用于识别端口间的线缆连接的信号处理设备和方法

专利名称：用于识别端口间的线缆连接的信号处理设备和方法
用于识别端口间的线缆连接的信号处理设备和方法本发明涉及与多个缆线(例如，包括一个或多个双绞线线缆的缆线)一起使用的信号处理设备和方法。具体来说，本发明涉及用于对从多个缆线之一耦合出的测试信号的一个或多个特性进行分析的设备和方法。在一些例子中，本发明涉及用于识别网络中的端口之间的互连的网络互连识别设备。在此称为“双绞线线缆”的、包括多个双绞线的线缆是公知的。这种线缆通常被用于电信用途，例如，计算机网络和电话系统。在电信领域中，通常提供没有屏蔽双绞线线缆，作为非屏蔽双绞线(UTP)线缆。然而，屏蔽双绞线(STP)线缆也是已知的。在此背景下，“双绞线”是绞在一起的一对导线，通常是单个电路的前向导线和返回导线。所述导线通常绞在一起以消除来自外部源的电磁干扰并且使包括多个双绞线的线缆内的相邻双绞线之间的串音最小化。这样，每个双绞线为要在该双绞线内传送的信号(通常是差分电压信号)提供相应的可靠通信信道。非屏蔽双绞线(UTP)线缆的普通形式是5类和6类UTP线缆，它们包括成对绞在一起的8个导线以形成4个双绞线。 制造者小心控制双绞线线缆的设计和结构以减小由电磁干扰引起的噪声以及减小线缆内的双绞线之间的串音。为此，双绞线线缆内的每对双绞线通常具有与该双绞线线缆内的其它双绞线的对绞率(twist rate,即，沿着线缆单位长度的扭曲个数)不同的对绞率。通常，双绞线在线缆内相互缠绕。可以使用填充物或间隔物物理地分隔双绞线。还已知包括通过多个线缆互连的端口的网络，诸如局域网(LAN)。LAN典型地被用于使诸如计算机、电话、打印机等设备能够相互通信并且通过外部服务提供商与远处位置通信。局域网典型地使用通常为UTP线缆形式的双绞线网络线缆。局域网中使用的线缆典型地连接到遍布一个或多个建筑物的专用服务端口。该线缆可以从专用服务端口穿过建筑物的墙壁、地板和/或天花板延伸到通信集线器，通信集线器通常为包含多个网络机柜的通信室。来自建筑物内的墙壁和地板插座以及来自外部服务提供商的线缆通常也在通信室内终止。“接线系统”可被用于在网络机柜内互连局域网的各种端口。在接线系统中，局域网内的所有缆线可以以有组织的方式在网络机柜内终止。网络中的缆线的端子由网络机柜的结构规定，它们典型地被组织成机架系统。机架包含“配线架”，它们本身使用端口集合，典型地是RJ-45型连接端口，缆线在该端口处终止。每个配线架中的每个端口硬接线到局域网中的缆线之一。因此，每个缆线以有组织的方式在配线架上终止。在小的接线系统中，局域网中的所有缆线可以在同一机架的配线架上终止。在较大的接线系统中，使用多个机架，其中不同的缆线在不同的机架上终止。典型地使用通常为包括四对双绞线的UTP线缆的“跳线”进行局域网中各端口之间的互连。由连接器(如用于插入到RJ-45型连接器端口的RJ-45型连接器)终止跳线的各端。每个跳线的一端连接到第一缆线的端口，该跳线的相对端连接到第二缆线的端口。通过使用跳线选择性地连接各种缆线，可以实现期望的网络互连组合。

图12示出典型的接线系统，其被组织成包括配线架96a、96b、96c、96d的服务器排92、交叉连接排93和网络排94。跳线10a、10b、10c、IOd用于互连接线系统的两个端口。
在许多企业中，公司雇员被分配有他们自己的计算机网络接入号码，使得雇员可以与公司的IT基础设施连接。当雇员改变办公位置时，不希望向该雇员提供网络中新的地址端口。相反，为了保持通信的一致性，优选地，该雇员的旧办公室的端口的交换转移到该雇员的新位置的电信端口。这种移动相对频繁。类似地，当新雇员到来并且现有雇员离开时，通常需要重新排列网络机柜中的跳线，使得可以在正确的位置接收到每个雇员的交换。当雇员的位置改变时，典型机柜中的跳线通常被手动输入到基于计算机的日志中。这是很麻烦的。此外，每次进行改变时，技术人员经常忘记更新日志。因此，日志经常不能100%准确，并且技术人员无法了解每个跳线在哪开始在哪结束。因此，每次技术人员需要改变跳线时，该技术人员手动跟踪内线和外线之间的跳线。为了进行手动跟踪，技术人员定位跳线的一端。然后技术人员手动跟随该跳线，直到他/她找到该跳线的相对端。当跳线的两端都被定位时，可以确定地识别出跳线。特别是在大型的接线系统中，技术人员手动跟踪特定的跳线需要大量的时间。此夕卜，手动跟踪不完全准确，并且在手动跟踪期间，技术人员可能偶然从一个跳线到另一个跳线。这种错误导致跳线被错误连接，这种错误连接以后必须被识别并更正。 在现有技术中已经尝试提供能够自动跟踪局域网内的每个跳线的公共端的设备，从而减少手动跟踪过程的劳动和不准确。例如，美国专利5483467号描述了一种用于自动提供局域网内的数据端口的连接模式的指示的配线架扫描器，从而避免识别和收集线缆连接信息的手动任务。在一个意图使用屏蔽双绞线线缆的实施例中，该扫描器使用与数据端口相关联的感应耦合器。该感应耦合器被公开为可操作地将信号施加到屏蔽的网络线缆的屏蔽装置，以向多个端口提供由线缆的连接产生的连接模式的指示。在美国专利5483467号的另一实施例中，该扫描器通过与跳线中的专用导线“干接触”稱合到每个数据端口。这在实践中是难以实现的，因为大多数线缆必须满足特定的预定工业标准，如RJ-45型标准，其中没有可用于确定互连性的空闲导线。美国专利6222908号公开了一种跳线识别和跟踪系统，其中每个跳线的连接器包含唯一的标识符，该标识符可被电信柜的连接器端口中的传感器识别。通过读取每个跳线的连接器上的唯一标识符，该系统可以保持正加入到该系统的那些接插线以及正从该系统去除的那些接插线的轨迹。尽管该系统避免了在跳线中使用专用导线，但是仍难以实现，因为它需要使用非标准跳线，即，具有包含唯一标识符的连接器的跳线。国际专利申请W000/60475公开了一种用于监视数据端口的连接模式的系统。该系统使用装配到网络线缆的外表面的专用导线以监视数据端口的连接模式。尽管这允许该系统使用标准网络，但是它仍需要专用导线装配到网络线缆的外表面和位于标准网络线缆上方的适配器套。美国专利6285293号公开了用于在专用电信系统中编址和跟踪跳线的另一种系统和方法。该系统包括装配到电信柜中的配线架的多个跟踪接口模块。接收跳线的终端的多个连接器端口位于配线架上。跟踪接口模块安装到配线架并且每个连接器端口具有用以检测跳线何时连接到连接器端口的传感器。计算机控制器连接到传感器并且以自动化方式监视并记录跳线互连的所有变化。然而，如果跳线连接被准确监视，则该系统不能适应现有网络，并且还依赖于操作者按照具体顺序工作。
与线缆状态测试领域相关的国际专利申请W02005/109015号公开一种方法，该方法确定包括至少一个电导线的线缆的状态并且通过非电耦合发送器将产生的测试信号施加到该线缆的至少一个导线。然后拾取反射信号并且将拾取的反射信号与该线缆的预期状态信号值相比较，从而可以确定线缆的状态。本发明人已经发现，通过W02005/109015中描述的方法耦合到双绞线线缆的信号具有从该双绞线线缆泄漏的趋势，特别是当其它双绞线线缆在附近的情况下。英国专利申请GB0905361. 2号、美国专利申请11/597575号和国际专利申请PCT/GB2010/000594号也属于本申请人，并且它们的全部内容包含在本申请中，这些专利申请描述了通过与双绞线线缆中的双绞线对非接触式耦合将信号耦合到该双绞线线缆并且从该双绞线线缆耦合出信号，使得该信号沿着至少两个双绞线间的线缆传播的设备和方法。这些方法和设备涉及本发明人发现的双绞线线缆在该双绞线线缆内的双绞线之间提供通信信道(也称为“双绞线-双绞线信道”)，这些通信信道是在该线缆中的每个双绞线内提供的各自通信信道以外的通信信道。换句话说，在双绞线之间传播的信号可以在标准UTP线缆上发送(即，不需要专门改装的UTP线缆)而不会与标准UTP线 缆的各双绞线内传播的信号相互干扰。“串音”是网络领域内的共同问题。“串音”可被视为从一个信号信道耦合到另一个信号信道的不希望的信号。