(57)【要約】ネットワークにおいて回線を検査するシステムおよび方法を提供する。このシステムおよび方法は、電話ネットワークと共に用いるシステムに関連するが、回線が高速データ・サービスに対応できるか否か判定する際に、ネットワーク運営者を補佐する。本方法によれば、低周波数測定値と高周波数範囲における平均ループ損失との間のマッピングを作成する。平均ループ損失を用いて、回線の等価動作長を計算する。これは、回線の高速データ・サービスに対応する能力の業界標準尺度である。
2006507716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回線の高速データ・サービスに対する適性を判断する方法であって、
ａ）第１周波数よりも低い第１範囲内にある複数の周波数において前記回線内で消費される電力を測定し、
ｂ）前記測定した電力消費値を、第２周波数まで達する第２周波数範囲における前記回線の平均損失を表す値にマッピングし、前記第２周波数が前記第１周波数よりも高くし、
ｃ）前記平均損失を表す値を用いて、前記第２範囲において送信する信号のデータ・レートを予測し、
ｄ）前記予測データ・レートが所定の閾値を超過するとき、前記回線が高速データ・サービスに適すると判断する、
ことを含む方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記平均損失を表す値へのマッピングは、
ａ）前記回線の長さの予備的評価を行い、
ｂ）前記回線の長さの予備的評価に基づいて係数を選択し、
ｃ）前記選択した係数を用いて、前記測定した電力消費を平均回線長にマッピングする、
ことを含む方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記回線の長さの予備的評価の実行は、前記回線を複数の回線長範囲の１つに割り当てることを含む、方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、電力消費の測定は、前記回線を共通モードで駆動し、前記回線にかかる電圧を測定することを含む、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、電力消費の測定は、電話ネットワークにおける複数の加入者回線に接続されている電話交換機を介して前記回線を駆動することを含む、方法。
【請求項６】
電話ネットワークにおける回線のＤＳＬサービスに対する適格性を判断するために用いる請求項１記載の方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、前記ＤＳＬサービスはＡＤＳＬである方法。
【請求項８】
請求項６記載の方法において、前記ネットワーク内の電話交換機に結合されている測定装置上で測定を行う、方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、前記データ・レートの予測は、サービス・センタ内のコンピュータ上で行われる、方法。
【請求項１０】
請求項６記載の方法において、加入者の家屋まで達する回線の適性判断は、当該家屋への高速データ・サービスの提供に先だって行われる、方法。
【請求項１１】
被検査回線の高速データ・サービスに対する適性を判断する方法であって、
ａ）少なくとも低周波数範囲および高周波数範囲において、異なる減衰対周波数特性を有する回線を表す複数のモデル回線を提供し、
ｂ）前記複数の回線を複数のグループに分割し、
ｃ）前記グループの各々について、前記低周波数における特性と、前記高周波数範囲における性能との間のマッピングを行い、
ｄ）前記回線上で複数の測定値を取得し、前記低周波数範囲内にある複数の周波数において前記被検査回線内で消費する電力の測定値を含み、
ｅ）前記測定値を用いて前記グループから１つを選択し、前記測定した電力消費を、前記選択したグループに合わせて生成したモデルに適用し、前記高周波数範囲における前記被検査回線性能を予測する、
ことを含む方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、複数のモデル回線の提供は、複数の回線上において二端測定を行うことを含む、方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法において、複数のモデル回線の提供は、ネットワークにおける回線の複数の数学的モデルに関する計算を行うことを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の方法において、前記低周波数範囲は、ネットワーク内の電気通信交換機の通過帯域から成り、前記高周波数範囲は、ＤＳＬサービスのダウンリンクによって占有される周波数範囲から成る、方法。
【請求項１５】
請求項１１記載の方法において、前記マッピングは、前記被検査回線の適性判断に先だって生成され、前記被検査回線を含むネットワーク内にある測定装置に連結されたコンピュータに格納される、方法。
【請求項１６】
請求項１１記載の方法において、複数の測定値の取得は、前記被検査回線の容量を測定することを含み、前記グループから１つの選択は、部分的に前記測定した容量に基づいて選択することを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１１記載の方法において、前記高周波数範囲における性能は該周波数範囲における平均減衰を含む方法。
【請求項１８】
請求項１１記載の方法において、前記予測性能は、前記回線上で対応可能なＤＳＬサービスのデータ・レートを含む方法。
【請求項１９】
請求項１１記載の方法において、前記予測性能は、前記被検査回線が所定のレベルでＤＳＬサービスに対応可能であることの指示を含む、方法。
【請求項２０】
複数の加入者回線に結合されている交換機と、該交換機を介して前記複数の加入者回線のいずれか１つに切換可能に接続されている測定装置であって、複数の測定値を取得する測定装置とを有するネットワークにおいて、電話ネットワークにおける加入者回線のＤＳＬサービスに対する適格性を検査するために用いられる請求項１１記載の方法であって、前記ネットワークは、更に、前記測定装置に連結されているコンピュータを備えており、該コンピュータが前記交換機を介して前記測定装置に連結されている被検査回線の性能を予測するようにプログラムされている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、データ送信ネットワークに関し、更に特定すれば、高速データ・サービスに用いられる電話ネットワークのデータ・レート決定に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近のインターネットの利用増大、ならびに小規模オフィスおよび家庭オフィスの拡大により、多数の建物において高速データ・サービスの需要が伸びた。多くの電話会社はこの需要に応じて、その既存の電話回線を通じてＤＳＬサービスを提供している。ＤＳＬは、「ディジタル加入者ループ」を意味する。
