JP2018048947A - ケーブル評価装置およびケーブル評価用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】シリアル伝送ケーブルの品質を簡易な処理で精度良く評価することが可能なシリアル伝送ケーブル評価装置を提供する。【解決手段】 シリアル伝送ケーブル評価装置は、伝送特性情報取得部４４２と比較判定部４４４とを備える。伝送特性情報取得部４４２は、接続されたシリアル伝送ケーブルの伝送特性情報として、Eye Height、Eye Width、およびDDjを取得する。比較判定部４４４は、伝送特性情報取得部４４２により取得された、第１のシリアル伝送ケーブルと第２のシリアル伝送ケーブルのEye Height、Eye Width、およびDDjそれぞれ比較し、Eye Heightが大きい方のケーブル、Eye Widthが大きい方のケーブル、およびDDjが小さい方のケーブルをそれぞれ選択し、これら３つの要素のうち２つまたは３つで選択されたシリアル伝送ケーブルを、他方よりも高品質であると判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブル評価装置およびケーブル評価用プログラムに関する。

従来、ＵＳＢケーブルやイーサネットケーブルには、標準的にシリアル通信で使用されるシリアル伝送ケーブルが用いられている。

シリアル伝送ケーブルをギガbpsの高速通信に用いる場合、転送クロックを上げることによりタイミングマージンが少なくなり、わずかな伝送タイミングのずれや信号の乱れも無視できなくなる。そのため、安定した通信処理を継続的に実行させるには、優れた伝送特性を有する高品質のケーブルを選定して利用する必要がある。

特開２０１０−２５６１２３号公報

ケーブルの品質を評価する指標の１つとして、電気的適合試験（コンプライアンステスト）がある。シリアル伝送ケーブルのコンプライアンステストでは、決められた認証試験項目について仕様書通りに設計されているかが評価される。その際、指定された伝送帯域全体を評価するために、精度の高い信号発生器を用いる必要がある。

しかし、このような精度の高い信号発生器は高価であるため、コンプライアンステストによるシリアル伝送ケーブルの品質評価はコストが高くなるという問題があった。また、コンピュータなどの情報機器においては、ＵＳＢとＳＡＴＡ（シリアルＡＴＡ）のように、一つのハードウェアで、幾つかの種類の伝送フォーマットのインタフェースを持つ物も多く、それぞれのインタフェース用のシリアル伝送ケーブルが必要となる。この場合、伝送フォーマットごとに信号発生器が必要であり、さらにコストが高くなるという問題があった。さらには、複数のシリアル伝送ケーブルにおいて、複雑なコンプライアンステストの品質評価により比較することは、作業者にとって容易ではなかった。

よって本発明は、ケーブルの品質を簡易な処理で精度良く評価し作業者に提示することが可能なケーブル評価装置およびケーブル評価用プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のケーブル評価装置は、接続されているケーブルのアイダイアグラムの開口高さおよび開口幅と、時間軸方向に発生する伝送信号の揺らぎ成分の１つであるジッタとを取得する伝送特性情報取得部と、前記伝送特性情報取得部により取得された、複数のケーブルの前記開口高さ、前記開口幅、又は前記ジッタを用いて、複数のケーブルのうちいずれか１つのケーブルを選択する比較部とを備えることを特徴とする。

また、本発明のケーブル評価プログラムは、コンピュータに、接続されているケーブルのアイダイアグラムの開口高さおよび開口幅と、時間軸方向に発生する伝送信号の揺らぎ成分の１つであるジッタとを取得する伝送特性情報取得ステップと、前記伝送特性情報取得ステップにより取得された、複数のケーブルの前記開口高さ、前記開口幅、又は前記ジッタを用いて、複数のケーブルのうちいずれか１つのケーブルを選択する比較ステップとを実行させることを特徴とする。

