DE4225595C1 - Cable segment test method for locating resistance variations in local area network - supplying measuring pulses and evaluating reflected pulses using analogue=to=digital converter and two separate channels, with memory storing values - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lokali­ sieren von Widerstandsänderungen in Kabelsegmenten eines lo­ kalen Netzwerks (LAN), mit Einspeisung eines Meßimpulses am Kabelanfang und Auswertung der reflektierten Impulsantwort. Mit diesem, unter der Bezeichnung TDR (Time Domain Reflecto­ metry) bekannten Impuls-Echo-Verfahren kann aus dem zeitli­ chen Verlauf der Impulsantwort auf den Ort von Wellenwider­ standsänderungen entlang des Kabels, wie sie durch den An­ schluß von Transceivern, durch fehlangepaßten Leitungsab­ schluß, durch mechanische Verformungen des Kabels, usw. ent­ stehen, geschlossen werden.

Bei üblichen TDR-Testgeräten, wie sie beispielsweise auf den Seiten 65 bis 67 des Tektronix-Katalogs 1989, beschrieben sind, oder aus der US 47 66 386 hervorgehen, wird der Re­ flexionsverlauf analog mittels eines Oszillographen erfaßt. Zur Ermittlung von Fehlerstellen in elektrischen Kabeln ist es gemäß den deutschen Offenlegungsschriften DE 26 44 157 A1 und DE 29 53 266 A1 auch bekannt, die reflektierte Impulsantwort abzu­ tasten, so daß ihre Auswertung bequemer und mit größerer Ge­ nauigkeit als bei Verwendung eines Oszillographen erfolgen kann.

Im Hinblick auf die noch zu erfassenden Signallaufzeiten zwi­ schen zwei Transceivern, welche im minimal zulässigen Abstand an das Kabel angeschlossen sind, werden Abtastfrequenzen in der Größenordnung von 200 MHz erforderlich. Handelsüblich er­ hältliche Analog/Digital-Wandler mit solch kleinen Abtastpe­ rioden sind recht teuer.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit dem man mit einfacheren und billigeren Analog-/Digitalwandlern auskommt.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit den im Patent­ anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Auf diese Weise steht jeweils nach der halben Abtastperiode ein neuer digita­ lisierter Meßwert zur Verfügung und es können zur Implemen­ tierung billigere Analog/Digital-Wandler verwendet werden.

Von Vorteil ist es, als Speicher einen sogenannten ECL- (Emitter-Coupled Logic) - Speicher einzusetzen, der - da mit ungesättigten Transistoren arbeitend - in sehr schneller Folge mit abzulegenden Eingangswerten beaufschlagt werden kann.

Die Erfindung mit ihren weiteren, in Unteransprüchen ge­ kennzeichneten Ausgestaltungen, soll nachstehend anhand der Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild für eine die Erfindung reali­ sierende Meßanordnung,

Fig. 2 ein Diagramm für aufeinanderfolgende Abtastwerte und

Fig. 3 ein typisches Impulsdiagramm für einen sich bei einer bestimmten Kabelkonfiguration ergebenden Reflexionsverlauf.

In Fig. 1 ist mit 1 ein koaxiales Kabel bezeichnet, das ein Teilstück beispielsweise eines Ethernet-Rechnernetzwer­ kes darstellt und dessen maximale Länge l_max in diesem Fall bis zu 500 m betragen könnte. Die Testzeit bestimmt sich aus der doppelten Signallaufzeit vom Anfang bis zum Ende eines Kabels mit maximaler Länge und beginnt mit der Aus­ sendung eines Meßimpulses mit der Pulsdauer t_MP, welcher über einen dem Wellenwiderstand des Kabels entsprechenden Widerstand von 50 Ohm von einem Impulsgenerator 2 am Kabel­ segmentanfang eingespeist wird. Ausgelöst wird dieser Meßimpuls von einer Steuerstation 3, welche über einen internen Systembus 4 einen Zugang zu dem Netzwerk hat, der durch das CSNA/CD - (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect) - Zugangsprotokoll geregelt ist. Erkennt die Steuerstation, daß das Netz momentan frei ist, dann aktiviert sie den Impulsgeber 2 und wenn nach der vom Zu­ gangsprotokoll spezifizierten Wartezeit für eine sende­ willige Station das Netz immer noch frei ist, wird unter Aktivierung des Impulsgenerators 2 der Meßimpuls in das Kabel 1 eingespeist. Impuls und Impulsantwort werden einem Pegelanpaßverstärker 5 zugeführt, dessen Ausgangssignal IA die Eingänge von zwei Analog/Digital-Wandlern 6 und 7 be­ aufschlagt. Diese Anlaog/Digital-Wandler weisen interne Abtast- und Haltekreise auf, die nach Maßgabe der ihnen an ihren sogenannten "Strobe"-Eingängen zugeführten und von der Steuerstation 3 generierten Taktsignale T₁ und T₂ be­ tätigt werden. Diese Taktsignale legen die Abtastfrequenz fest. Die Taktsignale T₁ und T₂ sind von gleicher Frequenz, jedoch gegeneinander um eine halbe Taktperiode zeitver­ setzt. Die digitalen Ausgänge der beiden Analog/Digital- Wandler 6 und 7 werden über einen Demultiplexer 8 den Eingängen eines ECL-Speichers 9 zugeführt, wobei der De­ multiplexer 8 von der Steuerstation 3 so gesteuert wird, daß er jeweils für die Dauer einer halben Abtastperiode abwechselnd den einen oder den anderen Ausgang der Analog/- Digital-Wandler 6 bzw. 7 zum Speicher 9 durchschaltet. Auf diese Weise wird im Abstand einer halben Abtastperiode ein neuer digitalisierter Meßwert der Impulsantwort IA vom Speicher 9 übernommen. Wird innerhalb der Meßzeit ein Datenpaket gesendet, dann erkennt dies die Steuerstation 4, verwirft die bisher im Speicher 9 gesammelten Meßwerte und unternimmt nach einer gemäß dem Protokoll bestimmten Zu­ fallszeit einen erneuten Meßversuch.

