專利名稱：家用網(wǎng)絡(luò)測試的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測試多個(gè)不同家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測試儀器，例如，MoCA、HPNAv3和HomePlug，而且尤其涉及一種基于物理層特性的家用網(wǎng)絡(luò)探測和測量裝置。
背景技術(shù)：
同軸電纜多媒體聯(lián)盟(MoCATM)利用大量室內(nèi)同軸電纜上的未曾使用的有用帶寬來傳遞聲音、視頻和數(shù)據(jù)(三重播放(triple play))，而無需新的連接、布線、輸入裝置點(diǎn)或上門服務(wù)(truck roll)。據(jù)估計(jì)70％-90％的美國家庭已經(jīng)具有安裝在家用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的同軸電纜。此外，許多家庭具有存在于一個(gè)或多個(gè)基本娛樂消費(fèi)場所中的同軸電纜，例如存在于家庭活動(dòng)室、媒體室和主臥室中的同軸電纜，有助于三重播放網(wǎng)絡(luò)的部署。MoCA技術(shù)允許房主利用現(xiàn)有的同軸電纜基礎(chǔ)設(shè)施作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并以高質(zhì)量服務(wù)(QoS)傳遞其他娛樂和信息程序。
以MoCA為基礎(chǔ)的技術(shù)為在整個(gè)家庭中分配DVD品質(zhì)娛樂提供必需的要素，即，高速(270mbps)，高質(zhì)量服務(wù)(QoS)，以及屏蔽的、有線連接、包級(jí)加密技術(shù)狀態(tài)相結(jié)合的固有安全性。同軸電纜被設(shè)計(jì)來傳送高帶寬視頻，并且被有規(guī)則地用來安全地傳送數(shù)百萬美元付費(fèi)節(jié)目以及在日常基礎(chǔ)上額外付費(fèi)的視頻內(nèi)容。MoCA網(wǎng)絡(luò)可同樣被用作多個(gè)無線接入點(diǎn)的主干線，多個(gè)無線接入點(diǎn)被用來擴(kuò)展遍及用戶的整個(gè)家庭的無線延伸區(qū)域。
家庭電話線聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(HPNATM)提供在現(xiàn)有的同軸電纜和電話線上分配娛樂數(shù)據(jù)的三重播放家用網(wǎng)絡(luò)解決方案。通過提供有服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證的且達(dá)到320Mbps的數(shù)據(jù)速率，HPNA技術(shù)能夠使得服務(wù)提供商滿足并驅(qū)動(dòng)新多媒體服務(wù)的增長需求，例如IPTV和VoIP入戶。HPNA技術(shù)同樣向用戶提供了許多“無新增線”(”no-new-wires”)的家用網(wǎng)絡(luò)的好處。
建立在以太網(wǎng)之上的HPNA技術(shù)允許家用網(wǎng)絡(luò)的所有組成部分在家庭中現(xiàn)有的電話布線上相互作用而不會(huì)擾亂現(xiàn)有的聲音或傳真服務(wù)。如同LAN的操作方式，家庭聯(lián)網(wǎng)處理、管理、傳送和存儲(chǔ)信息，這使得家用網(wǎng)絡(luò)中不同的裝置，例如電話機(jī)、傳真機(jī)、臺(tái)式電腦、膝上型電腦、打印機(jī)、掃描儀和網(wǎng)絡(luò)照相機(jī)依照家庭的不可預(yù)知的布線拓?fù)溥B接和結(jié)合。
HomePlugTM1.0是家庭中用電力線將各裝置彼此連接的技術(shù)的規(guī)范。HomePlug鑒定(HomePlug-certified)的產(chǎn)品通過HomePlug“橋”或“適配器”將PC和采用以太網(wǎng)、USB和802.11“Wi-Fi”技術(shù)的其他裝置連接到電力線。一些產(chǎn)品，例如連接音頻播放器，也具有內(nèi)置的HomePlug技術(shù)。HomePlug產(chǎn)品為對(duì)在其家庭周圍分配連接感興趣的用戶提供了一種簡單的解決方案，而無需增加任何新的布線。
由于大多數(shù)電子裝置已經(jīng)利用電源引出口來接收電源，聯(lián)盟的目的是產(chǎn)生一種方式，即使用相同的電源引出口和電線將裝置彼此連接并將這些裝置連接到互聯(lián)網(wǎng)。今天，HomePlug聯(lián)網(wǎng)是高速電力線聯(lián)網(wǎng)六大洲使用的數(shù)百萬個(gè)產(chǎn)品的唯一的全世界認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)。
電源引出口是最常用的家用布線媒質(zhì)。電源引出口的連通性在世界范圍內(nèi)可用，這使得在每個(gè)房間中得每個(gè)連接點(diǎn)能以較低的成本應(yīng)用多個(gè)引出口。HomePlug技術(shù)影響現(xiàn)有的電源引出口使其既提供電源又提供連通性。此外，通過電源引出口連接任何裝置的便利性使覆蓋娛樂、信息存取和電話服務(wù)的新產(chǎn)品將被使用。
