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Dokumentenidentifikation DE69737648T2 27.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000859473
Titel Verfahren zum effizienten Berechnen von Leistungssummenübersprechverlust
Anmelder Fluke Corp., Everett, Wash., US
Erfinder Koeman, Henriecus, Edmonds, WA 98020-3904, US;
Johnson, Craig V., Everett, WA 98208, US
Vertreter Rummler, F., Dipl.-Ing.Univ., Pat.-Anw., 80802 München
DE-Aktenzeichen 69737648
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.12.1997
EP-Aktenzeichen 973105992
EP-Offenlegungsdatum 19.08.1998
EP date of grant 25.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse H04B 3/46(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Testen von Kabeln zur Datenkommunikation und im Besonderen ein Verfahren zum effizienteren Berechnen des Leistungssummen-Übersprechverlusts in Lokalnetzwerk-Kabeln.

Lokale Netzwerke (LAN) verbinden derzeit eine große Anzahl von Personalcomputern, Arbeitsstationen, Druckern und Datenservern im zeitgemäßen Büro. Ein LAN-System wird typischerweise durch physikalisches Verbinden aller dieser Geräte mit LAN-Kabeln mit verdrillten Kupferleiter-Drahtpaaren ("verdrillte Doppelleitungen") implementiert, von denen das üblichste ein LAN-Kabel mit ungeschirmten verdrillten Doppelleitungen (Typ "UTP") darstellt, welches ein 8-drahtiges Kabel ist, das als 4 Paare verdrillter Leitungen ausgestaltet ist (4-paariges Kabel). Jedes der vier Paare verdrillter Leitungen funktioniert als eine Übertragungsleitung, welche ein Datensignal durch das LAN-Kabel transportiert. Jedes Ende des LAN-Kabels ist üblicherweise abgeschlossen in einem Anschluss der modularen Art, entsprechend der internationalen Norm IEC 603-7, mit Pin-Belegungen von der Art eines "RJ-45", welcher als ein modularer Anschluss (RJ-45) bezeichnet wird. Modulare Anschlüsse (RJ-45) gibt es in der Form von Steckern und Dosen. Ein Stecker und eine Dose, die zusammenpassen, werden als eine Verbindung betrachtet.

Immer üblicher in der Branche wird die Verwendung von Kabeln mit 25 Paaren verdrillter Leitungen (25-paarig), die dazu benutzt werden, Arbeitsbereiche zu verbinden, die eine Menge an Geräten enthalten. Derartige 25-paarige Kabel vereinfachen die Aufgabe der Installation, da nur ein 25-paariges Kabel vom Kabelschrank zum Arbeitsbereich gezogen zu werden braucht, an Stelle von sechs 4-paarigen Kabeln. Ein einziges 25-paariges Kabel beansprucht weit weniger Platz in einer Kabelrinne als getrennte 4-paarige Kabel.

25-paarige Kabel werden typischerweise in den Hohlräumen eines Gebäudes angewendet, wie etwa im Boden oder in der Decke, wobei sie von einem zentralen Telekommunikationsschrank zu einem Durchgangsanschluss nahe dem Arbeitsbereich verlaufen. Von dem Durchgangsanschluss können 4-paarige Kabel zu jedem einzelnen Gerät verlaufen, wie etwa zu Arbeitsstationen, Druckern und Datenservern.

Die Aufgaben des Installieren, Ersetzens oder Neuverlegens von LAN-Kabeln kommen typischerweise einem professionellen Kabelinstallateur oder einem Netzwerkspezialisten im Haus zu. Während der Installationsphase wird jedes Kabel durch das Gebäude verlegt und an beiden Enden verbunden. Jeder Draht in dem Kabel muss, an beiden Enden des Kabels, jeweils an seiner passenden elektrischen Verbindung angeschlossen sein, damit die LAN-Verbindung ordnungsgemäß funktioniert. Ein LAN-Kabelsystem, das nicht ordnungsgemäß installiert worden ist oder fehlerhafte Kabel oder Anschlüsse aufweist, kann zu Datenübertragungsfehlern führen. Daher muss das LAN-Kabelsystem getestet werden, um eine ordnungsgemäße Anschließbarkeit und Übertragungsleistung zu prüfen.

Gleichzeitig reicht bloßes Erhalten geeigneter elektrischer Kontinuität durch einen bestimmten Netzwerk-Link nicht mehr aus, um ein ordnungsgemäßes Funktionieren eines LAN-Kabelsystems zu garantieren. Subtilere Probleme können sich zeigen, welche insgesamt die Netzwerkleistung bei höheren Datenraten zerstören können. Aus diesem Grund werden LAN-Kabel derzeit in unterschiedliche Leistungsniveaus klassifiziert, auf Basis ihrer Fähigkeit, mit Hochgeschwindigkeits-Datenverkehr umzugehen. Der Netzwerkspezialist muss nun darauf achten, das geeignete Mindestniveau auszuwählen. Zum Beispiel kann das versehentliche Einbauen eines Kabels mit Telefonqualität, das physikalisch LAN-Kabeln höherer Leistung ähnlich ist, jedoch von inakzeptablen Bandbereiten- und Übersprecheigenschaften, in einem Abschnitt des Netzwerks, zu einer nicht funktionierenden Netzwerkverbindung führen.