本発明のケーブル評価装置およびケーブル評価用プログラムによれば、ケーブルの品質を簡易な処理で精度良く評価し作業者に提示することができる。

本発明の一実施形態によるシリアル伝送ケーブル評価装置を用いた評価システムの構成を示す全体図である。 本発明の一実施形態によるシリアル伝送ケーブル評価装置に接続されたオシロスコープで生成された、（ａ）伝送特性が良好な波形に基づくアイダイアグラム、（ｂ）電測特性が劣る波形に基づくアイダイアグラムである。 本発明の一実施形態によるシリアル伝送ケーブル評価装置を用いた評価システムで実行される処理を示すシーケンス図である。 本発明の一実施形態によるシリアル伝送ケーブル評価装置で実行される処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるシリアル伝送ケーブル評価装置に表示された評価処理結果の一例である。 本発明の一実施形態によるシリアル伝送ケーブル評価装置に記憶された、各シリアル伝送ケーブルの評価処理結果の一例である。

一般的に、シリアル伝送ケーブルのコンプライアンステストでは、ケーブルごとに測定された様々な伝送特性に基づいて、各ケーブルの品質が絶対評価で判定される。しかし、複数のケーブルの中から最も品質の高いものを選定する際には、選定対象のケーブル間で相対的に伝送特性を比較評価できればよい。この場合、ケーブルの伝送特性の測定に用いる信号発生器は高性能の専用機である必要はない。信号発生器は、コンプライアンステストで指定された特定の信号を出力する機能を有するものであれば足りる。このような機能を有する機器としては例えば、テストモードの１つであるＢＩＳＴ（Built In Self Test）モードが搭載された汎用のハードディスク装置（ＨＤＤ）やハブ等がある。なお、ＢＩＳＴモードとは、ＵＳＢやＳＡＴＡのようなインタフェースの物理層の動作を検査するために、コンプライアンステストの対象となる項目に応じて所定の信号を出力するモードである。例えば、コンプライアンステストの対象となる項目が波形の発生タイミングや振幅のずれを評価する場合には、LBP（Lone-Bit Pattern）信号を出力するモードを使用する。LBP（Lone-Bit Pattern）信号は、所定のビットパターンからなる信号であり、例えば、「１１０１００００１０００１１０１１０１１」の２０ビットパターンからなる信号である。

以下に示す実施形態においては、信号発生器としてＨＤＤを用い、評価処理対象のシリアル伝送ケーブルと、既に評価処理済みの中で最も高品質であると判定されたシリアル伝送ケーブルとを相対的に比較して、どちらの方が高品質であるかを判定するシリアル伝送ケーブルの評価システムについて説明する。

〈一実施形態によるシリアル伝送ケーブル評価装置を利用した評価システムの構成〉
本実施形態によるシリアル伝送ケーブル評価装置を利用した評価システムの構成について、図１を参照して説明する。評価システム１は、評価処理対象のシリアル伝送ケーブル１０に接続されるＨＤＤ２およびオシロスコープ３と、オシロスコープ３に接続されたシリアル伝送ケーブル評価装置４とを備える。

ＨＤＤ２は、コンプライアンステストをクリアしており、ＢＩＳＴモードにより所定の規格に準拠した信号を所定時間間隔で出力する機能を有する。

オシロスコープ３は、ＨＤＤ２から所定時間間隔で出力される信号に基づいて変化する、シリアル伝送ケーブル１０にかかる電圧を測定し、その測定結果を示す波形情報を生成する。そして、生成した波形情報をビット単位で切り離し、重ね合わせてグラフィカルに表示したアイダイアグラムを生成する。

アイダイアグラムは、その表示形状が「目」に見えることからアイダイアグラムまたはアイパターンと呼ばれる。伝送品質が良好な波形情報から生成されたアイダイアグラムは、波形の発生タイミングおよび振幅が複数重なり合って、図２（ａ）のように、開口（アイ）Ａが広く開いた形状になる。逆に、伝送品質が劣る波形情報から生成されたアイダイアグラムは、波形の発生タイミングや振幅にずれが生じ、図２（ｂ）のように、アイＡが狭いアイダイアグラムが生成される。つまり、アイＡの大きさが、評価処理対象のシリアル伝送ケーブル１０の伝送品質を示す。この前提に基づき、オシロスコープ３では、生成したアイダイアグラムから、アイの開口高さを示すEye Height（ｍＶ）と、開口幅を示すEye Width（ｐｓ）を取得する。

