(57)【要約】ケーブル診断能力をもつ１０ＧＢＡＳＥ−Ｔトランシーバであって、該トランシーバは、４つのトランシーバ部をもつ物理層デバイス（ＰＨＹ）である。各トランシーバ部は、入力パスと出力パスを含む。入力パスは一般に、レシーバ、アナログ−デジタルコンバータ、遠端クロストーク及び近端クロストークのキャンセラー部、外来ノイズキャンセラー部、イコライザー部を含む。また、出力パスは、コーディング及び前処理部、デジタル−アナログコンバータ、トランスミッタを含む。データ通信を実行してケーブル診断を行う同一の要素を利用することによって、実質的な節約を実現することができる。該診断は、リンク形成の前又は後に行われ、テスト信号のみ又はデータ信号若しくは通信に基づく。第一のＰＨＹは、単独で診断を行い、あるいは、リンクパートナーとして第一のＰＨＹと通信する第二のＰＨＹと共同して診断を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１秒当たり約１０ギガビット（１０Ｇｂ／ｓ）の通信能力を有する物理層デバイス（ＰＨＹ）であって、該ＰＨＹに結合されて、複数の対応するリンクの１つを形成する複数の伝送ラインのうち、その１つ以上のケーブルを診断する能力を有する物理層デバイスにおいて、
前記複数の伝送ラインのそれぞれに対するトランシーバ部であって、１つの入力パス及び１つの出力パスをもち、通信及び診断の能力を有するトランシーバ部を備えるとともに、
前記入力パスが、前記対応するリンクに結合された入力をもつレシーバと、該レシーバの出力に結合された入力をもつアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）と、１つ以上の遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）及び近端クロストーク（ＮＥＸＴ）のキャンセラー部と、外来ノイズキャンセラー部と、イコライザー部と、を備え、
前記出力パスが、コーディング及び前処理部と、該コーディング及び前処理部の出力に結合された入力をもつデジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）と、該ＤＡＣの出力に結合された入力をもち、かつ前記対応するリンクに結合された出力をもつトランスミッタと、を備えたことを特徴とする物理層デバイス。
【請求項２】
前記ケーブルが４つの伝送ライン及びリンクを備え、前記ＰＨＹが４つトランシーバ部、即ち、各リンクに対して１つずつのトランシーバ部を備えた請求項１に記載のＰＨＹ。
【請求項３】
前記４つトランシーバ部が、全体として、４つのレシーバと、４つのＡＤＣと、６つのＦＥＸＴ及びＮＥＸＴのキャンセラー部と、１つの外来ノイズキャンセラー部と、４つのイコライザー部と、４つのコーディング及び前処理部と、４つのＤＡＣと、４つのトランスミッタと、を備えた請求項２に記載のＰＨＹ。
【請求項４】
前記ＰＨＹがリンクパートナーなしでケーブル診断を行う請求項１に記載のＰＨＹ。
【請求項５】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、前記複数のリンクの１つ以上についてその信号減衰を特性化する請求項４に記載のＰＨＹ。
【請求項６】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、前記複数のリンクの１つ以上についてその信号減衰対周波数を特性化する請求項４に記載のＰＨＹ。
【請求項７】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、前記複数のリンクの１つ以上についてその長さを調べる前記請求項４に記載のＰＨＹ。
【請求項８】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、前記複数のリンクの１対以上についてＦＥＸＴ結合を特性化する請求項４に記載のＰＨＹ。
【請求項９】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、前記複数のリンクの１対以上についてＮＥＸＴ結合を特性化する請求項４に記載のＰＨＹ。
【請求項１０】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、前記複数のリンクの１つ以上について外来ノイズレベルを特性化する請求項４に記載のＰＨＹ。
【請求項１１】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、時間領域反射率測定を用いて、前記複数のリンクの１つ以上についてその特性を調べる請求項４に記載のＰＨＹ。
【請求項１２】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、連続的なテスト用トーンを用いて、前記複数のリンクの１つ以上についてその特性を調べる請求項４に記載のＰＨＹ。
【請求項１３】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、前記イコライザー部のフィルター係数を用いて、前記複数のリンクの１つ以上についてその特性を調べる請求項４に記載のＰＨＹ。
