用于电力线通信测试系统的方法和设备的制作方法

专利名称：用于电力线通信测试系统的方法和设备的制作方法
用于电力线通信测试系统的方法和设备
相关申请
本申请要求2006年9月1日提交的标题为"METHOD AND APPARATUS FOR SWAPPABLE PLC MODULES"的美国临时专利 申请序列号NO. 60/824,379的优先权，其全部内容通过参考并入本文。
背景技术：
虽然多年来已经引入了各种电力线通信(PLC)系统，但尚未证明 出足够可靠和便宜以成为广泛的方案。电力线环境中存在的困难，包 括噪声、严重的共振、复杂的布局、较大衰减和随时间变化的参数已 经妨碍了数种方案获得可靠的通信。近来在包括便宜的微控制器和数 字信号处理器的技术方面的进步已经提高了现代PLC方案的成功机 会。不过，仍不能确保PLC成功，因此，存在对PLC专用测试设备 的需求。没有这种测试设备，就难以或不可能成功计划、配置和维护 PLC系统。
PLC协议有两个基本类，专用控制协议和宽带协议(被称为电力 线宽带，或BPL)。控制协议通常是低带宽、不太复杂，并主要用于 设备控制和自动化，诸如照明控制或其它类似的应用。控制协议包括 但不限于，X-IO、混合通信技术(INSTEON)、楼宇自动化技术(KNX)、 通用电力总线(UPB)、局部操作网络(LonWorks)和消费电子总线 (CEBus)。这些协议一般低于500kHz,但也可以处于任何适当的频率。 BPL协议为高比特率、宽带，通常在l-30MHz的范围内，但也可以 处于任何适当的频率。BPL协议包括但不限于，家庭插电联盟 (HomePlug)(l.O, Turbo,和音频视频(AV)),高速电力线通信(HD-PLC) 和OPERA。这些协议可用于诸如因特网接入、音频W见频流内容或任 何其它适当的应用的高速局域网(LAN)活动。调制方案复杂，但一般基于正交频分复用技术(OFDM)。两个PLC类未被设计成一起工作， 但是经常出现在相同的电力线网络中，并可能相互干扰。

发明内容
提供一种测试PLC设备、网络状况和协议性能的系统。在一个 实施例中，在单点处进行噪声测量，并记入(log)由相同网络上的其它 设备所有传送的任何协议流量、信号电平和上层参数。在另一实施例 中，位于PLC网络中不同点处的多个单元是分布式测试系统的至少 一部分。因此，利用实际的协议调制或任何其它适当的测试，可由多 个节点来引导协同的测试，诸如点对点网络传递函数测量和分析、噪 声源和系统无效(n u 11)和谐振的位置的估计、接收机工作曲线(R O C) 测量。优选地，这种数据被实时提供给用户，并且还由分布式系统随 着时间进行记入，以跟踪PLC网络的时变特性；不过，既不需要实 时可用性也不需要记入和/或跟踪。在一个实施例中，由用户经由手持 个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、个人计算机(PC)或位于现场的或远 程的任何其它适当的电子设备来控制测量。在另一实施例中，在没有 中央控制器的情况下配置单元。单元为了后面的下载和分析而自动开 始测量和记入。
在一个实施例中，在没有现有的PLC基础设施的情况下使用测 试系统。例如，在工程测量(engineering survey )中使用测试系统以 查看特定协议是否适用于被测试的位置。在该情况下，系统为一个或 多个PLC协议执行噪声和网络分析功能，以及协议专用测试。如果 有PLC协议在用，结果可用于估计哪几个PLC协议最适用于该位置， 它们将执行得如何好，和什么修改对于成功的配置或对于任何其它适 当的目的可能是必需的。作为示例，在执行任何配置之前，可以用仪 器装备(instrument)大型商业建筑物来确定哪个BPL系统(例如， HomePlug, Opera,或HD-PLC或任何其它适当的BPL协议)将是最 适当的。
在一个实施例中，测试系统用于现有的PLC基础设施。在该情况下，附加的测量和记入是可行的。优选地，除了正常测量之外，还