またオシロスコープ３は、生成した波形情報から、時間軸方向に発生する伝送信号の揺らぎ成分（ジッタ）の１つであり、伝送品質のレベルが数値として現れるDDj（Data Dependent Jitter：データ依存性ジッタ）を取得する。DDjは、データ信号列に依存したジッタである。より詳細には、DDjはDCD（Duty Cycle Distortion：デューティ・サイクル歪み）とISI（InterSymbol Interference：シンボル間干渉）を発生原因としている。DCDは、半導体チップ等におけるスレッショルド値の変動などが原因とされる。ISIは、伝送路の帯域幅が十分でないときに、信号の立ち上がり時間や下降時間が制限を受けることが原因とされる。そして、これらのEye Height、Eye Width、およびDDj（ｐｓ）を、接続されたシリアル伝送ケーブル１０の伝送特性情報として取得する。

シリアル伝送ケーブル評価装置４は、操作部４１と、記憶部４２と、表示部４３と、制御部４４とを有する。操作部４１は、作業者が評価処理の開始操作を行うためのインタフェースである。記憶部４２は、評価処理済みのシリアル伝送ケーブル１０に関して、取得された伝送特性情報を記憶する。また記憶部４２は、評価処理済みのシリアル伝送ケーブル１０の中で、最も高品質のケーブルを示す情報を記憶し、これらの情報の読み出しを行う。記憶部４２は比較判定部４４４の指令に応じて、伝送特性情報又は最も高品質のケーブルを示す情報を記憶する。表示部４３は、制御部４４で生成される表示情報を表示する。

制御部４４は、操作受付部４４１と、伝送特性情報取得部４４２と、分類部４４３と、比較判定部（比較部）４４４と、表示制御部４４５とを有する。操作受付部４４１は、操作部４１において実行された操作の情報を受け付ける。伝送特性情報取得部４４２は、操作受付部４４１で評価処理の開始操作の情報が受け付けられると、オシロスコープ３に評価処理対象のシリアル伝送ケーブル１０の伝送特性情報を要求する。そして、当該要求に基づいてオシロスコープ３で生成された伝送特性情報を取得する。分類部４４３は、伝送特性情報取得部４４２で取得された伝送特性情報を、Eye Height、Eye Width、およびDDjに分類する。

比較判定部４４４は、既に評価処理済みのシリアル伝送ケーブル１０のうち、最も高品質なものとして記憶されているシリアル伝送ケーブル１０のEye Height、Eye Width、およびDDjを記憶部４２から読み出す。そして、取得したシリアル伝送ケーブル１０のEye Height、Eye Width、およびDDjと、分類部４４３で現在評価処理対象としているシリアル伝送ケーブル１０のEye Height、Eye Width、およびDDjとを、それぞれ比較する。

比較の結果、(1) Eye Heightが大きい方のケーブル、(2) Eye Widthが大きい方のケーブル、および、(3) DDjが小さい方のケーブル、をそれぞれ選択し、これら３つの要素のうち２つまたは３つすべてが該当するシリアル伝送ケーブル１０を、他方よりも高品質であると判定する。ここで、評価処理済みのシリアル伝送ケーブルよりも、評価処理対象のシリアル伝送ケーブル１０の方が高品質であると判定したときには、記憶部４２に記憶されている最も高品質のケーブルを示す情報（ケーブルの識別情報および伝送特性情報）を、現在評価処理対象としているシリアル伝送ケーブル１０の情報で更新する。

表示制御部４４５は、比較判定部４４４で、より高品質であると判定したシリアル伝送ケーブル１０を明示した表示情報を生成し、表示部４３に表示させる。

〈一実施形態によるシリアル伝送ケーブル評価装置を利用した評価システムの動作〉
次に、本実施形態による評価システム１の動作について、図３〜６を参照して説明する。図３は、評価システム１内の各装置で実行される処理を示すシーケンス図である。図４は、評価システム１内のシリアル伝送ケーブル評価装置４で実行される処理を示すフローチャートである。図５は、シリアル伝送ケーブル評価装置４の表示部４３に表示された評価処理結果の一例である。図６は、評価システム１を構成するシリアル伝送ケーブル評価装置４の記憶部４２に記憶された、各シリアル伝送ケーブルの評価処理結果の一例を示す表である。

