TWI389503B - 電纜診斷系統以及乙太網埠配置的方法和系統 - Google Patents

電纜診斷系統以及乙太網埠配置的方法和系統 Download PDF

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Description

電纜診斷系統以及乙太網埠配置的方法和系統
本發明涉及網路佈線的系統和方法，更具體地說，涉及佈線基礎設施的診斷。
電腦網路的發展促進了網路電纜使用的增加。最初，可使用具有“電話等級(telephone grade)”線纜的第3類電纜來支援10BASE-T乙太網。這些價廉的雙絞線電纜支援高達100米的距離。
隨著網路速度的增加，第3類電纜已不能支援更高的傳輸速度。於是，便使用第5類電纜以支援如100BASE-T的快速乙太網。今天，隨著網路電纜革新的下一步，出現了用於支援吉比特乙太網和更高速度的第6類電纜。
在傳輸速度的整個革新過程中，也促使了網路電纜基礎設施的發展。而網路電纜基礎設施的發展常常促使新的網路電纜加入到現有的基礎設施中。因此，在這樣的情況下出現的電纜基礎設施類似於不同類型電纜的拼湊。只有新的佈置可能具有採用單個類型的電纜的佈線基礎設施。
在電纜佈線的發展過程中，其導致的最典型的結果就是其網路佈線基礎設施包括多代的網路電纜類型。舉例來說，一個辦公室，可能有遍佈整個辦公室的混用的第3類、第5類和第6類網路電纜。這是由於移除舊的網路電纜需要一定費用，並且這些舊的網路電纜依然可用于特定的應用子集。最終，網路電纜的混用帶來重要的挑戰，即在特定的應用中確保使用正確的電纜類型。一般地，電纜類型的確定需要手動執行電纜測試 。
這個過程需要消耗時間和大量金錢。需要一種可實現自動檢測網路電纜類型的機制。
本發明提供了一種用於使用PHY診斷佈線基礎設施的系統和/或方法，結合至少一幅附圖進行了充分的展現和描述，並在權利要求中得到了更完整的闡述。
根據本發明的一個方面，一種電纜診斷系統包括：位於PHY中的電纜檢測元件，用於測量與所述PHY相連的乙太網電纜的電學特性；控制器，用於基於所述測量的電學特性確定所述乙太網電纜的類型，所述控制器可用于生成所述確定的乙太網電纜類型的報告。
優選地，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的插入損耗。
優選地，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的串話。
優選地，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的長度。
根據本發明的一個方面，一種乙太網埠配置系統，包括：位於PHY中的電纜檢測元件，用於測量與所述PHY相連的乙太網電纜的電學特性；控制器，用於基於所述測量的電學特性確定所述乙太網電纜的類型，所述控制器可基於所述確定的乙太網電纜類型配置乙太網埠的運行。優選地，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的插入損耗。
優選地，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的串話。
優選地，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的長度。
優選地，所述控制器確定乙太網埠是否可用。
優選地，所述控制器改變乙太網埠的參數。
優選地，所述控制器改變乙太網埠的電路。
優選地，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的長度。
根據本發明的一個方面，一種乙太網埠的配置方法，包括：一旦初始化乙太網埠，就基於測量的電學特性確定與所述乙太網埠連接的電纜的類型；以及基於所述確定的電纜類型配置所述乙太網埠。
優選地，所述確定包括測量所述乙太網電纜的插入損耗。
優選地，所述確定包括測量所述乙太網電纜的串話。
優選地，所述配置包括啟動所述乙太網埠。
優選地，所述配置包括無效所述乙太網埠。
優選地，所述配置包括調整所述乙太網埠的參數。
優選地，所述配置包括調整所述乙太網埠的電路。
優選地，所述方法進一步包括生成所述確定的電纜類型的報告。