监视来自现有基础设施的所有网络流量；不过，能执行任何适当量的 监视和测量。在一个实施例中，测试单元通过现有的基础设施发送和 接收消息以用于进一步的测试。这种实施例可用于监视现有的配置以 提供定量的性能测量，帮助故障查找问题区域，并且还可以在为任何 其它适当的目的配置第二PLC协议之前对建筑物(building)进行测 量。在一个实施例中，如果已经提供了多个协议，则通过单元引导更 先进的测试，包括现有PLC设备的同步训练(exercise)以测量干扰因 素。在另一实施例中，测试系统还监视配置了一个或多个PLC协议 和一个或多个控制协议的系统的性能。


图1是根据一个实施例的使用具有可替换模块协议专用电路的 设备来测试网络的过程的流程图。
图2是根据一个实施例的测试设备的方块图。
图3是根据一个实施例测试网络的过程的流程图。
具体实施例方式
在一个实施例中，测试设备包括主控制器、数字信号处理器 (DSP)、模拟前端(AFE)、编解码器、协议专用电路和一个或多个通信 链路。主控制器协调并记录由DSP执行的测量功能，与位于电力系统 中的其它设备通信，并与PC主机或PDA接合(interface)以用于数 据观看、下载、初始化和任何其它适当的动作。主控制器还与和设备 相关联的任何协议专用控制器芯片接合。
在一个实施例中，DSP执行实际的仪器测量功能，包括谦分析、 物理层协议分析和/或任何其它适当的分析。协议专用电路优选是由制 造商建议的参考设计，并允许设备以与末端用户设备精确相同的方式 发送/接收消息；不过，协议专用电路可具有任何适当的设计并可允许 任何适当的通信。DSP和主控制器被耦接到该电路并可为专用测试改变协议参数(例如信号电平，发送的专用测试模式(pattern)，或任何其 它适当的参数)。
在一个实施例中，将主控制器和DSP功能结合到具有足够能力 的一个处理器中。在另一实施例中，不需要协议专用电路，因为可通 过DSP及其模拟前端来精确仿真协议。在各种其它实施例中，多个协 议在一个设备中提供或至少在DSP软件中部分实施。在又一实施例 中，将设备配置成使协议专用电路在子电路板上，允许用户在需要时 替换协议模块。图1示出根据一个实施例使用具有可替换模块协议专 用电路的设备来测试网络的过程。在块100处，确定期望用于测试的 协议。在块110处，将相应于所期望协议的协议专用模块耦接到测试 设备。在块120处，测试设备测试网络。
在图2中示出根据一个优选实施例的测试设备。在该实施例中， 设备200是插入到标准120V插座中的插入单元，如同许多PLC设备 那样。最好使用120V线来给单元供电。设备上120V通过的插座允 许负载插入其中，而由该负载引起的电流被监视。这允许确定负载工 作与PLC网络工作之间的相关性。
设备200包括控制器模块202。控制器模块202是用于整个设备 200的主控制器。控制器^f莫块202将通用串行总线(USB)设备端口 204 和链路接口 206提供给PC或PDA,并且还可使用链路来对其它PLC 测试设备通话。控制器202与PLC协议处理器208接合以发送/接收 测试消息，并且还与DSP210接合，以启动并接收高速采样数据。控 制器202还用导线接收来自过零检测器212的输入，并可控制协议辅 助电路214。
链路模块206允许设备与其它设备通信以用于协同测试。诸如传 递函数测量、点对点接收机工作曲线测量和/或其它适当的测试的测试 需要由至少两个设备来协同传送和接收。该链路206通常是诸如紫蜂 (ZigBee)、无线相容性认证(WiFi)、或任何其它适当的协议的射频(RF) 链路，优选是支持自组网状(ad-hocmesh)网络的链路。由于该链路 206的带宽可能小于被测试的PLC协议，所以如果需要，专用技术可用于使设备与链路206准确同步。在一些实施例中，使用了(例如以太 网、USB或任何其它适当的协议)硬连接的链路。在其它实施例中， PLC协议可以用作链路，包括被测试的PLC协议。