本実施形態において、ｎ本のシリアル伝送ケーブル１０−１〜１０−ｎの中から、最も高品質のものを判定する場合について説明する。

まず、１本目のシリアル伝送ケーブル１０−１について、品質の評価処理を実行する。作業者は、信号発生源となるＨＤＤ２をBISTモードに入れ、テストパターンLBP（Lone-Bit Pattern）信号を連続出力させるように設定する（Ｓ１）。次に作業者は、評価処理対象のシリアル伝送ケーブル１０−１を、ＨＤＤ２とオシロスコープ３とにそれぞれ接続する（Ｓ２）。シリアル伝送ケーブル１０−１がＨＤＤ２に接続されると、ＨＤＤ２からシリアル伝送ケーブル１０−１にLBPの信号が出力される。

次に、作業者がシリアル伝送ケーブル評価装置４の操作部４１で、評価処理を開始させるための操作を行うと、当該操作が制御部４４の操作受付部４４１で受け付けられる（Ｓ３）。操作受付部４４１は、評価処理を開始させるための操作を受け付けると、伝送特性情報取得部４４２からオシロスコープ３に対し、現在接続されているシリアル伝送ケーブル１０−１の伝送特性情報を要求する（Ｓ４）。

オシロスコープ３は、シリアル伝送ケーブル評価装置４から伝送特性情報の要求を取得すると、ＨＤＤ２から出力される信号に基づいて変化する、シリアル伝送ケーブル１０−１にかかる電圧を測定し、その測定結果を波形で示す波形情報を生成する。そして、当該波形情報からアイダイアグラムを生成し、Eye HeightおよびEye Widthを取得する。

また、オシロスコープ３は、生成した波形情報から、DDjを取得する。そして、取得したシリアル伝送ケーブル１０−１のEye Height、Eye Width、およびDDjを、シリアル伝送ケーブル１０−１の伝送特性情報としてシリアル伝送ケーブル評価装置４に送信する（Ｓ５）。

シリアル伝送ケーブル評価装置４は、オシロスコープ３から送信されたシリアル伝送ケーブル１０−１の伝送特性情報を、制御部４４の伝送特性情報取得部４４２で取得する。そして、取得した伝送特性情報を、分類部４４３で、Eye Height、Eye Width、およびDDjの各成分に分類する（Ｓ６）。さらに、分類したEye Height、Eye Width、およびDDjを、シリアル伝送ケーブル１０−１の識別情報とともに記憶部４２に記憶する（Ｓ７）。

ここで、現在判定処理対象となっているシリアル伝送ケーブル１０−１は１本目の判定処理であり、他に評価処理済みのシリアル伝送ケーブルが未だないため、当該シリアル伝送ケーブル１０−１を最も高品質のケーブルとして記憶部４２に記憶し、シリアル伝送ケーブル１０−１の評価処理は終了する（Ｓ８の「NO」）。

次に、作業者が２本目のシリアル伝送ケーブル１０−２についての評価処理を実行するために、ＨＤＤ２およびオシロスコープ３からシリアル伝送ケーブル１０−１を外し、新たにシリアル伝送ケーブル１０−２を接続させる（Ｓ２に戻る）。シリアル伝送ケーブル１０−２を接続させた状態で、シリアル伝送ケーブル評価装置４で実行するステップＳ３〜Ｓ６の処理は、上述したとおりであるため省略する。

ステップＳ６において、シリアル伝送ケーブル１０−２のEye Height、Eye Width、およびDDjを取得したときには、既にシリアル伝送ケーブル１０−１の評価処理が実行済みである（Ｓ８の「YES」）。そのためステップＳ９に移行して、比較判定部４４４が、現在評価処理対象としているシリアル伝送ケーブル１０−２の伝送特性の各成分と、既に評価処理済みのシリアル伝送ケーブル１０−１の伝送特性の各成分とをそれぞれパラメータとして、比較判定処理を実行する（Ｓ９）。

