СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ, СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СЕТЕВОЙ ТЕРМИНАЛ, УЗЕЛ СЕТИ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СЕТЬЮ
METHOD OF MONITORING PULSE NOISE, CORRESPONDING NETWORK TERMINAL, NETWORK NODE AND NETWORK CONTROL APPARATUS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к контролю импульсных помех при передаче цифровых данных, т.е. к обнаружению и определению характеристик импульсных помех в принятых пакетах данных. Импульсные помехи - это помехи, которые порождены электромагнитным влиянием на линию связи внешних источников помех и которые имеют относительно небольшую длительность. Включение/выключение переключателя освещения, например, может создать переходный эффект в напряжении и токе источника, что приводит к возникновению импульсов помехи в телефонной линии, которая может транспортировать цифровые данные, например, упакованные в символы DMT (Дискретная многотональная модуляция), если телефонная линия применяется в качестве шлейфа DSL (Цифровая абонентская линия). В зависимости от амплитуды и длительности импульса импульсные помехи будут приводить к ухудшению качества и/или ошибкам в принятых пакетах данных. Отметим, что в контексте данной заявки на патент термин "пакеты данных" должен пониматься в широком смысле, как включающий любую группу байт или бит данных фиксированной или переменной длины, которая пересылается как один объект. Другими словами, он охватывает кадры данных, элементы данных, слова данных, символы данных, сегменты данных и т.д. Примером пакета данных является DMT-символ, посланный по шлейфу ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - Асимметричная цифровая абонентская линия) или VDSL (Very high speed Digital Subscriber Line - Высокоскоростная цифровая абонентская линия).
В случае диммеров (регуляторов освещенности), флуоресцентных ламп, ламп рождественской гирлянды, импульсных источников питания ТВ или ПК, видеорекордеров, электронных трансформаторов, аварийного освещения и т.д., расположенных в непосредственной близости от цифровой линии связи, импульсы помехи, искажающие пересылку цифровых данных по этой линии связи, могут характеризоваться периодичностью. Такие периодические импульсы помехи по-прежнему имеют небольшую длительность и поэтому называются периодическими электрическими импульсными помехами (REIN, Repetitive Electrical Impulse Noise). Как правило, время между двумя следующими друг за другом импульсами помехи может составлять всего лишь 10 миллисекунд (10 мс) в Европе или 8,3 мс в США, так как импульсы помехи обычно являются результатом переходов "включение/выключение" со скоростью, зависящей от частоты электрической энергии, которая в Европе равна 50 герц (Гц), а в США - 60 Гц. В примере диммера интенсивностью освещения управляют при помощи электрической схемы, которая включает и выключает освещение. Отношение между периодами включения и выключения определяет интенсивность освещения. Каждый переход "включение/выключение" вызывает появление импульса помехи в расположенных по соседству линиях связи. Пусковой сигнал для перехода "включение/выключение" получают на основе частоты электрической сети, что, как следствие, приводит к возникновению импульсов помехи с частотой каждые 10 мс (в Европе) или 8,3 мс (в США).
При введении "тройной услуги", т.е. одновременного предоставления высокоскоростного доступа в Интернет HSI (High Speed Internet), услуг прямого общения в режиме "точка-точка", таких как VoIP (Передача речи по IP-протоколу), или услуг мультимедийного прямого общения по IP-протоколу (Internet Protocol - протокол Интернет), а также услуг на основе "клиент-сервер", таких как телевидение в широковещательном режиме (BTV, Broadcast TV), определение характеристик импульсных помех приобрело первостепенную важность, например, для DSL операторов. В то время как услуга высокоскоростного доступа в Интернет по типу относится к услуге с негарантированной скоростью, услуги передачи речи и видео, по типу относящиеся к прямому общению или взаимодействию "клиент-сервер", требуют "сквозного качества". Операторам необходимы устойчивые, высококачественные широкополосные соединения, которые могут обеспечивать предоставление этих новых услуг эффективным и надежным образом.
Уровень техники
Существующие механизмы уменьшения ошибок при передаче цифровых данных, обусловленных импульсными помехами, могут быть классифицированы либо как механизмы повторной передачи, механизмы коррекции ошибок переадресации (FEC, Forward Error Correction), либо как меры по выявлению и устранению неисправностей.