【０００３】
ＤＳＬサービスでは、情報をディジタル形態で電話回線を通じて送信することができる。ＤＳＬシステムにおいて用いられるディジタル符号化では、電話回線を通じて送信可能なビット数が、従来のアナログ・モデルよりも遥かに多い。アナログ・モデムは、キャリア信号を供給し、ディジタル情報を表すビットでこれを変調する。変調は、振幅、周波数、または位相において行うことができる。
【０００４】
変調情報はディジタルであるので、キャリアを数個の状態の１つに変調することができる。一度に１ビット送信するには、キャリアを２つの状態の１つに変調するだけでよく、一方の状態は、ビットが０値を有することを知らせ、他方の状態はビットが１値を有することを知らせる。
【０００５】
一度に１ビットよりも多く送信することが望ましい場合、キャリアを２つよりも多い状態に変調することができる。例えば、キャリアを４つの状態の１つに変調する場合、一度に２ビットを送信することができる。３ビットでは、８つの変調状態が必要となる。いずれの変調方式を用いても、回線の受信端におけるモデムは、キャリアの変調状態を検出し、変調状態に基づいて割り当てられた値を有する１群のビットを出力する。
【０００６】
一般に、キャリアの変調状態数を増加すれば、チャネルを通じてビットを伝達できるレートは上昇する。しかしながら、同時に送信できるビット数は、任意に大きく設定することはできない。変調状態の数が増加するに連れて、各変調状態間の差は小さくなる。変調状態間の差が小さくなる程、通信チャネルにおいてノイズが通信を混乱させる可能性は高くなる。ノイズのために、１つの変調状態の信号が、異なる状態に変調されたかのように見える可能性があり、受信側のモデムは、当該チャネルの信号を間違った変調状態と関連付ける。このため、１つのキャリア上で同時に通信できるビット数は、通信チャネルにおけるノイズのために、制限されている。
【０００７】
また、通信チャネルを通じて送信することができるビット数は、当該チャネルにおける減衰にも依存する。信号が減衰すると、受信側モデムには、信号とノイズとを区別するために利用できるエネルギが少なくなる。したがって、チャネルのビット・レートは、当該チャネルにおける減衰量によっても制限される。
【０００８】
どれくらいのビット・レートに対応することができるか判定するために、従来のアナログ・モデムは、「トレーニング・シーケンス」を受けることが多い。別のモデムへの接続を開始しようとするモデムは、異なる数種類の変調方式で送信しようと試みる場合が多い。最も広い帯域幅を提供する変調方式を、これら２つのモデム間の通信にために選択する。
【０００９】
ＤＳＬシステムは、従来のアナログ・モデムと同様の原理で動作する。しかしながら、ＤＳＬシステムは、多数のキャリア周波数を用いることもできる。訓練シーケンスの一部として、モデムは、各キャリア信号が搬送可能な変調状態の数を判定する。大きな減衰を有するキャリア周波数または多くのノイズを有するキャリア周波数には少数の変調状態を割り当てる。一部の周波数で余りにノイズが多かったり、または余りに減衰が多いと、通信には全く用いることができない場合もある。
【００１０】
ＤＳＬと従来のアナログ・モデムとの間の第２の相違は、ＤＳＬモデムが用いるキャリア周波数の多くは、従来のアナログ・モデムにおいて用いられるキャリア周波数よりも高いことである。信号の周波数が高い程、１本の電話回線で許容されるキャリア周波数が増大し、したがって同時に送信できるビット数が増大する。しかしながら、従来の電話回線は、約２０ｋＨｚ未満の周波数範囲を有する音声信号用に設計されている。
【００１１】
殆どの電話回線は、２０ｋＨｚよりも高い周波数の信号を搬送することができるが、回線の減衰は、一般に周波数と共に増大するため、当該回線を通じて送信可能なビット・レートが制限される。全ての電話回線が同じ減衰特性を有する訳ではない。一部の回線は、十分高い周波数の信号を搬送することができるので、毎秒数百キロビットのビット・レートのＤＳＬサービスに対応することができる。他の回線もＤＳＬサービスを提供することはできるが、ビット・レートは低くなる。更に別の回線は、十分に高い周波数の信号を搬送することができないため、高速データ・サービスとして許容可能であると考えられる最低レベルを満たすことができるに過ぎない。
【００１２】
ＤＳＬサービスを提供するには、ＤＳＬサービスに加入している個人に接続する前に、当該加入者の家屋まで通じている回線が高速データ・サービスに対応するか否かを知ることは、電話会社にとって重要である。更に、電話会社が、顧客によって選択されたデータ・レートに基づいて、ＤＳＬサービスに異なるサービス・レベルを用意する場合、選択されたサービス・レベルに伴う最低ビット・レートに回線が対応するか否かを知ることは、電話会社には重要である。
【００１３】
したがって、電話会社は高速データ・サービスに対して加入者回線の「事前適性判断」(prequalify)を行うことが必要である。「事前適性判断」とは、電話会社が、適正な確信度を持って、選択されたデータ・レートにおいて、回線がＤＳＬサービスに対応すると判定すること、およびサービスを設置する前にこの適性判断を行うことを意味する。
【００１４】
事前適性判断を行う１つの簡単な方法は、現場の技術者を活用することである。技術者が実際に加入者の家屋を訪れて、加入者回線の遠端に測定機器を取り付ける。回線の近端における検査機器との一連の双方向処理によって、技術者は、対応可能なデータ・レートを判定することができる。
【００１５】
従来より、３００ｋＨｚにおける回線の減衰が、加入者回線の適性判断を事前に行う尺度(metric)として用いられている。ＤＳＬサービスは、１０ｋＨｚから１ＭＨｚを超える範囲も取り得る多数のキャリア周波数で運用されているが、いずれの時点に送信されるデータであっても、一般にはその大部分は３００ｋＨｚ付近の周波数で送信されている。更に、これよりも高い周波数の回線でも、性能は、大抵の場合３００ｋＨｚにおけるその特性に相関付けられているので、当該周波数における特性を把握すると、許容可能な特性を、周波数スペクトル全体にわたって予測することが可能となる。
【００１６】