Übersprechen am nahen Ende (NEXT) ist ein Maß für das Isolationsniveau zwischen zwei beliebigen Paaren verdrillter Leitungen innerhalb eines LAN-Kabels, gemessen von dem lokalen oder nahen Ende des LAN-Kabels. Das von dem Messinstrument erzeugte gemessene Ergebnis, wird als NEXT-Verlustantwort bezeichnet. Erhalten eines spezifizierten minimalen Niveaus an NEXT-Verlust ist wichtig, um Interferenz zwischen Sets von Paaren verdrillter Leitungen zu verhindern, um die Zuverlässigkeit des Netzes zu erhalten. Die Industriearbeitsgruppe Telecommunications Industry Association (TIA) hat einen Standard für Übersprechmessungen herausgegeben, üblicherweise bezeichnet als Telecommunications System Bulletin (TSB) 67, welcher ein minimales Niveau an NEXT-Verlust über einen Frequenzbereich von 1 bis 100 Megahertz (MHz) spezifiziert. Übersprechen ist nahezu immer in Dezibel (dB) ausgedrückt. Der NEXT-Verluststandard definiert im Wesentlichen eine Akzeptabilitätsgrenzlinie, sowohl für Basic-Link als auch für Channel-Konfigurationen, wie definiert in TSB 67, zwischen Sets von Paaren verdrillter Leitungen. LAN-Kabelnetzwerke, bei denen ein NEXT-Verlust auftritt, welcher, bei einer beliebigen Frequenz, schlechter liegt als die Grenzlinie, werden als inakzeptabel erachtet. Bei Erhalten eines LAN-Kabelnetzwerks, das dem TIA-Standard genügt, kann der Netzwerkspezialist fundiert mit einer vollen Netzwerkleistung ohne wesentliche Fehlerbeiträge aus Paar-zu-Paar-NEXT-Verlust rechnen.

Übersprech-Messinstrumente sind im Fach bekannt, welche Paar-zu-Paar-NEXT-Verlust zwischen Sets von Paaren verdrillter Leitungen messen. Impulsbasierte Messinstrumente sind in der US-Patentschrift Nr. 5,570,029, vom 29. Oktober 1996, an Bottman et al., Inhaber Fluke Corporation, erörtert, welche Übersprechinformation abhängig von Frequenzinformation angeben. Verbesserte Genauigkeit bei Erhalten der NEXT-Messung wird in der US-Patentschrift 5,532,603, vom 2. Juli 1996, an Jeffrey S. Bottman, Inhaber Fluke Corporation, erörtert. Analoge Wobbeltechniken zum Messen von NEXT, abhängig von Frequenz, zum Erhalten von Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten sind im Fach ebenfalls hinlänglich bekannt.

Zusätzlich zu NEXT-Verlustmessungen kennt man in der Branche üblicherweise Übersprechverlustmessungen, die Übersprechverlust am fernen Ende (FEXT) beinhalten. NEXT-Verlustmessungen sind für Testinstrumentanwendungen am verbreitetsten, weil die Stimulus- und Antwortschaltungen innerhalb desselben Testinstruments eingebaut sind. Außerdem ist es typischerweise am wahrscheinlichsten, dass NEXT-Verlust Leistungsprobleme in einem LAN-Kabelsystem verursacht, auf Grund seiner großen Nähe zur Quelle und zum Empfänger. Übersprechverlustantwort-Messungen, sei es von impulsbasierten Messinstrumenten oder von analogen Wobbelmessinstrumenten, und als NEXT oder als FEXT, weisen alle die Form von Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten auf, welche weiter verarbeitet werden können, um einen Leistungssummen-Übersprechverlust zu ergeben. Ergebnisse für NEXT mit mehreren Störern (MD NEXT) und FEXT mit mehreren Störern (MD FEXT) stellen besondere Variationen von Übersprechverlustantworten dar, welche eine Leistungssummenaddition von NEXT- und FEXT-Komponenten beinhalten.

Da nahezu jedes LAN-Kabel mehr als zwei Paare verdrillter Leitungen enthält, wie etwa das 4-paarige und das 25-paarige Kabel, wie oben erwähnt, ist es von wachsendem Interesse, einen Leistungssummen-Übersprechverlust zu berechnen, welcher die einzelnen Paar-zu-Paar-Übersprechverlustbeiträge innerhalb des LAN-Kabels einberechnet. Leistungssummenübersprechen stellt also eine striktere Anforderung für LAN-Kabel dar. Wie Paar-zu-Paar-Übersprechverlust, variiert Leistungssummen-Übersprechverlust als eine Funktion der Frequenz. Spezifikationen der Branche fordern Frequenzdatenpunkte von 1 MHz bis zu 31,25 MHz, in Intervallen von 0,15 MHz, sowie von 31,25 MHz bis 100 MHz, in Intervallen von 0,25 MHz, für insgesamt 477 Frequenzdatenpunkte, um eine vollständige Messung des Leistungssummen-NEXT-Verlusts über den relevanten Frequenzbereich zu erhalten. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind 1550 Datenpunkte vorgesehen, über einen Frequenzbereich von 0,1 MHz bis 155 MHz, in Intervallen von 0,1 MHz.

Die folgenden Gleichungen beziehen sich auf NEXT. Die anderen Formen des Übersprechens, einschließlich FEXT, MD NEXT und MD FEXT, können ohne weiteres ausgetauscht werden, um ein ähnliches Resultat bezüglich eines Leistungssummen-Übersprechverlusts zu ermitteln. Leistungssummen-NEXT-Verlust, ausgedrückt in dB, wird entsprechend der folgenden Gleichung berechnet:

wobei:
NEXTi
das Paar-zu-Paar-NEXT ist, ausgedrückt in dB, für ein gegebenes Set von Drahtpaaren; und n die Anzahl der gemessenen Paare minus 1 ist.

