利得補正が行
われ（ゼロ長１００％反射補償）、また、ブロック７２
において、ケーブルタイプ特有の補正曲線を適用しても
よい（長さに対する１００％反射補償）。ＡおよびＢ
ＰＮシーケンスの測定の結果は平均化される（ステップ
７４）。この時点で生成されるデータレコード（波形）
は、従来のタイムドメイン・リフレクトメータ（ＴＤ
Ｒ）測定の結果に極めて近い形となる。しかし、同じ結
果を得るために必要はＴＤＲ測定は、通常、より多くの
平均化、より大きい利得、および／またはより大きい刺
激を必要とするため、一般により長い試験時間を要する
と考えられる。ブロック７６では、これらの結果が処理
され、有意な反射が特定される。ついで、次の試験対象
のワイヤペアが選択され（ブロック７８）、処理が図３
の判断ブロック５２に移行する。

【００２４】図３に戻り、処理が図４のステップから継
続する場合、ブロック５２の判断にて全ペアの試験が終
了していないとき、上述のステップが継続し、基準イン
ピーダンスおよびケーブルにＰＮ ＡおよびＢシーケン
スを印加し、測定情報を得る。判断ブロック５２の結
果、試験対象の全ペアについてＰＮシーケンスの印加が
行われ、それらの応答が記録されたら、処理は図３のス
テップ８０に移行する。このステップ８０では、例えば
ケーブルペアの端部を越える(past the end of the cab
le pair)値のような偽結果(false results)を不適格と
するよう追加の分析を行う。この測定された結果は、次
にユーザインタフェース（例えばディスプレイ１２）に
送られ、ユーザに対する表示、または他の記録に供され
る（ステップ８２）。その後、処理は完了する。

【００２５】偽結果を不適格化したり、応答を分類した
りする際の助けとなる他の要因は、ある種の受動応答は
典型的には刺激周波数が異なっても変わらない、という
ことである。しかし、能動素子からの応答はクロック周
波数の変化に伴って変化しがちである。したがって、印
加するＰＮシーケンスの周波数を変えることにより、異
なる応答のタイプを分類することができる。

【００２６】好適な実施の形態では、基準データの約４
００ｍｓ分を収集するとともに、未知のワイヤペアデー
タの４００ｍｓ分を収集することにより、各ワイヤペア
についてのデータ獲得を完了する。

【００２７】図５に示した、本発明によるＰＮシーケン
ス発生システムのブロック図において、最大長シーケン
ス（ＭＬＳ: Maximum length sequence)ＰＮシーケンス
発生器ブロック８４は、クロック信号８６および選択信
号８８を受ける。出力９０はＰＮシーケンスを発生す
る。クロック信号８６はまた、遅延カウンタ９２にも供
給され、この遅延カウンタの出力は遅延線３０（図２）
へ供給される。この遅延カウンタはまた、ＰＮシーケン
ス発生器からのゼロ状態（ステート０）をも受ける。こ
のＰＮシーケンス発生器は、動作時、図２の変圧器３８
を駆動するドライバ３６に印加されるＰＮシーケンスを
含むライン９０上に出力を発生する。

【００２８】図６は、ＰＮシーケンス発生器８４の一部
の詳細を示す図である。ＰＮ発生器は、多数のフィード
バックを有する９ビット長シフトレジスタからなる。こ
のシフトレジスタは、いずれもクロック信号８６でクロ
ック駆動される９個のフリップフロップ９４，９６，９
８，１００，１０２，１０４，１０６，１０８，１１０
により構成される。これらのフリップフロップは、直列
に配置され、１つのフリップフロップの出力が次順のフ
リップフロップへの入力となる。最後のフリップフロッ
プ１１０が出力信号９０を出力する。選択ゲート１１２
はその出力を最初のフリップフロップ９４への入力とし
て供給し、Ａ，Ｂと示された２つの入力を受ける。これ
ら２つの入力の各々は、それぞれ、排他的論理和（ＸＯ
Ｒ）ゲート１１４，１１６の出力から導かれる。ＸＯＲ
ゲートは、フリップフロップの選択された出力から導か
れる３入力を受ける。図では、ＸＯＲゲート１１４は、
フリップフロップ９６，１０２，１１０の出力を入力と
して受け、ＸＯＲゲート１１６はフリップフロップ９
４，１００，１０８の出力を入力として受ける。