在多个实施例中，该链路206还可以用于与PC主机、PDA、蜂 窝电话或任何其它适当的设备通信。用户可以连接到链路206以便实 时控制和数据显示所连接的设备，和由第一设备通过链路连接的、或 链路网状网络上提供的任何其它设备。在其它实施例中，可通过该链 路206从用户或外部控制器上载或下载设置和数据。在一个实施例中， 主机被远程定位，并通过LAN连接(例如，经由万维网或任何其它适 当的协议)进行本地访问。
在一个实施例中，USB设备端口 204是将控制器202连接到PC 主才几或PDA的优选链路。该端口 204允许高速传递记录的数据并实 时显示或任何其它适当的活动。在一些实施例中，端口 202用于从 DSP 210传递实时或近实时的数据以便在PC上进行进一步的信号分 析。
在一个实施例中，数字信号处理器210与高速编解码器216接合。 DSP 210可读取高速A/D采样，并利用编解码器D/A发送出测试模式。 优选地，这些动作在控制器202的命令下执行；不过，没有控制器202 控制的情况下也可执行这些动作。在一个实施例中，DSP210在将结 果发送回到控制器202之前执行一些数据处理。在期望DSP210而不 是高级RISC微处理器(ARM)控制电路214的情况下，DSP 202还连 接到过零电路212以便同步，并连接到辅助电路214。在一个实施例 中，DSP不做任何长期的数据存储，但是DSP具有中间结果暂存器(例 如，小型同步动态随机存储器(SDRAM)芯片或任何其它适当的存储器) 和串行闪存以便从其启动、或用于任何适当目的的任何其它适当的存 储器。适用于一个实施例的DSP 210的示例是来自模拟设备的定点 Blackfin系列。
在一个实施例中，编解码器216在DSP 210的控制下执行高速 A/D和D/A功能。在一个实施例中，可编程逻辑芯片允许DSP 210以80MHz全速率或对于BPL协议必需的更高速率进行采样。在一个 实施例中适合使用的编解码器216的示例是模拟器件AD9866。该编 解码器216连同DSP210—起，实施跟踪发生器功能。
在另一实施例中，DSP模拟前端218提供放大和低阻抗驱动以 传输编码的D/A输出，以及用于编码A/D的可变增益。另外，DSP ^=莫拟前端218包括耦合网络和带通滤波。不过，DSP^^拟前端218可 具有任何适当的能力。用于控制的独立AFE和BPL协议可以用于不 同的实施例，或可以使用宽带宽的通用AFE，由DSP210以软件执行 进一步的带通滤波。
在一个实施例中，60Hz过零检测器/锁相环(PLL) 212提取60Hz 过零时间。60Hz过零检测器/PLL 212将输出发送给控制器202和DSP 210两者。
在另一实施例中，包括协议专用辅助电路214。模块的细节对每 个专用协议是不同的。对于INSTEON,模块的细节是额外的PIC、 模拟多路复用器和其它适当的电路。X10和其它低频协议具有类似的 电路。在多个实施例中，高速协议还具有模拟多路复用器。 一些实施 例实施多于一个协议。在一个这种实施例中，提供用于多个协议的辅 助电路214。该电路一般允许DSP210改变协议专用部分的特性，诸 如传送/接收信号电平，或任何其它适当的特性，或在协议处理器208 的控制之外直接训练该硬件。
在另一实施例中，包括PLC协议处理器208、协议编解码器220 和协议AFE 222。在一个实施例中，这些组件实施参考PLC协议设 计。对于INSTEON,它是INSTEON PLC附加其模拟电路-"AFE" 是互感器(transformer)和无源网络。编解码器是加入到PIC中的晶体 管传送器和电阻。
对于高速协议，优选为每个高速协议提供的参考方案和设计图被 实施。通常这些参考方案和设计图由处理器(通常基于ARM)、SDRAM 和串行闪存、AD9866或类似的编解码器和AFE组成。在关于高速协 议的一个实施例中出现的一个改变是用DSP210和主控制器202来调节传送电平和输入衰减的一种方法。
在DSP 210或主控制器202中为每个协议使用专用参考设计而 并非重复实施该参考设计的情况，允许单元精确复制实际协议硬件的 性能，包括程序错误或无文件记载的性能特性。不过应该理解，如果 期望，可用不够精确的方式实施协议。