しかしながら、技術者を回線の遠端まで派遣し減衰を測定すると、コスト高になる可能性がある。殆どの電話会社は、両端における測定を必要としない事前適性判断手法を優先する。
【００１７】
事前適性判断を行う代わりの手法の１つは、加入者の電話回線の長さを推定することである。何故なら、回線の減衰は、回線の長さによって大きく影響されるからである。電話会社は、等価動作長（ＥＷＬ：Equivalent Working Length）と呼ばれるものと電話回線が提供するＤＳＬサービスのデータ・レートとの間の関係を解明している。ＥＷＬは、ＡＮＳＩ規格T1.417-2001 Spectrum Management for Loop transmission Systems（ループ送信システムに対するスペクトル管理）において規定されている。
【００１８】
二端測定を行わずにＥＷＬの推定を行う技法は既に用いられている。１つの手法は、設置情報から回線の長さを推定することである。単純な技法の中には、加入者回線が接続されている交換機に関する加入者の地理的位置を用いるものがある。加入者の位置を推定する単純な方法の１つは、郵便番号の使用による。郵便局は、地理に基づいてコードを割り当てるので、加入者と交換機との間の距離を推定することが可能となる。
【００１９】
しかしながら、郵便番号の使用はさほど精度が高くない。郵便番号は、距離の近似を与えるに過ぎない。回線が交換機と加入者との間で回り道の経路を進む場合、特性の事前適性予測と実際の結果との間には大きな差が出る可能性がある。同様に、通常の加入者回線よりも細いゲージ・ワイヤ(gauge wire)で作られていたり、ブリッジ・タップ(bridged tap)または装荷コイルを含む場合のように、回線自体に異常がある場合、実際の特性と回線長推定値によって予測した特性との間には大きな差が出る可能性がある。
【００２０】
郵便番号によって回線の適性を事前に判断する手法の一変形は、電話会社のケーブル・レコードを用いることである。殆どの電話会社は、そのネットワークの構造を示すレコードを有する。これらのレコードから、回線のＥＷＬを判定することもできる。しかしながら、多くの電話会社では、レコードを更新していないことが判明した。配線の修繕や変更は、正確にデータベースに記録されていない場合も時々ある。更に、一部の電話会社では、ケーブル・レコードは部分的にまたは全体的に紙の形態で保存されており、求める情報を突き止めるのに非常に時間がかかる。
【００２１】
回線長を用いてＤＳＬサービス用回線の適性を事前に判断する更に別の変形では、回線の容量を測定し、測定した容量（キャパシタンス）を用いて回線長を予測する。回線の容量は、回線長が増加するに連れて増加する。しかしながら、回線長以外の要因も、回線の容量に影響を及ぼす。例えば、回線を敷設するのに用いられるワイヤの太さ、および回線上のブリッジ・タップの数も容量に影響を及ぼす可能性があるが、大抵の場合、回線が搬送する信号の減衰には、比例する影響はない。その結果、測定した容量に基づく回線のＤＳＬ特性の推定は、望まれる程精度が高くない。
【００２２】
他にも容量に基づかずに、回線の適性判断のためにループ長を測定する技法（ＴＤＲ等）がある。これらの方法には、前述の容量に基づく長さ測定と同様の制約がある。ＴＤＲ長も、容量に基づく長さと同様に、精度が高くない。
【００２３】
改良した事前適性判断手法の１つは、米国イリノイ州、DeerfieldのTeradyne, Inc.が販売する、Celerity（登録商標）と呼ばれる製品を用いることである。このシステムは、測定装置を備えており、これを、電話会社の交換機を介して、多数の加入者回線に取り付ける。電話交換機は、従来より、加入者回線への検査用アクセスを許容するように設計されている。しかしながら、電話交換機の検査アクセス・ポートは、低い周波数応答を有する。これが意味するのは、測定装置と、検査対象の特定加入者回線との間で交換機を介して結合できるのは、比較的周波数が低い信号だけであるということである。一般に、電話交換機の検査アクセスは、約２０ＫＨｚまでは信頼性高く信号を通過させることができる。しかしながら、ＤＳＬシステムは、１ＭＨｚよりも高い信号を用いることが多い。更に、特定の周波数における減衰からＥＷＬを計算しても、その単一の周波数はおそらく１００ｋＨｚから３００ｋＨｚの範囲である。一端測定技法を必要とすることに加えて、交換機を介して一端測定を行うのは、格別な課題であり、測定に用いることができる周波数範囲を、減衰を測定する必要がある周波数未満に制限することになる。
【００２４】
Celerity（登録商標）事前適性判断システムはこの問題を解決した。これは、低周波測定信号を用いる範囲の技法を用いて、高速データ・サービス用の回線の適性を事前に判断する。この製品のメーカであるTeradyne, Inc.,は、回線の予備適性判断に関する種々の特許および特許出願の譲受人である。「Technique for Estimation of a Subscriber Line Insertion Loss」（加入者回線の挿入損失の推定技法）と題するＰＣＴ出願ＷＯ０１／６７７２９号は、単一周波数における挿入損失を推定する技法について記載する。挿入損失は、回線の減衰に直接関係付けることができる。また、この製品のメーカは、以下の特許および特許出願も所有する。「Method and Apparatus for Qualifying Loops For Data Service」（データ・サービスについてループの適格性を調べる方法および装置）と題するＰＣＴ出願ＷＯ００／２７１３４号、「Predicting Performance of Telephone Lines for Data Serveice」（データ・サービスのための電話回線特性の予測）と題するＰＣＴ出願ＷＯ００／６４１３２号、「Qualifying Telephone Lines for Data Transmission」（データ送信についての電話回線の適格性判断）と題するＰＣＴ出願ＷＯ０１／０１９７号、および「Subscriber Line Qualification with Numeral Networks with Respect to Data Transmission Characteristics」（データ送信特性に関する数値ネットワークによる加入者回線の適格性判断）と題するＰＣＴ出願ＷＯ０１／２４４９０号。以上の特許および出願は、ここで引用したことにより、本願にも援用されるものとする。
【００２５】
［発明の概要］
前述の背景を考慮し、本発明の目的は、一端測定を用いて高速データ・サービスのための回線の適性を事前に判断する、一層優れた技法を提供することである。
【００２６】