Zum Beispiel wäre in einem 4-paarigen Kabel, welches Drahtpaare 1, 2, 3 und 4 aufweist, und welches Sets 1-2, 1-3 und 1-4 aufweist, Leistungssummen-NEXT entsprechend der folgenden Gleichung zu berechnen:

wobei:
NEXTPS
der Leistungssummen-NEXT-Verlust ist,
NEXT1
der NEXT-Verlust zwischen Paaren 1 und 2 ist,
NEXT2
der NEXT-Verlust zwischen Paaren 1 und 3 ist,
NEXT3
der NEXT-Verlust zwischen 1 und 4 ist.

Da der Leistungssummen-NEXT-Verlust entsprechend der obigen Gleichung für jeden der Frequenzdatenpunkte für jedes der NEXT1, NEXT2 und NEXT3 berechnet werden muss, um den relevanten Frequenzbereich abzudecken, und jede Berechnung notwendigerweise die Verwendung der Zehnerpotenzfunktion (Basis 10) und der logarithmischen Funktion beinhaltet, gestaltet sich die Berechnung vom Computerrechenvorgang her aufwändig. Auch bei den gesteigerten Geschwindigkeiten gegenwärtig verfügbarer Mikroprozessoren kann eine Berechnung des Leistungssummen-NEXT-Verlusts eine inakzeptabel lange Zeit in Anspruch nehmen, typischerweise über eine Minute hinaus, unter Verwendung eines zur Messinstrumentesteuerung eingesetzten, kommerziell verfügbaren Mikroprozessors. Dieses Problem der Verarbeitungszeit ist besonders bei Anwendungen akut, die Messinstrumente beinhalten, die in einem batteriebetriebenen portablen Instrumentepaket eingebaut sind, wo physikalische räumliche Limitierungen und Energieverbrauch der Verarbeitungsleistung im Gerät wesentliche Begrenzungen setzen. Daher wäre es wünschenswert, ein effizientes Verfahren zum Berechnen von Leistungssummen-NEXT-Verlust vorzulegen, welches die erforderliche Verarbeitungszeit wesentlich reduziert.

US-Patentschrift 5,539,321 betrifft ein Instrument zum Messen von Übersprechen zwischen Leiterpaaren, welches ausgestaltet ist, ein Signal an einem Paar zu senden und das Signal an einem anderen Paar zu empfangen. Unerwünschtes oder parasitäres Übersprechen an den Anschlüssen wird unter Verwendung einer vektoriellen Subtraktion von dem empfangenen Signal unterdrückt.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein effizientes Verfahren zum Berechnen des Leistungssummen-NEXT-Verlusts vorgelegt. Aspekte der Erfindung sind in den begleitenden Ansprüchen vorgelegt. In einer Ausführungsform werden Paar-zu-Paar-NEXT-Verluste zwischen jedem Set von Drahtpaaren gesammelt, wobei jede Messung des Paar-zu-Paar-NEXT-Verlusts eine Anzahl von Frequenzdatenpunkten aufweist, welche den relevanten Frequenzen entsprechen. Jede Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantwort ist in Dezibel (dB) ausgedrückt.

Zum Beispiel hätte ein 4-paariges Kabel drei Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten, NEXT1, NEXT2, NEXT3, entsprechend jeweils den Sets 1-2, 1-3 und 1-4, mit jeder NEXT-Verlustantwort in der Form einer Datenfolge, welche 1550 Frequenzdatenpunkte aufweist, welche den Frequenzbereich von 0,1 MHz bis 155 MHz, in Schritten von 0,1 MHz, abdecken.

Es hat sich herausgestellt, dass der niedrigste Wert des Paar-zu-Paar-NEXT-Verlusts der primäre Beitragswert zum Leistungssummen-NEXT-Verlust ist und daher den Basis-NEXT-Verlust bestimmt. Es hat sich ferner herausgestellt, dass NEXT-Verlustbeiträge aus anderen Sets von Drahtpaaren sich auf diesen Hauptbeitragswert auswirken, entsprechend einem Ausmaß, das sich bis zu einem akzeptablen Grad an Genauigkeit berechnen lässt, unter Verwendung von Leistungssummen-Beitragswerten aus einer Nachschlagetabelle. Die verschiedenen Leistungssummen-Beitragswerte von den anderen Sets von Drahtpaaren können von dem Basis-NEXT-Verlust subtrahiert werden, um einen geschätzten Leistungssummen-NEXT-Verlust zu erhalten.

Als Erstes wird die Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantwort, welche den niedrigsten positiven Wert für einen bestimmten Datenpunkt aufweist, als die Basis-NEXT-Verlustantwort ausgewählt. Diese Basis-NEXT-Verlustantwort wird mit NEXTa benannt. Die übrigen Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten werden mit NEXTb und NEXT benannt, wobei die Reihenfolge beliebig ist.

Als Zweites werden die Auswirkungen jeder der übrigen Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten NEXTb und NEXTc auf die Basis-NEXT-Verlustantwort NEXTa einberechnet, durch Anwenden von Leistungssummen-Beitragswerten, welche aus einer Nachschlagetabelle erhalten werden. Die Nachschlagetabelle stellt die Leistungssummen-Beitragswerte aus einer Tabelle vorberechneter Leistungssummen-Beitragswerte bereit, und vermeidet so die vom Computerrechenvorgang her aufwändigen Schritte, welche Logarithmen und Exponentiale entsprechend der allgemeinen Gleichung beinhalten. Der erste Leistungssummen-Beitragswert &Dgr;1 wird aus der Nachschlagetabelle bereitgestellt, entsprechend der Differenz zwischen NEXTa und NEXTb. &Dgr;1 = ftable(NEXTa – NEXTb)