Механизмы повторной передачи заключаются в восстановлении поврежденных пакетов данных путем повторной посылки тех пакетов данных, для которых принят запрос повторной передачи. Запрос повторной передачи может быть выдан приемником, который принял пакет данных, подвергшийся неисправимому воздействию (такие варианты реализации на практике часто называют механизмами ARQ (Automatic Repeat reQuest или механизмами Автоматического запроса повторной передачи), либо в качестве альтернативы может быть выдан таймером, ожидающим от приемника уведомления о приеме пакета данных, но не принявшего такое уведомление в пределах заранее заданного промежутка времени от посылки этого пакета данных. В литературе также описана комбинация этих двух механизмов, т.е. запросов от приемника на повторную передачу пакетов, которые неисправимо повреждены, и запросов на повторную передачу от таймера, расположенного внутри или поблизости от передатчика, для неподтвержденных или потерянных пакетов данных.
Повторную передачу, как правило, выполняют на верхних уровнях, т.е. уровнях стека протоколов, расположенных выше уровня PMD (Physical Medium Dependent - зависимый от физического носителя), таких как уровень TCP (Transmission Control Protocol) или уровень Протокола управления передачей.
Кроме того, например, в дополнение 054t34 к стандарту ETSI SDSL, внесенному France Telecom и озаглавленному "Impulse Noise Correction in SDSL Using Retransmission Request" ("Коррекция импульсных помех в SDSL с использованием запроса повторной передачи") рекомендуется повторная передача для физического уровня. В этом дополнении к стандарту предложено реализовать на PMD-уровне передатчика SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line - Симметричная цифровая абонентская линия) запись недавно переданных сегментов данных. SDSL-приемник может запросить повторную передачу сегмента данных, который был поврежден из-за возникновения импульсных помех в медной паре, указывая номер сегмента данных, который должен быть послан повторно. SDSL-передатчик, принимающий запрос повторной передачи, обрабатывает запрос в зависимости от приоритета.
Другие схемы повторной передачи можно найти в книге A.S. Tanenbaum (А.С. Таненбаум), "Computer Networks" ("Компьютерные сети"), 4-е издание, 2003, в частности, в разделах 3.3 и 3.4 этой книги.
Существующие механизмы повторной передачи, такие как повторная передача протоколу TCP, оказываются бесполезными в случае услуг, предоставляемых в режиме реального времени, таких как услуги VoIP или BTV, так как механизмы повторной передачи сопровождаются большими задержками, которые обусловлены присущим им временем ожидания. Далее, механизмы повторной передачи неэффективны или бесполезны в линиях связи, характеризующихся часто происходящими, периодическими потерями, возникающими в результате периодических электрических импульсных помех (REIN) из-за расширения полосы пропускания, присущего повторной передаче.
В основе механизмов коррекции ошибок переадресации (FEC) лежит вычисление FEC-кода, т.е. количества избыточных бит или байт, которые добавляются к каждому пакету данных и могут быть использованы в декодере приемника, чтобы восстановить ограниченное число ошибок передачи, таких как ошибки из-за импульсных помех. Популярными механизмами FEC являются, например, кодирование Рида-Соломона, кодирование на основе четности, кодирование Harris Ascent и т.д.
Например, если для устранения влияния импульсных помех используется кодирование Рида-Соломона (RS), то слова цифровых данных расширяют перед передачей с использованием избыточного кода Рида-Соломона. При приеме избыточный код Рида-Соломона позволяет декодеру обнаружить и исправить ошибки в словах цифровых данных, порожденные помехой. Ценой некоторых непроизводительных издержек кодирование Рида-Соломона позволяет избавиться от ошибок, возникающих в результате импульсных помех любого типа. Кодирование Рида-Соломона обычно объединяют с технологиями перемежения, чтобы распределить ошибки, возникающие в результате импульса помехи, по нескольким словам данных, что улучшает возможности декодера на основе кода Рида-Соломона по коррекции всех ошибок, порожденных импульсом помехи.