前述の目的、ならびにその他の目的および利点を達成するために提供するシステムは、電話回線上で低周波測定値を用いて、多数の周波数における減衰を予測し、次いで平均ループ損失に基づいて一層正確に回線を特徴化する。
【００２７】
本発明の更に別の目的、利点、および新規な特徴は、以下の説明および図面を検討することによって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、従来技術の通信ネットワーク１００を示し、公衆交換電話網のアクセス・ネットワークを表すこともできる。ネットワーク１００は、複数の加入者回線１１２１．．．１１２４に接続するスイッチ（交換機）１１０を内蔵している。交換機１１０は、加入者回線１１２１．．．１１２４から選択したものを、ネットワーク内部の他の場所に接続し、通信経路を確立する。例えば、交換機１１０は、トランク・ラインに接続することができ、一方トランク・ラインは、他の交換機まで導かれる。簡略化のために、本発明の好適な実施形態は、アクセス・ネットワークに関して説明するが、本発明は、他の分野のネットワークや、他の種類のネットワークにおいても使用可能であることは認められよう。
【００２９】
加入者回線１１２１．．．１１２４は、複数の加入者家屋１１４１．．．１１４４まで続いている。加入者の家屋１１４１．．．１１４３は、ネットワーク１００を通じて標準的な電話サービスを受けるように示されている。加入者の家屋１１４４は、ネットワーク１００を通じてディジタル・データ・サービスを受けるように示されている。加入者家屋１１４４では、加入者回線１１２４を通じて高速データ・サービスを受けたいと考えている。ネットワーク運営業者にとっての課題は、加入者回線１１２４が、加入者が望むサービス・レベルで高速データ・サービスを搬送する資質があるか否か判定することである。
【００３０】
いずれかの特定の加入者回線がデータ・サービスに適しているか否か判定を行うために、ネットワーク１００は測定装置１１６を含む。測定装置１１６は、電気的測定を行い、これらを用いて、以下に説明するように、加入者回線があるレベルのデータ・サービスに対応できるか否か判定を行うことができる。測定装置１１６は、当技術分野では公知の測定装置であり、コンピュータ・コマンドに応答して、電流または電圧を測定することができ、更に電流または電圧刺激信号を供給することもできる。これらの信号は、ある範囲の周波数にわたって発生し、測定することができる。これらの機能によって、測定装置１１６に接続されている加入者回線の種々の電気的特性を測定することができる。例えば、回線における容量や電力消費を判定することができる。
【００３１】
測定装置１１６は、交換機１１０に接続されている。一方、交換機１１０は、測定装置１１６を加入者回線１１２１．．．１１２４のいずれか１本に接続することができる。好適な実施形態では、交換機１１０は、公衆電話交換網において従来より用いられている形式の交換機である。このような交換機は、検査アクセス・ポートを有し、検査信号を加入者回線に結合することができる。一般に、このような検査アクセス・ポートの帯域幅は、約２０ｋＨｚまでに制限されている。このため、測定装置１１６が発生し測定する信号の周波数範囲は、交換機１１０を通過する経路の帯域幅の範囲内に収まるように制限することが好ましい。
【００３２】
測定装置１１６は、サービス・センタ１１８からコマンドを受信し、データを逆にサービス・センタ１１８に供給する。ネットワーク全体では、図１に示す形式のアクセス・ネットワークを数多く収容することができる。測定装置１１６は、各アクセス・ネットワークに結合することができる。しかしながら、いずれの検査についても、全体的な制御は、おそらく多くのアクセス・ネットワークに接続するサービス・センタにおいて行われる。
【００３３】
サービス・センタ１１８は、操作者の要求に応答してまたは規則的な予定に基づいて、特定の加入者回線の測定をおこなうようにプログラムされているコンピュータ群（付番せず）を含む。サービス・センタにおいて、そのデータを分析する。データを分析する１つの方法は、特定の回線が高速データ・サービスに適しているか否か予測することである。
【００３４】
適性判断を行う１つの方法は、回線の減衰またはＥＷＬのいずれかを予測することによっておこなう。一層精度を高めて回線の減衰を判定し、更にＥＷＬを予測する技法について説明する。
【００３５】
図２は、ループ損失を予測する技法の基礎を示す。図２は、挿入損失を、複数の加入者回線上における周波数の関数として図示するグラフ２００を示す。挿入損失および減衰は、回線における損失を表現する異なる方法である。この損失の正確な表現は、本発明にとっては重要である。図２におけるデータは、ＥＷＬを予測する具体的な数値を解明する際に用いられる。
【００３６】
曲線２１０１．．．２１０１１の各々は、異なる長さの回線の周波数の関数として、挿入損失を表している。図示のように、曲線２１０１．．．２１０１１を作成する際に用いた回線は、長さが連続的に増大し、回線毎に挿入損失が増大するようになっている。図２に示す回線の具体的な長さ、および損失の測定をおこなう周波数範囲は、本発明による回線適性判断システムを展開するアクセス・ネットワークの特性に基づいて選択することが好ましい。例えば、アクセス・ネットワークにおける殆どの加入者回線が２から６キロメートルの間である場合、図２は、長さが２から６キロメートルまで変化する回線を表す多数の曲線を用いて作成することが好ましい。
【００３７】
図２における連続曲線を作成する際に用いた回線長の増分は、本発明にとっては重要ではない。好ましくは、回線長には係わらず回線特性の完全な図が得られるように、十分な数の曲線があるとよい。しかしながら、データ分析が困難になる程に多数の曲線ではない方がよい。約０．５キロメートルの回線増分を、図２の作成に用いた。
【００３８】
更に、データを収集する周波数範囲も、回線適性を集計する特定のネットワークに応じて異なることが好ましい。ネットワーク運営者が異なれば、提供する高速データ・サービスの形式も異なり、異なる周波数スペクトルを用いると考えられる。例えば、ある特定のネットワーク提供業者が５００ｋＨｚまでの周波数を用いて高速データ・サービスを提供したい場合、図２は約５００ｋＨｚまでの周波数範囲における減衰を示すことが好ましい。
【００３９】
尚、図２は、概念の理解に便利なデータを表すグラフであることは認められよう。データは、必ずしもグラフ形式で示す必要はない。同等のデータを表、数式、またはその他の便利な形式で表現することが可能である。
【００４０】