Der zweite Leistungssummen-Beitragswert &Dgr;2 wird aus derselben Nachschlagetabelle entsprechend der Differenz zwischen (NEXTa – &Dgr;1) und NEXT bereitgestellt. &Dgr;2 = ftable((NEXTa – &Dgr;1) – NEXTc)

Auf gleiche Weise können Leistungssummen-Beitragswerte für beliebige andere Sets von Drahtpaaren iterativ aus derselben Nachschlagetabelle erhalten werden. Der geschätzte Leistungssummen-NEXT-Verlust kann nun entsprechend der folgenden Gleichung ausgedrückt werden: Geschätzter Leistungssummen-NEXT-Verlust = NEXTa – &Dgr;1 – &Dgr;2 Auf diese Weise kann der geschätzte Leistungssummen-NEXT-Verlust für jeden der entsprechenden Frequenzdatenpunkte aus den Messungen des Paar-zu-Paar-NEXT-Verlusts auf eine effiziente Weise gesammelt werden. Der geschätzte Leistungssummen-Übersprechverlust für jegliche andere Art von Übersprechen kann aus Paar-zu-Paar-Übersprechantworten auf dieselbe Weise berechnet werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum effizienten Berechnen von Leistungssummen-Übersprechverlust vorzulegen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum effizienten Berechnen des Leistungssummen-Übersprechverlusts unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, welche Leistungssummen-Beitragswerte enthält, bereitzustellen.

Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Messinstrument zum effizienten Erzeugen von Messungen von Leistungssummen-Übersprechverlust vorzulegen.

Weitere Merkmale, Errungenschaften und Vorteile werden für den Fachmann klar hervortreten, bei einem Lesen der folgenden Beschreibung, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen zur Kenntnis genommen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Darstellung (nicht maßstäblich) eines Testinstruments, das beim Testen des Leistungssummen-NEXT-Verlusts eines LAN-Kabelsystems angewendet wird;

2 ist ein Diagramm eines Paar-zu-Paar-NEXT-Verlusts, ausgedrückt in Bezug auf NEXT-Verlust abhängig von Frequenz;

3 ist ein Diagramm der Werte, die in der Nachschlagetabelle gespeichert sind, welche Leistungssummen-Beitragswerte enthält, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4 ist ein Ablaufschema für effizient berechneten Leistungssummen-Übersprechverlust gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Werte der Nachschlagetabelle verwendet, wie in 3 dargestellt.

5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Testinstruments, das in 1 gezeigt ist, gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

6 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Testinstruments, welches in 1 gezeigt ist, gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

1 ist eine Darstellung eines Testinstruments 10 und einer entfernten Einheit 12, jeweils gekoppelt mit dem nahen Ende und dem fernen Ende eines typischen LAN-Kabelsystems 14. Die Benennungen nahes Ende und fernes Ende werden konventionell so verstanden, dass sie jeweilige Enden der LAN-Kabelverbindung bezeichnen, wobei das nahe Ende jenes beim Testinstrument 10 ist, und das ferne Ende das gegenüberliegende Ende ist. Ein Testinstrument 10 ist über einen Anschluss 16 am nahen Ende und einem Patchkabel 18 mit einem Anschluss 20 gekoppelt.

Das Testinstrument 10 wird typischerweise in einem Benutzerbereich 22 angewendet, in welchem sich die gewünschten Peripheriegeräte, wie etwa Computerarbeitsstationen und Drucker in einer typischen Büroumgebung, befinden. Der Anschluss 20 ist mit einem LAN-Kabel 24 verbunden, das sich in einem Kabelverlauf 26 befindet. Der Kabelverlauf 26 ist die Führung des LAN-Kabels 20 durch die physikalischen Gebäudegegebenheiten und kann unter Böden verlaufen, durch Wände, über Decken und an anderen Stellen innerhalb des Gebäudes.

Das LAN-Kabel 24 kann als ein 4-paariges Kabel aufgebaut sein oder als ein 25-paariges Kabel, welches Durchgangsanschlüsse (nicht gezeigt) an jedem der Enden aufweist, zur Verbindung mit 4-paarigen Kabeln. Als ein 4-paariges Kabel kann das LAN-Kabelsystem, vom nahen Ende zum fernen Ende, unter Verwendung einer Leistungssummen-Übersprechverlustmessung getestet werden, um höhere Systemleistung zu garantieren, als einfach unter Verwendung getrennter Paar-zu-Paar-Übersprechverlustmessungen.

Der Kabelverlauf 26 neigt in vielen Situationen dazu, lang zu sein, und der Arbeitsbereich 22 enthält Geräte in großer Zahl, wie etwa Drucker, Arbeitsstationen und Datenserver, welche mit einer zentralen Verteilerstelle verbunden sein müssen, welche sich in einem Telekommunikationsschrank 30 befindet. Die Kabelrinnen und der Kabelverlauf 26 neigen dazu, überfüllt zu werden, und der Prozess des Installierens und Instandhaltens großer Zahlen von LAN-Kabeln 24 kann sich übermäßig komplex gestalten. Aus diesen Gründen kann das LAN-Kabel 24 unter Verwendung eines 25-paarigen Kabels aufgebaut sein, mit Übergangsanschlüssen (nicht gezeigt) an jedem der Enden des LAN-Kabels 24, zum Rückumwandeln in mehrere 4-paarige Kabel zur Verbindung mit den Anschlüssen 20 und 28. Die Messung des Leistungssummen-NEXT-Verlusts durch das Testinstrument 10 kann in dieser Situation ebenfalls verwendet werden, um höhere Systemleistung zu garantieren, als einfach unter Verwendung getrennter Paar-zu-Paar-Übersprechverlustmessungen, um der erhöhten Möglichkeit des Übersprechens durch Drahtpaare, welche in den 4-paarigen Datenkanälen nicht enthalten sind, Rechnung zu tragen.