由于家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的多樣性，即同軸電纜、電話線和電線，所以常規(guī)的家用網(wǎng)絡(luò)測試裝置通常致力于單一技術(shù)。而且，企圖分析這些網(wǎng)絡(luò)中任意一種的典型裝置會(huì)利用專用網(wǎng)絡(luò)芯片組來探測并連接網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的目的是通過提供用于測試具有不同家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的家用網(wǎng)絡(luò)的單個(gè)家用網(wǎng)絡(luò)測試裝置來克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，同時(shí)通過利用上述聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的每一個(gè)的物理層特性來提供確定網(wǎng)絡(luò)存在和健康的方法，保持網(wǎng)絡(luò)布局的完整而不影響網(wǎng)絡(luò)上的裝置數(shù)目。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種家用網(wǎng)絡(luò)的測試裝置，包括 輸入端口，其用于輸入家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，所述輸入端口包括多個(gè)連接器，所述多個(gè)連接器與同軸電纜、電話電纜和電纜組成的組中的至少一個(gè)電纜相匹配； 第一濾波裝置，其用于從所述家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中去除第一家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量帶外的所有信號(hào)并產(chǎn)生第一濾波信號(hào)； 第二濾波裝置，其用于從所述家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中去除不同于所述第一家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的第二家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量帶外的所有信號(hào)并產(chǎn)生第二濾波信號(hào)； 測量裝置，其被連接到所述第一濾波裝置和所述第二濾波裝置用于確定哪一個(gè)家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在于家用網(wǎng)絡(luò)上；以及 開關(guān)裝置，其用于選擇連接器中的一個(gè)與所述第一濾波裝置和所述第二濾波裝置中的一個(gè)連接，以及用于選擇所述第一濾波裝置和所述第二濾波裝置中的一個(gè)與所述測量裝置連接。
本發(fā)明也涉及一種用于家用網(wǎng)絡(luò)的測試裝置，包括 輸入端口，用于輸入家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，所述輸入端口包括與同軸電纜匹配的連接器； 濾波裝置，用于從所述家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中去除MoCA家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量帶外的所有信號(hào)并產(chǎn)生濾波信號(hào)；以及 測量裝置，包括用于根據(jù)所述濾波信號(hào)產(chǎn)生合成電壓信號(hào)的振幅解調(diào)器，所述測量裝置被連接到所述濾波裝置用于確定所述電壓信號(hào)中是否存在寬度大約為90μs-110μs且大約每10ms重復(fù)一次的脈沖，所述脈沖的存在表明MoCA家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在于家用網(wǎng)絡(luò)上。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及一種用于家用網(wǎng)絡(luò)的測試裝置，包括 輸入端口，用于輸入家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，所述輸入端口包括與同軸電纜和電話電纜組成的組中的至少一個(gè)電纜匹配的連接器； 濾波裝置，用于從所述家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中去除HPNA家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量帶外的所有信號(hào)并產(chǎn)生濾波信號(hào)；以及 測量裝置，包括用于根據(jù)所述濾波信號(hào)中產(chǎn)生合成電壓信號(hào)的振幅解調(diào)器，所述測量裝置被連接到所述濾波裝置用于確定所述電壓信號(hào)中是否存在寬度大約為165μs-185μs且大約每15ms重復(fù)一次的脈沖，所述脈沖的存在表明HPNA家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在于家用網(wǎng)絡(luò)上。
本發(fā)明的另一個(gè)特征涉及一種用于家用網(wǎng)絡(luò)的測試裝置，包括 輸入端口，用于輸入家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，所述輸入端口包括與同軸電纜、電話電纜和電纜組成的組中的至少一個(gè)電纜匹配的連接器； 濾波裝置，用于從所述家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中去除所選擇的家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量帶外的所有信號(hào)并產(chǎn)生第一濾波信號(hào)；以及 測量裝置，被連接到所述濾波裝置用于確定哪一個(gè)家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在于家用網(wǎng)絡(luò)上； 其中，所述測量裝置包括振幅解調(diào)器，用于產(chǎn)生合成電壓信號(hào)；和變換裝置，對(duì)所述合成電壓信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換并產(chǎn)生變換信號(hào)(transformed signal)； 其中，所述測量裝置通過識(shí)別在所述變換信號(hào)中的大約100Hz的分量來探測MoCA信號(hào)；以及 其中，所述測量裝置通過識(shí)別在所述變換信號(hào)中的大約66.7Hz的分量來探測HPNA版本3信號(hào)。


