JP3867067B2 - 時間領域反射率計（ｔｄｒ）、および時間領域反射率計測検査をネットワークケーブルに適用するための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の背景】
この発明は、一般的に、時間領域反射率計測に関し、より特定的には終端されたネットワークケーブルを検査するための時間領域反射率計測装置および方法に関する。
【０００２】
イーサネット（Ｒ）システムといったネットワーク環境において、装置は通常リンクケーブルと呼ばれるケーブルによってネットワークに接続される。図１は、コンピュータまたはプリンタといった装置１８がノード１６でリンクケーブル１４の一方端に接続されているネットワークの一部を例示している。リンクケーブル１４の他方端はノード１２でネットワークに接続されており、図１におけるネットワークはケーブル１０によって表わされている。
【０００３】
ネットワークをトラブルシューティングする技術者は、数あるネットワーク要素の中でもシステムにおけるさまざまなリンクケーブルを検査する必要がある。リンクケーブルが仕様を満たしていることを確認するために、技術者は数あるパラメータの中でもケーブルの長さを検査する能力を有するケーブル検査器具を使用する。たとえば、イーサネット（Ｒ）システムにおいて、リンクケーブルの長さはシステム標準によって最大１００メートルに制限される。ケーブル検査器具は典型的には、時間領域反射率計（ＴＤＲ）を使用して、リンクケーブルの長さを測定する。図１において、ケーブルテスタ２０はノード１６でリンクケーブル１４に接続されている。この位置から、ケーブルテスタ２０はリンクケーブル１４のＴＤＲ検査を行ない得る。
【０００４】
図２は、テスタ２０で利用されかつ先行技術で見出されるかもしれない典型的なＴＤＲ回路２２を例示している。ＴＤＲ回路２２は器具２０の端子２４、２６に結合される。検査されるリンクケーブル２８は端子２４、２６に接続される。ケーブル２８は、ツイストペアとして、つまり、一方端で端子２４、２６に終端された１対の配線２８ａ、２８ｂとして例示されている。リンクケーブル２８は特性インピーダンスＺ₀を有する。
【０００５】
ＴＤＲ回路２２は接地と抵抗器Ｒ１およびＲ２との間にそれぞれ結合された電圧源Ｖ１およびＶ２を含む。Ｒ１の他方端は端子２４に接続され、Ｒ２の他方端は端子２６に接続される。図２に示されるように、Ｖ１はＲ１を通して正の電圧パルスをケーブル２８に与え、Ｖ２はＲ２を通して負のパルスをケーブル２８に与える。
【０００６】
Ｚ₀の公称値は典型的には１００オームである。Ｒ１およびＲ２の値は典型的に５０オームに選択される。このようにして、ＴＤＲ回路２２のインピーダンスはリンクケーブル２８の特性インピーダンスＺ₀に整合される。
【０００７】
同様に端子２４、２６に接続されているのは増幅器３０であり、その正の入力は端子２４に接続され、負の入力は端子２６に接続される。増幅器３０の出力信号は図３に示される波形７０によって例示されている。
【０００８】
ケーブル２８のＴＤＲ検査中に、電圧Ｖ１、Ｖ２はパルス信号をリンクケーブル２８に与える。ケーブル２８に沿って生じるどの箇所での障害も反射波形をもたらし、この反射波形はＴＤＲ回路２２によって検出されるであろう。反射信号は増幅器３０に与えられ、増幅器３０の出力は図２における波形７０を生成する。
【０００９】
多くの状況において、リンクケーブルをネットワークから切断することなく検査できることが望ましい。これによって、技術者の時間が節約され、またリンクケーブルを再接続する際の誤りの可能性が減じられる。あいにく、図２に示され、上述された種類のＴＤＲ回路を利用する先行技術のケーブルテスタでは、ネットワークに接続されているケーブルに対する明確かつ単純な検査手法が与えられない。先行技術のＴＤＲ検査方法のこうした欠点は、器具および検査中のケーブルのインピーダンスの整合に起因するものである。この固定インピーダンス整合はほとんどの検査方法では好ましいが、実際には終端されたネットワークケーブルを検査する際に悪影響を及ぼす。これらのインピーダンスを整合することによって、最小の電力損失がもたらされ、したがって復帰信号を最小にすることによって検査中に最良の信号が発生することは周知である。しかしながら、検査中のケーブルがネットワークに終端されるとき、接続の不整合のインピーダンスによって、小さな復帰信号が生じるまたは復帰信号は生じず、これによって今度はＴＤＲ検査の有効性が低下する。