図２に示すデータは、適性判断システムを展開するアクセス・ネットワークにおける回線を代表する。データは、回線上での実際の測定値から取り、アクセス・ネットワークにおいてこれらをモデル化することができる。あるいは、モデル回線は、測定した実際のネットワークにおける回線の部分集合であってもよい。別の例として、適性判断対象のネットワークと動作特性が類似していると思われる他のネットワーク上における実際の測定値からデータを収集してもよい。あるいは、ネットワークにおいて予期される回線の物理的特性に基づいて、回線の数学的モデルからデータを収集してもよい。好適な実施形態では、図２におけるデータは、研究室環境において作成した二端測定から取得した。
【００４１】
図２におけるデータは、多数の周波数範囲に及ぶものと考えることができる。周波数範囲２１２は、測定装置１１６が確実に交換機１１０を介して測定を行うことができる周波数範囲を表す。周波数範囲２１４は、対象となる特定の高速データ・サービスのためにデータを送信する周波数の範囲を表す。例えば、典型的なＡＤＳＬネットワークでは、下流リンクにおけるデータは、約１６８ｋＨｚから１．１ＭＨｚの周波数範囲に及ぶ場合がある。周波数範囲２１４は、この周波数範囲を表す。
【００４２】
特定のデータ・サービスが多数の周波数範囲を伴う場合、追加の周波数範囲を採用することができる。その周波数範囲の処理は、周波数範囲２１４の処理と同様である。例えば、ＡＤＳＬサービスは、上流および下流に別個の周波数範囲を有する。上流周波数範囲および下流周波数範囲について別個に損失を予想することが望ましい場合もあり、そうすることによって、ネットワーク運営者は、アップストリーム・チャネルおよびダウンストリーム・チャネルにおけるデータ・レートに別個の予測を行うことができる。簡略化のために、１つの周波数範囲だけに基づいた回線適性判断について説明するが、この技法は、多数の範囲においても適用可能である。
【００４３】
尚、図示した実施形態において、周波数範囲２１２および周波数範囲２１４は重複しないことを注記しておく。周波数範囲２１４は、測定装置１１６を用いて個々の回線の測定を行うことができる周波数の範囲をかなり超えて延びている。したがって、回線適性判断のために図１のシステムを用いるためには、周波数範囲２１２において行った測定を、周波数範囲２１４における回線特性に相関付ける必要がある。
【００４４】
回線特性の予測は、「平均ループ損失」（ＡＬＬ：Average Loop Loss）に基づいて行われる。ＡＬＬは、範囲２１４における各キャリア周波数におけるループ損失または挿入損失の数学的な組み合わせ、即ち、ＤＳＬデータを搬送するために用いる周波数における平均損失である。
【００４５】
図２に示す回線についてＡＬＬを計算することは簡単である。データは、異なる周波数における一連の挿入損失値を与える。これらのループ損失は、次のように表すことができる。
【００４６】
［数１］
P(fk)[dB], k=1,2,....
範囲２１４におけるＡＬＬを計算するには、周波数範囲２１４における損失を表すＮ個のデータ値を選択し、以下の式にしたがって、これらの値の平均を取る必要がある。
【００４７】
［数２］
ALL[Watts] = (1/N)Σ10P(fk)/10              式（１）
周波数範囲２１４におけるP(fk)のＮ個の値の和を計算する。しかしながら、減衰が大きくデータが当該周波数で送信されないであろうことを示すデータを平均から除外すれば、計算を精細化することもできる。例えば、減衰が−８５ｄＢよりも大きいあらゆるトーンを除外するとよい。何故なら、このような大きな減衰のあるトーンでは、いずれのデータも搬送することはあり得ないからである。
【００４８】
したがって、曲線２１０１．．．２１０１１の各々には、周波数範囲２１４におけるデータ送信を特徴化するＡＬＬ値を関連付けることができる。ネットワークにおける回線において行った実際の測定に関するこの情報を用いるためには、測定を実際に行うことができる周波数範囲２１２における値を、周波数範囲２１４における特性を表すＡＬＬにマッピングすることができなければならない。
【００４９】
低周波データおよび高周波データ間でマッピングを行うのに役立てるために、図２におけるデータに関していくつかの観察を行うことができる。１つの観察は、減衰が大きい程目立つノイズを除外すると、損失は、周波数の単調低下関数となるということである。第２に、損失が周波数の関数として減少する速度は、全ての回線長について同一ではないということである。回線が長い程、減少の速度は速くなる。
【００５０】
これらの観察から、適切な係数を用いて低周波数範囲２１２における値をスケーリング（増減）およびオフセット（偏移）することによって、周波数範囲２１４において精度の高い特性予測を行うことができると結論付けた。しかしながら、低周波数値をスケーリングおよびオフセットするために用いられる適切な係数は、回線の長さによって異なる可能性がある。したがって、好適な実施形態では、多数の係数集合を得た。
【００５１】
最も好適な実施形態では、５つの係数集合を得た。係数集合の内３つは、短い回線、中位の回線、および長い回線上で用いるのに適している。残りの２つの係数集合は、測定値集合が、それを短い回線、中位の回線、または長い回線上で行ったことを示すか否かについて判定する際に有用である。これらは、短経路(course-short)係数および長経路(course-long)係数である。
【００５２】
測定値集合から特定の周波数ｆにおける挿入損失を判定するために用いられるマッピングは、式２の形式のように考えることができる。
【００５３】
［数３］
ALL = αiΣ1 + βiΣ２+ Ｃi                      式２
項αi、βi、およびＣiは、図２に図示したデータから決定した係数である。好適な実施形態では、ｉには５つの対があり、したがって、各周波数ｆ毎に１つの係数集合、即ち、短い回線、中位の回線、長い回線に１つずつ、そして短経路および長経路計算に１つずつの係数集合がある。
【００５４】
項Σ1およびΣ2は、周波数範囲２１２におけるデータから計算した量を表す。尚、図２における曲線は連続曲線として描かれているが、実際の測定は複数の離散した周波数において行われる可能性が高いことは当然認められよう。Σ１およびΣ２は、異なる離散値の組み合わせを表す。
【００５５】
Σ１は、範囲２１２において測定した周波数の１つの部分集合において、回線で消散した平均電力に対応する。好適な実施形態では、測定装置１１６は、周波数範囲２１２における４５カ所の別個の周波数において、被検査回線の電圧を測定する。Σ１は、これら周波数の部分集合に対応する周波数における値から得られる。
【００５６】