对于包括多个双绞线线缆的网络，串音可能出现在各双绞线线缆内的双绞线之间，但是最普遍是出现在不同的双绞线线缆中的双绞线之间，特别是当双绞线具有相似的对绞率的时候。在工业上，不同的双绞线线缆之间的串音有时被称为“外来”串音并且由下面更详细描述的图1b示出。双绞线线缆之间串音的存在可对网络的操作造成严重的困难，因为它能够引起信号经由网络中的端口之间不希望的路径发送。为了解决这些困难，线缆(例如，5类和6类UTP线缆)、连接器和相关组件通常被生产为确保串音程度保持在预定标准内。另外，必须经常根据准则安装和连接线缆，以确保网络遵循预定标准。本发明是鉴于以上考虑设计的。本发明涉及发明人的以下发现耦合单元从多个缆线之一耦合出的测试信号的特性依赖于该测试信号是经由单个缆线直接传播到耦合单元还是经由不同缆线之间的一个或多个耦合路径间接传播到耦合单元而不同。通过分析这种测试信号的一个或多个特性，本发明人已经发现可以确定该测试信号是经由单个缆线直接传播到耦合单元还是经由不同的缆线之间的一个或多个耦合路径间接传播到耦合单元。因此，总地来说，本发明提供了一种设备和方法，该设备和方法通过对由耦合单元从多个缆线之一耦合出的测试信号的至少一个特性进行分析，来确定该测试信号是经由单个缆线直接传播到耦合单元还是经由不同缆线之间的一个或多个耦合路径间接传播到耦合单元。关于测试信号是经由单个缆线直接传播到耦合单元还是经由不同缆线之间的一个或多个耦合路径间接传播到耦合单元的确定可有利地用于操作或诊断的目的，例如，识别网络中的端口之间的互连。在此，为了简洁，将经由单个缆线在第一耦合单元和第二耦合单元之间直接传播的测试信号称为“直接信号”，将经由在不同缆线之间延伸的耦合路径在第一耦合单元和第二耦合单元之间传播的信号称为“串音信号”。如下面更详细地解释的，本发明人已经发现，直接信号具有与串音信号不同的特性(例如，在时域和频域上)。这种不同例如由下面更详细地描述的图1a和图1b示出。在第一方面，本发明提供根据权利要求1所述的信号处理设备。换句话说，该信号处理设备能够区分直接信号和串音信号。以这种方式，该信号处理设备不同于也属于本发明人的英国专利申请GB0905361. 2号、美国专利申请11/597575号和国际专利申请PCT/GB2010/000594号中描述的设备，因为这些专利申请中描述的设备没有被配置为能够区分这些不同类型的信号。在此，应当理解，信号处理单元确定条件(i)为真表示第一缆线也是第二缆线。同样地，应当理解，信号处理单元确定条件(ii)为真表示第一缆线不同于第二缆线。
在此，还应当理解，信号处理单元也许不能针对第二耦合单元耦合出的每个第二测试信号都确定出条件(i)和(ii)哪个为真。例如，如果第二测试信号不是由第一耦合单元耦合到第一缆线的第一测试信号导致的，那么就可能是这种情况。例如，如果该信号处理单元需要在它具有足够信息以针对多个第二测试信号中的任一个或多个确定条件(i)或
(ii)为真之前分析所述多个第二测试信号的特性，则也可能是这种情况。在此，术语“线缆”是指包括至少两个导线的单线缆。术语“缆线”是指一个这种线缆或者其导线直接(即通过直接电(欧姆)接触)耦合在一起的多个这种线缆。在此，当在文中描述信号在缆线中的至少两个导线“之间”传播时，意味着该信号由于导线之间的耦合而沿着缆线传播，该信号在导线之间状态是不同的。这种信号通常被称为“差分”信号。因此，差分信号有别于所谓的“共模”信号，在“共模”信号的情况下，所有导线具有基本相同的状态，并且信号在所有导线和外部基准(例如，地线)之间状态是不同的。例如，在缆线中的至少两个导线之间传播的信号可以是电压信号，S卩，由耦合在至少两个导线之间的电感和电容引起的、沿着缆线传播的缆线中至少两个导线之间的电压差。在此，每米的电容和每米的电感将一般地确定例如这种电压信号的传播速度。为了避免疑问，当本文中将信号描述为沿着缆线传播时，该信号不必沿着缆线的整个长度传播。同样地，当在本文中将信号描述为沿着缆线传播时，该信号不必沿着缆线的整个长度传播。该信号处理设备可以包括多个缆线。该信号处理设备可以包括包含该多个缆线的网络。该网络可以包括多个端口，所述多个端口可以通过所述多个缆线相互连接。尽管该设备可以只具有一个第一耦合单元且只具有一个第二耦合单元，但是该设备优选包括多个第一耦合单元和/或多个第二耦合单元。优选地，该设备具有多个第一耦合单元，每个第一耦合单元被配置为耦合到多个缆线中的相应的第一缆线，并且将由信号产生单元产生的相应的第一测试信号耦合到相应的第一缆线，使得相应的第一测试信号在相应的第一缆线中的至少两个导线之间沿着相应的第一缆线传播。在存在多个第一耦合单元的情况下，这些第一耦合单元优选配置为每次耦合一个由测试信号产生单元产生的相应的第一测试信号。这样，可以避免例如由串音引起的多个缆线中的测试信号之间的干扰。此外，每次耦合第一测试信号中的一个可以帮助信号处理单元确定导致随后多个第二耦合单元耦合出的一个或多个第二测试信号的第一测试信号中耦合的第一耦合单元。确定导致一个或多个第二测试信号的第一测试信号中耦合的第一耦合单元可以用于例如帮助信号处理单元识别网络中端口之间的互连。优选地，该设备包括多个第二耦合单元，每个第二耦合单元被配置为耦合到多个缆线中的相应的第二缆线，并且如果在相应的第二缆线中存在相应的第二测试信号，则将所述相应的第二测试信号耦合出相应的第二缆线。在存在多个第二耦合单元的情况下，所述信号处理单元优选地被配置为，如果所述第二耦合单元中的任一个或多个耦合出相应的第二测试信号，则分析这该第二测试信号或每个相应的第二测试信号的一个或多个特性，以基于所述一个或多个分析出的特性，针对至少一个相应的第二测试信号确定下面的条件如果有的话其中哪个条件为真(i)相应的第二测试信号是经由耦合至所述第一和第二耦合单元的单个缆线从第一耦合单元直接传播到第二耦合单元的直接信号；(ii)相应的第二测试信号是经由分别耦合至所述第一和第二耦合单元的不同缆线之间的一个或多个耦合路径间接从第一耦合单元间接传播到 第二耦合单元的串音。在此，应当理解，针对相应的第二测试信号确定条件(i)为真表示相应的第二测试信号是由第一耦合单元耦合到第一缆线中的第一测试信号导致的，该第一线缆也是从其耦合出相应的第二测试信号的第二缆线。同样地，应当理解，针对相应的第二测试信号确定条件(ii)为真表示相应的第二测试信号是由第一耦合单元耦合到第一缆线中的第一测试信号导致的，该第一线缆不同于从其耦合出相应的第二测试信号的第二缆线。在一些实施例中，该信号处理单元可被配置为只分析相应的第二测试信号的一个或多个特性，以针对该第二测试信号确定条件(i)或(ii)是否为真。然而，该信号处理单元同样可以配置为分析多个相应的第二测试信号中的每一个的一个或多个特性，以针对所述相应的第二测试信号中的一个或多个确定条件(i)或(ii)是否为真。信号处理单元针对第二测试信号确定条件(i)和(ii)如果有的话其中哪个是真的可有利地用于操作或诊断的目的。优选地，信号处理单元的确定被用于识别包括多个缆线的网络中的端口之间的互连。因此，信号处理设备优选实施为用于识别包括多个缆线的网络中的端口之间互连的网络互连识别设备。为此，该信号处理设备优选地配置为，如果确定由第二耦合单元耦合出的第二测试信号是从第一耦合单元经由耦合至所述第一和第二耦合单元的单个缆线直接传播到第二耦合单元的直接信号，则识别出与第一耦合单元相关联的第一端口和与第二耦合单元相关联的第二端口之间的互连。该第一耦合单元或者每个第一耦合单元可以与网络中相应的第一端口相关联，并且该第一耦合单元或者每个第二耦合单元可以与该网络中相应的第二端口相关联。信号处理单元可以另外地或者可选地配置为，如果确定由第二耦合单元耦合出的第二测试信号是串音信号，则测量该串音信号的振幅。可以使用信号处理领域的技术人员公知的技术测量串音信号的振幅。测得的串音信号的振幅可被用于例如确定网络中的端口之间是否存在太多的串音。太多的串音可能是线缆彼此靠得太近的征兆，因此可以向网络操作员表明需要分隔网络中的线缆。