【請求項１４】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、前記複数のリンクの１つ以上の特性を明らかにするにあたって、前記ＰＨＹの送信レベルを下げて、ビットエラーレシオを監視することで外来ノイズレベルを調べる請求項４に記載のＰＨＹ。
【請求項１５】
前記ＰＨＹが、少なくとも第二のＰＨＹをリンクパートナーとしてケーブル診断を行う請求項１に記載のＰＨＹ。
【請求項１６】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、前記ＰＨＹのレシーバが受信した信号のプロファイルを調べることにより、前記複数のリンクの１つ以上についてその特性を明らかにする請求項１５に記載のＰＨＹ。
【請求項１７】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、前記ＰＨＹにおける、１つ以上の前記ＦＥＸＴ及びＮＥＸＴのキャンセラー部のフィルター係数を用いることにより、前記複数のリンクの１つ以上についてその特性を調べる請求項１５に記載のＰＨＹ。
【請求項１８】
前記ＰＨＹが、前記複数のリンクの１つ以上において、その１つ以上の特性の変化を監視し、前記複数のリンクの１つ以上についての潜在的な障害を予報し又は実際の障害を診断する請求項１５に記載のＰＨＹ。
【請求項１９】
前記ＰＨＹがケーブル診断を行い、前記複数のリンクの１つ以上の特性を明らかにするにあたって、前記第二のＰＨＹからの低減された伝送レベルを受信してビットエラーレシオを監視することで外来ノイズレベルを調べる請求項１５に記載のＰＨＹ。
【請求項２０】
少なくとも１秒当たり約１０ギガビット（１０Ｇｂ／ｓ）の通信能力をもつ通信システムにてケーブル診断を行う方法であって、
前記通信システムが、物理層デバイス（ＰＨＹ）と、４つの伝送ラインであってその各々が合計４つのリンクに対してその１つに対応するリンクを形成する伝送ラインを備え、各伝送ラインが前記ＰＨＹに結合されており、
前記ＰＨＹが、前記伝送ラインの各々に対する、合計４つのトランシーバ部を備えるとともに、この４つのトランシーバ部の全てを含めた場合に、４つのレシーバと、４つのアナログ−デジタルコンバータと、６つの遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）及び近端クロストーク（ＮＥＸＴ）のキャンセラー部と、１つの外来ノイズキャンセラー部と、４つのイコライザー部と、４つのコーディング及び前処理部と、４つのデジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）と、４つのトランスミッタと、を備え、
前記ＰＨＹを用いてケーブル診断を行い、前記４つのリンクの１つ以上の特性を調べるステップを含む方法。
【請求項２１】
前記ＰＨＹを、リンクパートナーなしで動作させる請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ケーブル診断を行うステップが、前記４つのリンクの１つ以上についてその信号減衰を特性化するステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ケーブル診断を行うステップが、前記４つのリンクの１つ以上についてその信号減衰対周波数を特性化するステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ケーブル診断を行うステップが、前記４つのリンクの１つ以上についてその長さを調べるステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記ケーブル診断を行うステップが、前記４つのリンクの１対以上についてそのＦＥＸＴ結合を特性化するステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記ケーブル診断を行うステップが、前記４つのリンクの１対以上についてそのＮＥＸＴ結合を特性化するステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記ケーブル診断を行うステップが、前記４つのリンクの１つ以上についてその外来ノイズレベルを特性化するステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記ケーブル診断を行うステップが、時間領域反射率測定を用いて、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を調べるステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記ケーブル診断を行うステップが、連続的なテスト用トーンを用いて、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を調べるステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記ケーブル診断を行うステップが、前記４つのイコライザー部のうち、その１つ以上のイコライザー部のフィルター係数を用いて、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を調べるステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