最も低い周波数の測定値は、平均を正規化するための基準電力レベルとして採用する。つまり、Σ１は、第１の選択部分集合を最低周波数における挿入損失で正規化した結果の平均挿入損失に等しい。次いで、対数（基底１０）を取って、結果をデシベルに変換する。しかしながら、デシベルで表現した損失を用いれば、等価な計算を行うことができる。
【００５７】
Σ２も同様に計算され、測定点の組み合わせを表す。しかしながら、範囲２１２における点の異なる部分集合を選択し、異なる基準値を選択してこの平均を正規化する。この平均を正規化する際に正確な基準値を用いることは重要ではない。基準値を変更すると、βiの値において対応する変化が生ずる。しかしながら、式２ではこれらの項の積のみを用いているので、選択する特定の基準値には依存しない。
【００５８】
我々の経験から、データを収集するネットワークにおける交換機の種類が結果に影響を及ぼすことが示された。したがって、Σ１およびΣ２を計算するために用いる正確な点数は、経験的に選択し、測定周波数間で正しい相関が得られるようにすることが好ましい。５ＥＳＳ交換機を用いるネットワークについては、Σ１およびΣ２を計算するには、基準に用いる点に加えて２点あれば十分であると判断した。しかしながら、ＤＭＳ１００交換機では、それぞれ２点および１４点を用いる。
【００５９】
αi、βiおよびＣiの具体的な値を決定するために、図２における曲線の部分集合を、ｉの値に基づいて選択する。例えば、図２Ｂは、ｉ＝１のとき、即ち、短い回線について、αi、βiおよびＣiを計算する際に用いることができる曲線の部分集合を示す。αi、βiおよびＣiの値は、部分集合における全ての回線について、式２を用いてＡＬＬを計算する際に、誤差が最小になるように選択する。このような技法は、市販の数値分析ソフトウェア・パッケージにおいても見出すことができる。例えば、好適な実施形態では、勾配縮小最適化(Reduced Gradient optimization)を用いた。しかし、最小二乗法のような技法またはその他の最適化技法も用いることができる。
【００６０】
ｉ＝２．．．５のとき、即ち、中位の回線、長い回線、および短経路、および長経路の場合にαi、βiおよびＣiを計算する場合、異なる線の部分集合を用いてもよい。例えば、中位の回線には、曲線２１０５．．．２１０８を用いてもよく、長い回線には曲線２１０９．．．２１０１１を用いてもよく、短経路には曲線２１０１．．．２１０６を用いてもよく、長経路には曲線２１０７．．．２１０１１を用いてもよい。このように、係数集合全てを展開(develop)し、範囲２１２からの低周波数値をＡＬＬに対する具体的な値にマッピングすることができる。
【００６１】
前述のように、測定装置１１６は、範囲２１２において測定を行うことができるが、ＡＬＬを計算するためには、範囲全域は必要でない。したがって、使用時には、これらの係数を、サービス・センタ１１８内のコンピュータにプログラムする。測定装置１１６は、特定の被検査回線の測定を行う。これらの測定は、前述のマッピングを行った際に用いたΣ１およびΣ２の値を計算するために用いたのと同じ周波数において行われる。こうして、測定値から計算したΣ１およびΣ２の値に係数を適用し、ＡＬＬ値を被検査回線に割り当てることができる。
【００６２】
更に特定すれば、前述の実施形態において、特定の回線の適性判断の一部として、測定装置１１６は、特定の回線上に電圧をかけ、この回線における電圧降下を測定する。この状況では、回線は、電圧源上の負荷と考えることができる。基本的な回路の定理から、負荷において消散する電力は、その負荷にかかる電圧の二乗に比例する。したがって、回線にかかる電圧は、当該回線において消散する電力の指標となる。
【００６３】
各電圧測定値は、複素数であり、同相成分と直交位相成分とがある。消散電力は、電圧の大きさの二乗に比例し、２つの成分の二乗の和として計算することができる。このように、測定装置１１６によって行われる単純な測定から、被検査回線上の損失を、Σ１およびΣ２を計算するために必要な周波数において判定することができる。
【００６４】
図３を参照すると、回線適性判断のフローチャートが示される。適性判断は、業務状態に応答して開始する。例えば、ネットワーク運営者が定期的に回線を監視して、これらが定格速度でＤＳＬサービスに対応していることを検証したい場合がある。あるいは、ネットワーク運営者は、加入者がＤＳＬサービスを要求する場合に備えて、このようなサービスに対応可能な回線のリストを保持していたいという場合もある。あるいは、ネットワーク運営者は、データ・サービスのために個々の加入者に接続する前に、回線を検査したいという場合もある。回線を検査する必要性のきっかけが何であったかには関係なく、検査プロセスは同様である。
【００６５】
サービス・センタ１１８におけるコンピュータは、交換機１１０および測定装置１１６に、測定装置を特定の被検査回線に接続するようにコマンドを発する。次いで、測定装置１１６は当該回線上において測定を行う。次いで、これらの測定値を、サービス・センタ１１８内のコンピュータに戻して処理する。ここで、結果の処理については、測定を行うことを明示的に言及せずに説明する。しかしながら、従来技術の技法またはその他の適した測定技法にしたがって、測定を行っていることは当然認められよう。
【００６６】
ステップ３１０において、被検査回線の長さを推定する。このステップは、容量式測定のような、従来技術の長さ推定技法を用いることができる。ステップ３１０における測定は、経路推定(course estimate)を意図している。したがって、精度の高い回線長推定を行う必要はない。
【００６７】
ステップ３１２において、ステップ３１０で推定した回線の長さが、ＡＬＬ技法が要求する範囲内にあるか否かチェックを行う。非常に短い回線は小さい減衰を有するので、多大な処理を行わなくても、適性を判断することができる。一方、非常に長い回線は、高速サービスには適さず、これ以上の処理は行っても無駄である。
【００６８】
ステップ３１２では、回線長の大まかな推定値を低および高閾値と比較する。例えば、回線が６０００フィート（１．７６ｋＭ）よりも短い場合、処理を終了し、回線のＡＬＬは３０ｄＢ未満であるという報告を行えばよい。回線が１９０００フィート（５．６ｋＭ）よりも長い場合、処理を終了し、回線のＡＬＬは７０ｄＢよりも大きいという報告を行うことができる。この予備選別ステップは任意であるが、ＡＬＬ推定値の精度を高めるためには、用いることが好ましい。具体的な長さの閾値や報告する減衰は、ネットワーク構成や、回線の適性を判断しようとしているデータ・サービスの種類によって変動する可能性がある。