【００２９】動作時には、選択線８８を制御することに
より、どちらのＸＯＲゲート出力が直列フリップフロッ
プ群に帰還されるかが決定される。したがって、選択線
の動作によって、その選択線の状態に応じて、異なるＰ
Ｎシーケンスが生成されることが理解される。すなわ
ち、図示の例では、２つのＰＮシーケンスＡおよびＢが
導き出される。しなしながら、２つを越える数のＰＮシ
ーケンスを適切に採用することもできる。

【００３０】ステート０（ゼロ状態）信号は、ＰＮシー
ケンス発生器がゼロ状態のとき、すなわち全フリップフ
ロップの出力が例えばオール１のときに、アクティブ
（能動）となる。フリップフロップの出力群は好適には
９入力ＡＮＤゲートに供給され、これによって例えばそ
れらがオール１となったときを検出することができる。
したがって、動作時に、ＰＮシーケンス発生器がゼロ状
態に達したとき、ゼロ状態に達したことが遅延カウンタ
に通知され、遅延カウンタがカウントを開始して、本実
施の形態では０から５１０までの遅延フルクロックサイ
クルだけ遅延させる。これにより、本実施の形態で使用
されるＰＮシーケンスのとりうる５１１の状態をカバー
する遅延を可能とする。遅延線は、０ｎｓから１クロッ
ク周期遅延(one clock period delay)までのクロック内
周期遅延(intra-clock period delays)を提供する。し
たがって、サンプルホールド増幅器およびアナログデジ
タル変換器３２のタイミングは、部分的なクロックサイ
クル分遅延を行うことにより、極めて微細な分解能、例
えば５０ＭＨｚクロック（図２のクロック２８）に基づ
く２．５ｎｓの分解能、で調整することができる。ＰＮ
シーケンスを繰り返して印加することによって、遅延カ
ウンタおよび遅延線は反射信号データのサンプル点を変
化させ、これにより、リターンされた信号データの微細
な時間分解能が得られる。

【００３１】本実施の形態では、（２のｎ乗−１）ビッ
トのＰＮシーケンスが得られる（オール０の場合は除
く）。ｎ＝９（９個のフリップフロップ）の場合、その
結果は５１１ビットシーケンスとなる。この値は、１０
００フィートの最長（おおよそ）のケーブルについての
測定環境に基づいて選択されている。さらに長いケーブ
ルを測定する場合には、これより長いシーケンスが採用
される。より長いシーケンスは、より長いチャネル経路
の分析を可能とするが、その計算量がより集中的とな
る。ゴレイコード(Golay Code）のような相補(compleme
ntary)ＰＮコードをＰＮシーケンスとして用いることも
可能である。というのは、これらのコードは、ＰＮシー
ケンスデータを選択することによって生じる測定結果内
の不均衡やアーティファクト(artifacts)のような「ノ
イズ」に対して本質的に耐性を有するからである。ゴレ
イコードは、測定データ内にそのような「ノイズ」を持
ち込ませない。

【００３２】本発明によれば、ある種のケーブルの問題
および状態を測定することができる。そのような問題に
は、例えば、スプリットペア（与えられたツイストペア
の２本のワイヤが、その２本を一緒に保つのではなく、
他のワイヤとペアになった場合）、ブリッジタップ、破
断ワイヤ、一端で過度の長さにわたりツイストされてい
ないペア（クロストークの原因となる）、および、イン
ピーダンス減衰として現れるクラッシュケーブル(crush
ed cables)（例えば、椅子やテーブルでつぶされた場
合）がある。

【００３３】試験を行うためにネットワークケーブルに
印加された信号は、好適には、相当に減衰されたもので
ある。例えば、好適な実施の形態では、１５０ｍＶピー
ク・ツー・ピークが採用される信号レベルである。した
がって、試験信号は、ネットワーク環境で通常許容され
るノイズレベル（典型的には２５０から３００ｍＶ）以
下である。したがって、試験に使用される信号は、大抵
のハブやスイッチのノイズしきい値より低いので、ネッ
トワーク上の有害な効果(effects)なしにアクティブな
ハブやスイッチ上で試験を行うことができる。