將參考代表了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述，其中 圖1是MoCA測試配置的示意圖； 圖2所示的是從圖1的MoCA橋裝置直接取出的頻譜的最大保持痕跡(maximum hold trace)； 圖3示出圖2的單個(gè)MoCA橋裝置的定時(shí)的零跨距頻譜圖； 圖4示出了圖3的所探測到的頻譜的快速傅立葉變換(FFT)； 圖5是具有兩個(gè)MoCA橋裝置的MoCA測試配置的示意圖； 圖6示出了圖5中連接兩個(gè)MoCA橋裝置時(shí)所探測到的信號(hào)的定時(shí)； 圖7和8示出了兩個(gè)不同比例尺的圖6的探測到的頻譜； 圖9-11示出了捕獲的另一種模式，該模式是在1.4KHz數(shù)據(jù)脈沖速度，這看上去是發(fā)生在一個(gè)裝置同步一次后，然后失去連接之后； 圖12是具有四個(gè)MoCA橋裝置的MoCA測試配置的示意圖； 圖13是示出圖12的具有四個(gè)MoCA裝置沒有數(shù)據(jù)傳送的定時(shí)圖； 圖14示出的是示出從圖12的測試配置探測到的直到3KHz的頻譜圖； 圖15示出的是示出從圖1的測試配置探測到的直到30KHz的頻譜圖； 圖16是具有一個(gè)HPNA橋裝置的HPNA測試配置的示意圖； 圖17所示的是從圖16的HPNA裝置直接取出的頻譜的最大保持痕跡； 圖18是示出圖17的主單個(gè)裝置的定時(shí)的零跨距頻譜； 圖19示出了圖18的所探測到的頻譜的FFT； 圖20示出了具有兩個(gè)HPNA橋裝置的HPNA測試配置的示意圖； 圖21示出了圖20的具有兩個(gè)連接裝置在沒有數(shù)據(jù)被傳送時(shí)所探測到的信號(hào)的定時(shí)； 圖22示出了圖20的具有兩個(gè)連接裝置在有數(shù)據(jù)被傳送時(shí)所探測到的信號(hào)的定時(shí)； 圖23是根據(jù)本發(fā)明的測試裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種測試儀器，其被設(shè)計(jì)來測試多個(gè)不同家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如MoCA、HPNAv3或HomePlug，從布署的觀點(diǎn)看它們通常是互斥的。支持多個(gè)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的儀器使得服務(wù)提供商能夠基于用戶的個(gè)人安裝為每個(gè)用戶選擇最佳聯(lián)網(wǎng)解決方案而不必須使用單獨(dú)的測試儀器，并且給技術(shù)員提供公共接口以測試完全不同的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
此外，本發(fā)明涉及一種采用非插入式方法來探測家用網(wǎng)絡(luò)的存在和電平(level)的測試裝置，所述家用網(wǎng)絡(luò)采用MoCA、HPNA或Homeplug。網(wǎng)絡(luò)的布局被完全完好地保持，并且在不影響網(wǎng)絡(luò)上的裝置數(shù)量的情況下進(jìn)行測量。根據(jù)本發(fā)明的方法利用分立元件分析時(shí)域內(nèi)的物理層，尋找專門定時(shí)的RF功率脈沖，該RF功率脈沖是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特征并且在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中是不同的。
執(zhí)行測試以提供各種網(wǎng)絡(luò)上的基本物理層信號(hào)的特征，各種網(wǎng)絡(luò)例如是寄主在基于MoCA、HPNA和Homeplug裝置上的同軸電纜、電話線和電線。測試的目的是建立足夠的認(rèn)識(shí)以建立可以探測這些信號(hào)的存在的電路。
通過利用熵ECP1001P以太網(wǎng)到MoCA橋執(zhí)行基于MoCA的網(wǎng)絡(luò)上的所有測試，同時(shí)利用Agilent E4443頻譜分析儀執(zhí)行AM RF測量。利用Wavetek D171 75探測器和Pico Scope數(shù)字USB示波器(200Msps)執(zhí)行探測到的測量。所有測試都在MoCA信道111050MHz上進(jìn)行，并且裝置被構(gòu)造成自動(dòng)主機(jī)(auto master)。
圖1示出了單個(gè)MoCA橋11連接到頻譜分析儀12構(gòu)成的測試結(jié)構(gòu)，其中沒有以太網(wǎng)裝置。圖2中所示的頻譜示出了從MoCA橋11直接取出的頻譜的最大保持痕跡，其可能是機(jī)頂盒的背部出現(xiàn)的信號(hào)，例如電平-12dBm(+36.75 dBmV)，帶寬50MHz；以及信噪比50dB。
MoCA橋裝置11不應(yīng)該被背對(duì)背直接連接，因?yàn)橐粋€(gè)橋裝置的直接輸出較高并可能損壞其他橋裝置的輸入。通常，橋裝置之間需要設(shè)置20dB衰減器。因此，推薦在測試裝置上設(shè)置超過警告的最高電平。
圖3所示的零跨距頻譜示出了單個(gè)MoCA橋裝置11的定時(shí)，其是在主機(jī)頂盒被連接到網(wǎng)絡(luò)并打開，且沒有其他裝置存在時(shí)呈現(xiàn)的典型信號(hào)。測試裝置尋找該信號(hào)以確定主裝置的存在并證明當(dāng)前測試點(diǎn)的電平位于可接收的電平容差內(nèi)，以使從屬裝置正常運(yùn)行。單個(gè)MoCA橋裝置每10ms(100Hz)發(fā)送一個(gè)RF信號(hào)。