【００６９】
ステップ３１４において、ステップ３１０で測定した回線長を用いて、更に分岐を行う。回線長が短い場合、プロセスはステップ３２０に進み、短い回線のために精細化したＡＬＬ計算を採用する。一方、測定長が、回線が長いことを示す場合、プロセスはステップ３２２に進み、長い回線のために用意した処理を続ける。好適な実施形態では、８０００フィート（４．５キロメートル）よりも短い回線を短いと見なす。１３０００フィート（７．３キロメートル）よりも長い回線を長いと見なす。
【００７０】
短および長の間の推定長を有する回線に対して、処理はステップ３１６に進む。ステップ３１６において、被検査回線のＡＬＬの推定を行う。測定装置１１６によって行った測定値を用いて、被検査回線についてΣ１およびΣ２の値を計算する。これらの値を、短経路の場合について解明したαi、βiおよびＣiの値と組み合わせ、式２によるＡＬＬの値を計算する。
【００７１】
ステップ３１８において、ＡＬＬの経路推定値を用いて、次の処理ステップを選択する。ＡＬＬの経路推定値が損失範囲において低い場合、被検査回線はおそらく短いと考えられる。推定値が範囲において高い場合、被検査回線はおそらく長いと考えられる。したがって、経路推定値が低い場合、処理はステップ３２０に進む。減衰が大きい場合、処理はステップ３２２に進む。好適な実施形態では、５０ｄＢの閾値を用いて、範囲において低い減衰を特定する。
【００７２】
処理がステップ３２０に分岐した場合、これは、被検査回線が図２における短い方の曲線２１０１．．．２１０４の１つに類似した減衰プロファイルをおそらく有することを示す。したがって、短い場合について解明したαi、βiおよびＣiの値を用いて、ＡＬＬを計算する。測定装置１１６によって得られた測定値を用いて、被検査回線のΣ１およびΣ２の値を計算する。これらの値を、短い場合について解明したαi、βiおよびＣiの値と組み合わせ、式２にしたがってＡＬＬの値を計算する。この計算の結果は、被検査回線のＡＬＬとして報告され、この処理段階は完了する。
【００７３】
処理がステップ３２２に分岐した場合、被検査回線は、図２に示した中位または長い回線の一方に類似した減衰プロファイルをおそらく有する。したがって、ステップ３２２では、長経路の場合について解明したαi、βiおよびＣiの値を用いて、式２にしたがってＡＬＬを計算する。
【００７４】
ステップ３５０において、長経路係数を用いて予測したＡＬＬは、中位または長い回線に適していると思われる減衰範囲において低いか否かチェックを行う。減衰が範囲の中で低い場合、被検査回線はおそらく中位長回線であり、処理はステップ３５２に進む。そうでない場合、回線はおそらく長い回線であり、処理はステップ３５４に進む。好適な実施形態では、５７ｄＢのＡＬＬを用いて、中位の回線と長い回線との間で区別を行う。
【００７５】
回線が中位の回線である場合、ステップ３５２では、回線に対する測定値、ならびに中位の場合について解明したαi、βiおよびＣiの係数を用いて、式２を適用し、ＡＬＬを計算する。その計算の結果を被検査回線のＡＬＬとして報告し、この処理段階は完了する。
【００７６】
回線が長い回線である場合、ステップ３５４では、回線に関する測定値と、長い場合に解明したαi、βiおよびＣiの係数とを用いて式２を適用し、ＡＬＬを計算する。この計算の結果は、被検査回線のＡＬＬとして報告され、この処理段階は完了する。
【００７７】
一旦被検査回線のＡＬＬを決定したなら、サービス・センタ１１８の一部であるコンピュータのユーザ・インターフェースを介する等して、この値を直接操作者に報告することができる。
【００７８】
あるいは、ＡＬＬの値は、データ・サービスに対する回線の特性を予測するために用いることもできる。サービス・センタ１１８におけるコンピュータには、周波数範囲２１４が特定の種類のＤＳＬサービスにおいて用いられている場合に送信することができるデータ・レートにＡＬＬをマッピングするためのデータをプログラムすることができる。例えば、サービス・センタ１１８を構成するコンピュータに、ＡＬＬとＡＤＳＬサービスに対する下流データ・レートとの間のマッピングをプログラムすることもできる。サービス・センタ１１８の一部をなすコンピュータまたは操作者は、次に、予測したデータ・レートを、ネットワーク運営者によって種々のクラスのＡＤＳＬサービスについて通知されたデータ・レートと比較することができる。予測したサービスよりも低いデータ・レートを有する各サービス・クラス毎に、回線を「適性判断済み」として報告する。
【００７９】
尚、この種の適性判断は、交換機を介して行う単一端測定でも実施可能であることを注記しておく。したがって、これは、回線の事前適性判断には非常に適している。
あるいは、特定の回線について予測したＡＬＬを、回線特性の業界標準尺度に変換してもよい。例えば、ＡＬＬを回線の等価動作長（ＥＷＬ）に変換することもできる。
【００８０】
図４は、ＡＬＬをＥＷＬにマッピングすることができる方法を説明する。図４は、多くの異なる長さの複数のサンプル回線について、ＥＷＬおよびＡＬＬをプロットしたグラフ４００を示す。曲線４１０は、実際に測定したデータをプロットして示す。曲線４１０は、全体的に直線であり、ＡＬＬとＥＷＬとの間には高い相関があることを示す。
【００８１】
曲線４１２は、４１０の線形近似を表す。これは一次近似であるが、優れた近似が得られる。データを収集した例では、マッピングは、ＡＬＬの１０ｄＢ毎に約２０００フィート（０．６キロメートル）であることが分かった。したがって、ＡＬＬが４０ｄＢと計算された場合、サービス・センタ１１８におけるコンピュータは、８０００フィート（２．４キロメートル）のＥＷＬを報告することができる。
【００８２】
一旦ＥＷＬが得られたなら、この値を、従来公知のように処理することもできる。この値をＥＷＬとして報告することの利点の１つは、ＥＷＬは既に知られている標準であり、回線をそのＥＷＬに基づいて評価するツールが存在することである。
【００８３】
実例
複数のサンプル回線を検査した。３種類の異なる方法を用いて、その特性を予測した。第１の事例では、既知の容量式技法を用いて回線の長さを予測した。第２の事例では、回線の挿入損失を、単一の周波数、ここでは３００ｋＨｚにおいて予測した。第３の事例では、平均ループ損失を前述のように計算した。
【００８４】
各事例毎に、各回線上において実際のモデム速度を測定した。モデム速度の測定値を、回線特性の各予測子(predictor)と対にした。図５Ａは、このデータをグラフ状で示し、特性予測子は長さの測定値である。図５Ｂは、このデータをグラフ状で示し、特性予測子は単一周波数における損失である。図５Ｃは、このデータをグラフ状に示し、特性予測子はＡＬＬ（平均ループ長）である。
