自适应容限和频带控制的方法和装置的制造方法
【专利说明】自适应容限和频带控制的方法和装置
[0001]约翰.M.卡尔夫、李元宗、乔治斯.吉尼斯、郑盛泽
[0002]本申请是申请日为2006年7月8日、申请号为200680028879.4、名称为“自适应容限和频带控制”的发明专利申请的分案申请。
[0003]对相关申请的交叉引用
[0004]本申请是于2004年7月19日提交的，标题为ADAPTIVE MARGIN AND BANDCONTROL (自适应容限和频带控制)的美国专利申请N0.10/893，826 (代理机构编号N0.0101-p04)的部分连续案，该专利申请根据美国法典第35章第119(e)条，申请要求于2003 年 12 月 7 日提交的，标题为 DYNAMIC MANAGEMENT OF COMMUNICA1N SYSTEM(通信系统的动态管理)的美国临时申请N0.60/527，853 (代理机构编号N0.0lOl-pOlp)的优先权权益，以上申请的公开内容出于所有目的以其整体通过引用合并于此。
[0005]根据美国法典第35章第119(e)条，本申请要求以下优先权权益:
[0006]于2005年7月10日提交的，标题为DSL SYSTEM (DSL系统)的美国临时申请N0.60/698, 113 (代理机构编号N0.0101-p28p)，该申请的公开内容出于所有目的以其整体通过引用合并于此；和
[0007]于2005年10月4日提交的，标题为DSL SYSTEM (DSL系统)的美国临时申请N0.60/723，415 (代理机构编号N0.0101-p29p)，该申请的公开内容出于所有目的以其整体通过引用合并于此。
[0008]关于联邦资助研宄或开发的声明
[0009]无
[0010]对序列表、表格或计算机程序列表光盘附录的引用
[0011]无
技术领域
[0012]本发明一般地涉及用于管理数字通信系统的方法、系统及装置。更具体地说，本发明涉及对诸如数字用户线路(DSL)系统的通信系统中的各种传输参数进行的自适应控制，所述传输参数包括但不限于最大发送功率谱密度、最大总计发送功率、发送频带优选、最小接收机容限和最大接收机容限、频率相关比特装载和功率控制和/或比特装载限制。
【背景技术】
[0013]数字用户线路(DSL)技术为现有电话用户线路(称为环路和/或铜设备)上的数字通信提供潜在的大带宽。电话用户线路可以提供该带宽，尽管它们的初始设计只用于声音频带模拟通信。特别地，DSL系统可以通过使用离散多音调(DMT)线路代码来调整用户线路的特性，该线路代码向各个音调(或子载波)分配若干个比特，所述各个音调可以调整到在用户线路每一端的调制解调器(通常是既作为发射机又作为接收机的收发机)的训练和初始化期间所确定的信道状况。在随时间变化的信道或线路进行的现场数据传输期间，可以利用经常称为“比特交换”的过程来继续进行自适应分配，所述“比特交换”利用安全的相对低速的反向信道来通知发送机分配的变化。
[0014]脉冲噪声、其它噪声和其它误码源可以显著影响DSL及其它通信系统所传输的数据的准确性。已经开发了各种技术来减小、避免和/或修复在传输期间由这种误码对数据造成的损害。这些误码减小/避免/修复技术对于使用所述技术的通信系统而言是是有执行成本的。如本领域众所周知的，不充足的功率发送级别会导致误码，因为发送功率不够高，从而不能克服给定信道中的噪声和其它干扰。这些误码导致丢失数据和/或需要重新发送数据，有时需要重新发送多次。为了防止这种误码，系统利用额外的发送功率，该发送功率产生高于已知或所运算的信噪比(SNR)的容限，从而确保符合可接受的误码率。