【００１０】
この問題は図３に示された波形７０によってさらに例示されており、これはネットワークに接続されたままで検査されているリンクケーブルの反射信号を表わしている。波形の部分Ａはリンクケーブルの端子を識別する反射信号を例示している。図３のこの部分から明らかであるように、リンクケーブルの端子を示しているＴＤＲ反射、したがってケーブルの長さは検出困難である。図３の反射信号がこの分野において典型的に使用される種類のハンドヘルドの器具におけるディスプレイ上に現われた場合、ケーブル検査の技術者がこの反射信号から情報を抽出するのは非常に困難であろう。
【００１１】
したがって、ネットワークに接続されているリンクケーブルのＴＤＲ検査のための装置および方法を提供する必要がある。この装置および方法は、ケーブル検査の技術者がハンドヘルドの検査器具によって与えられた結果を容易に解釈し得るように単純でありかつハンドヘルドの検査器具において容易に実現されるべきである。この発明は、これらの結果を達成するために設計された装置および方法に向けられている。
【００１２】
【発明の概要】
この発明に従って、時間領域反射率計が与えられ、この時間領域反射率計は、第１のテストモードと第２のテストモードとを有し、時間領域反射率計測は第１のテストモードのときに第１のインピーダンスを有し、第２のテストモードのときに第２のインピーダンスを有する。
【００１３】
この発明の他の局面に従って、第１のインピーダンスはネットワークリンクケーブルの公称特性インピーダンスと実質的に同じであり、第２のインピーダンスは第１のインピーダンスよりも高い。
【００１４】
この発明のさらに他の局面に従うと、第２のインピーダンスはネットワークリンクケーブルがネットワークに終端された結果として生じるインピーダンスよりも高い。
【００１５】
この発明に従って、終端されたネットワークリンクケーブルの長さを測定するための方法は、ネットワークリンクケーブルがネットワークに接続されていると判定するステップと、終端されたネットワークリンクケーブルを検査するのに適切なテストモードを選択するステップと、終端されたネットワークリンクケーブルの時間領域反射率計測検査を行なうステップとを含む。
【００１６】
この発明の他の局面に従って、この方法はさらに、ネットワークリンクケーブルがネットワークから切断されていると判定するステップと、切断されたネットワークリンクケーブルを検査するのに適切なテストモードを選択するステップと、切断されたネットワークリンクケーブルの時間領域反射率計測検査を行なうステップとを含む。
【００１７】
この発明のさらに他の局面に従って、この方法はさらに、終端されたネットワークリンクケーブルを検査するのに適切なテストモードと切断されたネットワークリンクケーブルを検査するのに適切なテストモードとの間で選択を行なうステップを含む。
【００１８】
前述の概要からわかるとおり、この発明は終端されたネットワークリンクケーブルを検査するための時間領域反射率計およびこの検査を達成するための方法を提供する。
【００１９】
この発明の前述の局面および付随の利点の多くは、添付の図面と関連して考慮されるとき、以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるであろう。
【００２０】
【好ましい実施例の詳細な説明】
