СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ И СИСТЕМА СВЯЗИ, ВКЛЮЧАЮЩАЯ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2013 года по МПК H04M11/06 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для обработки данных, а также к системе связи, включающей такое устройство.

DSL или xDSL представляют собой семейство технологий, включающее, в частности, такие технологии, как ADSL, ADSL2, ADSL2+, VDSL, VDSL2, которые обеспечивают цифровую передачу данных по проводным линиям местной телефонной сети.

Асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL, Asymmetric Digital Subscriber Line) является вариантом DSL, технологии передачи данных, которая позволяет осуществлять обмен данными по медным телефонным линиям на более высоких скоростях по сравнению с обычным модемом, работающим в голосовом диапазоне. Такая высокая скорость достигается путем использования частот, которые обычно не применяются в процессе голосового телефонного вызова, в частности высоких частот, которые не воспринимаются человеческим ухом.

VDSL (Very High Speed DSL, высокоскоростная цифровая абонентская линия) является вариантом технологии xDSL, обеспечивающим более высокую скорость передачи данных по одной витой паре проводов. Высокие битовые скорости передачи достигаются при дальности примерно до 300 метров (1000 футов), в пределах которой передача данных может осуществляться со скоростью 26 Мбит/с с симметричным доступом или до 52 Мбит/с в нисходящей линии связи и 12 Мбит/с в восходящей линии связи с асимметричным доступом.

Благодаря своей высокой пропускной способности технология VDSL позволяет поддерживать в рамках одного соединения такие услуги, как HDTV (телевидение высокой четкости), а также телефонные услуги (например, речь по протоколу Интернет (Voice over IP)) и общий Интернет-доступ.

VDSL2 (Very High S peed Digital S ubscriber Li ne 2; высокоскоростная цифровая абонентская линия, версия 2) представляет собой технологию доступа, которая позволяет использовать существующую инфраструктуру медных проводов, которая изначально применялась для предоставления традиционных телефонных услуг (POTS, plain old telephone service). Сеть, организованная по этой технологии, может развертываться из центральных станций (СО, central office), шкафов, к которым подводится оптическое волокно, предпочтительно расположенных рядом с абонентскими пунктами или внутри здания.

Стандарт ITU-T G.993.2 (VDSL2) является расширением стандарта G.993.1 (VDSL), который позволяет выполнять передачу составных данных в асимметричном и симметричном (полнодуплексном) режимах со скоростями до 200 Мбит/с по витым парам с использованием полосы пропускания шириной до 30 МГц.

Способы широкополосной модуляции в технологии xDSL характеризуются восприимчивостью к сигналам перекрестных помех, которые наводятся в линии передачи по витой паре и принимаются модемом.

Перекрестные помехи возникают в случае непосредственной близости проводов, в частности, они возникают между парами проводов одного жгута или соседних жгутов, которые используются для передачи различных сигналов. Следовательно, сигналы данных из одного или более источников могут накладываться на исходный сигнал данных и искажать его. К перекрестным помехам относятся перекрестные помехи на ближнем конце (NEXT, near-end crosstalk) и перекрестные помехи на дальнем конце (FEXT, far-end crosstalk).

Вследствие возникновения таких перекрестных помех сигналы данных, передаваемые по витым парам, могут в значительной степени ухудшаться в результате воздействия сигналов перекрестных помех, генерируемых на одной или более смежных телефонных линиях, реализованных в виде витой пары и расположенных в одном и том же и/или соседнем многожильном кабеле или жгуте. С увеличением скорости передачи эта ситуация в еще большей степени ухудшается, что может значительно ограничить максимальную скорость передачи данных по одной линии.

Кроме того, посылка данных в режиме ожидания вызывает перекрестные помехи и, таким образом, искажает пользовательские данные, передаваемые по другим линиям, например, содержащимся в многожильном кабеле. Поскольку один многожильный кабель обычно содержит 50 линий, такие перекрестные помехи могут значительно ухудшить общие рабочие характеристики средств передачи.