前記ケーブル診断を行うステップにおいて、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を明らかにする際に、前記ＰＨＹの伝送レベルを低減してビットエラーレシオを監視することにより、外来ノイズレベルを調べる請求項２１に記載の方法。
【請求項３２】
前記ＰＨＹが、少なくとも第二のＰＨＹをリンクパートナーとしてケーブル診断を行うようにした請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
前記ケーブル診断を行うステップが、前記ＰＨＹの４つのレシーバのうち、その１つ以上のレシーバにより受信した信号のプロファイルを調べることで、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を明らかにするステップを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ケーブル診断を行うステップが、前記ＰＨＹの６つのＦＥＸＴ及びＮＥＸＴのキャンセラー部のうち、その１つ以上のキャンセラー部のフィルター係数を用いて、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を調べるステップを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記ＰＨＹが、前記４つのリンクの１つ以上において、その１つ以上の特性の変化を監視して、前記４つのリンクの１つ以上について、その潜在的な障害を予報し又は実際の障害を診断するようにした請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記ＰＨＹが、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を明らかにするケーブル診断にあたって、前記第二のＰＨＹからの低減された伝送レベルを受信してビットエラーレシオを監視することで、外来ノイズレベルを調べるようにした請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
少なくとも１秒当たり約１０ギガビット（１０Ｇｂ／ｓ）の通信能力をもつ通信システムにてケーブル診断を行う装置であって、
前記通信システムが、物理層デバイス（ＰＨＹ）と、４つの伝送ラインであってその各々が合計４つのリンクに対してその１つに対応するリンクを形成する伝送ラインを備え、各伝送ラインが前記ＰＨＹに結合されており、
前記ＰＨＹが、前記伝送ラインの各々に対する、合計４つのトランシーバ部を備えるとともに、この４つのトランシーバ部の全てを含めた場合に、４つのレシーバと、４つのアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）と、６つの遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）及び近端クロストーク（ＮＥＸＴ）のキャンセラー部と、１つの外来ノイズキャンセラー部と、４つのイコライザー部と、４つのコーディング及び前処理部と、４つのデジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）と、４つのトランスミッタと、を備え、
前記装置が、前記４つのリンクの１つ以上の特性を調べるためにＰＨＹを用いてケーブル診断を行う手段を備えた装置。
【請求項３８】
前記ＰＨＹがリンクパートナーなしで動作する請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記ケーブル診断を行う手段が、前記４つのリンクの１つ以上についてその信号減衰を特性化することを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記ケーブル診断を行う手段が、前記４つのリンクの１つ以上についてその信号減衰対周波数を特性化することを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
前記ケーブル診断を行う手段が、前記４つのリンクの１つ以上についてその長さを調べることを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４２】
前記ケーブル診断を行う手段が、前記４つのリンクの１対以上についてそのＦＥＸＴ結合を特性化することを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４３】
前記ケーブル診断を行う手段が、前記４つのリンクの１対以上についてそのＮＥＸＴ結合を特性化することを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４４】
前記ケーブル診断を行う手段が、前記４つのリンクの１つ以上について外来ノイズレベルを特性化することを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４５】
前記ケーブル診断を行う手段が、時間領域反射率測定を用いて、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を調べることを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４６】