Механизмы коррекции ошибок переадресации, подобные кодированию Рида-Соломона и перемежению, как правило, сконфигурированы с использованием параметра, называемого INP (Impulse Noise Protection) или Защита от импульсных помех. Чем выше значение INP, тем выше непроизводительные издержки при кодировании с помощью кода Рида-Соломона и, следовательно, ниже эффективная скорость передачи данных на линии. Чем ниже значение INP, тем ниже длительность всплесков импульсных помех, от которых обеспечивается защита. Оптимальная настройка параметра INP требует контроля и точных характеристик импульсных помех. Другими словами, чтобы оптимально сконфигурировать параметры коррекции ошибок переадресации в цифровой линии связи, необходимо наличие точной картины импульсной помехи и того, как она влияет на пакеты данных, например DMT-символы.
одобренном ITU-T базовом материале TD 158R1 (WP 1/15), озаглавленном "G.ploam: G.vdsl: Report of ad-hoc session on Impulse Noise Monitoring" ("Отчет специального заседания по контролю импульсных помех"), временном документе, который опубликован как результат специального заседания, проведенного 3 ноября 2006
Прим.перев.1
Известный способ контроля импульсных помех описан в . В описанном в нем способе контроля импульсных помех, который проиллюстрирован первым чертежом, удаленный терминал измеряет ухудшение качества принятых DMT-символов и создает показание для DMT-символов с серьезно ухудшившимся качеством. После чего показания импульсных помех уплотняются в базовую статистическую информацию, такую как гистограммы аномалий в длине импульса (IL, Impulse Length) и промежутке времени между поступлением импульсов (IAT, Inter Arrival Time). Эти статистические данные, которые в известном способе остаются доступными для установки параметра INP, занимают ограниченный объем в памяти. Однако часть информации об измеренной импульсной помехе в способе контроля импульсных помех, соответствующем существующему уровню техники, теряется без возможности восстановления в результате создания статистических данных. Например, теряется информация о временных характеристиках отдельных импульсных помех, длине отдельных ошибок, отдельных промежутках времени между поступлением импульсов, взаимной корреляции между длиной ошибки и промежутком времени между поступлением импульсов и т.д., в результате чего также теряется возможность точно охарактеризовать импульсную помеху для настройки параметров FEC. Далее, в результате уплотнения, реализуемого в программном обеспечении или аппаратных средствах удаленного терминала, вряд ли можно применить другие гистограммы или статистику, которые могли бы улучшить установку параметра INP, такие как, например, двумерные гистограммы "длина импульса - промежуток времени между поступлением", преобразования Фурье, гистограммы на основе скользящего окна, гистограммы на основе ликвидации промежутка между импульсами (), либо любой их интерпретации или комбинации, так как это потребовало бы обновления программного обеспечения / аппаратных средств удаленных терминалов. Такое обновление - медленный процесс, требующий от всех производителей модификации их продуктов, как правило, в результате установки международного стандарта или зависящего от рынка требования к стандарту де-факто.
заявке на международный патент WO 2005/086405, озаглавленной "Impulse Noise Management" ("Управление импульсными помехами"), и заявке на международный патент WO 2006/102225, озаглавленной "Method and Apparatuses of Measuring Impulse Noise Parameters in Multi-Carrier Communication Systems" ("Способ и устройства для измерения параметров импульсных помех в системах связи с множеством несущих")
Похожие способы контроля импульсных помех, обладающие теми же недостатками, описаны в .
И, наконец, в случаях, когда механизмы коррекции ошибок переадресации недоступны, либо когда отсутствуют значения INP, достаточно высокие для коррекции всех ошибок из-за импульсных помех, подход, позволяющий справиться с импульсными помехами, может заключаться в выявлении и устранении неисправностей, т.е. нахождении источника в жилище потребителей и принятия мер по удалению источника импульсных помех. Например, в случае DSL-линии удаление части внутридомовой проводки и замена ее проводкой более высокого качества может уменьшить влияние импульсных помех до приемлемого уровня. Для помощи в определении и диагностике источника импульсных помех таким образом, чтобы можно было предпринять корректирующие действия по удалению источника или смягчению проблемы, операторам требуются решения по контролю и характеристике импульсных помех, максимально близкие к сущности физического явления.