圖4示出的是圖3探測到的頻譜的快速傅立葉變換(FFT)，其中100Hz分量在頻譜中是突出的。即使當(dāng)多個(gè)裝置被連接時(shí)，近似100Hz的分量，例如95-105Hz的分量甚至也是存在的，并可能是由搜索其他裝置的管理消息組成的或由主機(jī)裝置定時(shí)控制消息組成的突發(fā)數(shù)據(jù)(data burst)。
圖5示出的測試結(jié)構(gòu)中，MoCA橋21和22分別與以太網(wǎng)裝置23和24連接，并連接到頻譜分析儀25。圖6示出的是采用兩個(gè)連接的以太網(wǎng)和MoCA橋裝置21-24的探測信號(hào)的定時(shí)圖，其中脈沖之間的時(shí)間是360.6μs(2.77KHz)。
圖7示出了來自兩個(gè)連接的以太網(wǎng)和MoCA橋裝置21-24的探測到的信號(hào)的頻譜，具有2.8KHz分量并且其諧波在其中可見。圖8示出了同一頻譜的0-6KHz部分，其示出了2.8KHz分量和100Hz分量。捕獲的一個(gè)其他模式是1.4KHz數(shù)據(jù)脈沖速度，如圖9-11所示，這看上去是是發(fā)生在一個(gè)裝置同步一次后，然后失去連接之后。
圖12示出的是一種具有四個(gè)MoCA橋31，32，33和34和四個(gè)以太網(wǎng)裝置35a-35d和頻譜分析儀36的測試結(jié)構(gòu)。圖13是示出四個(gè)裝置31到34在沒有數(shù)據(jù)傳送時(shí)的定時(shí)圖。MoCA裝置31-34中的三個(gè)的電平較低，因?yàn)樗麄冃枰ㄟ^長的電纜才能到達(dá)頻譜分析儀36。探測到的信號(hào)的頻譜(圖14和15)示出支配信號(hào)現(xiàn)在位于1.2KHz范圍。圖13，14和15的圖表示出100Hz信號(hào)仍然存在。圖14示出的是示出探測到的直到3KHz頻譜的圖表，而圖15示出的是示出探測到的直到30KHz頻譜的圖表。
MoCA信號(hào)可被構(gòu)造成800MHz到1500MHz范圍內(nèi)的29個(gè)信道中的任何一個(gè)。利用簡單的二極管探測器和FFT，可以通過尋找所探測到的信號(hào)中100Hz，1.2KHz，1.4KHz或2.8KHz分量的存在來識(shí)別MoCA信號(hào)。
由于對(duì)于任何數(shù)量裝置，100Hz仍舊存在，多數(shù)情況下的信號(hào)探測能夠被用來探測MoCA裝置的存在。在MoCA網(wǎng)絡(luò)中，寬度大約為90μs到110μs且大約每10ms重復(fù)一次的脈沖的存在表明MoCA主機(jī)存在于網(wǎng)絡(luò)上。一旦RF脈沖被識(shí)別，系統(tǒng)在脈沖有效時(shí)間期間將進(jìn)行功率測量，而在脈沖是無效時(shí)再進(jìn)行一次。根據(jù)這些值，儀器可提供關(guān)于在特定測試點(diǎn)給定的家用網(wǎng)絡(luò)的功率、噪聲基底(noise floor)，和信噪比的信息。
和其他可能存在于775MHz到1550MHz頻帶內(nèi)的信號(hào)相比，信號(hào)的振幅解調(diào)提供相關(guān)的唯一的簽名。其他信號(hào)可以包括衛(wèi)星和CATV。
存在于以HPNAv3基裝置為主的同軸網(wǎng)絡(luò)上的基礎(chǔ)物理層信號(hào)的特征，已經(jīng)被測試以建立足夠的認(rèn)識(shí)來建立可以探測這些信號(hào)的存在的電路。通過Ready-LinkCEB-401以太網(wǎng)到HPNA橋61執(zhí)行所有測試，橋61通過以太網(wǎng)電纜連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)62，該計(jì)算機(jī)用來在HPNA網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生通信。利用頻譜分析儀/示波器64執(zhí)行RF測量。利用Wavetek D171 75探測器63和Pico Scope數(shù)字USB頻譜分析儀/示波器64(200Msps)執(zhí)行探測到的測量。個(gè)人計(jì)算機(jī)66具有控制Pico Scope數(shù)字USB頻譜分析儀/示波器64的軟件，并確定如何處理和顯示數(shù)據(jù)。(時(shí)域示波器或頻域頻譜分析儀) 圖16示出的單個(gè)HPNA橋61沒有與以太網(wǎng)裝置連接。個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)62通過以太網(wǎng)電纜連接到HPNA橋。PC62被用來在HPNA網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生通信。
圖17所示的是從HPNA裝置61直接取出的頻譜的最大保持痕跡；其可能是HPNA機(jī)頂盒的背部出現(xiàn)的信號(hào)，例如電平-12dBm(+35.75 dBmV)，帶寬20MHz；以及信噪比55dB。
圖18所示的零跨距頻譜示出了HPNA單個(gè)主裝置61的定時(shí)，其是在HPNA主機(jī)頂盒被連接到網(wǎng)絡(luò)并打開，且沒有其他裝置存在時(shí)呈現(xiàn)的典型信號(hào)。測試裝置能夠?qū)ふ以撔盘?hào)，即HPNARF信號(hào)頻率，其是在大約0dBm傳送的16MHz寬OFDM信號(hào)，以確定HPNA主裝置61的存在并證明當(dāng)前測試點(diǎn)的電平位于可接收的使客戶裝置正常運(yùn)行的電平容差內(nèi)。
如圖19所示，單個(gè)HPNA裝置61每15ms(66.67Hz)發(fā)送一個(gè)RF信號(hào)，圖19示出了從其探測到的頻譜的FFT。在67Hz附近的分量，例如65-70Hz的分量在所探測到的頻譜中是突出的，并且即使在多個(gè)裝置被連接時(shí)，其也是存在的。該突發(fā)數(shù)據(jù)可能是搜索其他裝置的管理消息或主機(jī)裝置定時(shí)控制消息。