前記ケーブル診断を行う手段が、連続的なテスト用トーンを用いて、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を調べることを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４７】
前記ケーブル診断を行う手段が、前記４つのイコライザー部の１つ以上におけるフィルター係数を用いて、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を調べることを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４８】
前記ケーブル診断を行う手段が、外来ノイズレベルを調べるために前記ＰＨＹの伝送レベルを低減させてビットエラーレシオを監視することにより、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を明らかにすることを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４９】
前記ＰＨＹが、少なくとも第二のＰＨＹをリンクパートナーとしてケーブル診断を行うことを含む請求項３７に記載の装置。
【請求項５０】
前記ケーブル診断を行う手段が、前記ＰＨＹの４つのレシーバの１つ以上によって受信した信号のプロファイルを調べることにより、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を明らかにすることを含む請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記ケーブル診断を行う手段が、前記ＰＨＹの６つのＦＥＸＴ及びＮＥＸＴのキャンセラー部の１つ以上についてのフィルター係数を用いることにより、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を調べることを含む請求項４９に記載の装置。
【請求項５２】
前記ＰＨＹが、前記４つのリンクの１つ以上において、その１つ以上の特性の変化を監視して、前記４つのリンクの１つ以上について、その潜在的な障害を予報し又は実際の障害を診断する請求項４９に記載の装置。
【請求項５３】
前記ＰＨＹが、前記４つのリンクの１つ以上についてその特性を明らかにするケーブル診断にあたって、前記第二のＰＨＹからの低減された伝送レベルを受信してビットエラーレシオを監視することで、外来ノイズレベルを調べる請求項４９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、データ通信システムに関する。より詳細には、本発明は、ケーブル診断能力をもった１０ＧＢＡＳＥ−Ｔトランシーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）は、搬送波感知多重アクセス／衝突検出方式（ＣＳＭＡ／ＣＤ）をアクセス方法に採用したローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の包括的な国際規格を発展させてきた。そして、ＩＥＥＥ規格は、１秒当たり１メガビット（１Ｍｂ／ｓ）から、１秒当たり１万メガビット（１０，０００Ｍｂ／ｓ）、つまり１０ギガビット（１０Ｇｂ／ｓ）の信号レートに対する、複数のメディアタイプ及び技術を網羅することを目的としている。ＩＥＥＥ規格は、多数のレイヤ（階層）を含む、オープンシステム相互接続（ＯＳＩ）参照モデルを導入する。この議論で興味のあるレイヤは物理層であり、該レイヤは、伝送媒体とデータリンク層との間に位置している。１０００Ｍｂ／ｓの場合、例えば、媒体とデータリンク層との間には、メディア依存インターフェース（ＭＤＩ）、物理層デバイス（ＰＨＹ）、オプションのギガビットメディア独立インターフェース（ＧＭＩＩ）、そして、調停サブレイヤが定義される。物理層デバイスは、物理メディア依存（ＰＭＤ）、物理メディアアタッチメント（ＰＭＡ）、そして、物理コーディングサブレイヤ（ＰＣＳ）を含むように定義される。そして、物理層デバイスは、アクセス方法及び物理層仕様ＩＥＥＥ８０２．３規格によってカバーされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在のＩＥＥＥ規格ではカバーされないが、ツイストペアーケーブルに対する次の大幅な改善では、１０ＧＢＡＳＥ−Ｔのイーサネット（登録商標）のような通信プロトコルにおいて、１秒当たり１０ギガビット（１０Ｇｂ／ｓ）へと進展することになる。しかし、このことは、全く新しい論点、つまり、技術が伝送媒体をその物理的限界へと後押しするという問題を提起する。つまり、それ以前の、少なくともそのような程度にまで達しないうちは起こらなかった実現問題に取り組む必要が生じてくる。良好な通信の主要部分は、良質の伝送媒体である。また、プロトコルの観点からは、ケーブルの選択をなすべき場合において最良の入手可能なケーブルが選ばれることになる。実際的に言えば、そのようなケーブルが常に現場で使われるとは限らない。１０ＧＢＡＳＥ−Ｔの場合、現時点で決まってはいないが、好ましいケーブルは、カテゴリ７（ＣＡＴ−７）の２重シールド（遮蔽）のツイストペア導線であると思われる。