[0015]然而，过分高的功率发送级别会导致其它问题。例如，利用高于必需级别的发送功率意味着通信系统运行成本更高，对所有使用者有害。另外，一条以上线路使用过量的发送功率可以在附近线路中生成很强的串音问题和干扰。串音是在共享同一捆扎或邻接捆扎的线路之间电磁地通过的不受欢迎的干扰和/或信号噪声。串音可以被分为远端串音(FEXT)或近端串音(NEXT)。在具有不同长度的特定环路配置中，FEXT特别有害。一种这样的情况是当从中心局(CO)部署第一 DSL服务(例如，DSL环路或线路)并从远程终端(RT)、服务访问接口(SAI)、光网络单元(ONU)、基架或CO外部的任何其它位置部署第二 DSL服务时。在这种情况下，来自CO部署的服务的FEXT可能对从非CO位置部署的服务导致相当大的恶化。另一种强FEXT情况随中短环路长度出现，其中短线路可以导致对更长线路的接收机的强列干扰。一种这样的情况出现在当在具有不同长度的环路上部署VDSL服务时，在这种情况下在上游方向，FEXT串音干扰可以特别强。NEXT在用于下游方向传输的频带和用于上游方向传输的频带之间有一些重叠的DSL配置中，或者在从下游发送机到上游接收机或从上游发送机到下游接收机存在信号泄漏的DSL配置中，具有破坏性的影响。
[0016]允许使用者动态地调整和调节发送功率容限、功率谱密度等以改变DSL环境和运行情形的系统、设备、方法和技术等在DSL运行领域展现明显进步。此外，对在DSL环境中使用的功率、容限等和独立实体的操作进行监视和评估可以辅助、指导并(在某些情况下)控制使用者的活动和设备，并且同样将在DSL运行的领域中展现明显进步。
【发明内容】
[0017]基于所收集的运行数据配置或以其它方式控制与功率、频带利用和容限有关的DSL系统参数。运行数据是针对至少一个在已知配置和/或属性下运行的DSL系统收集的。目标属性是基于捆扎级的信息选择的。分析所收集的运行数据，并且对用于将DSL系统配置改变为目标属性的条件进行评估，所述条件包括与改变属性有关的任何可用的转变规则。如果该条件成立，则指令该DSL系统以目标属性运行。捆扎级的信息可以包括部署点信息、布局信息和/或串音耦合信息。所收集的运行数据可以包括所报告的调制解调器参数和/或可用的调制解调器能力，例如比特装载程序、DSL服务优先权及其它。受控参数可能具有利用一种以上频谱均衡方法选择的取值。这些频谱均衡方法可以偶尔执行，并且可以利用可获得的所有捆扎级的信息，和/或利用所收集的运行数据。
[0018]本发明实施例包括被配置为执行和/或进行上述所引用的方法的装置及其它设备。例如，根据本发明的方法可以由控制器、DSM中心、“智能”调制解调器、DSL优化器、频谱管理中心(SMC)、计算机系统等进行。此外，还公开了用于进行这些方法的计算机程序产品O
[0019]在下文的详细描述和相关附图中将提供本发明的进一步内容和优点。
【附图说明】
[0020]通过下文中结合附图的详细描述将易于理解本发明，其中相同的附图标
[0021]图1A是按照G997.1标准的示意性方框参考模型系统。
[0022]图1B是另一个示意性方框参考模型系统。
[0023]图2是示出一般的、示例性DSL部署的示意图。
[0024]图3A是根据本发明一个实施例的控制器，其包括基于模型的控制单元。
[0025]图3B是根据本发明一个实施例的DSL优化器。
[0026]图4是根据本发明一个以上实施例的方法的流程图。
[0027]图5是根据本发明一个以上实施例的方法的另一流程图。
[0028]图6示出对可用于本发明实施例的一个以上转变矩阵和可允许属性进行的设计和/或选择。
[0029]图7是利用各种子规则来产生在某些实施例中目的属性是否可行的决策的示例性总体规则。
[0030]图8是示出本发明一个以上实施例的流程图，在该流程图中评估了 DSL线路或其它通信线路从当前状态到一个以上目的状态的转变操作。
[0031]图9是用于本发明实施例的示例性状态图。
[0032]图10是示例性DSL线路属性集。
[0033]图11是适合于实现本发明实施例的典型计算机系统的方框图。
【具体实施方式】
[0034]下文将参照本发明的一个或多个实施例详细描述本发明，但是本发明并不限于这些实施例。更确切地说，这些详细描述仅仅意图作为示意性的。本领域的技术人员将易于认知，在此参照附图给出的详细描述用于示例性目的，而本发明超出了这些受限的实施例。