由信号产生单元产生的第一测试信号可以是具有特性的任何信号，使得当第一测试信号被第一耦合单元耦合到多个线缆中的一个时，可以分析所导致的由第二耦合单元从所述多个线缆中的一个耦合出的第二测试信号的特性，以确定所得到的第二测试信号是直接信号还是串音信号。本发明人已经发现适合于进行时域反射或频域反射的信号是适当的。因此，信号产生单元可被配置为产生适合于进行时域反射的第一测试信号和/或适合于进行频域反射的第一测试信号。在时域反射中，系统响应被测量为时间的函数。适于时域反射的测试信号可以例如是例如具有低于IOns的持续时间(其对应于2米的电长度)的脉冲或窄瞬态测试信号。在频域反射中，系统响应被测量为频率的函数。适于频域反射的测试信号可以例如是扫频的正弦波或伪随机噪声。如本领域的技术人员所知的，可以经由逆傅里叶变化将频域信息转换为对应的时域响应。优选地，信号产生单元被配置为产生作为电压信号的第一测试信号。 如信号处理领域的技术人员所知，可以分析第二测试信号的多个不同特性以确定第二测试信号是直接信号还是串音信号。下面参照图6-11讨论这些特性中的一些以及用于分析这些特性以区分直接信号和串音信号的技术。例如，由信号处理单元分析的第二测试信号或者每个第二测试信号的一个或多个特性可以包括以下特性中的任一个或多个第二测试信号的振幅；在多个频率测得的第二测试信号的振幅；第二测试信号的振幅-频率特性；第二测试信号的振幅-距离特性；以及第二测试信号的振幅-时间特性。然而，本发明人不认为该特性列表是排他的。例如，由信号处理单元分析的第二测试信号或者每个第二测试信号的一个或多个特性同样可以包括第二测试信号的相位中的任一个或多个，或者在多个频率测得的第二测试信号的相位。为了完整性，据观察，沿着线缆传播的信号的速度一般是恒定的，时间与距离成正t匕，因此振幅-距离特性也可被认为是振幅-时间特性。在一些实施例中，信号产生单元可被配置为产生第一类型的第一测试信号和第二类型的第一测试信号。第一和第二类型的第一测试信号例如可适于进行不同类型的分析。优选地，信号处理单元被配置为分析第一类型的第二测试信号和第二类型的第二测试信号的一个或多个特性。优选地，第一类型的测试信号是频域测试信号，并且第二类型的测试信号是频域测试信号，第一类型的测试信号包含比第二类型的测试信号少的频率值。因此，例如，第一类型的第一测试信号可以是只包含八个不同频率值的扫频正弦波，第二类型的第一测试信号是包含128个不同频率值的扫频正弦波。如果存在多个第二耦合单元，则信号处理单元可被配置为，如果不止一个第二耦合单元耦合出相应的第一类型的第二测试信号，则分析每个相应的第一类型的第二测试信号的一个或多个特性以建立第二稱合单兀的候选列表，该候选列表包括被识别为可能I禹合出直接信号的第二耦合单元。在此情况下，信号处理单元优选被进一步配置为，如果不止一个候选的第二耦合单元耦合出相应的第二类型的第二测试信号，则分析每个相应的第二类型的第二测试信号的一个或多个特性以确定相应的第二类型的第二测试信号如果有的话其中哪个是直接信号。这样，如果与分析第一类型的测试信号相比，分析第二类型的测试信号用时更长，但是更准确，则可以减小用于确定多个第二耦合单元中的哪一个耦合出直接信号所花费的时间。例如，如果第一和第二类型的测试信号都是频域测试信号，第一类型的测试信号包含比第二类型的测试信号少的频率值，则可能是这种情况，因为包含更大数目的频率值的频域测试信号一般要用更长的时间来分析，但是一般允许更准确地确定测试信号是直接信号还是串首彳目号。可以利用该设备的多个缆线可以是任何类型的缆线，其中所述一个或多个线缆每个具有至少两个导线。然而，优选地，所述多个缆线每个包括一个或多个双绞线线缆，即，包括多个双绞线的线缆。优选地，该第一耦合单元或者每个第一耦合单元被配置为将由该信号产生单元产生的相应的第一测试信号耦合到所述多个缆线中相应的第一缆线，使得相应的第一测试信号在相应的第一缆线中的至少两个双绞线之间沿着相应的第一缆线传播。另外，优选地，第二耦合单元或者每个第二耦合单元被配置为，在相应的第二测试信号在所述多个缆线中的相应的第二缆线中的至少两个双绞线之间传播之后，从所述相应的第二缆线耦合出相应的第二测试信号。
优选地，该第一耦合单元或者每个第一耦合单元被配置为，通过与所述多个缆线中对应的第一缆线的导线非接触耦合，将相应的第一测试信号耦合到相应的第一缆线中。在此情况下，非接触耦合是指不涉及与缆线的导线的直接电(欧姆)接触的耦合。同样地，该第二耦合单元或者每个第二耦合单元优选地配置为，通过与所述多个缆线中相应的第二缆线的导线非接触耦合，从对应的第二缆线耦合出相应的第二测试信号。然而，代替使用被配置为通过与缆线的导线的直接电(欧姆)接触耦合到缆线的第一和第二耦合单元也同样是可能的，并且是在信号处理领域中的技术人员的能力内。下面参照图3-5描述耦合单元，该耦合单元能够通过接触式耦合将信号产生单元产生的测试信号耦合到双绞线缆线中，使得该信号在双绞线缆线中的至少两个双绞线之间传播(或者在该信号传播之后，将其从双绞线缆线中耦合出)，并且也是本发明人的英国专利申请GB0905361. 2号、美国专利申请11/597575号以及国际专利申请PCT/GB2010/000594号中描述的耦合单元。因此，该第一耦合单元或者每个第一耦合单元可以包括以下特性中的任一个或多个第一和第二电极，被配置为在其间产生电场，以通过与双绞线线缆中的双绞线的非接触式耦合将电压信号(例如，其可以是由信号产生装置产生的第一测试信号)耦合到该双绞线线缆中，使得该电压信号在至少两个双绞线之间沿着该双绞线线缆传播；电隔离装置(例如，平衡-不平衡变压器(balun))，被配置为将电极与信号产生单元电隔离；屏蔽装置，用于屏蔽电极使其免受外部电磁场影响；转换装置(例如，扼流环)，用于将来自信号产生单元的单端电压信号转换为差分电压信号以耦合到所述电极；以及外壳，可被设置为夹在在双绞线线缆上。同样地，该第二耦合单元或者每个第二耦合单元可以包括以下特性中的任一个或多个第一和第二电极，被配置为通过与电压信号(其可以例如是从由第一耦合单元耦合到所述多个缆线的一个缆线中的第一测试信号得到的第二测试信号)传播的双绞线线缆中的至少两个双绞线非接触式耦合，从所述双绞线线缆中耦合出所述电压信号；电隔离装置(例如，平衡-不平衡变压器)，被配置为将电极与信号处理单元电隔离；屏蔽装置，用于屏蔽电极使其免受外部电磁场影响；转换装置(例如，扼流环)，用于将来自所述电极的差分电压信号转换为单端电压信号以耦合到信号处理单元；以及外壳，可被设置为夹在在双绞线线缆上。如也是本发明人的英国专利申请GB0905361. 2号、美国专利申请11/597575号以及国际专利申请PCT/GB2010/000594号中讨论的，已经发现，第一和第二电极与电隔离装置的结合特别有利于减小双绞线线缆之间的串音。在第二方面，本发明提供根据权利要求14所述的信号处理方法。该方法可以包括关于第一方面描述的任何特性或与该特性相对应的方法步骤。因此，该方法例如可以包括使用多个第二耦合单元中的每一个，从多个缆线中的相应的第二缆线耦合出相应的第二测试信号；以及分析每个相应的第二测试信号的一个或多个特性，以针对至少一个相应的测试信号，基于分析出的所述一个或多个特性，确定条件