その規定長は１００メートルとされる。但し、ＣＡＴ−６やＣＡＴ−５のような劣ったケーブルの形態についても、実際に使用が可能であり、又は、より短い距離で規定可能である。従って、新たな実現問題を前提として、物理層デバイスが伝送媒体に関するケーブル診断能力を有することは有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ケーブル診断能力をもつ１０ＧＢＡＳＥ−Ｔトランシーバが開示される。該トランシーバは、物理層デバイス（ＰＨＹ）であり、４つのトランシーバセクションを有する。各セクションは１つの入力パスと１つの出力パスを含む。該入力パスには一般に、レシーバ（受信部）と、アナログ−デジタルコンバータと、遠端クロストーク及び近端クロストークのキャンセラー部と、外来ノイズのキャンセラー部と、そしてイコライザー部が含まれる。また、出力パスには、コーディング（ｃｏｄｉｎｇ）及び前処理（ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）部と、デジタル−アナログコンバータと、トランスミッタ（送信部）が含まれる。データ通信を実行してケーブル診断を行う同一の要素を利用することによって、実質的な節約を実現することができる。この診断については、リンク形成の前又はリンク形成の後で行われ、テスト信号のみに基づくか、又はデータ信号若しくは通信に基づいてもよい。第一のＰＨＹは、単独で診断を行うか、又は第二のＰＨＹ、つまり、第一のＰＨＹのリンクパートナーとして該第一のＰＨＹと通信するＰＨＹと共同して診断を行うものとされる。
【０００５】
添付図面は、本明細書の一部に組み入れられて該明細書を構成しており、添付図面は、本発明の１つ以上の実施例を示すとともに、以下の詳細な記載とともに、本発明の原理及び例示的な実施形態の説明に役立つものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の各種の実施形態では、１０ＧＢＡＳＥ−Ｔトランシーバの枠内で以下に記載され、該トランシーバがケーブルを診断する能力を有する。当業者であれば理解されるように、本発明についての以下の詳細な記載は、説明のためのものであって、何らかの限定を意図するものではない。また、本発明の他の実施形態については、本開示の利益をもつ当業者に対して容易に示唆される。尚、添付図面に示した、本発明の例示的な実施形態についての詳細を参照されたい。また、同一の参照符号は、図面及び以下の詳細な説明を通じて、同一又は同様の部分を参照するために使用している。
【０００７】
明確化のため、以下に記載する例示的な実施形態についての定型的な特長の全てを示し、これらを記載することはしない。勿論、そのような実際上の実装において、多数の実装上の仕様決定が、適用上及びビジネス上の制約などに従って、開発者の特定の目的を達成するために行われるとともに、このような特定の目的は、実装形態毎に異なり、そして、開発者毎に異なる。さらには、そのような開発の取り組みは複雑で時間のかかるものであるが、いずれにせよ本開示の利益をもつ当業者にとっては、日常の工学技術的な作業とされる。
【０００８】
また、当業者であれば分かるように、汎用性に劣るデバイス、ハードワイヤ式デバイスや、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）及びコンプレックス・プログラマブル・ロジック・デバイス（ＣＰＬＤ）を含むフィールド・プログラマブル・ロジック・デバイス（ＦＰＬＤ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等を、以下に開示される発明概念の範囲及び思想から離れることなく使用することができる。
【０００９】
本発明との関連において、「ネットワーク」という用語には、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、ケーブルテレビジョンシステム、電話システム、無線通信システム、光ファイバーネットワーク、ＡＴＭネットワーク、フレームリレーネットワーク、衛星通信システムなどが含まれる。尚、そのようなネットワークは技術的に既知であり、よって、それらについて、ここではそれ以上記載しない。
【００１０】
図１には、本発明による物理層デバイス（ＰＨＹ）１０の概略的なブロック図を示す。ＰＨＹ１０は、１０Ｇｂ／ｓで通信する能力をもち、同一の要素を用いてケーブルを診断する能力を有する。本図では、４つのトランシーバセクションの１つだけを示すことによって簡略化しており、それらは、リンクを形成する役目をもつ伝送ラインの１つに必要とされる。尚、他の３つのトランシーバセクションは、以下に記述を除いて図示のものと同様である。ＰＨＹ１０は、入力パス１２及び出力パス１４を有する。該入力パス１２には、レシーバ１６と、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１８と、遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）及び近端クロストーク（ＮＥＸＴ）のキャンセラー部２０と、外来ノイズキャンセラー部２２と、そしてイコライザー部２４が含まれる。