以下詳細討論了本發明的各種實施例。需要瞭解的是，具體實施方式的討論僅僅出於描述的目的。本領域技術人員知悉，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以使用其他的元件和配置。
電纜類型的確定對於針對特定應用的電纜的使用具有顯著的影響。例如，確定一種電纜是屬於第5類電纜，其將可用於100BASE-T快速乙太網應用。分析與電纜類型相關的電纜基礎設施是確保電纜基礎設施被恰當使用的關鍵。因此，在自動 模式下系統地分析電纜基礎設施是本發明的一個特徵。
根據本發明，使用由PHY(物理層)進行的線路特性(lime characteristics)測量來分析電纜基礎設施(infrastructure)。圖1示出了在網路電纜中測量線路特性的系統的實施例。如圖所示，測量系統100包括PHYs 130-1到130-N，每個PHY均可連接到乙太網開關120。每個PHY也可於CPU 100連接，為了簡明起見，僅僅示出了從CPU 110到PHY 130-N的單個連接。
在一個實施例中，CPU 110與乙太網開關120和PHYs 130-1到130-N集成在單個晶片上。在另一實施例中，乙太網開關120和PHYs 130-1到130-N集成在與CPU 110分開的單個晶片上，並可通過一系列介面與CPU 110通信。
可參考圖2示出的流程圖，對測量系統100在實現本發明的原理時的運作進行描述。如圖所示，如2的流程始於步驟202，在此，PHY 130-N中的收發器測量與PHY 130-N相連的電纜的線路特性。在一個實施例中，可在CPU 110控制的回波抵消器模組執行的回波抵消會聚過程中，執行所述測量，以確定插入損耗、串話和電纜長度。在步驟204中，將收發器獲得的線路特性測量值發送到CPU 110。
在步驟206中，使用線路測量資料來確定電纜類型(舉例來說，第3、5、6、7類等)。在一個實施例中，除了電纜類型以外還測定電纜的長度。在各種實施例中，可由CPU 110或其他負責診斷或報告電纜類型的任何其他系統元件執行這些確定。在確定電纜類型(以及可能的電纜長度)以後，接著在步驟208中系統可確定其對系統配置和/或運行的影響。以下將對這種影響系統配置和/或運行的例子作非常詳細的介紹。
如上所述，可測量乙太網電纜的一個或多個特性，如插入損耗、串話和長度等，以確定電纜類型。應注意，乙太網電纜的插入損耗、串話和長度測量是可用於估計電纜類型的特徵的一個示例。在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以使用其他的測量。
一般而言，不同的電纜類型在一定頻率範圍內符合其自身定義的插入損耗標準。在電纜上傳輸的電信號基於電纜的類型出現不同程度的衰減，插入損耗是頻率和電纜長度的函數，對每種電纜類型都很好定義。為了確定電纜類型，系統可發送具有預定頻率分量的一個、多個或連續脈衝到電纜中。在接收端，系統可測量衰減量級(magnitude attenuation)和相位失真，接著將這些資訊與電纜長度組合以確定電纜類型。
在一個實施例中，可關閉鏈結夥伴(link partner)，並將電纜對從變壓器的線路側或相反(收發器)側斷開。這種情況下，幾乎所有的附帶脈衝都可回射到具有相同極性的發射端，並且這些脈衝將經歷對應於兩倍的電纜長度的插入損耗。圖4示出了可用於測量100m的第3類電纜和第5類電纜的插入損耗。
在另一實施例中，可關閉鏈路夥伴，並將電纜對從變壓器的線路側或相反(收發器)側縮短。如圖3所示，在此A+短於A-。這種情況下，幾乎所有的附帶脈衝都可回射到具有相反極性的發射端，並且這些脈衝將經歷對應於兩倍的電纜長度的插入損耗。
在另一實施例中，可關閉鏈結夥伴，並將兩電纜對從另一對斷開並縮短，以構成一個回路(舉例來說，A+縮短到B+且A-縮短到B-)。這可在變壓器的線路側或相反(收發器)側實 現。這種情況下，幾乎所有的附帶脈衝都可回發到不同對的發射端，並且這些脈衝將經歷對應於兩倍的電纜長度的插入損耗。
在另一實施例中，可暫時性開啟鏈結夥伴以發送預定脈衝。這種情況下，這些脈衝將經歷對應于電纜長度的插入損耗。串話類似於插入損耗，不同的電纜類型在一定頻率範圍內符合其自身定義的串話標準。在電纜上傳輸的電信號根據電纜的類型注入不同的雜訊到相鄰的線對。串話是頻率和電纜長度的函數，對每種電纜類型都很好定義。為了確定電纜類型，系統可發送具有預定頻率分量的一個、多個或連續脈衝到電纜中。在接收端，系統可測量衰減量級和相位失真，接著將這些資訊與電纜長度組合以確定電纜類型。