(i)和(ii)如果有的话其中哪一个是真的。 同样地，该方法例如可以进一步包括如果确定由第二耦合单元耦合出的第二测试信号是经由耦合至第一和第二耦合单元的单个缆线从第一耦合单元直接传播到第二耦合单元的直接信号，则识别与第一耦合单元相关联的第一端口和与第二耦合单元相关联的第二端口之间的互连。本发明还包括所描述的各方面和优选特性的任意组合，除非这种组合明显不可以或者明确避免。下面参照附图讨论我们提出的实施例，其中图1a和图1b分别示出用于说明“直接信号”和“串音信号”的配置。图2示出实施为网络互连识别设备的测试信号处理设备。图3a和图3b示出用于将在双绞线之间传播的电压信号耦合到双绞线线缆中并且从双绞线线缆耦合出在双绞线之间传播的电压信号的一对电极。图4示出可以在图2的网络互连识别设备中使用的耦合单元。图5a和图5b分别示出第一耦合单元和与第一耦合单元相关联的电路以及第二耦合单元和与第二耦合单元相关联的电路，其中第一耦合单元用于将电压信号耦合到双绞线线缆中，第二耦合单元用于从双绞线线缆耦合出电压信号。图6示出用于表明直接信号和串音信号的不同特性的实验配置。图7示出使用图6的设备产生的直接信号和相应的串音信号的振幅-频率图。图8a_8c是在时域中示出使用图6的设备产生的直接信号和串音信号的示意图。图9不出参照图8描述的直接信号和串音信号的理论上的振幅-时间图。图1Oa和图1Ob分别不出使用图6的设备产生的直接信号和串音信号的振幅-时间图。图1la和图1lb分别示出使用图6的设备产生的直接信号和串音信号的振幅-距离图。图12示出被组织成服务器排、交叉连接排和网络排的典型接线系统。图1a示出用于说明“直接信号”的配置。图1a的配置包括第一缆线110a、第一(“发送器”)耦合单元120和第二 (“接收器”)耦合单元140。第一耦合单元120被配置为耦合到多个缆线中的第一缆线，并且将第一测试信号耦合到第一缆线中，使得第一测试信号在第一缆线中的至少两个导线之间沿着第一缆线传播。第二耦合单元140被配置为耦合到多个缆线中的第二缆线，并且如果在该第二缆线中存在第二测试信号，则将第二测试信号耦合出第二缆线。在图1a中，第一耦合单元120和第二耦合单元140耦合到同一缆线，即，第一缆线IlOa0因此，由第二耦合单元140从第一缆线IlOa耦合出的第二测试信号将经由单个缆线从第一耦合单元120直接传播到第二耦合单元140。因此，以这种方式传播的测试信号可被称为“直接信号”。图1b示出用于说明“串音信号”的配置。除了存在另外的第二和第三缆线110b、IlOc且第二耦合单元140耦合到与第一耦合单元120不同的缆线(S卩，耦合到第二缆线IlOb而不是第一缆线IlOa)以外，图1b的配置与图1a的配置相同。因此，由第二耦合单元140从第二缆线IlOb耦合出的第二测试信号将经由不同缆线之间的一个或多个耦合路径从第一耦合单元120间接传播到第二耦合单元140。因此，以这种方式传播的测试信号可被称为“串音信号”。可以选择性地使用词语“外来的”来描述该串音信号，以表明该串音出现在不同的缆线之间，而不是出现在单个缆线内。在图1b中用箭头象征性地表示第一缆线IlOa和第二缆线IlOb之间的一个或多个耦合路径。这些耦合路径典型地包括不希望的电容和/或电感耦合路径，并且可以涉及第一耦合单元120和第二耦合单元140分别耦合的缆线以外的缆线，例如，图1b中所示的第三缆线110c。注意，在图1a和图1b中，第一、第二和第三缆线110a、110b、110c中的每个包括多个线缆(例如，UTP线缆)，它们的导线由适当的连接器112 (例如，RJ-45型连接器)直接耦合在一起。然而，每个缆线110a、110b、110c可以只包括一个线缆。在每种情况下，串音信号都不同于直接信号，因为它经由一个或多个(非欧姆，例如，电容或电感)耦合路径在不同的缆线之间传播。图2示出被实施为网络互连识别设备200的测试信号处理设备，用于识别包括多个缆线的网络中的端口之间的互连。图2还示出包括多个第一缆线210a_d的网络，多个第一缆线210a_d连接到第一配线架215a中容纳的多个第一端口 231a-d。第一缆线210a_d例如可以通向局域网中的文件服务器和交换机。该网络还包括多个第二缆线210e-h，其连接到第二配线架215b中容纳的多个第二端口 213e_h。第一端口 213a_d和第二端口 213e_h通过多个跳线211相互连接，但是为了简洁，在图2中只示出多个跳线211中的一个跳线。图2中所示的网络互连识别设备200具有多个第一耦合单元220a_d和信号产生单元(未示出)。网络识别设备200中包括的信号产生单元例如可以是下面参照图5a描述的。每个第一耦合单元220a_d耦合到相应的第一缆线210a_d，与第一配线架中的相应端口 213a_d相关联，并且被配置为将信号产生单元产生的相应的第一测试信号耦合到相应的第一缆线210a_d中，使得相应的第一测试信号在相应的第一缆线210a_d中的至少两个导线之间沿着相应的第一缆线210a_d传播。图2的设备还具有多个第二耦合单元240a_d和信号处理单元(未示出)。网络识别设备200中包括的信号处理单元例如可以是下面参照图5b描述的。每个第二耦合单元240a_d耦合到相应的第二缆线210e_h，与第二配线架215b中相应的端口 213e_h相关联，并且被配置为如果在相应的第二缆线210e_h中存在相应的第二测试信号，则从相应的第二缆线210e_h中耦合出相应的第二测试信号。典型地，由第二耦合单元240a_d之一从相应的第二缆线210e_h耦合出的相应的第二测试信号将由第一耦合单元220a_d之一耦合到相应的一个第一缆线210a_d的第一测试信号导致。信号处理单元被配置为，如果第二耦合单元240a_d中的任一个或多个耦合出相应的第二测试信号，则分析该第二测试信号或者每个相应的第二测试信号的一个或多个特性，以基于分析出的一个或多个特性，针对至少一个相应的第二测试信号确定以下条件如果有的话其中哪个为真(i)相应的第二测试信号是经由耦合至第一和第二耦合单元的单个缆线从第一耦合单元220a-d直接传播到第二耦合单元240a-d的直接信号；(ii)相应的第二测试信号是经由第一和第二耦合单元分别耦合的不同缆线之间的一个或多个耦合路径从第一耦合单元220a-d间接传播到第二耦合单元240a-d的串音信号。优选地，信号处理单元被进一步配置为，如果确定由第二耦合单元240a_d耦合出的第二测试信号是经由第一和第二耦合单元耦合的单个缆线从第一耦合单元220a_d直接传播到第二稱合单兀240a_d的直接信号，则识别与第一稱合单兀220a_d相关联的第一端口和与第二耦合单元240a_d相关联的第二端口之间的互连。信号处理单元可以另外地或可选地配置为，如果确定由第二耦合单元耦合出的第二测试信号是串音信号，则测量该串音信号的振幅。在一些实施例中，信号产生单元可被配置为产生第一类型的第一测试信号(例如，包含相对少数目的频率值(例如，八个频率值)的频域测试信号)和第二类型的第一测试信号(例如，包含相对大数目的频率值(例如，128个频率值)的频域测试信号)。优选地，信号处理单元被配置为分析第一类型的第二测试信号和第二类型的第二测试信号的一个或多个特性。 在一些实施例中，信号处理单元可被配置为，如果不止一个第二耦合单元240a_d耦合出相应的第一类型的第二测试信号，则分析每个相应的第一类型的第二测试信号的一个或多个特性，以建立第二耦合单元240a_d的候选列表，该候选列表包括被识别为可能耦合出直接信号的第二耦合单元240a_d。信号处理单元优选进一步配置为，如果不止一个候选的第二耦合单元240a_d耦合出相应的第二类型的第二测试信号，则分析每个相应的第二类型的第二测试信号的一个或多个特性，以确定相应的第二类型的第二测试信号如果有的话其中哪一个是直接信号。在图2中，第一缆线210c被示出为通过跳线211连接到第二缆线210h，从而第一和第二缆线210c、210h形成同一(单个)缆线的一部分。因此，第一耦合单元210c和第二耦合单元210h在图2中被示出为耦合到同一缆线。应当理解，尽管图2中的第一缆线210a_d、第一端口 213a_d、第一耦合单元220a_d、第二缆线210e_h、第二端口 213e_h和第二耦合单元中的每一个仅被示出为四个，但是根据网络要求可以容易地使用更少或更多数目的这些项目中的每一个。图3a和图3b示出电极对322a、322b， 用于将在双绞线之间传播的电压信号耦合到双绞线线缆310中并且从双绞线310中耦合出电压信号。例如，可以在图2中所示的网络互连识别设备200的第一耦合单元220a-d中的一个或者第二耦合单元240a_d中的一个中使用电极对322a、322b。也是本发明人的英国专利申请GB0905361. 2号、美国专利申请11/597575号和国际专利申请PCT/GB2010/000594号中也示出并描述了图3a和图3b中所示的电极322a、322b。如图3a中所示，以第一极板的形式提供第一电极322a，并且以第二极板的形式提供第二电极322b。电极322a、322b—起构成电容器。在该不例中，形成第一和第二电极322a、322b的极板大约为20mm长和8_宽。极板可以由任何适当的材料制成,例如,铜箔。第一和第二电极322a、322b被间隔开以允许在它们之间容纳双绞线线缆310，使得电极322a、322b位于双绞线线缆310的正相对的两侧上。形成电极322a、322b的每个极板具有向内弯曲(即，凹面)的接触表面，用于接触双绞线线缆310的凸起外表面314，在此情况下，是绝缘屏蔽装置的外表面。极板的接触表面的曲率与双绞线线缆310的凸面外表面314的曲率相符，使得电极322a、322b可以保持与凸面外表面314接触。