Das LAN-Kabel 24 ist mit einem Anschluss 28 gekoppelt, welcher beim Telekommunikationsschrank 30 zu finden ist. Ein Patchkabel 32, das mit einem Anschluss am fernen Ende 34 gekoppelt ist, vervollständigt das LAN-Kabelsystem 14. Um das Testen des LAN-Kabelsystems 14 bezogen auf Paar-zu-Paar-NEXT-Verlust zu erleichtern, ist die entfernte Einheit 12 mit dem Anschluss 34 am fernen Ende gekoppelt, um einen geeigneten Abschluss der Testsignale zu bieten, welche von dem Testinstrument 10 erzeugt werden. Das Testinstrument 10 bietet normalerweise die Möglichkeit, Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten zwischen jedem Set relevanter Drahtpaare zu erhalten.

Das Testinstrument 10 bietet ferner die Möglichkeit, einen Leistungssummen-NEXT-Verlust zu berechnen, unter Verwendung der Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten auf eine effiziente Weise, gemäß dem Verfahren in der vorliegenden Ausführungsform, wie im Folgenden ausführlicher zu erläutern. Das Testinstrument 10 kann beim Messen des Leistungssummen-NEXT-Verlusts des einzelnen Segments des LAN-Kabelsystems 14 angewendet werden, wie etwa des Patchkabels 18, welches typischerweise ein 4-paariges Kabel ist, sowie des LAN-Kabels 24, welches ein 4-paariges oder ein 25-paariges Kabel sein kann, wie oben erläutert.

In 2 ist ein Diagramm einer typischen Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantwort in dB, abhängig von der Frequenz, gezeigt. Eine Kurve 52 stellt eine typische Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantwort dar, welche von dem Testinstrument 10 unter Verwendung von entweder analoger Wobbeltechnik oder impulsbasierter Messtechnik gesammelt werden kann. Jede Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantwort ist eine Sammlung von Frequenzdatenpunkten, typischerweise implementiert als eine Datenfolge, wobei die Ergebnisse in einem Speicher abgelegt werden. Die vertikale Skala des NEXT-Verlusts, wie gezeigt, hat die Form positiver Dezibelzahlen (dB). Da niedrigere positiven Zahlen auf der vertikalen Skala einen erhöhten Pegel des NEXT darstellen, sind höhere positive Zahlen im Allgemeinen wünschenswerter, um ein gewünschtes Leistungsniveau in einem LAN-System 14 zu erreichen. Da der NEXT-Verlust als eine Funktion der Frequenz variiert, wird die Berechnung von Leistungssummen-NEXT-Verlust für jeden Frequenzdatenpunkt durchgeführt.

In 3 ist ein Diagramm der Inhalte einer Nachschlagetabelle 54 gezeigt, welche Leistungssummen-Beitragswerte für den Basis-NEXT-Verlust als eine Funktion der Differenz zwischen dem Basis-NEXT-Verlust und einem weiteren Paar-zu-Paar-NEXT-Verlust bereitstellt, ausgedrückt als die folgende Gleichung: &Dgr;1 = ftable(NEXTa – NEXTb) wobei:

&Dgr;1
der Leistungssummen-Beitragswert aus dem Basis-NEXT-Verlust ist;
NEXTa
der NEXT-Verlust zwischen einem beliebigen der Sets von Dratpaaren ist, und die niedrigste positive Zahl für den gewählten Frequenzdatenpunkt darstellt und als die Basis-NEXT-Antwort gewählt wird; NEXTb der NEXT-Verlust zwischen einem beliebigen anderen Set von Drahtpaaren ist.

Der Leistungssummen-Beitragswert &Dgr;1, welcher von der Nachschlagetabelle 54 ausgegeben wird, ist ein geschätzter Wert, berechnet bis zu einem vorbestimmten Genauigkeitsgrad, welcher für jeden der weiteren Paar-zu-Paar-NEXT-Verluste ausgegeben wird. In der bevorzugten Ausführungsform werden sechs Datenpunkte entsprechend der allgemeinen Gleichung berechnet, wobei andere Datenpunkte linear von den sechs Datenpunkten interpoliert werden. NEXT-Verlustbeiträge aus Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustdifferenzen, welche 20 dB übersteigen, werden als nicht signifikant ignoriert. Größere oder geringere Anzahlen berechneter Datenpunkte, gegenüber interpolierten Datenpunkten, können in der Nachschlagetabelle 54 verwendet werden, abhängig von der geforderten Genauigkeit der Schätzung und dem verfügbaren Speicherplatz zum Speichern der Daten für die Nachschlagetabelle 54.

Die Leistungssummen-Beitragswerte &Dgr;1 sind alle in dB ausgedrückt und können so von dem Basis-NEXT-Verlust subtrahiert werden, ohne dass dekadische Logarithmusfunktionen und Exponentialfunktionen verwendet werden müssen, welche vom Computerrechenvorgang her aufwändig sind, was so zu wesentlichen Zeiteinsparungen beim Ermitteln des Leistungssummen-NEXT-Verlusts führt.

Die Nachschlagetabelle 54 wird entsprechend der folgenden Gleichung berechnet.

Über unterschiedlichen Frequenzdatenpunkten können unterschiedliche Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten die Basis-NEXT-Verlustantwort bilden, und die obige Gleichung gilt im Allgemeinen für jeden Leistungssummen-Beitragswert, auf Grund der Beiträge der anderen Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten. So wird dieselbe Nachschlagetabelle 54 zum Berechnen der Leistungssummen-Beitragswerte für jede Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantwort über jedem Frequenzdatenpunkt verwendet.