[0035]应当谨记在此提供的细节是出于示例的目的，并且本发明比任何一个例子都更宽泛。因此，本发明应当被尽可能宽泛和允许的被解释。
[0036]通常，可以结合具有控制器(例如，计算机系统或控制处理器，其可以嵌入数字用户线路接入复用器(DSLAM)或DSL接入节点或其它网络元件也可以不嵌入，又如本领域的相关出版物和其它文献所描述的“智能”调制解调器、动态频谱管理器、DSL优化器、频谱管理中心(SMC)和/或动态频谱管理中心(DSM中心)，或任何其它合适的控制设备和/或实体，包括计算机系统)的数字用户线路(DSL)系统的运行来描述本发明实施例。当在此使用术语“控制器”时，意指任何或所有这些设备或其它任何合适的控制装置。控制器可以是单个单元，也可以是部件的组合，所述元件或部件均可以是由计算机实现的、执行上述功能的系统、设备或设备的组合。
[0037]如本领域技术人员在阅读本公开内容之后将认知到的，本发明实施例适于在本领域技术人员所公知的各种DSL及其它通信系统中运行。利用本发明一个以上实施例管理通信系统的动态频谱管理器或其它控制器可以是服务提供者和/或操作者(在某些情况下可以是CLEC、ILEC或其它服务提供者)，或者可以是部分或完全地独立于系统操作者的一方。
[0038]通常，在DSL系统中，当更多的参数被监视并可以被调节，而不是被静态地设置时，经常可以显著地改进性能(例如，可以实现的数据速率更高，被服务的使用者更多，消耗的功率更少等)。也就是说，如果系统设置被作为关于线路或信道的性能历史和其它信息的函数来自适应地设置，则对系统运行的自适应改变可以改进数据速率及针对使用者的其它服务。根据本发明实施例的系统，接受和分析更多输入，并在本质上成为以对所观测的许多其他参数和和线路性能历史的观测和处理为基础的若干参数的动态函数，所述系统在本领域中构成明显的进步。
[0039]为了减小各种类型的性能问题，包括串音干扰，很多通信系统限制发送机在给定系统内发送数据所使用的功率。传输系统的容限是在达到期望性能(例如，系统的门限误比特率、或BER)所需的最小功率上的发送功率级别(通常以dB来表达)。基本目标是在最小化传输所需的功率以减小发送功率级别过高引起的潜在问题时，利用足够的功率来克服和/或补偿噪声引入的误码和干扰引入的误码。然而，在很多情况下，设备制造者、系统操作者和其它人尽力使用这种过量的功率(导致过量的容限)来提供高数据速率，并采取过分简单的途径来处理类似串音的潜在问题。
[0040]本发明利用关于DSL线路特性的信息(例如，运行数据、关于DSL调制解调器能力的知识等)来更仔细地评估功率自适应系统和方法中可接受的问题/干扰避免、减轻、减小等和数据速率。该更仔细的评估对可得到的信息和/或运行数据进行分析，并且然后对调制解调器进行训练和设置，使其在为可接受的数据传输提供了足够功率的功率发送级别(并且因此容限)下运行，同时最小化来自一条使用者线路的电磁辐射串音对其它使用者线路的有害作用。更具体地说，本发明实施例可以生成容限相关和/或功率相关参数，并指令调制解调器对中的至少一个调制解调器使用这些容限相关和/或功率相关参数以辅助该调制解调器对满足给定容限目标和/或减小对其它调制解调器对的辐射串音。“容限相关参数”可以包括(但不必然地限于)如在ITU-T G997.1 (G.ploam)推荐标准中定义的用于线路配置的参数和用于信道配置的参数。所述容限相关参数还可以包括如在草案ATIS动态频谱管理技术报告NIPP-NA1-028R2中定义的控制。最后，所述容限相关参数可以包括诸如每音调目的SNR、每音调比特上限(bit-cap)、容限上限(cap)模式、PREFBAND或其它。