次に図４を参照して、ＴＤＲ検査を行なうのに適切なケーブルテスタ３２のブロック図が例示されている。ケーブルテスタおよびその一般的な動作はネットワーク検査および分析の分野の人々にとって周知である。したがって、ケーブルテスタ３２を詳細に説明せず、むしろこの発明をよりよく理解できるようにするために一般的な用語で論じる。
【００２１】
ケーブルテスタ３２は検査されるリンクケーブルに結合するための入出力端子３４を含む。典型的には、この器具はリンクケーブルに直接接続されず、代わりに端子３４からリンクケーブルへと走る検査ケーブルによってケーブルに結合される。端子３４は、特定の検査のためのテスタを構成するテストモード回路３６に結合される。調整回路３８は、テストモード回路３６およびプロセッサ４０に接続され、数あるタスクの中でも、プロセッサ４０とテストモード回路３６との間で送られる信号およびデータの調整、フィルタおよび編成を行なう。ディスプレイ４８および入力回路４６はプロセッサ４０に結合される。たとえば、ディスプレイ４８はＬＣＤであるかもしれず、器具のユーザに情報を与え、入力回路４６は、ユーザが器具３２に命令を入力する手段を与える。たとえば、入力回路４６はキーパッド、タッチスクリーンまたはその他の入力装置であってもよい。
【００２２】
ＴＤＲ回路４２は、テストモード回路３６およびプロセッサ４０に結合され、ＴＤＲ検査がテスタ３２によって行なわれるときに利用される。テスタ３２の動作は、この発明をさらに理解する助けをするために、以下で簡単に論じる。
【００２３】
技術者がネットワークからデータを受信することを望むとき、適切な命令が入力回路４６を介してプロセッサ４０に与えられ、これによってテストモード回路３６が入力端子３４を通してネットワークからデータを受信するように構成される。技術者がＴＤＲ検査を行なうことを望むとき、命令は再び入力回路４６を介してプロセッサ４０に与えられ、今度はテストモード回路３６がＴＤＲ回路４２を端子３４に結合するように構成される。後者の構成において、ＴＤＲ信号が検査中のケーブルに与えられ、反射信号がＴＤＲ回路４２によって検出される。ＴＤＲ回路４２の出力はプロセッサ４０に与えられ、プロセッサ４０では適切な動作が信号に対して行なわれる。反射信号に関連した出力は、技術者がＴＤＲ検査の結果を見て分析し得るように、典型的にディスプレイ４８上に示される。
【００２４】
図５の（Ａ）を参照して、この発明の好ましい実施例に従ったＴＤＲ回路５０が示されている。電圧供給源Ｖ３、Ｖ４は接地および抵抗器Ｒ３、Ｒ４の一方端にそれぞれ結合されている。抵抗器Ｒ３の他方端は端子５２に接続されている。Ｒ４の他方端はスイッチＳＷ１に接続されている。スイッチＳＷ１は端子５４に結合されている。リンクケーブル５６は、端子５２、５４に接続されるツイストペア線５６ａ、５６ｂを含み、特性インピーダンスＺ′を有する。出力増幅器５８は端子５２に接続された正の入力およびＳＷ１に接続された負の端子を有する。
【００２５】
リンクケーブル５６がネットワークに終端されていない（つまり接続されていない）場合、技術者は、ＴＤＲ回路５０が図５の（Ｂ）に示されるように構成されるようなＴＤＲテストモードを選択し得る。技術者は、図４を参照して上述したように、適切な命令をテスタ３２に与えることによってこのモードを選択し得る。つまり、入力回路４６を介してプロセッサ４０に与えられた命令によって、テストモード回路３６は、ＴＤＲ回路４２がＴＤＲに関連した信号を検査されているリンクケーブルへおよびリンクケーブルから送信および受信するように、テスタ３２を構成する。
【００２６】
図５の（Ｂ）に示されたＴＤＲ回路４２の構成は、上述され図２に示された回路と動作が一致する。図５の（Ｂ）において、ＳＷ１は２つのスイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ１Ｂを含むように示されている。スイッチＳＷ１ＡはＲ４と端子５４との間に接続されている。スイッチＳＷ１Ｂは一方端ではＲ４と接地のいずれかに結合され、他方端では増幅器５８の負の入力に結合されている。このテストモードにおいて、スイッチＳＷ１Ａは閉じられ、Ｒ４を端子５４に結合する。スイッチＳＷ１Ｂは増幅器５８の負の入力をＲ４および端子５４に結合する。したがって、図５の（Ｂ）におけるＴＤＲ回路５０は、上述され、図２に示されたＴＤＲ回路２２と同じ態様で動作するように構成されている。