Die Gleichung zum Berechnen der Werte der Nachschlagetabelle wird wie folgt hergeleitet. Aus der allgemeinen Gleichung des Leistungssummen-NEXT:

Beide Seiten können in die Zehnerpotenz erhoben werden, um zu erhalten:

Und die Gleichung kann umgeformt werden, sodass sie ein Zwischenergebnis, das als Subtotal bezeichnet wird, ergibt:

wobei:

Subtotal der Abschnitt des NEXTPS ist, in welchem die Auswirkungen des NEXTb einberechnet sind. Subtotal kann vereinfacht werden, sodass es die folgenden Gleichungen ergibt:

Die Gleichung zum Berechnen des Leistungssummen-Beitragswerts lautet also:

Entsprechend den obigen Gleichungen ergibt sich also ein geschätzter Wert für Leistungssummen-NEXT, unter Verwendung der Leistungssummen-Beitragswerte, welche aus der Nachschlage-Tabelle, für ein 4-paariges Kabel, erhalten werden: Geschätztes Leistungssummen-NEXT = NEXTa – &Dgr;1 – &Dgr;2

In der vorliegenden Ausführungsform hat sich gezeigt, dass der geschätzte Leistungssummen-NEXT-Verlust Resultate ergab, typischerweise innerhalb von 0,1 dB und nicht über 0,2 dB von dem Leistungssummen-NEXT-Verlust, berechnet nach der allgemeinen Gleichung, auf Basis der Auflösung von 0,1 dB der angewendeten NEXT-Werte. Die Werte der Nachschlagetabelle können alle entsprechend der obigen Gleichung berechnet werden, oder einige Werte können Interpolationen berechneter Punkte sein. Bei Fortsetzen desselben Verfahrens für zusätzliche Sets von Drahtpaaren, wie etwa in dem 25-paarigen Kabel, kann der geschätzte Leistungssummen-NEXT-Verlust unter Verwendung so vieler Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten, wie verfügbar sind, und einzubeziehen sind in die Berechnung des Leistungssummen-NEXT-Verlusts, berechnet werden.

In 4 ist ein Ablaufschema des Verfahrens zum effizienten Berechnen von Leistungssummen-NEXT-Verlust gemäß der vorliegenden Ausführungsform gezeigt. In Schritt 100, ERHALTEN VON NEXT-VERLUSTANTWORTEN AUS JEDEM SET VON DRAHTPAAREN, wird das Testinstrument 10 mit dem LAN-Kabelsystem 14 gekoppelt, das zu testen ist, und Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten für jedes Set von Drahtpaaren werden gemessen und in einem Speicher abgelegt, ausgedrückt in dB. Jedes Set von Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten enthält ein Set von Frequenzdatenpunkten. Nur die relevanten Sets von Drahtpaaren müssen gemessen werden, um die Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantwort zu erhalten, wenn zum Beispiel bekannt ist, dass der Übersprechbeitrag einiger Drahtpaare nicht relevant oder nicht signifikant ist für den geschätzten Leistungssummen-NEXT-Verlust. Zum Beispiel werden für ein 4-paariges Kabel Paar-zu-Paar-NEXT-Verluste, welche NEXT1, NEXT2 und NEXT3 umfassen, erhalten.

In Schritt 102, genannt AUSWÄHLEN EINES FREQUENZDATENPUNKTS, kann der Leistungssummen-NEXT-Verlust über jedem der Frequenzdatenpunkte berechnet werden, entsprechend jenen in den Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Leistungssummen-NEXT-Verlust sequentiell über jedem der Frequenzdatenpunkte berechnet.

In Schritt 104, genannt AUSWÄHLEN DER NEXT-ANTWORT, DIE DAS NIEDRIGSTE POSITIVE NIVEAU AUFWEIST, wird die Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantwort, welche die niedrigste positive Zahl für den ausgewählten Frequenzdatenpunkt unter allen Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten, die gesammelt worden sind, aufweist, welche konventionell die schlechteste NEXT-Leistung bildet, ausgewählt, die Basis-NEXT-Verlustantwort für diesen gewählten Frequenzdatenpunkt darzustellen. Zum Beispiel weist NEXTa die niedrigste positive Zahl für den ausgewählten Frequenzdatenpunkt auf und bildet so die Basis-NEXT-Antwort für diesen ausgewählten Frequenzdatenpunkt.

In Schritt 106, genannt AUSWÄHLEN EINER WEITEREN NEXT-ANTWORT, wird eine Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantwort, gesammelt im Schritt 100, die anders ist als die Basis-NEXT-Verlustantwort, ausgewählt. Jede der Paar-zu-Paar-NEXT-Antworten wird wiederum derart ausgewählt, dass ihre Auswirkungen auf die Basis-NEXT-Verlustantwort einberechnet werden können. So können die Auswirkungen von NEXTb, und danach NEXT, dann einberechnet werden.