ステップＳ９において実行する比較判定処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。まず、比較判定部４４４は、評価処理済みのケーブルのうち最も高品質なものとして記憶されているシリアル伝送ケーブル１０−１のEye Height、Eye Width、およびDDjを、比較対象として記憶部４２から読み出す（Ｓ９１）。

次に、取得した評価処理済みのシリアル伝送ケーブル１０−１のEye Height、Eye Width、およびDDjと、現在評価処理対象としているシリアル伝送ケーブル１０−２のEye Height、Eye Width、およびDDjとを、それぞれ比較する。比較の結果、(1) Eye Heightが大きい方のケーブル、(2) Eye Widthが大きい方のケーブル、および、(3) DDjが小さい方のケーブル、をそれぞれ選択する（Ｓ９２）。そして、これら３つの要素のうち２つまたは３つすべてが該当するシリアル伝送ケーブルを、他方よりも高品質であると判定する。

ここで、評価処理済みのシリアル伝送ケーブル１０−１よりも、現在評価処理対象としているシリアル伝送ケーブル１０−２の方が高品質であると判定したとき、つまり、上記の３つの要素のうちシリアル伝送ケーブル１０−２が２つまたは３つすべてにおいて選択したときには（Ｓ９３の「YES」）、記憶部４２に記憶している最も高品質のケーブルを示す情報を、シリアル伝送ケーブル１０−２の情報で更新する（Ｓ９４）。以上で、比較判定処理の説明を終了する。

図３に戻り、比較判定処理によるシリアル伝送ケーブル１０−１とシリアル伝送ケーブル１０−２との比較判定結果に基づいて、より高品質であると判定した方を明示した表示情報を表示制御部４４５で生成し、表示部４３に表示する（Ｓ１０）。

表示部４３に表示した比較判定結果の表示情報の一例を、図５に示す。図５の表示情報では、現在評価処理対象としているケーブル１０−２のEye Heightを示す「10」、Eye Widthを示す「25」、DDjを示す「30」を表示し、評価処理済みの中で最も高品質のケーブル１０−１のEye Heightを示す「20」、Eye Widthを示す「15」、DDjを示す「40」を表示した場合を示している。このうち、Eye Heightが大きい方の値としてケーブル１０−１の「20」を強調し、Eye Widthが大きい方の値としてケーブル１０−２の「25」を強調し、DDjが小さい方の値としてケーブル１０−２の「30」を強調して表示している。また、これら２つのケーブルのうち、Eye Height、Eye Width、およびDDjのうち２つの値が強調されているケーブル１０−２が、より高品質であることを示す○印を表示している。

このように情報を表示することにより、作業者は、既に評価処理済みのシリアル伝送ケーブル１０−１よりも、現在評価処理対象としているシリアル伝送ケーブル１０−２の方が高品質として判定されたことを認識することができる。以上で、シリアル伝送ケーブル１０−２の評価処理は終了する。

また、シリアル伝送ケーブル１０−３〜１０−ｎについても同様に、作業者の操作によりステップＳ２〜Ｓ１０による評価処理を順次実行する。評価処理済みのシリアル伝送ケーブルに関しては、図６に示すように評価処理結果が記憶部４２に記憶され、以降に実行されるシリアル伝送ケーブルの評価処理において比較対象として利用される。図６は、シリアル伝送ケーブル１０−１〜１０−５の評価処理が終了した時点で記憶された情報を示しており、各ケーブルのEye Height、Eye Width、およびDDjの値と、これらのケーブルの中で最も高品質のケーブルがシリアル伝送ケーブル１０−４であることを示す○印の情報とを含んでいる。

そして、最後のシリアル伝送ケーブル１０−ｎの評価処理において、より高品質であるとして判定されたケーブルが、すべてのシリアル伝送ケーブル１０−１〜１０−ｎの中で最も高品質であるとして作業者が認識することができる。

上述したように評価処理を行うことにより、一般的なアイダイアグラムのアイの大きさによる伝送品質の評価に加え、ギガbpsの高速で高周波成分が伝送される際に時間軸方向に発生する揺らぎ（DDj）も考慮して、高速通信に用いるシリアル伝送ケーブルの評価を精度良く行うことができる。