В xDSL, в частности, используется дискретная многотональная (DMT, Discrete Multi-Tone) модуляция. Сигнал, подлежащий передаче, формируется путем обратного преобразования Фурье частотного сигнала, который образуется из набора передаваемых символов квадратурной амплитудной модуляции (QAM). Каждый так называемый символ DMT может содержать множество символов QAM, которые организованы в виде поднесущих с шириной 4,3125 кГц или 8,625 кГц.

Уровень помех в каждой линии (xDSL) изменяется в зависимости от количества текущих активных пользователей DSL. Таким образом, вследствие динамичного изменения количества пользователей DSL перекрестные помехи между отдельными линиями DSL всегда являются значением в определенный момент времени.

При каждой активизации DSL (например, ADSL или VDSL) условия передачи оцениваются по шлейфу в процессе фазы "обучения" (training). В процессе "обучения" определяется уровень помех на неиспользуемой линии для каждой поднесущей (QLNps, Quiet Line Noise per sub-carrier) на входе приемника. Это позволяет вычислить отношение сигнал/шум для каждой поднесущей (SNRps, Signal-to-Noise R atio). В силу динамичного изменения ситуации изменяющиеся условия передачи и влияние шумов учитываются путем обеспечения запаса надежности в виде резерва для вычисления битов. Указанный запас может быть назначен для каждой поднесущей.

Этот запас обычно является единообразным, то есть заданным значением для всех поднесущих, определяемым на основе шума, вызывающего искажения сигнала в процессе фазы "обучения".

Однако в реальной ситуации уровень перекрестных помех зависит также от частоты и от времени. Он также зависит от фактической технологии DSL или топологии шлейфа. Из-за наличия фактических перекрестных помех, наводимых другими линиями (xDSL), может понадобиться повторное выполнение процедуры "обучения" для каждой линии, в которой зарегистрированы (серьезные) искажения. Инициализация такой процедуры повторного "обучения" зависит от размера упомянутого запаса. Кроме того, повторное "обучение" прерывает трафик данных, принимаемый на более высоких уровнях. Таких прерываний следует избегать.

Задачей, требующей решения, является устранение указанных выше недостатков и, в частности, усовершенствование процесса обработки данных, передаваемых по технологии xDSL, путем значительного уменьшения риска повторного выполнения процедуры "обучения", вызванного шумом и/или перекрестными помехами, без использования большого единообразного запаса надежности и, следовательно, без ухудшения рабочих характеристик.

Эта задача решается согласно признакам независимых пунктов формулы изобретения. Другие варианты осуществления настоящего изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Для решения указанной задачи предлагается способ обработки данных, отличающийся тем, что первый сетевой элемент передает данные второму сетевому элементу по меньшей мере на одной частоте с пониженным уровнем мощности передачи.

Указанный пониженный уровень мощности передачи может задаваться заранее, конфигурироваться или вычисляться (например, в режиме реального времени). Мощность передачи может, например, вычисляться на основе значений параметров передачи, которые могут быть получены на предшествующей фазе "обучения". Кроме того, в одном из вариантов указанная мощность передачи может определяться для всех частот, группы частот или конкретных частот.

Преимущественно, второй сетевой элемент (например, пользовательское устройство или абонентское оборудование) не должен информироваться о таком пониженном уровне мощности передачи. В одном из вариантов второй сетевой элемент может быть проинформирован о пониженном уровне мощности передачи с помощью сообщения или уведомления, передаваемого, например, по отдельному служебному каналу.

Мощность передачи, используемая для передачи данных на указанной по меньшей мере одной частоте, понижается по сравнению с номинальным или сообщаемым (имитируемым) уровнем мощности сигнала, передаваемого по меньшей мере на одной из других частот.

Следовательно, вместо добавления шума по меньшей мере на одной частоте осуществляется уменьшение мощности передачи, что позволяет второму сетевому элементу выполнять стандартную обработку на основе принятого ослабленного сигнала.

Преимущественно, второй сетевой элемент не осведомлен о том, что первый сетевой элемент уменьшает мощность передачи, и, следовательно, такая информация не предоставляется с помощью какого-либо вида сигнализации (внутриполосной или внеполосной). В качестве альтернативы такая информация может предоставляться второму сетевому элементу, и эта информация далее может быть обнаружена и, таким образом, воспринята вторым сетевым элементом как подлежащая отбрасыванию, то есть второй сетевой элемент может преднамеренно настраиваться на сигнал (как если бы он не был ослаблен) для увеличения своего запаса надежности в сценариях значительно искаженных сигналов или высокого уровня помех.