In Schritt 108, genannt ERMITTELN EINES LEISTUNGSSUMMENBEITRAGSWERTS AUS DER NACHSCHLAGETABELLE, wird die Differenz zwischen der Basis-NEXT-Verlustantwort NEXTa und der weiteren Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantwort NEXTb verwendet, um einen Leistungssummen-Beitragswert &Dgr;1 aus der Nachschlagetabelle 54, entsprechend der folgenden Formel, zu ermitteln: &Dgr;1 = ftable(NEXTa – NEXTb)

In Schritt 110, genannt SUBTRAHIEREN DES LEISTUNGSSUMMENBEITRAGSWERTS VOM BASIS-NEXTWERT, wird der Leistungssummen-Beitragswert von der Basis-NEXT-Verlustantwort subtrahiert. Die Schritte 106 bis 110 werden wiederholt, iterativ für jede zusätzliche Paar-zu-Paar-NEXT-Antwort, um zum geschätzten Leistungssummen-NEXT-Verlust zu gelangen. Geschätzter Leistungssummen-NEXT-Verlust = NEXTa – &Dgr;1 – &Dgr;2

Auf diese Weise kann der geschätzte Leistungssummen-NEXT-Verlust für jeden der entsprechenden Frequenzdatenpunkte aus den gesammelten Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten berechnet werden. In diesem Beispiel werden für das 4-paarige Kabel nur zwei derartige Leistungssummen-Beitragswerte, &Dgr;1 und &Dgr;2, von der Basis-NEXT-Verlustantwort subtrahiert.

In Schritt 112, genannt ERMITTELN DER GESCHÄTZTEN NEXT-ANTWORT FÜR JEDEN FREQUENZDATENPUNKT, wird der geschätzte Leistungssummen-NEXT-Verlust für jeden der relevanten Frequenzdatenpunkte berechnet. Die Schritte 102 bis 112 werden wiederholt, bis jeder der Frequenzdatenpunkte berechnet ist.

In Schritt 114, benannt ERMITTELN DES GESCHÄTZTEN LEISTUNGSSUMMEN-NEXT-VERLUSTS, ist der vollständige Leistungssummen-NEXT-Verlust, der den relevanten Frequenzbereich abdeckt, berechnet, und liegt typischerweise in der Form einer frequenzdatenpunktindizierten Datenfolge vor. Der geschätzte Leistungssummen-NEXT-Verlust kann dann in graphischer oder numerischer Form dem Benutzer des Testinstruments 10 zur weiteren Analyse zur Verfügung stehen.

5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Testinstruments 10 (gezeigt in 1), gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Anschluss 16 am nahen Ende ist gekoppelt mit den Drahtpaaren 1-4, die in dem LAN-Kabelsystem 14 enthalten sind. Die Drahtpaare 1-4 sind ferner gekoppelt mit einer Schaltmatrix 200. Die Schaltmatrix 200 wählt ein Set von Drahtpaaren 1-4 aus, zum Messen durch selektives Koppeln eines der Drahtpaare 1-4 mit einem Ausgang einer Signalquelle 202, sowie ferner durch wahlweises Koppeln eines weiteren der Drahtpaare 1-4 mit einem Eingang eines Empfängers 204.

Der Empfänger 204 empfängt ein Antwortsignal als Antwort auf ein Stimulussignal, das von der Signalquelle 202 erzeugt wird, um eine Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantwort für das Set von Drahtpaaren zu erzeugen. Die Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantwort wird normalerweise über einer Serie von Frequenzdatenpunkten für den ausgewählten relevanten Frequenzbereich gesammelt. Da sowohl die Signalquelle 202, als auch der Empfänger 204 sich am nahen Ende des LAN-Kabelsystems 14 befinden, ist das Übersprechen von der Art des NEXT. Drei Paar-zu-Paar-NEXT-Verlust-Setantworten werden gesammelt, als NEXT1, NEXT2 und NEXT3, entsprechend den Sets von Drahtpaaren 1-2, 1-3, 1-4, zum Beispiel.

In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Signalquelle 202 einen Impulsgenerator 206, welcher eine Serie von Impulsen als das Stimulussignal erzeugt. Der Empfänger 204umfasst einen Digitalisierer 208, welcher das Antwortsignal digitalisiert, um eine Zeitaufzeichnung der Impulsantwort zu erzeugen. Die Zeitaufzeichnung der Impulsantwort wird einem Prozessor 210 für eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) bereitgestellt, welcher die Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten NEXT1, NEXT2 und NEXT3 erzeugt, welche einem Mikroprozessor 212 bereitgestellt werden, zum weiteren Verarbeiten, um den geschätzten Leistungssummen-NEXT-Verlust zu erzeugen.

Die Nachschlagetabelle 54 wird in einem Speicher 214 gespeichert, welcher mit dem Mikroprozessor 212 gekoppelt ist. Unter Verwendung der Werte der Nachschlagetabelle und der Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten, die als NEXT1, Next2 und NEXT3 gesammelt sind, erzeugt der Mikroprozessor 212 die geschätzte Übersprechverlustantwort, wie oben ausführlicher erläutert.

6 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Testinstruments 10 (gezeigt in 1), entsprechend einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Signalquelle 202 und der Empfänger 204 unter Verwendung von analoger Wobbeltechnik implementiert sind, und nicht von digitaler impulsbasierter Technik, wie gezeigt für die bevorzugte Ausführungsform. Die Signalquelle 202 umfasst eine Wobbelfrequenz-Quelle 216, welche das Stimulussignal in der Form einer Sinuswelle an jedem der relevanten Frequenzdatenpunkte erzeugt. Der Empfänger 204 umfasst einen analogen Empfänger 218, welcher das Antwortsignal empfängt und dessen Amplitude für jeden der relevanten Frequenzdatenpunkte misst. Die Sammlung derartiger Messungen über jedem Set von Drahtpaaren bietet, bei geeigneter Kalibrierung, die Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten, gesammelt als NEXT1, NEXT2 und NEXT3.

Die Nachschlagetabelle 54 ist in dem Speicher 214 gespeichert, welcher mit dem Mikroprozessor 212 gekoppelt ist. Unter Verwendung der Werte der Nachschlagetabelle und der Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantworten, gesammelt als NEXT1, NEXT2 und NEXT3, erzeugt der Mikroprozessor 212 die geschätzte Übersprechverlustantwort, wie oben ausführlicher erläutert.