圖20示出了采用兩個(gè)HPNA橋71和72，和兩個(gè)連接到頻譜分析儀75的連接以太網(wǎng)裝置73和74的測試結(jié)構(gòu)。圖21示出了采用兩個(gè)連接裝置73和74在無數(shù)據(jù)被傳送時(shí)探測到的信號(hào)的定時(shí)，而圖22示出了采用兩個(gè)連接裝置73和74有數(shù)據(jù)被傳送時(shí)探測到的信號(hào)的定時(shí)。
利用簡單的振幅解調(diào)器和FFT可以探測HPNA(版本3)信號(hào)，該信號(hào)可通過尋找探測到的信號(hào)中的66.7Hz分量的存在來識(shí)別。如果裝置被配置成客戶裝置，其一秒中只發(fā)送一次RF脈沖。這種情況下，其可能難以利用振幅解調(diào)信號(hào)上的FFT探測。
根據(jù)本發(fā)明使用的方法將使得基礎(chǔ)家用網(wǎng)絡(luò)物理層測試器的實(shí)施是低成本的，并且和包含專用網(wǎng)絡(luò)芯片組的解決方案相比具有較低的功率。
參考圖23，根據(jù)本發(fā)明的家用網(wǎng)絡(luò)測試裝置91包括輸入端口92，該輸入端口92包括第一連接器93a，用于接收同軸電纜的末端以測試MoCA網(wǎng)絡(luò)；第二連接器93b，用于接收RJ45 Cat 56電纜的末端以測試HPNA網(wǎng)絡(luò)；第三連接器93c，用于接收電話電纜(例如RJ11)的末端以測試HPNA網(wǎng)絡(luò)，和第四連接器93d，其包括用于HomePulg網(wǎng)絡(luò)測試的香蕉插頭。輸入端口92可根據(jù)針對(duì)不同類型家用網(wǎng)絡(luò)測試設(shè)計(jì)的裝置91可包含一個(gè)或多個(gè)上述連接器93a-93d的任何組合。第一開關(guān)94，例如單刀四擲(spft)，用來選擇連接器93a-93d中的哪一個(gè)被連接到濾波器設(shè)備96，而第二開關(guān)95，例如單刀四擲(spft)，用來選擇該濾波器設(shè)備96的哪一部分被連接到連接器93a-93d的哪一個(gè)。
濾波器設(shè)備96包括用于每種不同類型的家用網(wǎng)絡(luò)的濾波裝置。在所示的實(shí)施例中，濾波器設(shè)備96包括用于HomePlug網(wǎng)絡(luò)的濾波級(jí)97，用于HPNA網(wǎng)絡(luò)的濾波級(jí)98，和用于MoCA網(wǎng)絡(luò)的濾波級(jí)99，但是，其他家用網(wǎng)絡(luò)濾波裝置也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
HomePlug和HPNA濾波級(jí)97和98分別需要第一濾波裝置101和第二濾波裝置102來去除測量帶(4-50MHz)外的所有信號(hào)。通常，HomePlug濾波器97是30MHz的低通濾波器，而HPNA濾波器根據(jù)所選擇的HPNA帶使從4MHz到12MHz范圍內(nèi)或從12MHz到28MHz范圍內(nèi)的信號(hào)通過。MoCA是具有多個(gè)信道的協(xié)議并且其位于高頻范圍(800-1500MHz)。每個(gè)信道的寬度為50MHz。信號(hào)調(diào)節(jié)，這是MoCA信號(hào)所需要的，被設(shè)置在級(jí)99中并包括信號(hào)下變頻，接下來為濾波步驟，例如50MHz低通濾波器。
MoCA下變頻器105包括混頻器106和鎖相環(huán)(PLL)本機(jī)振蕩器107。微型計(jì)算機(jī)或微處理器115控制PLL振蕩器107以選擇調(diào)諧到哪一個(gè)MoCA信道。然后，將混頻器106的輸出傳送到濾波器108以移去所有不需要的頻率分量。MoCA信號(hào)位于800MHz到1500MHz頻帶內(nèi)。由于MoCA網(wǎng)絡(luò)可能具有多個(gè)信道，其必須有能力轉(zhuǎn)到并選擇單個(gè)所期望的信道。因此，將本機(jī)振蕩器107設(shè)置到與所期望的信道相同的頻率，這將導(dǎo)致通過混頻器106混合振蕩器信道和所期望MoCA信道，使得所得到的分量中的一個(gè)是基帶。低通濾波器108移去所有其他信道和混頻分量。
分別來自第一濾波級(jí)97、第二濾波級(jí)98和第三濾波級(jí)99的第一濾波信號(hào)、第二濾波信號(hào)和第三濾波信號(hào)被送到第三開關(guān)109，例如單刀三擲(sptt)，該第三開關(guān)109與第二開關(guān)95同步以傳送通過所選擇的濾波級(jí)97-99選擇的信號(hào)到測試或測量部分110。測試部分110包括振幅解調(diào)器或RF探測器(對(duì)數(shù)放大器)111、比較器112和微型計(jì)算機(jī)115，例如PIC微型計(jì)算機(jī)。
測試設(shè)備110由微型計(jì)算機(jī)115控制，該微型計(jì)算機(jī)115具有兩個(gè)輸入和多個(gè)控制輸出端，并包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和脈沖整形比較器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)接收來自對(duì)數(shù)放大器111的輸入，同時(shí)對(duì)數(shù)放大器111的輸出也被輸入脈沖整形比較器112。比較器112將第三開關(guān)109引導(dǎo)的濾波脈沖整形為數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)觸發(fā)微型計(jì)算機(jī)115的測量。