【００３４】この好適な実施の形態からの変形が可能で
あることが理解されよう。例えば、本実施の形態では２
つの異なるＰＮシーケンスＡ，Ｂを用いたが、さらに精
度を向上させるために２つを越えるコードを用いてもよ
い。また、より多くの平均化により、さらなる測定精度
を得ることができる。さらに、平均化を、複数のＰＮシ
ーケンスの結合の好適な実施の形態としたが、Ａおよび
Ｂの積を採用することもできる（項(terms)の符号が追
跡される）。異なる多項式を用いることも可能である
（より長いまたは異なるフィードバック）。さらに、相
互相関演算(cross-correlation operation)のために、
ハードウェアまたはソフトウェアの異なる実現例を採用
してもよい。

【００３５】例えば、クロストーク／ＴＤＸ、パワーサ
ム(power-sum)ＮＥＸＴ、ＡＣＲ(Attenuation to cross
talk)、リターンロス、縦変換ロス(longitudinal conv
ersion loss、ＥＬＦＥＸＴ、等の他の測定を本装置で
行うこともできる。さらに、説明した応用例ではケーブ
ルの一端に１台の装置を用いる単一端測定を採用した
が、両端からのアクティブ測定のために両端に装置を配
置することも可能である。デジタイザの分解能は、異な
る測定に対して、変更することができる。クロストーク
イベントがケーブル上のある位置に与えられるタイムド
メイン・クロストーク測定を行うことも可能である。ク
ロックレートは、実行する測定に応じて変えることがで
きる。例えば、長い長距離通信ケーブルについてはより
遅いクロックレートを用い、近接した異常(anomalies)
の識別を支援するためにはより速いクロックレートを用
いることができる。この好適実施の形態では、通常のネ
ットワーク装置によっては検出されない測定を可能とす
るために、刺激の振幅は小さくしてある。しかし、特定
の測定環境によっては、極めて高速な測定のため、また
は極端に長いケーブルの測定のために、大きい振幅の刺
激を用いることができる。

【００３６】本発明による試験装置の別の応用は、ケー
ブルの特性インピーダンスに対するものである。特性イ
ンピーダンス測定のための、インピーダンス測定に用い
るインタフェースの概略図である図７において、ハード
ウェア構成は図２の構成に対応する。しかし、ケーブル
に対するインタフェースには、ある種の変形が行われて
いる。信号発生器１２０は、インピーダンスＺｏを介し
て、変圧器３８に、好適には方形波パルスを印加する。
Ｚｐは、この回路により与えられる等価並列インピーダ
ンスであり、電圧Ｖｃはソース出力インピーダンス１２
２の両端で測定される。測定対象のインピーダンス（例
えば、好適にはケーブルのインピーダンス）は図７のＺ
ｃで表される。スイッチ３９は、変圧器３８の出力を基
準インピーダンス４６に切り替え接続するために用意さ
れている。

【００３７】動作時、２クロックサイクル分の単一パル
ス（図２で上述したと同じ刺激レベルを有する）が、基
準インピーダンスに向けられたスイッチ３９により、校
正のために印加される。この信号は印加され、サンプル
ホールド・アナログデジタル変換器がその応答を捕獲す
る。ついで、スイッチ３９は未知のワイヤペアＺｃに接
続されるよう切り替えられ、応答測定がなされる。その
インピーダンスは次式で求められる。

【００３８】 Vo = [Vc(Zo+(100||Zp))]/Zo （１） Zc||Zp = [Zo(Vo-Vc)]/Vc （２）

【００３９】ＺｏとＺｐは既知であるので（特定の実施
の形態では好適には１００Ωおよび７００Ω）、Ｚｃを
求めることができる。

【００４０】動作時、５０ｎｓパルスが印加され、１ｎ
ｓ間隔のサンプルがとられる。平均インピーダンスを求
めるために１０個のポイントが選択される。Ｖｃは、基
準インピーダンスに対して測定される。