Für den Durchschnittsfachmann wird es offensichtlich sein, dass zahlreiche Änderungen an den Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist, zu verlassen. Zum Beispiel braucht der Basis-NEXT-Verlust, angegeben mit NEXT1, wenngleich er die effizienteste Verwendung der Werte der Nachschlagetabelle ergibt, nicht gefunden zu werden. Stattdessen kann ein NEXT-Verlustwert willkürlich als der Basis-NEXT-Verlust gewählt werden, und danach können Leistungssummen-Beitragswerte darauf angewendet werden. Ferner können die obigen Gleichungen ohne weiteres erweitert werden, um das geschätzte Leistungssummen-NEXT für Kabel zu berechnen, welche größere Anzahlen von Drahtpaaren aufweisen, wie etwa das 25-paarige Kabel. Die Nachschlagetabelle kann ohne weiteres modifiziert werden, um das Ausmaß an Genauigkeit zu erreichen, das für das geschätzte Leistungssummen-NEXT erforderlich ist. Daher ist der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung durch die folgenden Ansprüche zu bestimmen.


Anspruch[de]
Verfahren zum effizienten Berechnen von Leistungssummenübersprechverlust, das Folgendes umfasst:

(a) Erlangen mehrerer Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten,

(b) Auswählen einer der Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten als Basis-NEXT-(Nahnebensprech-) Antwort,

(c) Ermitteln von Leistungssummenbeitragswerten für jede der anderen Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten aus einer Nachschlagetabelle (54), wobei die Nachschlagetabelle Leistungssummenbeitragswerte als Funktion der Differenz zwischen einer Basis-NEXT-Antwort und einer weiteren Paar-zu-Paar-NEXT-Verlustantwort speichert, und

(d) Subtrahieren jedes der Leistungssummenbeitragswerte von der Basisübersprechantwort, um eine geschätzte Leistungssummenübersprechantwort zu ermitteln.
Verfahren zum effizienten Berechnen von Leistungssummenübersprechverlust nach Anspruch 1, wobei jede der Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten mehrere Frequenzdatenpunkte umfasst. Verfahren zum effizienten Berechnen von Leistungssummenübersprechverlust nach Anspruch 2, das ferner das Ermitteln der geschätzten Leistungssummenübersprechantwort über jedem der mehreren Frequenzdatenpunkte umfasst. Verfahren zum effizienten Berechnen von Leistungssummenübersprechverlust nach Anspruch 1, das ferner das Ermitteln jedes der Leistungssummenbeitragswerte aus der Nachschlagetabelle (54) als Reaktion auf Differenzen zwischen dem Basisübersprechverlust und jeder der Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten umfasst. Verfahren zum effizienten Berechnen von Leistungssummenübersprechverlust nach Anspruch 1, wobei jede der Übersprechverlustantworten ferner eine der Folgenden umfasst: eine Nahnebensprechverlustantwort, eine Fernnebensprechverlustantwort, eine Fernnebensprechverlustantwort mehrerer Störer, eine Nahnebensprechverlustantwort mehrerer Störer. Verfahren zum effizienten Berechnen von Leistungssummenübersprechverlust nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt (b) das Auswählen einer der Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten mit der niedrigsten Übersprechleistung unter den mehreren Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten als die Basis-NEXT-Antwort umfasst. Testinstrument zum effizienten Berechnen von Leistungssummenübersprechverlust, das Folgendes umfasst:

(a) einen Nahanschluss (16) zum Anschließen an ein LAN-Kabelsystem (14), wobei das LAN-Kabelsystem mehrere Gruppen von verdrillten Leitungspaaren enthält,

(b) eine Signalquelle (202), die zum Erzeugen eines Stimulus-Signals an jedes Paar einer ausgewählten Gruppe von verdrillten Leitungspaaren an den Nahanschluss (16) angeschlossen ist,

(c) einen Empfänger (204) zum Empfangen eines Antwortsignals von einem anderen Paar der ausgewählten Gruppe von verdrillten Leitungspaaren, um mehrere Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten zu erhalten,

(d) einen Speicher (214), der eine Nachschlagetabelle (54) von Leistungssummenbeitragswerten enthält,

wobei die Nachschlagetabelle (54) Leistungssummenbeitragswerte in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einer Basis-NEXT-(Nahnebensprech-)Antwort und einer weiteren Paar-zu-Paar-NEXT-(Nahnebensprech-)Verlustantwort gespeichert hat, und

(e) einen Mikroprozessor (212), der an den Empfänger (204) und an den Speicher (214) angeschlossen ist, wobei der Mikroprozessor dafür eingerichtet ist, mit Hilfe mindestens einer der Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten und mindestens eines der Leistungssummenbeitragswerte aus der Nachschlagetabelle als Reaktion auf eine andere der Paar-zu-Paar-Übersprechverlustantworten eine geschätzte Leistungssummenübersprechantwort zu berechnen, unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Testinstrument zum effizienten Berechnen von Leistungssummenübersprechverlust nach Anspruch 7, wobei die Signalquelle (202) ferner einen Impulsgenerator (206) umfasst und der Empfänger (204) ferner einen Digitalisierer (208) und einen FFT-Prozessor (210) umfasst. Testinstrument zum effizienten Berechnen von Leistungssummenübersprechverlust nach Anspruch 7, wobei die Signalquelle (202) ferner eine Frequenzgangquelle (216) umfasst und der Empfänger (204) ferner einen analogen Empfänger (218) umfasst.






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