为了通过与双绞线非接触式耦合将例如来自信号产生单元的电压信号耦合到双绞线线缆310中，可以将该电压信号耦合到电极322a、322b，使得在电极322a、322b之间产生对应的电场316。因为第一和第二电极322a、322b之间的电场316在双绞线1_2和5_6处不同，因而在双绞线1-2与5-6之间产生与耦合到电极322a、322b的电压信号相对应的电压。这样，可以将该电压信号耦合到线缆110中，使得它至少在双绞线1-2和5-6之间传播。如现在参考在双绞线1-2和5-6之间传播的电压信号描述的一样，电极322a、322b可以另外地或附加地用于通过与电压信号在其间传播的至少两个双绞线非接触式耦合，从双绞线线缆310耦合出该电压信号。在线缆310的双绞线1-2与5-6之间传播的电压信号使得在双绞线1-2和5_6之间具有与其相关的电场316。电场316可以使得在第一和第二电极322a、322b之间产生与双绞线1-2和5-6之间的电压信号相对应的电压。这样，可以通过电极322a、322b从线缆310耦合出该电压信号。图3b示出图3a所示的电极对322a、322b以及另一对电极342a、342b。电极322a、322b可被用作第一耦合单元的电极，其中，第一耦合单元用于将电压信号耦合到双绞线310中，使得该信号在双绞线线缆310中的至少两个双绞线之间沿着双绞线线缆310传播。电极342a、342b可被用作第二耦合单元的电极，其中，第二耦合单元用于在电压信号沿着双绞线线缆310在至少两个双绞线310之间传播之后从双绞线线缆310中耦合出该电压信号。图3b还更详细地示出图3a的双绞线线缆310。如图3b所示，不仅每个双绞线1-2、3-4、5-6、7-8以与其它双绞线的对绞率不同的对绞率缠绕，而且所以双绞线都还另外相互缠绕。这在UTP线缆中是典型的。因为双绞线线缆310的所有双绞线1-2、3-4、5-6、7-8都相互缠绕，所以电极342a、342b不必排列成与将电压信号耦合到双绞线线缆310中的第一耦合单元的电极322a、322b相同的双绞线相邻。因此，可由电极342a、342b接收的信号的强度根据它们沿着双绞线线缆310的纵向位置而在最大和最小值之间改变。改变电极342a、342b的圆周位置具有类似的效果。
在实践中，发明人已经发现经常可以接收到足够强的信号而与电极342a、342b的纵向/圆周位置无关。然而，上述最大和最小值效果可以导致双绞线线缆上的“空”位置，在该“空”位置处不能耦合出电压信号。因此，可能需要调节电极342a、342b的纵向/圆周位置，以使这些电极接收(耦合出)具有期望强度的电压信号。避免需要调节第二耦合单元的电极342a、342b的纵向/圆周位置的替换方案是具有两对电极(即，总共四个电极)，以将电压信号耦合到双绞线线缆310 (未示出)和/或从其耦合出电压信号。例如，如果存在两对用于从双绞线线缆耦合出电压信号的电极，则可以选择这两对电极之间适当的纵向分离，以确保如果第一对电极处于“空”位置，则第二对电极将在最大值附近。可以使用检测器和/或开关以允许例如由信号处理单元选择接收最大电压信号的电极对。图4示出可以在图2的网络互连识别设备200中使用的耦合单元420，例如作为第一或第二耦合单元。耦合单元420能够通过非接触式耦合将信号产生单元产生的可作为测试信号的电压信号耦合到双绞线线缆410中，使得该电压信号在双绞线线缆410中的至少 两个双绞线之间传播(或者在传播该电压信号之后，从双绞线线缆410耦合出该电压信号)。也是本发明人的英国专利申请GB0905361. 2号、美国专利申请11/597575号和国际专利申请PCT/GB2010/000594号中也示出并描述了图4所示的耦合单元。耦合单元420包括第一电极422a和第二电极422b。耦合单元420优选包括电压信号耦合装置，该电压信号耦合装置可以包括第一端子425a、第二端子425b、平衡-不平衡变压器形式的电隔离装置424以及扼流环形式的转换装置426。耦合单元420优选包括静电屏形式的屏蔽装置429，其围绕电极422a、422b、电隔离装置424和转换装置426，并且优选地例如经由第二端子425b连接到本地地线GND。用于电隔离装置122的适当的平衡-不平衡变压器可以是Min1-Circuits (注册商标)型的MCL506T2-T1。用于转换装置124的适当的扼流环可以是Min1-Circuits (注册商标)型的MCL750T1-1。为了将电压信号耦合到双绞线线缆410，第一端子425a可以连接到信号产生单元(未示出)。第二端子425b可以连接到信号产生单元的本地地线GND。信号产生单元产生的电压信号可以是单端电压信号，其被转换装置426 (例如，扼流环)以本领域的技术人员已知的方式转换为差分电压信号。例如，如果信号产生单元产生(以复数相位表示法)表达为V.exp(j t)的正弦电压，则转换装置426输出的电压可表达为V. exp(j t)/2和-V. exp (j t)。然后，来自转换装置426的差分电压信号经由电隔离装置424耦合到电极422a、422b，电隔离装置424用于将电极422a、422b与信号产生单元电隔离。耦合单元420的电极422a、422b可以与参照图3a和图3b描述的电极相同，并且可以以相同的方式将电压信号耦合到双绞线线缆410中。如也属于本发明人的英国专利申请GB0905361. 2号、美国专利申请11/597575号和国际专利申请PCT/GB2010/000594号中描述的，发明人已经发现，在两个双绞线之间沿着双绞线线缆传播的电压信号能够可靠地传播并经过有用的距离，而不会在各双绞线内显著改变信号的传输。具体来说，发明人发现，使用电隔离的电极将电压信号耦合到双绞线线缆可帮助减小电压信号从该线缆泄漏出去，例如通过相邻的双绞线线缆。为了从双绞线线缆410耦合出电压信号，第一端子425a可以连接到信号处理单元(未示出)。第二端子425b可以连接到信号处理单元的本地地线GND。耦合单元420的电极422a、422b可以与参照图3a和图3b描述的电极相同，并且可以以相同的方式从双绞线线缆410中耦合出电压信号。然后，从双绞线线缆410耦合出的电压信号可以经由电隔离装置426和转换装置426耦合到信号处理单元。电极422a、422b接收到的电压信号可以是差分电压信号，该差分电压信号可以被转换装置426 (例如，扼流环)以本领域的技术人员所知的方式转换为单端电压。图5a示出用于将电压信号(例如，第一测试信号)耦合到双绞线线缆510的第一耦合单元520及与第一耦合单元520相关联的电路。可以在图2示出的网络互连识别设备200中使用第一耦合单元520。如图5a所示，第一耦合单元520包括电极对522a、522b、平衡-不平衡变压器形式的电隔离装置524、扼流环形式的转换装置526、放大器528以及屏蔽装置529。电极522a、522b、电隔离装置524和转换装置526可以是上文参照图3和图4描述的。