上記の実施形態においては、各ケーブルのEye Height、Eye Width、およびDDjとを、それぞれ比較し、これら３つの要素のうち２つまたは３つすべてが所定の条件に該当するシリアル伝送ケーブルを、他方よりも高品質であると判定するとしたが、いずか１つの要素が該当するシリアル伝送ケーブルを選択し、高品質であると判定してもよい。

また、上記の実施形態においては、記憶部４２がシリアル伝送ケーブル評価装置４内に設置される場合について説明したが、当該記憶部はシリアル伝送ケーブル評価装置４の外部に設置してもよい。例えば、シリアル伝送ケーブル評価装置４は、ケーブルによって記憶部と接続する構成であってもよい。または、シリアル伝送ケーブル評価装置４は、無線ＬＡＮやネットワークケーブルなどを介して外部機器に接続可能な外部機器接続部を有し、所定のサーバに接続する。この場合、記憶部４２は、サーバが有してもよい。

また、上記の実施形態におけるシリアル伝送ケーブル評価装置の機能構成をプログラム化してコンピュータに組み込むことにより、当該コンピュータをシリアル伝送ケーブル評価装置として機能させるシリアル伝送ケーブル評価用プログラムを構築することも可能である。

１ 評価システム
２ ハードディスク装置（ＨＤＤ）
３ オシロスコープ
４ シリアル伝送ケーブル評価装置
１０ シリアル伝送ケーブル
４１ 操作部
４２ 記憶部
４３ 表示部
４４ 制御部
４４１ 操作受付部
４４２ 伝送特性情報取得部
４４３ 分類部
４４４ 比較判定部
４４５ 表示制御部

Claims (5)

1. 接続されているケーブルのアイダイアグラムの開口高さおよび開口幅と、時間軸方向に発生する伝送信号の揺らぎ成分の１つであるジッタとを取得する伝送特性情報取得部と、
   前記伝送特性情報取得部により取得された、複数のケーブルの前記開口高さ、前記開口幅、又は前記ジッタを用いて、複数のケーブルのうちいずれか１つのケーブルを選択する比較部と
   を備えることを特徴とするケーブル評価装置。
2. 前記比較部は、前記開口高さ、前記開口幅又は前記ジッタを用いて、前記開口高さがもっとも高いケーブル、前記開口幅がもっとも大きいケーブル、前記ジッタがもっとも小さいケーブルのうち２つ又は３つに該当するいずれか１つのケーブルを選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載のケーブル評価装置。
3. 前記伝送特性情報取得部は、所定のテストモードが搭載された装置から所定時間間隔で出力される信号に基づいて、前記開口高さ、前記開口幅、および前記ジッタを取得する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のケーブル評価装置。
4. 接続されているケーブルの識別情報と、接続されているケーブルのアイダイアグラムの開口高さおよび開口幅と、時間軸方向に発生する伝送信号の揺らぎ成分の１つであるジッタを表示させ、
   比較対象のケーブルの識別情報と、比較対象のケーブルの前記開口高さ、前記開口幅、および前記ジッタを表示させ、
   前記接続されているケーブルと前記比較対象のケーブルのうち、前記開口高さがもっとも高いケーブル、前記開口幅がもっとも大きいケーブル、前記ジッタがもっとも小さいケーブルのうち２つ又は３つに該当するいずれか一つのケーブルを特定する印を表示させる情報を生成する表示制御部
   を備えることを特徴とするケーブル評価装置。
5. コンピュータに、
   接続されているケーブルのアイダイアグラムの開口高さおよび開口幅と、時間軸方向に発生する伝送信号の揺らぎ成分の１つであるジッタとを取得する伝送特性情報取得ステップと、
   前記伝送特性情報取得ステップにより取得された、複数のケーブルの前記開口高さ、前記開口幅、又は前記ジッタを用いて、複数のケーブルのうちいずれか１つのケーブルを選択する比較ステップと
   を実行させためのケーブル評価プログラム。

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