【００４１】等価時間サンプリングを採用することによ
り、各ポイントについて複数のサンプルをとって平均化
することができる。例えば、時間上の各ポイントにおい
て８個のサンプルをとることができる。統計的に他のサ
ンプルと有意に異なるサンプルは排除することができ
る。したがって、本発明によるシステムは、適応ショー
トケーブル測定(adaptive short cable measurements)
を可能とし、自己校正を行い、適応ノイズ耐性(adaptiv
e noise tolerance）を有する。特性インピーダンス測
定は、受信信号トラフィックがあるときに行ってもよ
い。

【００４２】本発明によれば、ショートケーブル（短い
ケーブル）を測定することができるので、従来の装置で
は短すぎるケーブルの特徴付けを行える。短いケーブル
の測定を実現するには、２つのアプローチがとれる。ま
ず、測定された応答の長さが１０個のサンプルポイント
を収容するに足るだけの長さであれば、サンプルポイン
トは応答レコード内に早期に位置づけられる。この応答
レコードが短すぎて１０個のサンプルポイントが得られ
ない場合には、使用されるデータポイントは少なくな
る。したがって、測定の精度は、極端に短いケーブルに
ついては低下するが、測定は依然可能である。これに対
して、従来技術では短いケーブルの測定は不可能であっ
た。従来技術で測定可能な最小ケーブル長は１５から２
５フィートであった。本発明によれば、ワイヤリング問
題等について約３フィート以下のケーブルの特徴付けが
可能である。

【００４３】図１３（ａ）、図１３（ｃ）〜図１３
（ｇ）は、ケーブルに印加される試験パルスに応答し
た、代表的な波形反射を表している。図１３（ａ）は、
基準インピーダンス（本実施の形態では１００Ω）が接
続され、または、欠陥のない任意の長いケーブルが接続
された理想的な場合を示している。図１３（ｄ）は、極
めて短いケーブルについてのリターンデータを表してい
る。図１３（ｃ）は、８フィートの箇所にオープン部を
有するケーブル（または終端されていない８フィートケ
ーブル）についてのリターンデータを表している。図１
３（ｇ）の波形は、スプリットペアを有するケーブルに
より発生する波形である。スプリットペアとは、別個の
ツイストペアからの２本のワイヤが誤って１つのペアと
して用いられる場合である。図１３（ｆ）はブリッジタ
ップを表している。（これは、当該ケーブルに対してそ
のケーブルの中途位置に他のケーブルペアが接続された
場合である。）図１３（ｅ）は、試験装置から８フィー
トのケーブル箇所にショート（短絡）部を有する場合を
示している。

【００４４】本発明による装置は、この装置に接続され
るケーブルの有無を試験できるようになっている。この
試験を行うには、本装置のネットワークインタフェース
接続部に５０ｎｓのパルスを印加する。ついで、そのリ
ターン反射データを分析して、時間ゼロ（当該パルス
後）からある時間後の振幅を求める。この反射データの
エッジ（縁）を、ケーブルの存在を示す特定の振幅しき
い値で確認する。この振幅しきい値は、あるインピーダ
ンスに対応している。すなわち、振幅が大きいほどその
インピーダンスは０に近づき、逆に、振幅が小さいほど
インピーダンスは無限大（オープン）に近づく。この代
わりに、時間しきい値を用いることができる。すなわ
ち、反射信号はゼロ基準に対してよりも多くのリターン
時間を要することが、ケーブルの存在を意味する。図１
３（ｂ）は、本装置に接続された１２フィートのケーブ
ル（または１２フィートの箇所にオープン部を有するケ
ーブル）についての代表的な波形を示している。図中、
Ｘ印を付したポイントは、振幅しきい値の代表的なエッ
ジを示している。本装置でのケーブルの存在の検知によ
れば、ケーブルが接続されていることが検知された後に
自動的に他の測定を開始することができる。上述した自
己校正に対応する方法で、本装置は、スイッチ３９およ
び基準インピーダンス４６を用いることにより、ゼロ長
の場合について好適に装置の校正がなされる。