[0041]在本发明实施例中，与功率、频带利用和容限相关的对DSL系统参数的配置和/或其它控制以所收集的运行数据为基础。运行数据是从以一种以上当前和/或已知配置(也称为属性)运行的一个以上DSL系统收集的，并且可以包括所报告的参数值，例如线路失效参数、线路目录参数、线路/信道/数据路径性能监视参数、线路/信道测试、诊断和状态参数。运行数据也可以包括所报告、所指示、所广告或以其它方式所知的调制解调器能力，包括比特装载程序、调制解调器服务优先级、调制解调器与特定规则及其它的兼容性。目的和/或潜在属性是基于捆扎级的信息选择的(例如，从基于捆扎级的信息而被允许的属性集合选择)。分析所收集的运行数据，并且对将DSL系统配置改变为目的属性的条件进行评估。如果条件成立(即，如果目的属性可用，例如根据所收集的运行数据、属性转变规则等)，则指令DSL系统以目的属性来操作。针对多个目的属性，可以重复评估条件的过程。本发明实施例可以用于ADSL1、ADSL2、ADSL2+、VDSL1、VDSL2及其它类型的DSL系统和设备。
[0042]控制器还可以从服务提供者或网络操作者的系统收集捆扎级的信息，所述系统例如操作支持系统、布线地图数据库、布局信息数据库，包括那些包括可以从公共互联网搜索引擎、地理信息系统(GIS)数据库、DSM中心数据库或其它任何合适的源获得的。捆扎级的信息可以包括部署点信息、布局信息和/或串音耦合信息。受控参数可以包括PSD相关值或功率相关值，例如各种DSL系统使用的MAXNOMPSD或MAXNOMATP参数。在某些实施例中，受控参数可以是传输中所使用的成形频谱掩码和/或针对调制解调器之间的传输所使用的频率的比特装载上限或极限。在某些情况下，可以将优选频带施加于直接调制解调器以促成和/或避免特定频率。
[0043]运行数据可以包括与DSL系统的先前性能有关的历史数据。该历史数据可以在数据库、资料库等中维护。运行数据可以进一步包括从该DSL系统运行其中的更宽泛的系统收集的数据，例如从一个以上MIB或其它数据源收集。运行数据可以通过DSL系统本身内部和/或外部的通信装置来发送到控制器。可以被评估的某些其它类型的运行数据包括与DSL系统及其相邻的DSL系统的数据速率、最大可达数据速率、容限、代码违例和前向纠错(FEC)校正有关的数据。额外的运行数据可以包括对调制解调器能力的指示或对调制解调器特征的指示或对调制解调器运行模式的指示。调制解调器可以在诸如“握手”(如在ITU-T推荐比较准G994.1或G.HS中解释的)的DSL调制解调器初始化期间的各阶段报告这些指示。这些指示可以在调制解调器正常运行(“工作时间(showtime)”)期间通过在调制解调器的嵌入式运行信道上发送的消息来提供，并通过诸如在ITU-R推荐标准G997.1 (也称为G.PL0AM)中定义的接口来报告给网络管理系统或频谱管理中心。作为替代地，可以从数据库、资料库等中得知各种调制解调器类型(由设备制造商、芯片组制造商、固件版本、序列号及其它标识)的调制解调器能力。受控参数可以具有通过已知的频谱均衡方法选择的取值。在某些实施例中，利用所有可用的捆扎级的信息，有利地偶尔执行这些方法。
[0044]图1A示出根据本领域技术人员所公知的G.997.1标准(也称为G.ploam)的参考模型系统，本发明实施例可以用于该参考模型系统。这种模型应用于符合各种标准、可包括也可不包括分路器的所有ADSL系统，所述标准例如ADSLl (G.992.1)、ADSL-Lite (G.992.2)、ADSL2 (G.992.3)、ADSL2_Lite (G.992.4)、ADSL2+ (G.992.5)和G993.2VDSL2标准。该模型还可以应用于G.993.1VDSLl标准及G.991.1和G.991.2SHDSL标准，还可以应用于具有或者不具有捆绑(bonding)的任何DSL系统。该模型对于本领域技术人员是众所周知的。
[0045]G.997.1标准基于由G.997.1限定的清晰嵌入式运行信道(EOC)并使用由G.99x标准限定的指示符比特和EOC消息，来为DSL传输系统指定物理层管理。此外，G.997.1为配置、故障和性能管理指定网络管理元件内容。在执行这些功能时，系统采用在接入节点(AN)处可用的多个运行数据(包括性