屏蔽装置529屏蔽电极522a、522b，使其免受外部电磁场(如，其它附近双绞线线缆和附近耦合单元)影响。 耦合单元520优选具有外壳(未示出)，该外壳被设置为夹在双绞线线缆510上(例如，通过耦合单元中的适当槽或者适当的保持件)，使得电极对522a、522b接触双绞线线缆510的外表面的正相对的两侧。该外壳可以包括第二耦合单元540的一些或全部部件。与第一耦合单元520相关联的电路优选包括直接信号合成器530、现场可编程门阵列532和处理器536中的一个或多个，它们全部优选地如图5a中所示地连接。处理器536通过串行链路538连接到控制单元(未示出)，并且由控制单元控制。直接信号合成器530、现场可编程门阵列532和处理器536可以由例如图2中所示的网络互连识别设备中的多个第一耦合单元520共享。与第一耦合单元520相关的电路构成信号产生单元，其被配置为产生要被耦合单兀520的电极522a、522b稱合到双绞线线缆510的电压信号(例如，第一测试信号)。信号产生单元例如可以用于图2中所示的网络互连识别设备200。在操作中，直接信号合成器530优选由现场可编程门阵列532和处理器536控制，以产生要被提供给控制单元520的电压信号(例如，单端电压信号)。一旦产生单端电压信号之后，通过放大器528对来自直接信号合成器530的单端电压信号进行放大，然后以上面参照图3和图4描述的方式由耦合单元520的转换装置524、电隔离装置522和第一对电极522a、522b转换为差分电压信号并耦合到双绞线线缆510，S卩，使得该电压信号在双绞线线缆510中的至少两个双绞线之间传播。图5b示出用于从双绞线线缆510耦合出电压信号(例如，第二测试信号)的第二耦合单元及与第二耦合单元540相关联的电路。第二耦合单元540例如可以在图2中所示的设备中使用。如图5b所示，第二耦合单元540包括电极对542a、542b、平衡-不平衡变压器形式的电隔离装置544、扼流环形式的转换装置546、放大器548和屏蔽装置549。电极542a、542b、电隔离装置524和转换装置526可以是上文参照图3和图4描述的。如图5a中所示的第一稱合单兀一样，屏蔽装置549屏蔽电极542a、542b,使其免受外部电磁场(例如,其它附近双绞线线缆和附近耦合单元)影响。与图5a所不的第一f禹合单兀一样,第二f禹合单兀540优选具有外壳(未不出),其配置为夹在双绞线线缆510上(例如，通过耦合单元中的适当槽或者适当的保持件)，使得电极对522a、522b接触双绞线线缆510的外表面的正相对的两侧。该外壳可以包括第一耦合单元520的一些或全部部件。与第二耦合单元540相关联的电路优选包括放大器549、直接信号合成器550、现场可编程门阵列552、低通滤波器和放大器554、模拟-数字转换器555和处理器556中的一个或多个，它们全部优选如图5b中所示地连接。处理器556可以通过串行链路558连接到控制单元(未示出)，并且由控制单元控制。直接信号合成器550、现场可编程门阵列552、低通滤波器和放大器554、模拟-数字转换器555和处理器556可以由例如图2所示的网络互连识别设备中的多个第二耦合单元540共享。与第二耦合单元540相关的电路(包括处理器556)构成信号处理单元，其被配置为分析由第二耦合单元540耦合出的电压信号(例如，第二测试信号)的一个或多个特性。该信号处理单元例如可以用于图2中所示的网络互连识别设备200。
在操作中，当在双绞线之间传播的电压信号沿着双绞线线缆510传播到第二耦合单元540时，该电压信号被耦合单元540的电极对542a、542b、电隔离装置544和转换装置546以上文参照图3和图4描述的方式耦合出双绞线线缆510并且被转换为单端电压信号。然后，该单端电压信号被放大器548放大，被复用器549和低通滤波器和放大器554解调，然后传送到模拟-数字转换器550，在此，该信号被转换为数字信号。解调的最后阶段由现场可编程门阵列552来进行，然后该数字信号被传送到处理器556。图5a所示的多个第一耦合单元520可以被用作图2所示的网络互连识别设备200中的第一耦合单元，图5a所示的相关电路被用作用于产生第一测试信号的信号产生单元。类似地，图5b所示的多个第二耦合单元540可以被用作图2所示的网络互连识别设备200中的第二耦合单元，图5b所示的相关电路被用作用于针对至少一个相应的测试信号确定条件(i)和(ii)如果有的话其中哪个为真的信号处理单元。该确定例如可以由处理器556进行。如信号处理领域的技术人员所知，该信号处理单元可以分析第二测试信号的大量不同特性，以确定第二测试信号是直接信号还是串音信号。现在参照图6-11讨论这些特性中的一些以及用于分析这些特性以区别直接信号和串音信号的技术。图6示出用于说明直接信号和串音信号的不同特性的实验配置600。图6所示的实验配置600具有第一线缆和第二线缆610a、610b，它们是用束带616捆在一起的、分开的无终端长度的5类UTP线缆。具有与图5a所示的第一耦合单元520相对应的特征的第一耦合单元620耦合到第一线缆620a,以允许第一稱合单兀620将第一测试信号稱合到第一线缆610a中。各自具有与图5b所示的第二耦合单元540相对应的特征的两个第二耦合单元640a、640b分别在与第一耦合单元620相对端处耦合到第一线缆和第二线缆610a、610b中相应的线缆。第二耦合单元640a装配到第一线缆610a，S卩，与第一耦合单元620所耦合的线缆相同，因此耦合出作为直接信号的第二测试信号。另一第二耦合单元640b装配到第二线缆610b，S卩，与第一耦合单元620所耦合的线缆不同，因此耦合出作为串音信号的第二测试信号。图7示出使用图6的设备600产生的直接信号760和串音信号780的振幅-频率曲线图。为产生图7所示的曲线图，使用2米长的5类UTP线缆作为第一和第二线缆600a、600b。耦合到第一线缆610a的第一测试信号是从956kHz扫描到300MHz的包含大约1000个不同频率的宽带频率。记录第二耦合单元640a、640b耦合出的第二测试信号的相位和振幅。所记录的相位和振幅数据被直接用于产生图7的振幅-频率曲线图。如图7所示，直接信号760的平均(例如，均方根)振幅(能量)一般高于串音信号780的平均振幅。因此，第二耦合单元在所选频率处耦合出的第二测试信号的振幅表明该第二测试信号是直接信号还是串音信号。因此，信号处理单元为确定第二测试信号是直接信号还是串音信号而分析的第二测试信号的一个或多个特性可以包括第二测试信号的振幅。如信号处理领域的技术人员所知，存在很多用于分析第二测试信号的振幅以确定第二测试信号是直接信号还是串音信号的可能技术。 图7示出分析测试信号的振幅以区分直接信号和串音信号的潜在问题。在此，直接信号760和串音信号790 (特别是串音信号780)的各自振幅强烈依赖于频率。因此，尽管对于大多数频率，直接信号760的振幅大于串音信号780的振幅，但是在有些特定频率，串音信号780的振幅大于直接信号760的振幅(见图7的圆圈部分)。对于给定的线缆，这些特定频率典型地对应于该线缆的共振频率值，这些值由该线缆的长度和终端条件决定。因此,在第一和第二线缆610a、610b的共振重叠的地方，串音信号的振幅可能更高。为了解决该问题，在目前优选的技术中，由信号处理单元用以确定第二测试信号是直接信号还是串音信号而分析的第二测试信号的一个或多个特性包括在多个频率处测得的第二测试信号的振幅。例如，如图7所示，可以在9个不同的频率790处测量第二测试信号的振幅。优选地，频率790是彼此的非整数倍，以避免谐波。优选地，所述不同频率790在范围30至150MHz范围内。例如，可以结合在每个频率处测得的第二测试信号的振幅(例如，使用加权求和)，以产生用于表征该信号在频率范围上的总振幅的参数。如果该参数超过上阈值，则该第二测试信号可被确定为直接信号。如果该参数低于下阈值，则该第二测试信号可被确定为串音信号。如果该参数在上下阈值之间，则耦合出该第二测试信号的第二耦合单元可被候选列为可能耦合出直接信号。可以根据经验确定适当的上和/或下阈值。如图7所示，直接信号760的振幅-频率曲线图具有与串音信号780的振幅-频率曲线图不同的形状。具体来说，串音信号780的振幅-频率曲线图具有更尖的共振，其例如反映线缆长度及第一和第二线缆610a、610b之间的耦合路径。因此，由信号处理单元分析的、用以确定第二测试信号是直接信号还是串音信号的第二测试信号的一个或多个特性可以包括该测试信号的振幅-频率特性，例如，反映该测试信号的振幅-频率曲线形状的参数。图8a_8c是示出在时域中使用图6的设备600产生的直接信号860和串音信号880的示意图。为了产生图8a-c中所示的信号，假定包括一个周期正弦波的瞬态第一测试信号被第一耦合单元620耦合到第一线缆610a。例如可以使用本领域已知的频率扫描和傅立叶分析技术产生该瞬态第一测试信号。图8a_8c示出第一线缆61Oa和第二线缆61Ob之间的多个耦合路径619，经由该耦合路径耦合到第一线缆610a的能量可传播到第二线缆610b。在图8中，耦合路径619被示出为电容耦合路径。