已有兩種類型的串話：近端串話(NEXT)和遠端串話(FEXT)。對於NEXT，雜訊注入來自一個或多個本地發射器，而對於FEXT雜訊注入來自一個或多個遠端發射器，無論是NEXT或FEXT或他們的組合都可用於確定電纜類型。圖5示出了可用於測量第3類電纜和第5類電纜的示例。
在一個實施例中，可使用時域反射計(TDR)直接確定電纜長度。在一個可選實施例中，可基於使用注入信號的往返路程在插入損耗的測量過程中生成的資料，來直接確定電纜長度。在此，發送和接收上述脈衝的時間間隔與電纜長度呈線性比例。通過將傳播速度和時間間隔相乘就可計算電纜長度，接著將其除以2以計算往返延時。
系統可採用多種方式使用基於PHY測量確定的電纜類型。例如可在診斷性能中使用電纜類型，或作為動態設置或運行過程的一部分使用電纜類型。
本發明的原理可應用在佈線基礎設施的通用診斷中。例如，通常重要的是，適合在使用前對配線櫃或資料中心中的電纜進行識別。如果需要對幾百個或者上千個網路電纜進行識別，手動完成將是一個耗時的工作。如果不以系統的方式執行和/或記錄的話，手動識別容易出錯。
本發明的診斷工具將運用於佈線基礎設施，並以系統的方式確定電纜的類型。例如，基於對如插入損耗和串話的測量，診斷工具可將與一個底盤相連的電纜進行分類。接著可提供電纜類型報告以提醒技術員該佈線基礎設施的種類。接著可毫不費力地“清除”不符合某個規範的電纜。需要注意的是，這個診斷工具也可用於識別特定電纜類型的鏈路中的任意部分。更常用地，本發明的又一特徵是，這樣一個診斷工具能作為動態配置或運行過程的一部分合併。圖6的流程圖中示出了這樣一個動態配置或運行過程的示例。
如圖所示，這個過程始於步驟602，在此乙太網收發器測量與埠相連的電纜的線路特性。在一個實施例中，這個線路特性可包括插入損耗、串話和長度。在步驟604中，可基於測量的這些線路特性識別電纜類型。接著，在步驟606確定識別的電纜類型是否符合基本規範。
例如，考慮其應用，如由IEEE 802.3an定義的10GBASE-T。這個規範包括使用第7類乙太網佈線所需的最低要求。在這個例子中，確定其電纜類型是第7類或更高類型意味著與埠相連的電纜是包括在規定的電纜規範中的。接著，在步驟612中，這個第7類或更高類的確定使得可在與這個特定埠相連的電纜上進行10GBASE-T通信。
一般而言，在步驟606的確定可看作是門限確定，其規定 了給定的應用是否可以在先前未經確認的電纜上執行。換句話說，不需要在將其連接到埠以前對電纜類型進行識別。而是在電纜連接到埠以後，將線路特性的測量用於識別電纜的類型。接著，這個確定將用於判斷該埠是否可用。如果電纜符合其規範，這個埠將可用。如果電纜不符合其規範，這個埠將不可用。這種情況下，也可生成警報通知與埠相連的電纜不符合給定應用的規範。
在一個實施例中，電纜類型的識別也可用於埠的配置或運行。這種情況下，確定電纜不符合基本規範將導致在步驟608的第二次確定，在步驟608中，將確定一個較低的電纜類型是否可用于所述應用。通常，在當給定應用的標準規範是基於最差假設時，這個第二確定是有用的。例如，標準規範是基於電纜長度的最差估計的。在此，在較短的距離上，設計用於支援100米電纜上的通信的規範可在更短距離上以較差質量運作。
考慮到這種可能性，可對在步驟608的確定進行設計，使得現有的電纜基礎設施的使用得以最佳化。即使給定電纜並不符合保守規範的情況下，本發明的原理允許執行附加的分析以確定在特定的應用安置中與埠相連的給定電纜是否可用，以代替過分依賴僅僅基於電纜類型的電纜性能特性。
應瞭解，在步驟608中執行分析的特定元件可依賴于給定的應用。在一個簡單的實施例中，這個分析可基於附加因素的簡單確定，如採用長度限定一個較差品質的線纜。在此，對於不符合第7類電纜的保守規範的電纜，在其長度小於預定的門限值時(舉例來說，50米)，也可限制性使用。
回到圖6所示的流程圖，如果在步驟608的確定指示電纜不可用於給定的應用，接著將生成警報。這個警報一般設計為 通知給定的埠不符合規範。在一個實施例中，系統可設計為依然試圖使用在那個介面上的電纜，以觀察其是否支援給定應用。
如果在步驟608的確定指示不符合標準規範的電纜依然可用于給定的應用，接著可在步驟610定義所述埠的適合配置。應瞭解，特定埠配置可依賴與特定的應用。在一個例子中，埠配置可簡單地包括記錄在所述埠使用的電纜類型。在另一個例子中，埠配置還可包括對該埠上的電路或其他參數的調整以適應識別出的電纜類型。在識別合適的配置後，在步驟612中，可繼續運行所述應用。