В варианте осуществления настоящего изобретения указанная обработка данных представляет собой обработку данных по схеме DMT по меньшей мере одной цифровой абонентской линии.

В частности, для реализации описанного способа могут использоваться различные виды цифровых абонентских линий ("xDSL").

В другом варианте осуществления настоящего изобретения первый сетевой элемент может представлять собой мультиплексор доступа по цифровой абонентской линии и/или центральную станцию, либо может быть связан с ними.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения второй сетевой элемент может представлять собой абонентское оборудование (в частности, модем цифровой абонентской линии) либо связан с ним.

Второй сетевой элемент может, в частности, устанавливаться совместно с абонентским пунктом, рядом с ним или непосредственно на абонентском пункте.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения второй сетевой элемент определяет отношение "сигнал/шум" (SNR, signal-to-noise ratio) на основе переданных данных.

Такие данные могут включать сигналы, которые обрабатываются вторым сетевым элементом для определения отношения сигнал/шум.

Кроме того, в одном из вариантов осуществления первый сетевой элемент добавляет к передаваемым данным шум по меньшей мере на одной частоте.

Помимо уменьшения мощности передачи, первый сетевой элемент может также добавлять шум по меньшей мере на одной из частот.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения данные передаются второму сетевому элементу в течение фазы запуска и/или фазы "обучения" второго сетевого элемента.

В течение такой фазы запуска осуществляется "обучение" модема, расположенного во втором сетевом элементе или связанного с ним.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения первый сетевой элемент координирует несколько фаз запуска и/или фаз "обучения" с несколькими вторыми сетевыми элементами.

Следовательно, первый сетевой элемент может использовать и/или назначать (косвенно) частоты для более низких скоростей передачи для нескольких фаз "обучения" нескольких модемов. Первый сетевой элемент может, в частности, использовать такие фазы запуска и/или "обучения" в соответствии с линиями, создающими помехи друг для друга, в частности, с линиями, входящими в состав одного кабельного жгута.

Задача, обозначенная выше, также решается с помощью устройства, включающего (и/или связанного с перечисленными ниже элементами) процессор и/или схемно-реализованную цепь, и/или логическое устройство, которые скомпонованы таким образом, чтобы указанный процессор мог выполнить описанный способ.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения устройство представляет собой устройство связи, в частности, является центральной станцией или мультиплексором доступа по цифровой абонентской линии, или связано с этим оборудованием.

Задача, указанная выше, также решается с помощью системы связи, включающей описанное устройство.

Варианты осуществления настоящего изобретения показаны и проиллюстрированы на фиг.1.

На фиг.1 представлена схема, на которой показаны СО и/или DSLAM, которые посредством кабельной связки соединены с несколькими устройствами СРЕ.

Представленный в этом описании способ заключается, в частности, в изменении отношения сигнал/шум (SNR) для абонентского оборудования (СРЕ, Customer Premises Equipment). Преимущественно, этот способ может быть реализован без необходимости добавления шумов в линию.

Отношение сигнал/шум для СРЕ может модифицироваться изменением уровня сигнала передачи.

В соответствии с тем фактом, что отношение сигнал/шум основано на уровне принятого сигнала (S), связанного с уровнем шума (N), увеличение уровня шума (N) или уменьшение уровня передаваемого сигнала (снижение уровня передаваемого сигнала, приводящее к снижению уровня принимаемого сигнала S) одинаковым образом влияет на отношение сигнал/шум.

Преимущественно, СРЕ может выполнять стандартную оценку SNR путем вычисления SNR в соответствии с принятым сигналом. Фактическая мощность передачи не может измеряться оборудованием СРЕ. Вместо этого, в течение фазы "обучения" ему может сообщаться этот уровень, или может предоставляться служебный канал, и мультиплексор доступа по цифровой абонентской линии (DSLAM, Digital Subscriber Line Access Multiplexer) или центральная станция (СО, Central Office) могут через этот служебный канал информировать СРЕ о фактическом уровне передачи.