如图8b所示，直接信号860在两个方向上沿着第一线缆610a传播，并且在第二耦合单元640a记录该直接信号沿着第一线缆610a的传播。如果该线缆是长的(如几十米)或者以阻抗与该线缆的特性阻抗匹配的电阻器终止，另外，如果该线缆没有中断，如连接器，则直接信号860将没有显著反射地传播，并且如图Sb中所示，将随着距离简单地衰减。如图Sc所示，串音信号880经由沿着第二线缆610b的长度的耦合路径619以分布方式耦合到第二线缆610b中。因此，如图Sc中所示，由第二耦合单元640b接收到的串音信号880在较长的时间段上散开。如果第一和第二线缆610a、610b具有类似的结构，则该串音信号将更强。图9示出参照图8描述的直接信号860和串音信号880的理论振幅-时间曲线。如图9的上面曲线所示，直接信号860趋向于随着时间衰减。这是因为来自该瞬 态第一测量信号的所有能量都在相对短的时间间隔内耦合到第一线缆610a。因此，直接信号860在两个方向上沿着第一线缆610a传播。沿着该线缆的阻抗变化引起反射，但是由于该发射器耦合的能量因电阻、电容和电感损失而消散在该线缆中，所以该信号的振幅总体上随时间衰减。如图9的下面曲线所示，串音信号880行为不同于检测信号860。在此，来自该瞬态第一测试信号的能量在一时间段上耦合到第二线缆610b，并且该耦合分布在第二线缆610b的长度上。因此，当该瞬态测试信号沿着第二线缆610b向前和向后传播时，串音信号880建立在起始时间段上。由于该能量因电阻、电容和电感损耗而消散在第一和第二线缆610a、610b中，所以在一时间段之后，直接信号860和串音信号880衰减到零。图1Oa和图1Ob分别示出使用图6的设备600产生的直接信号1060和串音信号1080的振幅-时间曲线。使用傅立叶变换来变换针对使用2米长的5类UTP线缆记录的相位和振幅数据以产生图7的曲线，从而产生图1Oa和图1Ob的振幅-时间曲线。图1Oa清楚示出随时间衰减的直接信号1060的振幅。与直接信号1060相反，图1Ob示出串音信号1080的振幅的最初建立，该振幅在最初建立之后，在剩余时间段逐渐衰减。从图8-10可以看出，直接信号的振幅-时间特性不同于串音信号的振幅-时间特性。具体来说，与直接信号相比，串音信号在较长的时间段上分散，并且串音信号逐渐建立，然后衰减，而不是以直接信号的方式简单地衰减。因此，由信号处理单元分析的用于确定第二测试信号是直接信号还是串音信号的第二测试信号的一个或多个特性可以包括测试信号的振幅-时间特性。如信号处理领域的技术人员所知，存在很多用于分析第二测试信号的一个或多个振幅-时间特性以确定第二测试信号是直接信号还是串音信号的可能的技术。当前优选的技术涉及针对多个时间间隔中的每个时间间隔计算第二测试信号的振幅的均方根。换句话说，第二测试信号的振幅-时间特性可以包括针对多个时间间隔中的每个时间间隔计算出的第二测试信号的振幅的均方根。对于图1Oa和图1Ob中记录的数据，针对图1Oa和图1Ob中标出的从Ons开始的长度为50ns的11个时间间隔(即，0ns-50ns、50ns-100ns等等，直到最后的时间间隔500ns-550ns)计算第二测试信号的振幅的均方根。与以后的时间间隔相比，直接信号在第一个50ns时间间隔期间具有最大的均方根值。另一方面，串音信号具有不同的形貌，最大均方根不在第一个50ns时间间隔期间。图1la和图1lb分别示出使用图6的设备600产生的直接信号1160和串音信号1180的振幅-时间曲线。为了产生图11中所示的曲线，使用了 90米长的5类UTP线缆。耦合到第一线缆610a中的第一测试信号是包括七个正弦波周期的瞬态第一测试信号，并且是使用本领域已知的频率扫描和傅立叶分析技术产生的。如图11所示，直接信号1160具有大的起始振幅。另外，还可以看到从第一线缆610a的一端的反射1190。直接信号1160的形状与瞬态第一测试信号一致。另一方面，串音信号1180具有较低的总体振幅，并且没有显示出与沿着单个缆线传播的信号一致的形状。从图11可以看到，直接信号的振幅-时间特性不同于串音信号的振幅-时间特性。具体来说，与直接信号相比，串音信号1180分散在更长的时间段上。如上文已经指出的，由单个处理单元分析的用于确定第二测试信号是直接信号还 是串音信号的第二测试信号的一个或多个特性可以包括第二测试信号的振幅-时间特性。用于分析第二测试信号的一个或多个振幅-时间特性以确定第二测试信号是直接信号还是串音信号的另一个可能的技术涉及将由第二耦合单元耦合出的多个第二测试信号中的每一个与已知是直接信号的基准信号交叉关联。交叉关联直接信号会在交叉关联后的信号中产生峰值。该峰值在时间轴上的位置对应于该信号从第一耦合单元向第二耦合单元扩散的时间。由于针对该线缆的传播速度是常数，所以这对应于这两个耦合单元之间该线缆的电长度。交叉关联串音信号会产生具有接近零的值的交叉关联信号。可以将例如根据经验确定的阈值应用于该交叉关联信号以确定由第二耦合单元耦合出的每个第二测试信号是直接信号还是串音信号。在与由第一耦合单元620耦合到第一缆线610a中的瞬态测试信号的长度相比，缆线610a、610b的长度短的情况下，例如仅几米，从该线缆的任何无终止端和从中断处的多重反射可能开始重叠。在此情况下，时域响应变得比图11中所示的更加复杂(例如由图1Oa和图1Ob所示的)。然而，即使在这些情况下，仍发现能够从串音信号中清楚区分出直接信号。当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”及其变体意味着包括所指定的特征、步骤或整数。该术语不应被解释为排除其它特征、步骤或整数的存在。以它们的特定形式或者根据用于进行所公开的功能的装置或者用于获得所公开的结果的方法或处理表达的，在以上说明中或者在所附权利要求中或者在附图中公开的特征可以根据需要分开地或任意组合这些特征来使用，从而以不同的形式实现本发明。尽管已经结合上面描述的示例性实施例描述了本发明，但是在给出本公开内容以后，在不偏离所公开的广泛的概念的情况下，许多等同的修改和变化对于本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，在此授予的专利的范围意图仅由关于说明书和附图解释的所附权利要求限定，而不局限于本文描述的实施例。
权利要求