在一个实施例中，包括协议RF224。如果PLC协议具有RF接 口 224，则将该接口 224被连接到主控制器202。 A/D可能需要对来 自RF接收机224的RSSI输出进行采样。诸如INSTEON的控制协 议包括RF信道，必须并入RF信道用于完整的协议分析。
在另一实施例中，电源226如所需地提供隔离的3V、 5V和其它 电压。在又一实施例中，CT(电流互感器)A/D 228测量通过插座的电 流。这允许使负载电流与单元信号测量相关联，以帮助确定专用负载 是否是干扰的(interfering)。
在多个实施例中，120V插头、电源插座(outlet)230用于插入到 壁上插座中。电源插座允许用户将负载插入到设备中，而120V被接 通到电源插座。DSP 210可4吏用CT A/D 228来测量所连接负载的电 流。
在一个实施例中，所有的数据由控制器202进行记录，因而控制 器202包括用于数据存储的存储器。不过，在多个实施例中可在任何 适当的位置中执行数据记录。适用于 一 个实施例的控制器202的示例 是ARM处理器，使用SDRAM和闪存。
在其它实施例中，设备被硬连线到120V、 240V、或三相208/120 或480/277V系统中。在另一实施例中，将基本设备并入到断路器形 成因素(circuit breaker form factor)中，或甚至将其嵌入全功能断路器 中。对于中压分布电力线上的设备，适当的耦合装置是优选的。
在另一实施例中，设备还包括RF模拟前端以测量来自PLC网 络的辐射发射(emission) 。 RF模拟前端包括适当的内部天线和/或 用于外部天线的连接器、RF增益块(可以具有或不具有可调节的衰减) 和带通滤波。RF AFE可以共享部分标准AFE。在该实施例中，用户可利用FCC辐射发射限制来测试相符性。在另一实施例中，由PC或PDA或任何其它适当的设备直接执 行控制器功能。在该实施例中，USB设备端口^f皮构造到主机中而链路 模块是主机外设(例如USB ZigBee适配器)或被嵌入到设备中。在另一 实施例中，在PC主机或PDA或其它适当的设备中也具备DSP功能， 而在测试设备中仅具备模拟前端、编解码器和协议专用硬件。从主机 到维持设备电路的通信优选通过USB或以太网链路或任何其它适当 的链路；不过，可以任何适当的方式实施通信。在一个实施例中，中 央主机并入多个设备的控制器和/或DSP功能。在多个实施例中，PC主机软件并入后处理以基于来自多个设备 的集合数据来计算网络参数。在多个实施例中，该软件还并入由用户 输入的网络数据或布局，通过对电气图、建筑图则、或单线网络图的 光学扫描来釆集，或通过软件从多个设备自身的测量来构建。在一个 实施例中，PC软件为用户产生图形和报告以易于观看所有测量。工作/操作下面描述示例性120V插入实施例的工作/操作。应该理解通过对 物理的不同之处进行适当调节，其它实施例可具有类似的工作。在该示例实施例中，安装包括将一个或多个设备简单插入到120V插座中。优选选择覆盖被监视的整个电系统的位置；不过，可选择适当的位置。另外，优选监视已知将安装(或已安装)PLC设备的 任何位置；不过，这种监视并不必需。如果有被怀疑干扰PLC工作 的负载，则优选将设备放置在所述负载附近，或更优选地，将所述负 载插入到设备的监视插座中；不过，测试设备的这种定位并不必需。 将任何现有的插入式PLC节点优选插入到与设备相同的插座中，所 以它们并联连接，不过，测试i殳备可位于任何适当的位置中或以任何 适当的方式进行连接。当设备已被安装时，设备中的控制器被上电，并开始通过链路模 块搜索其它设备和任何主机。安装的设备使用该端口形成自组网状网络。用户可以在任何适当的时间使用PDA或PC主机或任何其它适当 的设备来查看设备网状网络布局，并验证所有安装的设备已经加入到 网络中。在设备被安装之后，可进行协议和网络测量。利用默认设置、或 之前记录的设置记入这些测量值。