Таким образом, если DSLAM или СО передают сигналы в СРЕ с пониженным уровнем мощности передачи на конкретных частотах, не информируя СРЕ о таком снижении мощности передачи, вычисление SNR в СРЕ основывается на пониженном (не номинальном или сообщаемом) уровне мощности передачи, и результирующее SNR может сравниваться с SNR, как если бы это отношение было основано на реальном уровне шума, генерируемого и передаваемого по линии. Однако ограничения в режиме реального времени в рамках способа, предполагающего уменьшение мощности передачи в DSLAM или СО без информирования об этом оборудования СРЕ, не столь серьезны по сравнению со сценарием добавления шума в линию.

Следует отметить, что СРЕ может быть проинформировано оборудованием DSLAM или СО о пониженном уровне мощности передачи, но СРЕ также может быть проинформировано о том, что эта информация должна быть отброшена (или СРЕ самостоятельно может прийти к такому решению), и, в частности, о том, что следует настраиваться на сигнал, переданный DSLAM, таким образом, как если бы этот сигнал не был сигналом с пониженной мощностью. Следовательно, СРЕ может преднамеренно использовать такой сигнал с пониженной мощностью для обеспечения запаса надежности, в частности, в течение фаз "обучения" или запуска.

На фиг.1 представлена схема, на которой показаны СО и/или DSLAM 101, которые посредством кабельной связки 102 соединены с несколькими устройствами СРЕ 103-107.

В качестве примера, CO/DSLAM 101 в течение фазы "обучения" оборудования СРЕ2 104 уменьшает мощность передачи данных, подлежащих передаче оборудованию СРЕ2 104. Такие данные предпочтительно должны передаваться посредством цифровой многотональной модуляции с использованием по меньшей мере одной частоты или по меньшей мере одного диапазона. Устройство СРЕ2 104 настраивается на этот сигнал с пониженным уровнем мощности передачи. В случае смежных линий, по которым передается обычный трафик, устройство СРЕ2 104 настраивает свою (максимальную) скорость передачи данных в соответствии с помехами, наводимыми от смежных линий, на основе пониженного уровня мощности передачи, обеспечиваемого CO/DSLAM 101.

Таким образом, в течение фазы "обучения" СРЕ2 104 поддерживает запас надежности благодаря пониженной мощности передачи, установленной CO/DSLAM 101, что позволяет выдерживать высокий уровень помех в процессе работы (по сравнению с помехами, которые возникают в течение фазы "обучения"). Например, этот подход позволяет СРЕ в течение фазы "обучения" настраивать скорость передачи данных, которую оборудование может поддерживать даже в ситуациях, характеризуемых высоким уровнем помех. Интенсивность ошибок может быть значительно уменьшена в такой ситуации высокого уровня помех, и необходимость в повторном выполнении фазы "обучения" может быть эффективно устранена.

Список аббревиатур

СО Central Office, центральная станция

СРЕ Customer Premises Equipment, абонентское оборудование

DMT Discrete Multi-Tone, дискретный многотональный

DSL Digital Subscriber Line, цифровая абонентская линия

DSLAM DSL Access Multiplexer, мультиплексор доступа по DSL

IFT Inverse Fourier Transform, обратное преобразование Фурье

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ортогональное мультиплексирование с разделением по частоте

QAM Quadrature Amplitude Modulation, квадратурная амплитудная модуляция

SNR Signal-to-Noise Ratio, отношение "сигнал/шум"