【００４５】以上から示唆されるように、本発明のネッ
トワーク試験装置は種々の測定構成において利用するこ
とが可能である。図８から図１２は本試験装置の代表的
な配置を示している。図８では、本装置１０は、ネット
ワークの監視およびケーブル試験のためにネットワーク
ハブまたはスイッチ２４に接続されている。ハブ／スイ
ッチ１２４に対して２台のホスト１２６，１２８が接続
されたものとして示してある。図９では、装置１０は、
ケーブルを介してＰＣ１３０（または他のネットワーク
ホスト）のネットワークインタフェースに接続され、そ
のＰＣ内のネットワークインタフェースカード（ＮＩ
Ｃ）を試験する。また、この構成では、本装置をＰＣに
接続しているケーブルが（ＰＣのＮＩＣにより）終端さ
れているので、終端されたケーブルについてのケーブル
試験を行うこともできる。

【００４６】図１０は、装置１０がケーブルを介してワ
イヤマップアダプタ１３２に接続された構成を示してい
る。アダプタ１３２は種々のケーブルワイヤリングを相
互接続している種々のインピーダンス終端を有するの
で、ワイヤのマッピングを決定するためのケーブル試験
を行うことができる。図１１は、本装置に接続されたオ
ープンケーブル（終端されていない）を試験する装置構
成を示しており、図１２は、ケーブルの両端を本装置に
接続してその特徴付けおよび分析を行うための試験構成
を示している。

【００４７】ここで図１４に示した、本発明の装置によ
るオーディオ駆動検出システムのブロック図を参照す
る。本発明によってネットワーク上にオーディオ信号を
供給することができる。マイクロプロセッサ２２は、サ
ウンドカード１３４または他の適切なオーディオデータ
源から入力を受ける。この入力は、マイクロフォン（Ｍ
ＩＣ）１３６または他の保存済オーディオ情報から供給
しうる。Ｉ／Ｏポート１３８は、マイクロプロセッサか
らのデータを受信し、第１および第２のトランジスタペ
ア１４０，１４２を駆動する。第１のトランジスタペア
のコレクタは１つのツイストペアの第１のワイヤに接続
され、第２のトランジスタペアのコレクタはそのツイス
トペアの他方のワイヤに接続されている。ピックアップ
インダクタ１４８、増幅器１４９およびスピーカ１５０
を有する携帯誘導オーディオ受信機１４６が適切に設け
られる。

【００４８】動作時、マイクロフォン１３６または任意
のオーディオ源からの入力は、それがリアルタイムであ
れ保存されたものであれ、またはデジタルであれアナロ
グであれ、サウンドカードによりエンコードされ、マイ
クロプロセッサに供給される。マイクロプロセッサはこ
のデータを駆動してネットワークケーブルペア１４４上
に乗せる。ついで、ネットワークに沿って誘導レシーバ
１４６を用いてそのネットワークケーブル上に駆動され
たオーディオ情報をピックアップすることができる。こ
の情報は、一人のネットワーク保守員から他の保守員に
対する一方向通信を行うリアルタイムのスピーチ、単純
なトーン（tones)、変調したトーン等からなる。デジタ
ルオーディオファイル（例えば.WAVファイル）をネット
ワークケーブルに印加することもできる。例えば、特定
のペアに誘導レシーバを接触させることによるペアの識
別を支援するために、異なるペア上に異なるデータを駆
動するようにしてもよい。ネットワークケーブルの駆動
にオーディオ信号を利用することにより、ネットワーク
保守員は多くのケーブル、例えばケーブルトレイまたは
ネットワーククローゼット内のケーブルのうちのどのケ
ーブルがその時点で試験されている特定のケーブルであ
るかを知ることができる。ケーブルに印加される信号は
例えばパルス幅変調することもできる。サウンドカード
１３４は、例えばＵＳＢやＰＣＭＣＩＡカード、あるい
は、ネットワークケーブル上にデータを駆動するために
マイクロプロセッサからＩ／Ｏポートに供給しうる任意
のオーディオ情報源でありうる。通常、ネットワーク動
作との干渉を避けるため、オーディオ信号はアクティブ
なネットワークケーブル上の受信ペアに印加することは
意図されていない。