用户可在任何时间改变记录的参 数，开始新的记录，下载现有的数据，或清除设备存储器。优选地， 如果用户通过链接(Link)或USB端口与一个设备相连，则用户还可通 过该端口与网状网络中的其它设备通信；不过，这种通信能力并不必需。测试设备还监视现有的PLC设备，并加入已经在适当位置的任 何检测到的PLC网络。除了在多个设备自身之间的协同测量之外， 设备还协同将测试消息发送给现有的PLC基础设施，并且出于测量 目的还监视现有PLC网络内的消息。用户可以使用主机显示器来观 看现有PLC设备的状态，或者如果需要，给现有网络手动增加设备。图3示出根据一个实施例测试网络的过程。在块300处，将一个 或多个测试设备插入到电力线网络中。在块310处， 一个或多个测试 设备检测在电力线网络上任何附加的测试设备或其它PLC设备的存 在。在块320处， 一个或多个测试设备根据是否检测到任何附加的测 试设备或其它PLC设备而启动测试。在一个实施例中，用户利用PC主才几或PDA或4壬何其它适当的 设备来监视网络状态。用户可以利用PDA来关断或开启多个电负载， 并实时查看对被测试的PLC网络的影响。还可检查更多的专用测量 以允许对该点进行故障查找。在另一实施例中，用户将设备留在适当的位置达一段时间，诸如 一天或一周或任何其它适当的周期。设备记入选定的参数而用户可利 用主机软件下载数据并离线分析数据。这可以更早地执行间歇性网络 问题的分析或量化随时间变化的网络参数。在另一实施例中，设备被永久安装。在该方式中，设备无限地记 录，并通常被初始化成在记录新数据时改写较旧的数据；不过，可实施任何适当的记录方案，包括如下这些方案检测感兴趣的条件并防 止覆写感兴趣条件相关的数据，直到用户已经有机会来观看、下载和 /或以长期存储方式存储数据。可以在定期基础上为档案或长期的研究 自动下载记录的数据，或仅当网络问题发生时或以任何其它适当的方 式自动下栽记录的数据。在并非永久安装的设备的实施例中，可在已经采集了期望的数据 之后移走设备。可以在将数据从服务(service)中卸栽之前或之后将 数据下载到主机中。在一个实施例中，主机软件允许检查来自单个设备的数据并可组 合来自多个设备的数据。可以独立或组合地分析数据以计算进一步的 统计数字。测量在多个实施例中，由单个设备进行许多测量。这种测量可包括基 本测量，诸如网络阻抗相对频率、噪声功率相对频率或任何其它适当 的测量。在多个实施例中进4亍协+义专用测量。例如，在INSTEON的 情况下，在一个实施例中单独测量60Hz波形上的INSTEON包时隙 中的噪声。在基于OFDM的系统中，在一个实施例中为每个OFDM 信道单独计算噪声。在多个实施例中，以长条图(stripchart)格式以及 通过柱状图统计地记入这些测量，并由DSP建立参数才莫型。在一个实施例中，单个测试设备与现有的PLC基础设施交互。 通过发送具有变化的参数(例如功率电平、定时变化、意向性比特错误 或其它物理层伪像)的测试消息，设备可为每个PLC设备确定接收机 工作特性(ROC)曲线。因此，采集了关于PLC网络的信息，亦即关于 设备的特定PLC项的性能的信息。一个实施例中，测试设备还监^f见网络上的PLC流量、记入4晉误、 重试和其它更低层和MAC层协议错误。MAC层的网络问题被记入。 在一个实施例中，设备中的PLC协议块用于该功能。在一个实施例 中，设备通过发送具有欺骗特征的包而启动从一个PLC节点到另一PLC节点的流量，或构建"哄骗"PLC节点与另一 PLC节点通信的消 息，从而可以进行测量。在一个实施例中，测试设备故意将噪声、干扰载波、或其它信号 注入到电力线网络中，同时PLC流量正在发生。通过改变注入信号 的特性，设备可确定网络对不同类型干扰的灵敏度。在一个实施例中，测试设备故意以不同的功率电平传送具有不同 PLC协议的消息，同时PLC流量正在发生。这允许设备确定网络对 于其它PLC协议的灵敏度。在多个实施例中记录原始波形、谱测量、或任何其它适当的测量 以便由主机进行后处理，后处理可以包括与同样进行记录、但原始设 备不可见的其它设备共同进行的分析。