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для обработки данных в цифровой абонентской линии. Технический результат - повышение эффективности обработки путем значительного уменьшения риска повторного выполнения процедуры обучения, вызванного шумом и перекрестными помехами без ухудшения рабочих характеристик. В способе обработки данных в цифровой абонентской линии в течение фазы "обучения" абонентского оборудования центральная станция сообщает о мощности передачи абонентскому оборудованию, центральная станция передает данные абонентскому оборудованию с мощностью передачи меньшей, чем сообщенная мощность передачи, по меньшей мере на одной частоте, абонентское оборудование определяет отношение сигнал/шум на основе переданных данных. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обработки данных в цифровой абонентской линии, отличающийся тем, что в течение фазы "обучения" абонентского оборудования центральная станция сообщает о мощности передачи абонентскому оборудованию, центральная станция передает данные абонентскому оборудованию с мощностью передачи, меньшей, чем сообщенная мощность передачи, по меньшей мере на одной частоте, абонентское оборудование определяет отношение сигнал/шум на основе переданных данных.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутое абонентское оборудование информируют о пониженном уровне мощности передачи, в частности, по служебному каналу.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутая обработка данных представляет собой обработку данных дискретной многотональной (DMT) модуляции по меньшей мере одной цифровой абонентской линии.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что центральная станция представляет собой мультиплексор доступа по цифровой абонентской линии либо связана с мультиплексором доступа по цифровой абонентской линии.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что абонентское оборудование представляет собой модем цифровой абонентской линии либо связано с модемом цифровой абонентской линии.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что центральная станция добавляет шум к передаваемым данным по меньшей мере на одной частоте.

7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что данные передают абонентскому оборудованию в течение фазы запуска абонентского оборудования.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что центральная станция координирует несколько фаз запуска и/или фаз "обучения" с несколькими абонентскими оборудованиями.

9. Система связи для обработки данных в цифровой абонентской линии, включающая:
центральную станцию и
абонентское оборудование, при этом
центральная станция включает средства для сообщения о мощности передачи абонентскому оборудованию в течение фазы "обучения" абонентского оборудования, средства для передачи данных абонентскому оборудованию с мощностью передачи, меньшей, чем сообщенная мощность передачи, по меньшей мере на одной частоте, и
абонентское оборудование включает средства для определения отношения сигнал/шум на основе переданных данных.

10. Система по п.9, отличающаяся тем, что упомянутое абонентское оборудование информируют о пониженном уровне мощности передачи, в частности, по служебному каналу.

11. Система по п.9 или 10, отличающаяся тем, что упомянутая обработка данных представляет собой обработку данных дискретной многотональной (DMT) модуляции по меньшей мере одной цифровой абонентской линии.

12. Система по п.9 или 10, отличающаяся тем, что центральная станция представляет собой мультиплексор доступа по цифровой абонентской линии либо связана с мультиплексором доступа по цифровой абонентской линии.

13. Система по п.9 или 10, отличающаяся тем, что абонентское оборудование представляет собой модем цифровой абонентской линии либо связано с модемом цифровой абонентской линии.

14. Система по п.9 или 10, отличающаяся тем, что центральная станция включает средства для добавления шума к передаваемым данным по меньшей мере на одной частоте.

15. Система по п.9 или 10, отличающаяся тем, что данные передают абонентскому оборудованию в течение фазы запуска абонентского оборудования.

16. Система по п.15, отличающаяся тем, что центральная станция включает средства для координирования нескольких фаз запуска и/или фаз "обучения" с несколькими абонентскими оборудованиями.

17. Центральная станция для обработки данных в цифровой абонентской линии, включающая:
средства для сообщения о мощности передачи абонентскому оборудованию в течение фазы "обучения" абонентского оборудования, средства для передачи данных абонентскому оборудованию с мощностью передачи, меньшей, чем сообщенная мощность передачи, по меньшей мере на одной частоте.

18. Центральная станция по п.17, отличающаяся тем, что упомянутое абонентское оборудование информируют о пониженном уровне мощности передачи, в частности, по служебному каналу.

19. Центральная станция по п.17 или 18, отличающаяся тем, что упомянутая обработка данных представляет собой обработку данных дискретной многотональной (DMT) модуляции по меньшей мере одной цифровой абонентской линии.

20. Центральная станция по п.17 или 18, отличающаяся тем, что центральная станция представляет собой мультиплексор доступа по цифровой абонентской линии либо связана с мультиплексором доступа по цифровой абонентской линии.

21. Центральная станция по п.17 или 18, дополнительно включающая средства для добавления шума к передаваемым данным по меньшей мере на одной частоте.

22. Центральная станция по п.17 или 18, отличающаяся тем, что данные передают абонентскому оборудованию в течение фазы запуска абонентского оборудования.

23. Центральная станция по п.22, дополнительно включающая средства для координирования нескольких фаз запуска и/или фаз "обучения" с несколькими абонентскими оборудованиями.