第三開關(guān)109由微型計(jì)算機(jī)115控制，并使得微型計(jì)算機(jī)115能夠選擇哪個(gè)濾波級(jí)97-99，即哪個(gè)RF信號(hào)，被路由到對(duì)數(shù)放大器111。對(duì)數(shù)放大器111具有內(nèi)部RF探測器和對(duì)從濾波級(jí)97-99探測到的輸出執(zhí)行對(duì)數(shù)函數(shù)(LOG function)的電路。然后，合成的電壓可被微型計(jì)算機(jī)115內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器測量并且該合成電壓代表輸入對(duì)數(shù)放大器111內(nèi)的功率。由于數(shù)據(jù)已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成對(duì)數(shù)標(biāo)尺，所以可施加簡單的傾斜和截段方程到ADC計(jì)數(shù)以將其轉(zhuǎn)換成絕對(duì)dBmV或dBm功率電平(power level)。比較器112使得微型計(jì)算機(jī)115能夠?qū)斎氲腞F脈沖精確定時(shí)。定時(shí)方面，例如周期和脈沖寬度，對(duì)于探測算法是重要的。
第一開關(guān)94、第二開關(guān)95和第三開關(guān)109可手動(dòng)控制，即通過技術(shù)員選擇連接器93a-93d中的哪一個(gè)連接到第一濾波級(jí)97、第二濾波級(jí)98和第三濾波級(jí)99中的哪一個(gè)，以及第一濾波級(jí)97，第二濾波級(jí)98和第三濾波級(jí)99中的哪一個(gè)連接到測試設(shè)備110?？商鎿Q地，第一開關(guān)94、第二開關(guān)95和第三開關(guān)109可通過控制裝置，例如存儲(chǔ)在微型計(jì)算機(jī)115中的控制裝置，自動(dòng)操作按順序選擇連接器93a-93d中的每一個(gè)，然后將濾波級(jí)97，98和99中的每一個(gè)連接到測試設(shè)備110，從而可快速地確定基于連接到輸入端口92的任何電纜的家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類型。對(duì)于設(shè)計(jì)用來測試單個(gè)家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測試設(shè)備，第一開關(guān)94、第二開關(guān)95和第三開關(guān)109以及額外的濾波器可一起省略。
被測的信號(hào)以RF脈沖的形式周期性發(fā)生。來自對(duì)數(shù)放大器111的信號(hào)被發(fā)送到比較器112的以被調(diào)節(jié)并整形成數(shù)字脈沖，該數(shù)字脈沖被用來觸發(fā)微型計(jì)算機(jī)115中的測量引擎。微型計(jì)算機(jī)115探測該脈沖的上升沿，該上升沿對(duì)應(yīng)于RF脈沖的開始，然后在進(jìn)行RF功率測量之前等待預(yù)置時(shí)間，這樣確保在RF功率的峰值處進(jìn)行功率測量。微型計(jì)算機(jī)115同時(shí)探測下降沿并執(zhí)行相同類型測量以確定噪聲基底的電平。微型計(jì)算機(jī)115同時(shí)具有內(nèi)部計(jì)時(shí)器以測量脈沖的周期。當(dāng)微型計(jì)算機(jī)115捕獲一組對(duì)應(yīng)于上述識(shí)別的MoCA、HPNA或HomePlug任何一種的脈沖時(shí)，微型計(jì)算機(jī)115識(shí)別正在使用的家用網(wǎng)絡(luò)類型并報(bào)告測量的RF信號(hào)電平和信噪比。
如上所述，測試部分110包含分別根據(jù)第一濾波信號(hào)、第二濾波信號(hào)和第三濾波信號(hào)產(chǎn)生時(shí)域中的第一電壓信號(hào)、第二電壓信號(hào)和第三電壓信號(hào)的振幅解調(diào)器。因此，微型計(jì)算機(jī)115可以通過識(shí)別第一電壓信號(hào)中的大約90μs到110μs寬且大約10ms重復(fù)一次的脈沖來識(shí)別家用網(wǎng)絡(luò)中的MoCA的信號(hào)，或者通過識(shí)別第一濾波信號(hào)中的大約165μs到185μs寬且大約15ms重復(fù)一次的脈沖來識(shí)別家用網(wǎng)絡(luò)中的HPNA版本3的信號(hào)?？商鎿Q地，測試部分110也可以包括執(zhí)行FFT的裝置，其在微型計(jì)算機(jī)115中，以產(chǎn)生頻域中的第一、第二和第三變換信號(hào)，因此，通過第二變換信號(hào)中大約66.7Hz分量的存在可以識(shí)別HPNA版本3的信號(hào)，通過第一變換的信號(hào)中的100Hz、1.2KHz、1.4KHz和2.8KHz分量組成的組中的一種分量的存在可以識(shí)別MoCA信號(hào)。對(duì)第一電壓信號(hào)、第二電壓信號(hào)和第三電壓信號(hào)進(jìn)行變換是確定脈沖重復(fù)周期的一種方式。
一旦脈沖被識(shí)別，微型計(jì)算機(jī)115在該脈沖有效期間執(zhí)行第一功率測量，并在該脈沖無效期間執(zhí)行第二功率測量；從而邏輯裝置在特定的測試點(diǎn)確定給定家用網(wǎng)絡(luò)的功率、噪聲基底和信噪比。
權(quán)利要求
1.一種家用網(wǎng)絡(luò)測試裝置，包括輸入端口，其用于輸入家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，所述輸入端口包括多個(gè)連接器，所述多個(gè)連接器與同軸電纜、電話電纜和電纜組成的組中的至少一個(gè)電纜相匹配；第一濾波裝置，其用于從所述家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中除去第一家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量帶外的所有信號(hào)并產(chǎn)生第一濾波信號(hào)；第二濾波裝置，其用于從所述家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中除去不同于所述第一家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的第二家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