在多个实施例中，如果多个设备被安装并通过链接端口进行通 信，则更多测量是可行的，这是由于每个控制器和DSP的协同动作。一个这种测量是网络传递函数。 一般来说，每个DSP可以测量 从网络中其位置到每个其它的位置的2-端口和多-端口网络参数(例如 导纳、阻抗和散射参数)。该信息可以由主机使用，主机接收所有的设 备测量值，以形成整体网络模型，该模型可用于故障查找或估计PLC 网络性能。利用扫频正弦或宽带信号(例如白噪声、扩频芯片或线性调频脉 冲序列等)进行专用传递函数测量。 一般一个设备传送，而所有其它设 备接收；不过，可实施任何适当的传送/接收方案。在一个实施例中， 传送设备测量其功率输出，而如果给出其已知的、校准的源阻抗，则 可计算该点处的阻抗。其它设备以同步或非同步方式测量其接收的信 号。在多个实施例中，利用嵌入传送信号中的时钟数据、或通过链接 端口获得同步。在多个实施例中，由于链接端口的带宽可能比被测试 的带宽低，因此对该链路上发送的定时信号使用锁相同步。在一个实 施例中，如果高准确度外部时钟信号是可用的(例如GPS),则还可以 或可选地4吏用该时钟信号。在多个实施例中进行的其它测量包括信噪比(S NR)、信道效率、对于每个信道的香农限制和任何其它适当的测量。由 一 个实施例使用平均技术来检测低于标称系统噪声本底的所接收到的信号。如果在并非相同的分布式变压器次级(transformer secondary)上的设备之间测量传递函数，这种技术可能特别有用。例 如，两个相邻建筑物可以具有独立的分布式变压器。这两点之间的传 递函数将包括来自两个变压器的损耗，并通常会需要平均和同步以进 行测量。在一个实施例中，每个设备可使用其协议专用硬件来给每个其它 设备发送有效的协议消息。通过用类似于单个设备情况的方式改变消 息传送参数(信号强度、定时等)，可以从每个设备到每个其它设备映 射ROC。还可以包括网络上任何检测到的PLC节点。在该实施例中 每个设备记入由其接收机收集的数据，而主要的主机可集合来自所有 设备的数据以形成整体网络测量。在一些实施例中，所有这些传送都通过PC或PDA主机进行统 筹。在其它实施例中，经由仲裁方案将一个测试设备声明为网络主人， 并且该测试设备协调所有其它设备的传送。在并非所有设备都可与所 有其它设备直接通信的分布式系统中，可以从一个设备到另 一个设备 处理主任务以确保覆盖尽可能多的网络。还可以由用户手动选择主设 备。在多个实施例中，在周期性基础上记录测量，或另外地，在受某 些用户可编程事件触发时记录测量。交叉触发允许一个设备来触发， 并接着迅速警告其它设备来触发。在多个实施例中提供足够长度的循 环緩冲器以允许同步数据记录。在多个实施例中通过一些设备故意地 传送周期性触发信号来使其它设备同步记录。在一个实施例中，主设备收集所有来自每个其它设备的数据，从 而用户仅需对单个设备进行下载。主设备可收集并存储数据而不用由 用户提示，或者一旦用户指示接收数据准备就绪，主设备就为用户检 索数据。在多个实施例中，除了物理层测量之外，每个设备都进行调制专用测量。在一个实施例具有基于OFDM的系统的情况下，这包括在 前测量的信道专用版本、定时灵敏度测量和/或任何其它适当的测量。 在多个实施例中，测试设备注入设计用于仿真其它PLC协议的信号， 以便测试抗扰度或与其它PLC协议的共存性。在多个实施例中，测量与"波形上的位置"相关(即，确定诸如传 递函数、噪声、或其它适当参数的参数是否关于电力线频率随定时而 变化)。在一个实施例中，由DSP来计算这些循环平稳统计数据。在其它实施例中，测量包括对PLC传送器的传导发射限制的相 符性测试。在这种实施例中，测试设备包括更宽带前端以测量带外发 射。在一个实施例中，测试包括如在不同位置中所需的带阻的验证。如果在一个实施例中提供适当的内部或外部天线，则用类似于传 导发射的方式来测试辐射发射的相符性。在多个实施例中，包括国家 标准技术研究所(NIST)可追溯性。