【００８５】
図５Ａにおけるグラフの点は、他の２つのグラフよりも広がっている。点が広がっているということは、相関係数が低いということである。本例で用いたサンプル集合では、相関係数は０．８２であった。このような相関係数は、測定長と特性との間に関係があることを示す。しかしながら、１未満の相関値は、相関が完全ではないことを示し、予測に比較して実際の結果では、可変性を予期すべきことを意味する。可変性の量は、相関係数が１よりも大きくなるに連れて、大きくなる。
【００８６】
図５Ｂは、単一周波数の挿入損失の可変性が少なく、したがって、予測の精度が高くなったことを示す。図５Ｂのグラフにおいて、データ点の散乱は少なくなっている。このデータ集合の相関係数は０．９１である。したがって、このデータは、単一周波数の挿入損失が、回線の長さの容量式測定よりも、実際の回線特性を正しく予測することを示す。
【００８７】
図５Ｃは、前述のＡＬＬ技法を用いることによって、更に散乱を減らしたデータ集合を得ることを示す。このデータ集合の相関係数は、０．９５である。したがって、このデータは、本発明を用いる技法によって、可変性が減少し、したがって特性予測が改善されたことを示す。
【００８８】
本発明による技法は、従来技術の技法に対して改善をもたらすという利点がある。これは、非常に高い周波数における回線での減衰を考慮に入れて、ＥＷＬを計算する。しかも、この計算に必要な測定値は、比較的低い頻度で取り込むので、これらは交換機またはその他の低周波構成部品によって得ることができる。ＡＬＬを用いて回線の適性を判断することは、単一周波数における減衰の推定値に基づいて特性を予測するよりも精度が高いことが分かった。そして、ブリッジ・タップを含む回線では、改善が特に著しい。これは、約７０％のループがブリッジ・タップを有する南北アメリカにおけるネットワークでは意義深いことである。
【００８９】
ここに記載したシステムおよび方法は、したがって、既に確立されている電話ネットワークにおいて、ネットワーク運営者がＤＳＬサービスを提供したい場合に特に有用である。
【００９０】
代替例
一実施形態について説明したが、多数の代替実施形態または変形も可能である。
例えば、マッピングを行う際に、範囲２１２における測定値を、範囲２１４内の周波数における減衰にマッピングする係数を決定することを記載した。代わりに、図２において式によって曲線または曲線の何らかの部分集合を記述することによって、マッピングを行うこともできる。マッピングは、被検査回線上において取り込んだ実際の測定値と、曲線の１つとの間で最良の適合度を求めることによって行うことができる。次いで、選択した曲線に一致する式を用いて、より高い周波数における特性を予測することができる。
【００９１】
また、ＡＬＬの技法は、回線事前適性判断プロセスと共に用いられることは当然認められよう。ＡＬＬは、回線適性判断以外の用途でも有用な場合もある。
更に、好適な実施形態の説明に関連して具体的な数値を提示したことが認められよう。ここで例示のために用いた具体的な数値は、ＡＤＳＬサービスに関するものであった。しかしながら、この技法は、ＶＤＳＬのような他の種類のサービスにも有用である。また、これらの数値は例示のために過ぎないことも理解されるであろう。設置したシステムに対する実際の数値は、おそらく当該システムにおける回線を表すモデル回線から求められる。
【００９２】
別の例として、図３Ａおよび図３Ｂは、回線長または減衰のいずれかの経路推定値に基づいて、３つの特性ビンの１つに回線を区分(bin)するプロセスを記述している。ビンの数およびビン間で区別するために用いる具体的な閾値は、例示のためだけに過ぎない。サービスの種類、または本発明を組み込んだシステムを設置するネットワークの特性に応じて、異なる数のビンまたは異なる閾値を用いてもよい。
【００９３】
別の変形として、データ・レートの予測および回線の適性判断は、物理的に独立したステップとして行う必要はないことは認められよう。例えば、式を用いて測定値からＡＬＬを決定、次いでこれを用いて回線の適性を判断したことを先に説明した。同じ一連のステップは、測定値を直接適性判断状態にマッピングする表において実行することもできる。この場合、前述の論理ステップは、値を計算して表に含ませるときに実行する。
【００９４】
以上、好適な実施形態を参照しながら、本発明について特定して示すとともに説明したが、形態および詳細における種々の変更は、本発明の精神や範囲から逸脱することなく行えることは当業者には理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、ループ適性判断用の従来技術のシステムの図である。
【図２Ａ】図２Ａは、複数の異なる長さの回線について、周波数の関数として挿入損失を模擬したグラフである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、複数の異なる長さの回線について、周波数の関数として挿入損失を模擬したグラフである。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明を用いてループ損失を決定する方法を示すフロー・チャートである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明を用いてループ損失を決定する方法を示すフロー・チャートである。
【図４】図４は、平均ループ損失と等価動作長との間のマッピングを示すグラフである。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明を用いたシステムの改良された特性を示すグラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明を用いたシステムの改良された特性を示すグラフである。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明を用いたシステムの改良された特性を示すグラフである。
【図１】
2006507716.tif 000003
【図２Ａ】
2006507716.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
2006507716.tif 000008
【図５Ａ】
2006507716.tif 000009
【図５Ｂ】
2006507716.tif 000010
【図５Ｃ】
2006507716.tif 000011
【国際調査報告】
2006507716.tif 000012