【００２７】
しかしながら、検査されているリンクケーブルがネットワークに終端されている場合、技術者は、適切な命令をプロセッサ４０に与え、ＴＤＲ回路４２を図５の（Ｃ）に示されるように構成する。図５の（Ｃ）において、スイッチＳＷ１Ａは開いており、スイッチＳＷ１Ｂは増幅器５８の負の入力を接地に接続する。特性インピーダンスＺ′ａは、ネットワーク接続の低インピーダンスのために、ケーブルインピーダンスＺ′（図５の（Ａ））にほぼ等しい。このテストモードにおいて、Ｒ４はＴＤＲ検査から取除かれ、これによってＴＤＲ回路４２のインピーダンスが増加するため、このインピーダンスはリンクケーブル／ネットワーク結合の特性インピーダンスＺ′ａに不整合である。
【００２８】
１つの特定の実施例に従うと、Ｒ３およびＲ４は各々５０オームであり、リンクケーブル５６の特性インピーダンス（Ｚ′）は公称１００オームである。したがって、図５の（Ｃ）に示されたテストモードにおいて、ＴＤＲ回路４２のインピーダンスは端子５２では５０オームであり、端子５４では無限大であり、リンクケーブル／ネットワーク結合のインピーダンスＺ′ａは１００オームより低い。結果として、図５の（Ｃ）の回路構成は、ＴＤＲ検査回路４２およびケーブル／ネットワーク負荷のインピーダンスに不整合である。このインピーダンス不整合の結果として増幅器５８の出力に現われる反射ＴＤＲ信号は、図６に示されるような波形８０によって例示される。
【００２９】
この発明の好ましい実施例に従って、および上で注目されたように、図５の（Ｃ）におけるＴＤＲ回路４２は図５の（Ｂ）に示されるＴＤＲ回路４２より高いインピーダンスを有する。結果として、図５の（Ｃ）に関連した復帰パルスは図５の（Ｂ）に関連した復帰パルスよりも大きい。したがって、波形８０によって表わされるＴＤＲ検査の結果は、ケーブル検査器具のディスプレイ上に示されるとき、技術者によってより容易に検出され得る。
【００３０】
前述の説明から、この発明に従って形成された終端されたネットワークケーブルを検査するためのＴＤＲ回路は、多くの新しい特徴を組込み、目下入手可能なＴＤＲ検査回路および方法をしのぐ重要な利点を提供することがわかるであろう。この発明の現在好ましい実施例を例示し、説明してきたが、前掲の特許請求の範囲内でこの発明の精神から逸脱することなくさまざまな変化がなされ得ることが理解されるであろう。たとえば、より低いケーブルまたは負荷インピーダンスが検出されたときに、ＴＤＲ回路を自動的に構成する検査器においてセンシング回路を有することが可能である。さらに、テストモード間の切換えのためのさまざまなスイッチおよび方法が実現化されるかもしれない。したがって、例示され説明された実施例は例示的にすぎないものとして考えられ、この発明自体は前掲の特許請求の範囲で定義されるようにのみ評価されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 時間領域反射率計（ＴＤＲ）が通常使用されるネットワーク環境を示す図である。
【図２】 先行技術に見出される典型的なＴＤＲ回路の概略図である。
【図３】 図２のＴＤＲ回路に関連した反射波形を示す図である。
【図４】 この発明に従ってＴＤＲ回路を使用するのに適切なケーブル検査器具のブロック図である。
【図５】 この発明に従ったＴＤＲ回路の概略図である。
【図６】 図５の（Ｃ）に示されたＴＤＲ回路に関連した反射波形を示す図である。
【符号の説明】