量帶外的所有信號(hào)并產(chǎn)生第二濾波信號(hào)；測量裝置，其被連接到所述第一濾波裝置和所述第二濾波裝置，用于確定哪一種家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在于家用網(wǎng)絡(luò)上；以及開關(guān)裝置，其用于選擇將連接器中的哪一個(gè)與所述第一濾波裝置和所述第二濾波裝置中的哪一個(gè)連接，以及用于選擇將所述第一濾波裝置和所述第二濾波裝置中的哪一個(gè)與所述測量裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其中，所述測量裝置包括振幅解調(diào)器和變換裝置，所述振幅解調(diào)器用于產(chǎn)生合成電壓信號(hào)，所述變換裝置用于對(duì)所述合成電壓信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換而產(chǎn)生變換信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試裝置，其中，所述第一家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是MoCA；并且其中所述測量裝置通過識(shí)別所述變換信號(hào)中的100Hz、1.2KHz、1.4KHz和2.8KHz分量組的一個(gè)分量來探測MoCA信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試裝置，其中所述第一濾波裝置包括50MHz低通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其中所述測量裝置包括根據(jù)所述第一濾波信號(hào)或所述第二濾波信號(hào)產(chǎn)生合成電壓信號(hào)的振幅解調(diào)器；其中所述第一家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是MoCA；并且其中所述測量裝置通過識(shí)別所述電壓信號(hào)中的大約90μs-110μs寬且大約每10ms重復(fù)一次的脈沖來探測MoCA信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試裝置，其中一旦MoCA脈沖被識(shí)別，所述測量裝置就在所述脈沖有效期間進(jìn)行第一功率測量，并在所述脈沖無效期間進(jìn)行第二功率測量；從而所述測量裝置在特定的測試點(diǎn)確定給定家用網(wǎng)絡(luò)的功率、噪聲基底和信噪比。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試裝置，其中所述測量裝置包括比較器，用于將所述合成電壓信號(hào)調(diào)節(jié)和整形成數(shù)字脈沖；以及具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的微處理器，用于確定輸入所述振幅解調(diào)器的功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試裝置，其中所述第二家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是HPNA版本3；并且其中所述測量裝置通過識(shí)別所述變換信號(hào)中的大約66.7Hz的分量來探測HPNA版本3信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測試裝置，其中所述第二濾波裝置包括4MHz-12MHz帶通濾波器或12MHz-28MHz帶通濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其中所述測量裝置包括產(chǎn)生合成電壓信號(hào)的振幅解調(diào)器；其中所述第二家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是HPNA；并且其中所述測量裝置通過識(shí)別該電壓信號(hào)中的大約165μs-185μs寬且大約每15ms重復(fù)一次的脈沖來探測HPNA信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測試裝置，其中一旦所述脈沖被識(shí)別，所述測量裝置就在所述脈沖有效期間進(jìn)行第一功率測量，并在所述脈沖無效期間進(jìn)行第二功率測量；從而所述測量裝置在特定的測試點(diǎn)確定給定家用網(wǎng)絡(luò)的功率、噪聲基底和信噪比。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的測試裝置，其中所述測量裝置包括比較器，用于將所述合成電壓信號(hào)調(diào)節(jié)和整形成數(shù)字脈沖；以及具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的微處理器，用于確定輸入所述振幅解調(diào)器的功率。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，還包括第三濾波裝置，所述第三濾波裝置用于從所述家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中除去第三家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量帶外的所有信號(hào)并產(chǎn)生第三濾波信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的測試裝置，其中所述輸入端口包括與電線匹配的連接器；并且所述第三家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是HomePlug。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的測試裝置，其中所述第三濾波裝置包括30MHz低通濾波器。