また、出力パス１４には、コーディング（符号化）及び前処理部２６と、デジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）２８と、トランスミッタ３０が含まれる。尚、図示しない他の要素が含まれてもよい。また、該要素の順序について厳密に図示の通りにしなくてもよい。図示した各要素については、それらを組み合わせてもよいし、分離することもできる。また、図示の各要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアの各形態又はそれら３つを組み合わせた形態をとることができる。ＦＥＸＴ及びＮＥＸＴキャンセラー部２０は、図示のように第二入力３２をもち、該入力は、図示しない他のトランシーバセクションの１つから到来する。ＰＨＹ１０には、４つのトランシーバセクションがあり、２つの可能な組み合わせ毎に１つずつ、つまり、４つのラインに１から４の番号を付すものと仮定した場合に、１と２、１と３、１と４、２と３、２と４、３と４の組み合わせがあり、よって、ＦＥＸＴ及びＮＥＸＴキャンセラー部２０は全部で６つになる。外来ノイズキャンセラー部２２は、図示のように第二入力３４をもち、該入力は図示しない他のトランシーバセクションの各々から到来する。ＰＨＹ１０には４つのトランシーバセクションがあるが、全部で４つのトランシーバセクションからの入力をもつ外来ノイズキャンセラー部２２は１つだけである。従って、図示のＰＨＹ１０の全体において、レシーバ１６、ＡＤＣ１８、イコライザー部２４、コーディング及び前処理部２６、ＤＡＣ２８、トランスミッタ３０の各々が４つとされる。また、ＦＥＸＴ及びＮＥＸＴキャンセラー部２０は６つであり、外来ノイズキャンセラー部２２が１つである。
【００１１】
１０Ｇｂ／ｓでの通信の一部として、ＰＨＹ１０の入力パスは、マルチレベル通信のシンボルを、減衰し又は減衰しない信号から分離するために十分なレソリューション（分解能）をもつことが必要である。ダイナミックレンジについては、殆ど減衰なしでの非常に短いリンクだけでなく、最大減衰での最長リンクをも引き受けなければならない。このことは、自動利得制御（ＡＧＣ）を用いることにより達成可能である。このＡＧＣは受信パワーを単に検出して、ＡＤＣ１８がその最大範囲に亘って動作するように、レシーバ１６のゲイン（利得）を増加させる。ゲイン関数は、リンクの全減衰に関連し、明確なトレーニングプロセスによって又はブラインドトレーニングプロセスの結果として得られる。
【００１２】
ＦＥＸＴ及びＮＥＸＴキャンセラー部２０は、一般に、対をなすライン間での不要ノイズを消す働きをもつ。ＮＥＸＴの場合の送信信号又はＦＥＸＴの場合の隣り合ったラインからの受信信号は、ライン間の結合の推定値に従い、与えられたラインに対する入力から引き算される。結合パラメータの形態における、この結合の推定値は、明確なトレーニングプロセスによって又はブラインドトレーニングプロセスの結果として得られる。後者の場合には、可能ではあるが複雑すぎるため、全ての場合について正当化はできない。ＮＥＸＴの結合は概ね、リンク長に独立であって、最初の１０メートルにて使用されるケーブルやコネクタの種類、あるいはリンクの種類に左右される。
【００１３】
外来ノイズキャンセラー部２２は、一般に、全てのラインに亘る不要ノイズをほぼ同時に低減させるために動作する。この低減については、ノイズの白色化の形態をとり、入力信号に関する狭帯域で相関性のあるノイズの作用を低減させる。また、相関関数が、４つのリンクからコモンモードノイズを検出して抽出するために使用される。いずれの場合にも、外来ノイズ低減機能は静的パラメータなしに働き、そして、他の要素のようにトレーニングを必要とはしない。
【００１４】
イコライザー部２４は、各リンクにおいて別個に機能する。イコライゼション（均等化）関数は、明確なトレーニングプロセスによって又はブラインドトレーニングプロセスの結果として構築され、後者の方が可能性は高い。イコライザー部２４は判定帰還機構を使用し、該機構は、シンボルデコーダの平均二乗誤差関数を用いて、イコライザー関数におけるパラメータを調整する。結果として得られたイコライザーパラメータの組は、利得対周波数の関数を記述する。
【００１５】
レシーバ１６と、ＡＤＣ１８と、コーディング及び前処理部２６と、ＤＡＣ２８と、そしてトランスミッタ３０については、従来の機能を実現するための、ほぼこれまで通りの設計とされる。これらの１つ以上の要素は、以下に記載するような標準的なデータ通信に加えてケーブル診断を行うために、従来の設計から修正を要することもあり得る。
【００１６】