如上所述，使用PHY測量獲得的各種電纜特性可用於在自動模式下系統地確定電纜類型。這個電纜類型資訊可用於執行電纜基礎設施的診斷或合併為動態配置或運行過程的一部分。
根據對前述的描述的回顧，本發明的各個方面對本領域技術人員來說是顯而易見。雖然以上公開了本發明的多個顯著特徵，在閱讀了公開的本發明之後，對於本領域技術人員來說，本發明可以多種方式實現或執行將是顯而易見的，因此，上述描述不應看作是對其他實施例的排除。同樣地，應瞭解，在此使用的術語和措辭是以說明為目的的，而不應看作是對本發明的限制。
100‧‧‧測量系統
110‧‧‧CPU
120‧‧‧乙太網開關
130-1到130-N‧‧‧PHYs
圖1是使用電纜特徵資訊確定電纜類型的系統實施例的示意圖；圖2是測量過程的流程圖；圖3示出了可在變壓器的線路側或收發器一側縮短的電纜對； 圖4是第3類和第5類電纜的插入損耗測量的示意圖；圖5是第3類和第5類電纜的近端串話測試的示意圖；圖6是使用電纜類型資訊的流程圖。
100‧‧‧測量系統
110‧‧‧CPU
120‧‧‧乙太網開關
130-1到130-N‧‧‧PHYs

Claims (10)

  1. 一種電纜診斷系統，用於自動識別連接該電纜診斷系統之一乙太網電纜的類型與長度，包括：位於該電纜診斷系統之物理層中的電纜檢測元件，用於測量與所述物理層相連的乙太網電纜的一或多個電學特性；控制器，針對未經該控制器確認的乙太網電纜，用於基於所述測量的該一或多個電學特性識別所述乙太網電纜的類型，所述控制器用於生成所述確定的乙太網電纜類型的報告。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電纜診斷系統，其中，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的插入損耗。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電纜診斷系統，其中，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的串話。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電纜診斷系統，其中，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的長度。
  5. 一種乙太網埠配置系統，包括：位於一電纜診斷系統物理層中的電纜檢測元件，用於測量與所述物理層相連的乙太網電纜的電學特性；控制器，針對未經該控制器確認的乙太網電纜，用於基於所述測量的電學特性確定所述乙太網電纜的類型，所述控制器可基於所述確定的乙太網電纜類型配置乙太網埠的運行。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的乙太網埠配置系統，其中，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的插入損耗。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的乙太網埠配置系統，其中，所述電纜檢測元件測量所述乙太網電纜的串話。
  8. 一種乙太網埠配置方法，包括：一旦初始化乙太網埠，透過發送連續脈衝至一乙太網電纜 中，以此測量連接該乙太網埠的該乙太網電纜的一或多個電學特性；根據所測量衰減量級和相位失真以取得一或多個電學特性識別，以判斷所述乙太網埠連接的該乙太網電纜的類型；判斷所識別的該乙太網電纜類型是否符合一乙太網佈線所需的最低要求；以及基於所述確定的電纜類型配置所述乙太網埠。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的乙太網埠配置方法，其中，所述確定包括測量所述乙太網電纜的插入損耗。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的乙太網埠配置方法，其中，所述確定包括測量所述乙太網電纜的串話。
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