１０ ケーブル、１４ リンクケーブル、１８ ネットワーク装置、２０ ケーブルテスタ、２２ ＴＤＲ回路、２４ 端子、３０ 増幅器、３４ 入出力端子、３６ テストモード回路、３８ 調整回路、４０ プロセッサ、４２ ＴＤＲ回路、４６ 入力回路。

Claims (7)

1. 時間領域反射率計測検査をネットワークケーブルに適用するための時間領域反射率計（ＴＤＲ）であって、
   （ａ） 第１のテストモードと第２のテストモードとを有するＴＤＲ回路と、
   （ｂ） 前記第１のテストモードで第１のインピーダンスに設定され、前記第２のテストモードで第２のインピーダンスに設定されるインピーダンス手段と、
   （ｃ） 前記第１のテストモードと前記第２のテストモードとの間でＴＤＲ回路を切換えるための切換手段とを含み、
   （ｄ） 前記第１のインピーダンスは、前記第１のテストモードにおいて前記ネットワークケーブルの特性インピーダンスに整合するように設定され、
   （ｅ） 前記第２のインピーダンスは、前記第２のテストモードにおいてネットワークと前記ネットワークケーブルとの組合せのインピーダンスに不整合であるように設定される、時間領域反射率計。
2. （ａ） 前記第１のテストモードは、ネットワークから切断された前記ネットワークケーブルの検査に適用され、
   （ｂ） 前記第１のインピーダンスは、前記切断されたネットワークケーブルの特性インピーダンスに整合する、請求項１に記載の時間領域反射率計。
3. （ａ） 前記第２のテストモードは、ネットワークに接続された前記ネットワークケーブルの検査に適用され、
   （ｂ） 前記第２のインピーダンスは、ネットワークとネットワークに接続された前記ネットワークケーブルとの組合せのインピーダンスに不整合である、請求項２に記載の時間領域反射率計。
4. 前記第２のインピーダンスは、前記第１のインピーダンスよりも高い、請求項３に記載の時間領域反射率計。
5. 時間領域反射率計測検査をネットワークケーブルに適用するための方法であって、
   （ａ） 前記ネットワークケーブルがネットワークから切断されていると判定するステップと、
   （ｂ） ネットワークから切断された前記ネットワークケーブルを検査するのに適用される第１の時間領域反射率計測テストモードを選択するステップと、
   （ｃ） 第１の検査信号をネットワークから切断されたネットワークケーブルに与えるステップと、
   （ｄ） 前記第１の検査信号に関連した反射信号を受信するステップとを含み、
   （ｅ） 前記第１の時間領域反射率計測テストモードは、前記ネットワークケーブルに第１および第２の抵抗が接続されることにより設定される第１のインピーダンスが、前記切断されたネットワークケーブルの特性インピーダンスに整合するモードである、時間領域反射率計測検査をネットワークケーブルに適用するための方法。
6. （ａ） 前記ネットワークケーブルがネットワークに接続されていると判定するステップと、
   （ｂ） ネットワークに接続された前記ネットワークケーブルを検査するのに適用される第２の時間領域反射率計測テストモードを選択するステップと、
   （ｃ） 第２の検査信号をネットワークに接続された前記ネットワークケーブルに与えるステップと、
   （ｄ） 前記第２の検査信号に関連した反射信号を受信するステップとをさらに含み、
   （ｅ） 前記第２の時間領域反射率計測テストモードは、前記ネットワークケーブルに前記第１の抵抗が接続されることにより設定される第２のインピーダンスが、ネットワークとネットワークに接続された前記ネットワークケーブルとの組合せのインピーダンスに不整合なモードである、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１および第２のテストモードの間で切換えるステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。

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