16.一種家用網(wǎng)絡(luò)測試裝置，包括輸入端口，用于輸入家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，所述輸入端口包括與同軸電纜匹配的連接器；濾波裝置，用于從所述家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中除去MoCA家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量帶外的所有信號(hào)并產(chǎn)生濾波信號(hào)；以及測量裝置，包括用于根據(jù)所述濾波信號(hào)產(chǎn)生合成電壓信號(hào)的振幅解調(diào)器，所述測量裝置被連接到所述濾波裝置，用于確定所述電壓信號(hào)中是否存在寬度大約為90μs-110μm且大約每10ms重復(fù)一次的脈沖，所述脈沖的存在表明MoCA家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在于家用網(wǎng)絡(luò)上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的測試裝置，其中一旦MoCA脈沖被識(shí)別，所述測量裝置就在所述MoCA脈沖有效期間進(jìn)行第一功率測量，并在所述MoCA脈沖無效期間行第二功率測量；從而所述測量裝置在特定的測試點(diǎn)確定MoCA家用網(wǎng)絡(luò)的功率、噪聲基底和信噪比。
18.一種家用網(wǎng)絡(luò)測試裝置，包括輸入端口，用于輸入家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，所述輸入端口包括與同軸電纜和電話電纜組成的組中的至少一個(gè)電纜匹配的連接器；濾波裝置，用于從所述家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中除去HPNA家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量帶外的所有信號(hào)并產(chǎn)生濾波信號(hào)；以及測量裝置，包括用于根據(jù)所述濾波信號(hào)產(chǎn)生合成電壓信號(hào)的振幅解調(diào)器，所述測量裝置被連接到所述濾波裝置，用于確定所述電壓信號(hào)中是否存在寬度大約為165μs-185μm且大約每15ms重復(fù)一次的脈沖，所述脈沖的存在表明HPNA家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在于家用網(wǎng)絡(luò)上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的測試裝置，其中一旦HPNA脈沖被識(shí)別，所述測量裝置就在所述HPNA脈沖有效期間進(jìn)行第一功率測量，并在所述HPNA脈沖無效期間進(jìn)行第二功率測量；從而所述測量裝置在特定的測試點(diǎn)確定HPNA家用網(wǎng)絡(luò)的功率、噪聲基底和信噪比。
20.一種家用網(wǎng)絡(luò)測試裝置，包括輸入端口，用于輸入家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，所述輸入端口包括與同軸電纜、電話電纜和電纜組成的組中的至少一個(gè)電纜匹配的連接器；濾波裝置，用于從所述家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中除去所選擇的家用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量帶外的所有信號(hào)并產(chǎn)生濾波信號(hào)；以及測量裝置，被連接到所述濾波裝置用于確定哪一個(gè)家用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)存在于家用網(wǎng)絡(luò)上；其中，所述測量裝置包括振幅解調(diào)器和變換裝置，所述振幅解調(diào)器用于產(chǎn)生合成電壓信號(hào)，所述變換裝置用于對(duì)所述合成電壓信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換并產(chǎn)生變換信號(hào)；其中，所述測量裝置通過識(shí)別在所述變換信號(hào)中的大約100Hz的分量來探測MoCA信號(hào)；以及其中，所述測量裝置通過識(shí)別在所述變換信號(hào)中的大約66.7Hz的分量來探測HPNA版本3信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種家用網(wǎng)絡(luò)測試裝置，其包括與用于接收不同類型通訊電纜的多種不同連接器中的任何一個(gè)或多個(gè)連接的輸入端口，該不同類型通訊電纜例如是同軸電纜、電話電纜和電纜；以及具有用于測試現(xiàn)有的不同形式的家用網(wǎng)絡(luò)的多種不同測試裝置的測試裝置部分，該不同形式的家用網(wǎng)絡(luò)例如是MoCA、Homplug和HPNA。本發(fā)明利用分立元件來分析時(shí)域內(nèi)的物理層，尋找專門定時(shí)的RF功率脈沖，該RF功率脈沖是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特征并且在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中是不同的。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101094115SQ20071011138
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月19日
發(fā)明者沃爾特·米勒, 邁克爾·D.·戈特沃爾斯, 羅伯特·J.·弗萊斯克 申請(qǐng)人:安科特納有限責(zé)任公司