【００４９】次に図１５の、イーサネットリンクパルス
(link pulse)を検出・分類するために利用される回路図
において、通常、ネットワーク試験装置が遭遇するイー
サネットシステムには３つの慣用タイプがある。これら
は、６から１５０ｍｓ間隔の１００ｎｓリンクパルスに
よって特徴づけられる１０Ｍ（ＮＬＰ：ノーマルリンク
パルス）と、１６ｍｓ間隔で３３個までの１００ｎｓパ
ルス（各々約６４μｓ離れている）を有する１０／１０
０ＦＬＰ（ファーストリンクパルス）と、ＭＬＴ−３、
マルチレベルエンコーディングを用いる１００ＴＸであ
る。これは、ある期間立ち上がった後、ある期間ベース
ラインへ戻り、ついである期間経ち下がった後、ある期
間ベースラインに戻り、また、立ち上がってこれを繰り
返すような方形波的信号を用いる。この波形の発生しう
るエッジ間は１０ｎｓである。試験装置は、ユーザの介
在無しに、それがどのようなタイプのシステムに接続さ
れているかを決定することが好ましい（ユーザはそのタ
イプを知らないかもしれないから）。したがって、図１
５に示した、リンクパルスを検出・分類するための本発
明により採用された回路の概略図においては、信号はツ
イストペアケーブル１５２により受信され、変圧器１５
４の１次巻線に入力される。この変圧器の２次巻線の一
端は接地され、その他端は比較器１５６への第１の入力
として供給される。比較器への第２の入力は、プログラ
マブルデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）から供給され
る。比較器は２つの出力を発生する。これらは立ち下が
りエッジ検出ラッチ１６０および立ち上がりエッジ検出
ラッチ１６２に供給され、Ｉ／Ｏポート１６４を介して
マイクロプロセッサ２２によりサンプルされる。

【００５０】動作時、図１５の回路はリンクパルスを検
出・分類するために用いられる。まず、ワイヤペア上の
ノイズレベルが測定され、デジタルアナログ変換器１５
８の出力がそのノイズレベルの２倍となるようにセット
される。ついで、立ち上がりエッジから立ち上がりエッ
ジまでの時間が測定され、これにより、１０μｓの複数
のバケット(buckets)に加えて１ｍｓより大きい１バケ
ットを有するヒストグラム配列（histogram array)内に
５０ｍｓの期間のデータを収集する。この測定中、唯一
のエッジが検出された場合、１５０ｍｓのサンプルウィ
ンドウで測定が繰り返される。上記測定は、信号が見つ
かるまで、受信信号ペアおよび極性のすべての可能な組
み合わせについて、繰り返される。マイクロプロセッサ
は、タイマーを有し、ラッチ１６０，１６２により検知
されるようなリンク信号エッジ間の時間を測定する。

【００５１】次に、この結果は以下のようにして分類さ
れる。１００ＴＸについては、その測定はほぼすべて最
初の２つのバケット内に収まる。１０Ｍ ＮＬＰについ
ては、その測定は最後のバケット（１ｍｓより大きいバ
ケット）内にのみ収まる。１０／１００ＦＬＰについて
は、その結果は、６０ｍｓ、１２０ｍｓ、１８０ｍｓの
バケットおよび１ｍｓより大きいバケットに収まる。

【００５２】本発明によるリンクパルス検出は、極めて
低い信号レベルで検出・分類を行う。また、極めて遅い
リンクパルスに自動的に適合する。さらに、受信ペアお
よびその極性を決定する。

【００５３】特定の具現例では、測定はバケット境界に
またがってもよく、バケットのペアを適切に足し合わせ
ることにより、１つのバケット境界にまたがる任意のエ
ントリを捕獲することができる。上記ノイズレベルの２
倍のしきい値は、必要であれば、ノイズレベルにより近
くなるように調整してもよい。

【００５４】よって、リンクパルスの検出は統計的に正
確であり、ノイズに耐性を有する。

【００５５】したがって、本発明による、試験用ＰＮシ
ーケンスを用いる改良されたネットワーク試験装置は、
ネットワークの通常の動作に干渉することなく、アクテ
ィブなネットワークを試験することができる。本装置
は、さらに、極短ケーブルの特徴付けおよびインピーダ
ンス測定を可能とする。また、本装置は、ネットワーク
動作のトラブルシューティングに利用するために、ネッ
トワークケーブル上にオーディオ信号を印加するよう適
用できる。