1.一种用于与多个缆线一起使用的信号处理设备，所述信号处理设备具有 信号产生单元，其被配置为产生第一测试信号； 第一耦合单元，其被配置为耦合到所述多个缆线中的第一缆线，并且被配置为将所述信号产生单元产生的第一测试信号耦合到所述第一缆线中，使得所述第一测试信号在所述第一缆线中的至少两个导线之间沿着所述第一缆线传播； 第二耦合单元，其被配置为耦合到所述多个缆线中的第二缆线，并且在所述第二缆线中存在第二测试信号的情况下，所述第二耦合单元被配置为从所述第二缆线中耦合出所述第二测试信号；以及 信号处理单元，其被配置为，在所述第二耦合单元从所述多个缆线中的第二缆线耦合出第二测试信号的情况下，对所述第二测试信号的一个或多个特性进行分析，以基于分析出的一个或多个特性确定以下条件如果有的话其中哪个条件为真 (i)所述第二测试信号是经由耦合至所述第一耦合单元和第二耦合单元的单个缆线从所述第一耦合单元直接传播到所述第二耦合单元的直接信号； (ii)所述第二测试信号是经由分别耦合至所述第一耦合单元和所述第二耦合单元的不同缆线之间的一个或多个耦合路径从所述第一耦合单元间接传播到所述第二耦合单元的串音信号。
2.根据权利要求1所述的信号处理设备，其中 所述设备具有多个第一耦合单元，每个第一耦合单元被配置为耦合到所述多个缆线中的相应的第一缆线，并且将所述信号产生单元产生的相应的第一测试信号耦合到所述相应的第一缆线中，使得所述相应的第一测试信号在所述相应的第一缆线中的至少两个导线之间沿着所述相应的第一缆线传播； 所述设备具有多个第二耦合单元，每个第二耦合单元被配置为耦合到所述多个缆线中相应的第二缆线，并且在所述相应的第二缆线中存在相应的第二测试信号的情况下，所述每个第二耦合单元被配置为从所述相应的第二缆线中耦合出所述相应的第二测试信号；所述信号处理单元被配置为，在所述第二耦合单元中的任一个或多个第二耦合单元耦合出相应的第二测试信号的情况下，对所述相应的第二测试信号或者每个相应的第二测试信号的一个或多个特性进行分析，以基于分析出的一个或多个特性，针对至少一个相应的第二测试信号确定如果以下条件有的话其中哪个条件为真 (i)所述相应的第二测试信号是经由耦合至第一耦合单元和第二耦合单元的单个缆线从所述第一耦合单元直接传播到所述第二耦合单元的直接信号； ( )所述相应的第二测试信号是经由分别耦合至第一耦合单元和第二耦合单元的不同缆线之间的一个或多个耦合路径从所述第一耦合单元间接传播到所述第二耦合单元的串音信号。
3.根据权利要求1或2所述的测试信号处理设备，其中 所述信号处理单元被配置为，在确定由第二耦合单元耦合出的第二测试信号是经由耦合至所述第一耦合单元和所述第二耦合单元的单个缆线从所述第一耦合单元直接传播到所述第二耦合单元的直接信号的情况下，识别与所述第一耦合单元相关联的第一端口和与所述第二耦合单元相关联的第二端口之间的互连。
4.根据上述任一项权利要求所述的测试信号处理设备，其中，所述信号处理单元被配置为，在确定第二耦合单元耦合出的第二测试信号是串音信号的情况下，测量所述串音信号的幅度。
5.根据上述任一项权利要求所述的测试信号处理设备，其中，所述信号产生单元被配置为生成适于执行时域反射的第一测试信号和/或适于执行频域反射的第一测试信号。
6.根据上述任一项权利要求所述的测试信号处理设备，其中由所述信号处理单元分析出的所述第二测试信号或者每个第二测试信号的所述一个或多个特性可以包括以下特性中的任一个或多个 所述第二测试信号的振幅； 在多个频率处测得的所述第二测试信号的振幅； 所述第二测试信号的相位； 在多个频率处测得的所述第二测试信号的相位； 所述第二测试信号的振幅-频率特性； 所述第二测试信号的振幅-距离特性；以及 所述第二测试信号的振幅-时间特性。
7.根据上述任一项权利要求所述的测试信号处理设备，其中 所述信号产生单元被配置为产生第一类型的第一测试信号和第二类型的第一测试信号。
8.根据上述任一项权利要求所述的测试信号处理设备，其中 存在多个所述第二耦合单元； 所述信号处理单元被配置为，在不止一个所述第二耦合单元耦合出相应的第一类型的第二测试信号的情况下，对每个相应的第一类型的第二测试信号的一个或多个特性进行分析，以建立第二耦合单元候选列表，所述候选列表包括被识别为可能耦合出直接信号的第二耦合单元；以及 所述信号处理单元被进一步配置为，在不止一个的候选列出的第二耦合单元耦合出相应的第二类型的第二测试信号的情况下，对每个相应的第二类型的第二测试信号的一个或多个特性进行分析，以确定所述相应的第二类型的第二测试信号如果有的话其中哪个是直接信号。
9.根据上述任一项权利要求所述的测试信号处理设备，其中所述多个缆线各自包括一个或多个双绞线线缆。
10.根据权利要求9所述的测试信号处理设备，其中 所述第一耦合单元或者每个第一耦合单元被配置为将所述信号产生单元产生的相应的第一测试信号耦合到所述多个缆线中的相应的第一缆线，使得所述相应的第一测试信号在所述相应的第一缆线中的至少两个双绞线之间沿着所述相应的第一缆线传播；以及所述第二耦合单元或者每个第二耦合单元被配置为，在相应的第二测试信号在所述多个缆线中的相应的第二缆线中的至少两个双绞线之间传播之后，从所述相应的第二缆线耦合出所述相应的第二测试信号。
11.根据上述任一项权利要求所述的测试信号处理设备，其中 所述第一耦合单元或者每个第一耦合单元被配置为，通过与所述多个缆线中的相应的第一缆线的导线非接触式耦合，将相应的第一测试信号耦合到所述相应的第一缆线中；以及/或者 所述第二耦合单元或者每个第二耦合单元被优选配置为，通过与所述多个缆线中相应的第二缆线的导线非接触式耦合，从所述相应的第二缆线耦合出相应的第二测试信号。
12.根据上述任一项权利要求所述的测试信号处理设备，其中所述第一耦合单元或者每个第一耦合单元包括 第一电极和第二电极，被配置为在所述第一电极和所述第二电极之间产生电场，以通过与双绞线线缆中的双绞线非接触式耦合将电压信号耦合到所述双绞线线缆中，使得所述电压信号在至少两个所述双绞线之间沿着所述双绞线线缆传播；以及电隔离装置，其被配置为将所述电极与所述信号产生单元电隔离。
13.根据上述任一项权利要求所述的测试信号处理设备，其中所述第二耦合单元或者每个第二耦合单元包括 第一电极和第二电极，被配置为通过与电压信号已经在其之间传播的双绞线线缆中的至少两个双绞线非接触式耦合，从所述双绞线线缆中耦合出所述电压信号；以及电隔离装置，其被配置为将所述电极与所述信号处理单元电隔离。
14.一种信号处理方法,包括 产生第一测试信号； 使用第一耦合单元将所述第一测试信号耦合到多个缆线中的第一缆线中，使得所述第一测试信号在所述第一缆线中的至少两个导线之间沿着所述第一缆线传播； 使用第二耦合单元从所述第二缆线中耦合出第二测试信号；以及对所述第二测试信号的一个或多个特性进行分析，以基于分析出的一个或多个特性确定以下条件如果有的话其中哪个条件为真 (i)所述第二测试信号是经由耦合至所述第一耦合单元和所述第二耦合单元的单个缆线从所述第一耦合单元直接传播到所述第二耦合单元的直接信号； ( )所述第二测试信号是经由分别耦合至所述第一耦合单元和所述第二耦合单元的不同缆线之间的一个或多个耦合路径从所述第一耦合单元间接传播到所述第二耦合单元的串音信号。
15.根据权利要求14所述的信号处理方法，其中所述方法进一步包括如果确定由第二耦合单元耦合出的第二测试信号是经由耦合至第一耦合单元和第二耦合单元的单个缆线从所述第一耦合单元直接传播到所述第二耦合单元的直接信号，则识别与所述第一耦合单元相关联的第一端口和与所述第二耦合单元相关联的第二端口之间的互连。
16.基本上如说明书中参照附图描述的并且如附图中示出的任一实施例的信号处理设备。
17.基本上如说明书中参照附图描述的并且如附图中示出的任一实施例的信号处理方法。
全文摘要
一种设备和方法，用于对由耦合单元从多个缆线之一耦合出的测试信号的至少一个特性进行分析，以确定该测试信号是经由单个缆线直接传播到该耦合单元还是经由不同缆线之间的一个或多个耦合路径间接传播到该耦合单元。关于该测试信号是经由单个缆线直接传播到该耦合单元还是经由不同缆线之间的一个或多个耦合路径间接传播到该耦合单元的确定可有利地用于操作或诊断的目的，例如，识别网络中的端口之间的互连。
文档编号H04B3/46GK103026637SQ201180035931
公开日2013年4月3日 申请日期2011年5月25日 优先权日2010年6月1日
发明者安东尼·佩顿, 约翰·凯利 申请人:电缆感测有限公司