Bei den Analog/Digital-Wandler 6 bzw. 7 kann es sich um handelsübliche Bauelemente handeln. Der Siemens Analog- Digital-Umsetzer SDA 5200 beispielsweise benötigt nur ein Strobe-Signal T₁ bzw. T₂, dessen prinzipielle Form in der rechten unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist. Mit den im zeitlichen Abstand von t_A aufeinanderfolgenden, anstei­ genden Flanken der Strobesignale T₁ bzw. T₂ wird jeweils ein aktueller Wert der Impulsantwort IA abgetastet und in der darauffolgenden Impulspause, welche durch einen Taktsignalpegel von "low" gekennzeichnet ist, als einge­ schwungener Abtastwert ausgangsseitig zur Verfügung ge­ stellt. Am Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 6 erscheint also jeweils zu den mit einem "." gekennzeichneten Zeiten ein gültiges Ausgangssignal, während ein solches am Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 7 zu den mit einem "x" gekenn­ zeichneten Zeiten erfolgt. Auf diese Weise wird die Abtast­ frequenz praktisch verdoppelt.

Fig. 2 zeigt bei einem willkürlich angenommenen Signal S die zeitliche Abfolge der von den zwei parallel beauf­ schlagten Analog/Digital -Wandlern gelieferten Abtastwerte. Man erkennt, daß durch die zeitliche Verschiebung um t_a=0,5·t_A jeweils im Abstand t_a ein neuer aktueller Abtast­ wert von einem der beiden parallelen Analog/Digital-Wand­ lern zur Verfügung gestellt wird, obwohl diese selbst das Signal S mit einer doppelt so großen Abtastperiode t_A ab­ tasten.

Fig. 3 zeigt den typischen Reflexionsverlauf bei einem Kabelsegment 1, an welches vier Transceiver TR1 bis TR4 angeschlossen sind und welches am Leitungsende kurzge­ schlossen ist. Auf den Meßimpuls mit der Dauer t_MP, welche ungefähr 10 Nanosekunden beträgt, folgen in zeitlichen Ab­ ständen, welche proportional zur Entfernung der Transcei­ veranschlußstellen vom Kabelanfang sind, die zurückreflek­ tierten Impulse.

Claims (5)

1. Verfahren zum Lokalisieren von Widerstandsänderungen in Kabelsegmenten eines lokalen Netzwerks (LAN), mit Einspeisung eines Meßimpulses am Kabelanfang und Auswertung der reflektierten Impulsantwort, wobei die Impulsantwort (IA) in zwei getrennten Kanälen (6, 7) mit gleicher Abtastperiode (t_A), jedoch gegeneinander zeitversetzt um die Zeitdauer ei­ ner halben Abtastperiode, abgetastet sowie digitalisiert wird und die digitalisierten Werte der beiden Kanalausgänge je­ weils abwechselnd in einem Speicher (9) abgelegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalisierten Werte der Impulsantwort in einem ECL- Speicher abgelegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastperiode (t_A) in den beiden Kanälen kleiner als die Signallaufzeit zwischen zwei im minimal zulässigem Ab­ stand am Netzkabel anschließbaren Transceivern gewählt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßimpulsdauer (t_MP) größer als die Abtastperiode (t_A) gewählt ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Netzwerke mit CSMA/CD-Zugangsprotokoll, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erkennung eines während der Testzeit im zu testenden Kabel gesendeten Datenpakets die bisher im Speicher ge­ sammelten Meßwerte verworfen werden und nach einer proto­ kollbestimmten Zufallszeit ein erneuter Testversuch begonnen wird.