在另一实施例中，测量包括诸如比特错误率、包错误、或其它适 当的测量的解调结果。在一个实施例中，用于OFDM的块层(level) 统计包括循环前缀或其它协议专用解码问题中的错误。对于诸如 INSTEON的控制协议，在另一实施例中会记录校验和4昔误或其它块 错误。在一个实施例中，MAC层测量包括沖突检测、包重发、否定应 答、过量的网络协商流量(exeessive network negotiation traffic)、或其 它适当的测量。在一些情况下，网络问题可能主要存在于该层，尤其 在未正确配置PLC节点的情况下。在一个实施例中还监视与PLC协议相关联的任何边信道(例如 INSTEON中的RF信道)。在RF物理层与PLC物理层同步工作的情 况下，在一个实施例中进行同步测量。测量包括接收的信号强度、比 特错误率、ROC或任何其它适当的测量。在多个实施例中，每个设备中的DSP不时地监听网络上可能出 现的其它PLC协议。例如，用户可能不知道另一协议正在使用并干 扰他的工作。当接收到消息时，设备试图检测所有已知的PLC协议。该活动被记录。
在多个实施例中，测试设备作为用于专用协议的全功能PLC收 发器进行工作，执行所有的网络工作(桥接等)，或测试设备可能不完 全实施所有的PLC网络协议。例如，控制器会防止PLC硬件参与到 桥接活动中，成为网络主人等，这会干扰测量。如果不必执行所需的 信号测量和计算，就可以不完全实施或允许MAC或更高层。
在一些实施例中，PLC协议的低层控制是不可行的，这是由于 参考设计结构的缘故。迫使设备中的PLC协议系统传送某些消息的 一种方法是将预先构造的消息注入到PLC系统编解码器链中，使PLC 控制器以已知的传送进行响应。这可通过将表示期望的消息的数字模 式注入到编解码器与PLC处理器之间来数字化进行，或通过使DSP 编解码器将模拟信号插入到PLC编解码器的输入端中而在模拟域中 进行。
可以在另一实施例中使用的另一种方法是，当PLC控制器传送 某些期望的消息时，记录从PLC控制器到其编解码器的数字输出。 然后如DSP或主控制器期望的，将这些消息重复地重放(replay)到编 解码器中，而不使用PLC控制系统。
可以在另一实施例中使用的另一种方法是命令PLC系统传送某 些仔细构造的比特或块模式。这些模式的调制具有对于镨测量有利的 谱特性。例如，利用OFDM,通常数百栽波并行起作用，对数以千计 的比特进行编码。通过仔细选择比特模式，可将OFDM输出设置成 仅使某些栽波、或甚至是单个栽波起作用。通过为许多不同的载波信 道如此重复，可执行彻底的网络清扫(sweep)。该技术在一个实施 例的测试设备中使用，该实施例没有DSP子系统并只能利用PLC协 议硬件。在多个实施例中，该技术还用在现有的PLC硬件上。
在多个实施例中使用时域反射计(TDR)技术来估计电力线网络 无效(mill)或谐振的物理位置。在多个实施例中该测量涉及来自多个设 备的测量，并使用PC主机或PDA以利用网络结构知识(布线图等)来 改进估计。在一个实施例中，每个设备都试图识别电力线网络上噪声源的位 置和源类型。模式识别技术用于使接收到的噪声与已知噪声源的库相 匹配。可以将该库存储在设备中、主机中，或通过万维网在远程服务 器上对该库进行动态访问。
在多个实施例中，通过主机软件可提供许多不同的图形和报告。
高级报告包括整体网络性能，都具有任何现有的PLC基础设施，和 假定增加的多个PLC协议设备。在一个实施例中，做出对最佳PLC 协议、节点位置的建议，或任何其它适当的建议，尤其作为网络测量 的一部分。在一个实施例中，对网络性能规格与之前的记录进行比较 以相对初始安装或其它时间点来验证当前性能。在另一实施例中，连 同其它检测到的PLC网络一起识别干扰源的估计位置和类型。
在其它实施例中，其它报告可以指示网络流量负载，承担更多 PLC节点的能力、或任何其它适当的信息。在另一实施例中，对噪声、 触发的波形和谦捕捉的专用图形和报告可用于详细的分析。