ケーブル診断を行うことに関して、リンクを規定する上で最も関連のある３つの特性は、信号の減衰、ＦＥＸＴ及びＮＥＸＴ結合、外来ノイズレベルである。他の特性についても関連があると考えられる場合や、必要又は要求に応じて同様に取り組むべき場合がある。上記した３つの特性は、周波数の関数として表わされる。それらの特性の間には、ある相互作用が存在するので、それぞれに個別の単一基準が全体において適切とは限らず、これは簡単化のために採用し得る。リンクについてはさらに、特性にかかる各種の組み合わせがあり得る。例えば、ノイズフロアーが規格よりも低い場合には、高周波において規格の減衰よりも高いリンクによって、１０Ｇｂ／ｓでの動作がサポートされる。さらには、殆どの規格がリンクの長さについて述べているにもかかわらず、現実には、長さがそれ自身で臨界的パラメータとなることはめったにない。それでも尚、リンク長は信号の減衰や、ＦＥＸＴ結合の計算上の因子であり、リンク長の計測は可能とされ、かつ望ましい。さらには、全減衰と、伝送スペクトラムの範囲に亘る周波数での減衰の両者を測定することが可能とされ、かつ望ましい。上記したように、新たな実現問題を前提として、リンクについての１つ以上の特性を調べるためにＰＨＹがケーブル診断を行う能力をもつことは有益である。データ通信を実行してケーブル診断を行う同一の要素を用いることによって、実質的な節約を達成することができる。この診断は、リンクが形成される前か、又はリンクが形成される前に行われるようにその時期が選ばれ、テスト信号のみ又は通信に基づき、あるいはデータ信号又は通信に基づくものである。第一のＰＨＹは、単独で診断を行うか、あるいは第二のＰＨＹと共同して診断を行うことができ、この第二のＰＨＹは、リンクパートナーとして第一のＰＨＹと通信する。尚、オプションの組み合わせを含めた多数の選択肢がある。
【００１７】
リンクパートナーなしの場合、ＰＨＹ１０は、それ自身の送信、背景ノイズ、あるいはその両方を傾聴して検出することによってケーブル診断を行う。単一リンクの減衰を測定するには、時間領域反射率測定（ＴＤＲ）又はこれと同様の機能が実行される。ＴＤＲ機能では、ケーブルが終端されていない場合、あるいは、末端での認識可能な反射が許容される場合に、リンクの長さを計測することができる。長さ測定の精度は、既知とされるケーブルタイプの伝播速度に依存する。また、ＴＤＲ機能については、開放され又は短絡されたリンクに対する全減衰量を測定できるように設計される。例えば、リンクを通して一定のトーン信号を送信し、この送信された信号のエコーの上流で反射信号を検出することによって、周波数での減衰を測定することができる。通常のデータ通信では、ＰＨＹ１０が、この診断のＴＤＲ機能に必要とされるエコーキャンセル能力をもつように設計される。これは、通常の通信の場合に、レシーバ１６が、リンクの最大長、例えば、１００メートルに亘って減衰した信号を検出する能力をもつように、レシーバ１６の検出感度を要するからである。よって、レシーバ１６は信号の検出に十分な感度をもつようにされ、該信号は、５０メートルのような短い距離の遠端で反射されるか、あるいは、低い周波数において、最大周波数の場合よりも十分に小さい減衰となるような信号である。このような想定の下に、レシーバ１６は、通常の動作に必要とされるほぼ全域に亘る減衰対周波数の特性を明らかにする能力を有する。残りの減衰特性については、観測されたデータから外挿することができる。減衰対周波数の診断を行うためには、トランスミッタ３０が、狭周波数帯の可変周波数信号を生成することができるか、レシーバ１６が、受信した信号のパワースペクトル密度の特性を調べて明らかにすることができるか、あるいは、その両方とされる。後者については、イコライザー部２４をレシーバ１６と共同して用いることで部分的に達成可能である。
【００１８】
リンクパートナーなしでＮＥＸＴ結合を測定するには、レシーバ１６がまた用いられ、トランスミッタ３０によって、あるリンク上で信号を送信してもらい、そして、他の３つのリンクの１つ以上において受信した信号をレシーバ１６が調べる。これは、通常の通信の場合に、レシーバ１６が、リンクの最大長、例えば、１００メートルに亘って減衰した信号を検出する能力をもつように、レシーバ１６の検出感度を要するからである。よって、レシーバ１６は、隣接するトランスミッタに結びついた信号の検出に十分な感度をもつようにされ、これはＮＥＸＴ結合の減衰が一般に、ある周波数範囲又は全周波数範囲において、最大リンク長での減衰よりも低いことによる。この測定は、動作前又は通常の通信中に行われ、そこでは、ＮＥＸＴエコーがフィードバックを通じて低減される。このテストは、伝送リンクとしての異なるリンクで数回実行される。
【００１９】
レシーバ１６の代わりに又はレシーバ１６に加えて、イコライザー部２４は、リンクパートナーなしで、ケーブル診断を行うために用いられる。イコライザー部２４は、パラメータ（変数）係数をもった、何らかの形態のフィルタ関数を定義することによって通信の間中、動作する。受信した信号はフィルタ関数によって修正されて、受信したシンボルがデコードされる。予期されるシンボルと受信したシンボルとの間の相違に基づいて、フィルタ係数が調整される。この調整機構は多くの場合に複雑であり、独自の方法が利用されるが、これは当業者の能力の範囲内である。有効なキャラクターのストリームが利用可能である限りにおいて、フィルタ係数が収束可能である。収束の次数及び速度は状況に依存する。収束によって１組のフィルタ係数が生成され、該係数は受信した信号の特性を表している。単一のリンクテストの場合、キャラクターのストリームがトランスミッタ３０によって送信され、１本のリンクの下流へと伝わって、そのリンク遠端で反射し、該リンクに戻されて、レシーバ１６によって受信される。そして、エコーが除去されて戻り信号が得られ、キャラクターのストリームがデコードされるように、該信号がイコライザー部２４を通過する。結果としてのフィルタ係数によって、リンクについての、減衰対周波数特性が提示される。
【００２０】