【００５６】以上、本発明の複数の実施の形態について
図示し、説明したが、広い局面において本発明から逸脱
することなく、多くの変形、変更を行うことができるこ
とは当業者に明らかであろう。したがって、添付の請求
の範囲は、本発明の真の精神および範囲内に包含される
ようなすべてのそのような変形および変更をカバーする
よう意図されている。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、ネットワークを試験す
るための改良された装置および方法を提供することがで
きる。

【００５８】本発明によれば、ネットワークケーブルの
特性インピーダンスを決定するための改良された装置お
よび方法を提供することができる。

【００５９】本発明によれば、短いケーブルを試験する
のに適した、改良されたネットワーク試験装置を提供す
ることができる。

【００６０】本発明によれば、ネットワークトラフィッ
クを乱すことなく、アクティブ状態のネットワークを試
験するための改良された方法および装置を提供すること
ができる。

【００６１】本発明によれば、ケーブルが接続されてい
ることを自動的に検出して自動的に測定を開始すること
ができる改良された試験装置を提供することができる。

【００６２】本発明によれば、ネットワーク上でオーデ
ィオ信号を駆動するのに適した、改良されたネットワー
ク試験装置を提供することができる。

【００６３】本発明によれば、イーサネットリンクパル
スを検出して分類するための改良されたネットワーク試
験装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具現する試験装置の斜視図である。

【図２】図１の装置のブロック図である。

【図３】本発明によるツイストペアケーブルの分析時に
実行されるステップのフローチャートである。

【図４】本発明によるツイストペアケーブルの分析時に
実行される続きのフローチャートである。

【図５】本発明によるＰＮシーケンス発生システムの高
レベルブロック図である。

【図６】図５のＰＮシーケンス発生ブロックの構成を示
す詳細ブロック図である。

【図７】インピーダンス測定に採用されるインタフェー
スの概略図である。

【図８】本装置を採用する第１の測定構成を示す図であ
る。

【図９】本装置を採用する第２の測定構成を示す図であ
る。

【図１０】本装置を採用する第３の測定構成を示す図で
ある。

【図１１】本装置を採用する第４の測定構成を示す図で
ある。

【図１２】本装置を採用する第５の測定構成を示す図で
ある。

【図１３】１００オーム基準または長い理想１００オー
ムケーブルに対する応答を表す波形（ａ）、１２フィー
トの箇所にオープン部（open）を有するケーブルについ
ての応答波形を表す波形（ｂ）、オープン部を有するケ
ーブルの応答を表す波形（ｃ）、超短またはゼロ長ケー
ブルの応答を表す波形（ｄ）、試験装置から８フィート
の箇所にショート（短絡）部を有するケーブルの応答を
表す波形（ｅ）、ブリッジタップを有するケーブルの応
答を表す波形（ｆ）、スプリットペアケーブルの応答を
表す波形（ｇ）を示す図である

【図１４】本発明の装置によるオーディオ駆動・検出シ
ステムのブロック図である。

【図１５】本発明によるリンクパルス検出システムのブ
ロック図である。

【符号の説明】

１２ タッチスクリーンまたは表示部（ディスプレイ） １４ スタイラス １６ 送信ＬＥＤ １６ 衝突ＬＥＤ １６ エラーＬＥＤ １６ ライン利用ＬＥＤ（１０％きざみ） １８ ＯＮ／ＯＦＦボタン ２２ マイクロプロセッサ（μＰ） ２４ メモリ ２６ ＦＰＧＡ ２８ クロック ３０ 遅延線 ３２ サンプルホールドＡＤＣ ４０ スイッチマトリクス ４８ プログラマブル利得増幅器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 501378826 6920 Ｓｅａｗａｙ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ Ｅｖｅｒｅｔｔ， Ｗａｓｈｉｎｇｔｏ ｎ 98203 ＵＳ (72)発明者 クレイグ ブイ ジョンソン アメリカ合衆国、コロラド州80919、コロ ラド スプリングス、コーポレイト ドラ イブ 6805、スイート100 フルーク ネ ットワークス インコーポレイテッド内 (72)発明者 ポール エス スワンソン アメリカ合衆国、コロラド州80919、コロ ラド スプリングス、コーポレイト ドラ イブ 6805、スイート100 フルーク ネ ットワークス インコーポレイテッド内 Ｆターム(参考） 2G014 AA02 AA03 AA07 AB34 AC18 2G028 AA01 AA02 AA05 BF05 CG08 CG22 DH14 GL06 KQ02 5K042 AA01 BA10 CA05 CA23 DA35 GA02 JA05 JA09