应该理解，对本文中描述的当前优选实施例的多种改变和修改对 于本领域技术人员而言将是显而易见的。可在不背离本发明主题的精 神和范围以及不减少其旨在的优点的情况下，进行这种改变和修改。 因此，本发明旨在由所附权利要求覆盖这种改变和修改。
权利要求
1、一种测试设备，包含电力线接口；信号检测单元，配置成检测在耦接到电力线接口的电力线上传送的第一信号；信号产生单元，配置成产生第二信号；信号传送单元，配置成在所述电力线上传送第二信号；和信号分析单元，配置成分析第一或第二信号的一个或多个性质。
2、 如权利要求1所述的测试设备，其中所述信号检测单元与PLC 协议相关联。
3、 如权利要求2所述的测试设备，其中所述信号检测单元能从 测试设备移走。
4、 如权利要求3所述的测试设备，其中第二信号检测单元与第 二 PLC协议相关联，并且其中如果所述信号检测单元被移走，则所 述第二信号检测单元能连接到该测试设备以替换所述信号检测单元。
5、 如权利要求1所述的测试设备，进一步包含通信单元。
6、 如权利要求5所述的测试设备，其中所述通信单元是USB设 备端口，链路才莫块或协i义RF接口。
7、 如权利要求1所述的测试设备，进一步包含配置成存储从信 号分析单元接收的数据的存储设备。
8、 如权利要求7所述的测试设备，其中所述存储设备被配置成记录循环緩冲器中的数据。
9、 如权利要求8所述的测试设备，其中存储设备被配置成避免 删除或覆写与感兴趣条件相关联的数据，直到用户已经访问过与感兴 趣条件相关联的数据。
10、 如权利要求1所述的测试设备，其中所述信号分析单元被配 置成检测第一 PLC协议与第二 PLC协议干扰的一个或多个条件。
11、 一种测试电力线通信网络的方法，包含 将一个或多个测试设备耦接到电力线通信网络； 使用第一PLC协议来分析该电力线通信网络的性能；和 使用第二 PLC协议来分析该电力线通信网络的性能。
12、 如权利要求11所述的方法，进一步包含如果有PLC协议在用，检测哪几个PLC协议正在所述电力线通 信网络上使用。
13、 如权利要求11所述的方法，进一步包含自动检测该电力线通信网络上的一个或多个测试设备的存在。
14、 如权利要求11所述的方法，进一步包含自动检测该电力线通信网络上的一个或多个PLC设备的存在。
15、 如权利要求11所述的方法，其中电力线通信网络同时使用 第一 PLC协议和第二 PLC协议。
16、 如权利要求11所述的方法，进一步包含 在一个或多个测试设备之中的第一测试设备中，用第一 PLC专用模块替换第二 PLC专用模块。
17、 如权利要求11所述的方法，进一步包含将 一 个或多个测试设备之中的第 一 测试设备指定为主设备。
18、 如权利要求17所述的方法，其中所述主设备控制其它测试 设备的工作。
19、 如权利要求17所述的方法，其中所述主设备记录由一个或 多个测试设备中的每个测试设备采集的分析数据。
20、 如权利要求11所述的方法，进一步包含 分析所述电力线通信网络与政府发射规定的相符性。
21、 如权利要求11所述的方法，进一步包含 特征化所述电力线通信网络的一个或多个电参数。
全文摘要
本发明涉及用于电力线通信测试系统的方法和设备。提供一种用于测试PLC设备、网络状况和协议性能的系统。在单点处进行噪声测量，并记入(log)由在相同网络上的其它设备的所有传送的协议流量、信号电平和上层参数。可选地，位于PLC网络中不同点处的多个单元是分布式测试系统的至少一部分。因此，利用实际的协议调制或任何其它适当的测试，可通过多个节点来引导协同的测试，诸如点对点网络传递函数测量和分析、噪声源和系统无效和谐振的位置的估计、接收机工作曲线(ROC)测量。优选地，测试设备能够使用多个PLC协议进行测试。在一些设备中，可如期望地增加或移走PLC协议专用模块以增加、减少或改变测试设备的协议能力。
文档编号H02J3/02GK101542863SQ200780039048
公开日2009年9月23日 申请日期2007年8月31日 优先权日2006年9月1日
发明者克里斯托佛·马林斯, 格伦·肖莫, 沃尔特·柯特 申请人:功率监视器公司