同様のテスト方法を、ＮＥＸＴ結合の診断に用いることができる。この場合、キャラクターの連続ストリームが、あるリンクを通して送信され、他のリンクの１つ以上で受信される。キャラクターがデコードされる際に、イコライザー部２４のフィルタ係数によって、リンクについてのＮＥＸＴ結合の特性が提示される。このテストは、伝送リンクとしての異なるリンクで数回実行される。
【００２１】
リンクパートナーを用いると、ＰＨＹ１０はさらなるケーブル診断を行うことができる。伝送信号の性質が新興の規格で決定されるであろうことを前提として、レシーバ１６によって受信される信号のプロファイルは、リンクの減衰特性を反映する。さらに、時間経過につれて、ＦＥＸＴ及びＮＥＸＴ部の結合パラメータは収束して、リンクについての該パラメータに対応する特性を反映したものを提供する。上記のように、収束の次数及び速度は状況に依存する。ＦＥＸＴ及びＮＥＸＴのパラメータは一般に相互に関連するが、その関連性は常に同じではない。そうでなければ、ＦＥＸＴに対して１つ及びＮＥＸＴに対して１つとされる、２組のパラメータは、両者に対して１組のパラメータであることが好ましい。
【００２２】
上記の２例が、リンクの通常動作に基づいているのに対して、重要な情報は、エンベロープ外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ）の挙動として知られるものを含む周縁部での動作からも集められる。ＰＨＹ１０のあらゆる具体的な実施例では、設計者が全てのフィルタ係数の限界を選択し又は決定することができ、それらは通常のリンクの保守に関与する。それにもかかわらず、通信は、１つ以上の範囲の外部で特性をもつリンクに対して確立することが可能である。同様に、時間経過につれてリンク特性は１つ以上の範囲を超えて変化することがある。これらのいずれの場合にも、ネットワーク管理者にとって、リンクが限界に近いことや、リンクが限界に近づきつつあること、あるいはその両者を通知されることは有益である。また、加速的な変化が将来的な障害の前兆である場合に、リンク特性上の変化を記録することは有益であり、これにより、障害が回避され、または、障害の影響が最小限に抑えられる。
【００２３】
リンクを規定する外来ノイズレベル特性は、それ自身の性質上、信号減衰やＦＥＸＴ及びＮＥＸＴ結合の特性とは異なる。つまり、後２者の性質が静的であるのに対して、外来ノイズは動的であって、それは未知の、制御されない外部の影響によってリンクに入り込むものであることによる。その結果、外来ノイズのテストでは通常、各種の平均技法が用いられ、ピーク及び平均ノイズレベルを記録する。テストされる外来ノイズの大きさの範囲についての限界は、状況に依存する。上記のように、テストは、リンクパートナーとともに、又はリンクパートナーなしで行われる。リンクパートナーなしの場合、外来ノイズレベルのテストは、ＮＥＸＴ結合の場合について上記したのと同様である。つまり、キャラクターのストリームが、あるリンクを通して送信され、そして、他のリンクの１つ以上で受信される。但し、この場合に、レシーバ１６がエラーを検出し始めるまでの間、送信レベルが低減される。受信した信号の性質が、上記したＮＥＸＴ結合のテストから知られることを前提として、受信の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が、外来ノイズレベルを示すことになる。一般に、ＳＮＲの読み取りは当てにならず、従って、受信レベルは、確実に測定可能なエラーレートが得られるまでの間、低くされるべきものとされる。例えば、最大長のリンクに関して、ビットエラーレシオ（ＢＥＲ）が、１千万中に１つよりも大きい場合に、外来ノイズレベルは少なくとも、規格に準拠したリンクに必要なレベルよりも６デシベル（ｄＢ）高いレベルに等しいことが前提される。換言すれば、一般的に言って、受信ＢＥＲが１千万中に１つよりも小さく、そして、受信した信号レベルが、リンクについて予期される最悪状況での受信レベルよりも、少なくとも６ｄＢ低い場合に、外来ノイズレベルを容認すべきである。リンクパートナーを用いる場合も同様に、該パートナーは、６ｄＢ低減されたレベルで送信することができる。これに応じてＦＥＸＴ及びＮＥＸＴ結合がスケール（縮小）するため、それらのキャンセル技法は変更なしのままである。そしてまた、例えば、ＢＥＲが１千万中に１つよりも小さい場合には、外来ノイズレベルが許容されると考えることもできる。外来ノイズが動的であるため、使用できるリンクに対して該ノイズを常に監視することが望ましい。このことを実現するための１つの方法は、パケット間のギャップ期間や、他の休止期間中に送信パワーレベルを低減して、それらの期間に外来ノイズを測定することである。
【００２４】
本発明の実施形態及び適用例を図示し、そして記述してきたが、本開示の利益を受ける当業者であれば、発明概念から離れることなく、上記した以上の、数多くの修正が可能であることは明白である。本発明は、従って、添付した請求項以外に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態による物理層デバイス（ＰＨＹ）の概略的なブロック図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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