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも第１および第２のＰＮシーケン
   スを発生し、前記少なくとも第１および第２のＰＮシー
   ケンスをネットワークケーブルに印加するＰＮシーケン
   ス発生器と、 前記少なくとも第１および第２のＰＮシーケンスの印加
   に対するネットワーク応答を受信し、これに応じてネッ
   トワークケーブリングを特徴づける受信器と、 を備えたネットワーク試験装置。
2. 【請求項２】前記受信器は、前記ネットワークケーブル
   の応答を、少なくとも前記第１のＰＮシーケンスまたは
   少なくとも前記第２のＰＮシーケンスと結合することに
   より、ネットワークケーブリングを特徴づける請求項１
   に記載のネットワーク試験装置。
3. 【請求項３】前記結合は、平均化を含む請求項２記載の
   ネットワーク試験装置。
4. 【請求項４】前記結合は、少なくとも前記第１のＰＮシ
   ーケンスと少なくとも前記第２のＰＮシーケンスに対す
   る応答の積を求めることを含む請求項２記載のネットワ
   ーク試験装置。
5. 【請求項５】ネットワークを試験する方法であって、 第１のＰＮシーケンスを発生し、ネットワークインタフ
   ェースに対して前記第１のＰＮシーケンスを印加し、 前記第１のＰＮシーケンスの印加に対するネットワーク
   応答を決定し、 少なくとも第２のＰＮシーケンスを発生し、ネットワー
   クインタフェースに対して前記第２のＰＮシーケンスを
   印加し、 前記第２のＰＮシーケンスの印加に対するネットワーク
   応答を決定するネットワーク試験方法。
6. 【請求項６】ネットワークインタフェースに対して前記
   第１のＰＮシーケンスを印加するステップは、前記ネッ
   トワークインタフェースに対して大きく減衰した信号を
   印加することを含む請求項５に記載のネットワーク試験
   方法。
7. 【請求項７】前記大きく減衰した信号は、ネットワーク
   受信器のノイズしきい値以下に減衰されている請求項６
   記載のネットワーク試験方法。
8. 【請求項８】ネットワークを試験する方法であって、 ネットワークケーブルに、変調されたリアルタイム信号
   を印加し、 印加点から離れた前記ネットワークケーブル上の位置に
   おける前記変調されたリアルタイム信号を受信するネッ
   トワーク試験方法。
9. 【請求項９】ネットワーク試験装置を作動させる方法で
   あって、 前記ネットワーク試験装置に対してネットワークケーブ
   ルが接続されるのを待ち、 ネットワークケーブルの存在を検知したら、自動的に前
   記ネットワークケーブルに対する試験動作を開始するネ
   ットワーク試験装置作動方法。
10. 【請求項１０】リンクパルスを検出・分類する方法であ
    って、 ケーブル上のノイズレベルを測定し、 比較器の一入力を前記ノイズレベルより高い値にセット
    するとともに、前記比較器の第２の入力に供給されるリ
    ンクパルス信号を分類するリンクパルス検出・分類方
    法。
11. 【請求項１１】ケーブルの特性インピーダンスを決定す
    る方法であって、 ケーブルに対してパルスを印加し、 このパルスを印加するステップに対する応答信号の複数
    のサンプルを求め、この複数のサンプルを求めるステッ
    プでは、当初望まれたサンプル数を収容するには前記応
    答信号が短すぎる場合には、より少数のサンプルを求め
    る特性インピーダンス決定方法。