В основе известных способов контроля и характеристики импульсных помех в целях их выявления и устранения лежит SELT (Single-Ended Line Testing - Тестирование линии с одного конца). Его примеры описаны в дополнение CD-047 к стандарту ITU-T, внесенном British Telecom, и в дополнение CD-021 к стандарту ITU-T, внесенном AT&T. Однако SELT является оффлайновым способом, который включает прерывание обслуживания. В частности, для характеристики импульсных помех там, где необходимо наблюдение в течение относительно длительных периодов, например одного или нескольких дней, известные технологии на основе SELT приведут к нежелательному или неприемлемому длительному прерыванию обслуживания. В дополнение к этому известные технологии SELT рассматриваются как способы измерения, которые реализуются централизованно. Измерение импульсных помех на стороне центра с целью диагностировать импульсные помехи, порожденные в помещениях потребителя или поблизости от них, очевидно, является неэффективным. Перенос известных технологий измерения на основе SELT со стороны центра в удаленное оборудование, расположенное в помещениях потребителя, приводит к возникновению проблем, связанных с извлечением информации на сторону центра. Помимо этого, известные способы, на основе SELT, оценивают распределения амплитуды, длительности и промежутков времени между поступлением, являющиеся параметрами, которые не подходят для идентификации источника импульсных помех.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа контроля импульсных помех, который устраняет упомянутые выше недостатки способов существующего уровня техники. В частности, задачей настоящего изобретения является способ контроля импульсных помех, который делает возможным детализированное определение характеристик импульсных помех в онлайновом режиме и/или идентификацию источников импульсных помех без прерывания обслуживания и проблем в сборе информации от удаленных терминалов. Следующей задачей является расширение информации, доступной для характеристики импульсных помех и идентификации источника импульсных помех. Еще одной задачей является упрощение обновляемости программного обеспечения / аппаратных средств, отвечающих за уплотнение и обработку, которые интерпретируют информацию, собранную при контроле импульсных помех.
Сущность изобретения
Согласно изобретению, определенные выше задачи реализуются, а недостатки решений, известных из уровня техники, устраняются при использовании способа контроля импульсных помех, определенного в пункте 1 Формулы изобретения, который содержит следующие этапы:
- измеряют качество приема для принятых пакетов данных;
- создают битовую последовательность, указывающую измеренное качество приема, причем битовая последовательность содержит, по меньшей мере, один бит на каждый принятый пакет данных; и
- пересылают битовую последовательность или сжатую версию этой последовательности в режиме реального времени по каналу управления в первый центральный блок обработки, расположенный в сети, для ее уплотнения и/или обработки.
Таким образом, при посылке последовательности бит, указывающей измеренное качество приема пакетов данных, в режиме реального времени, с возникающей в результате некоторой задержкой, в расположенный в сети центральный блок обработки, где она может быть сохранена, уплотнена, визуализирована и/или обработана с использованием последних имеющихся алгоритмов, этому центральному блоку обработки в сети становится доступным необработанный поток информации, указывающей измеренное качество приема, на основе которого можно рассчитать неограниченное число качественных параметров импульсных помех. За счет использования канала управления битовую последовательность пересылают в онлайновом режиме в первый центральный блок обработки без какого-либо прерывания обслуживания конечному пользователю. Так как уплотнение и/или обработка осуществляются централизованно в первом блоке обработки (или во втором блоке обработки, в который поток битов при желании может быть направлен, как будет рассмотрено ниже), то нет необходимости обновлять программное обеспечение/аппаратные средства, которые измеряют качество приема и направляют информацию о нем и которые в предпочтительном случае находятся в удаленном оборудовании, расположенном в помещениях потребителя, например в модеме ADSL CPE.
Отметим, что последовательность битов, указывающая на наличие импульсных помех в пакетах данных, как можно ожидать, имеет невысокую плотность, так как ошибка будет возникать относительно редко, поэтому битовую последовательность при желании можно сжимать перед пересылкой в первый центральный блок обработки без потери какой-либо информации, содержащейся в первоначальной необработанной битовой последовательности.
Кроме того, отметим, что измерение качества приема для принятых пакетов данных в способе, соответствующем настоящему изобретению, может быть основано на любой известной или возможной в будущем технике, которая позволяет обнаружить ошибки или исчезнувшие участки в принятых пакетах данных, позволяет измерить увеличение уровня помех, необязательно приводящее к ошибкам в предоставляемой услуге при существующей скорости передачи данных, но которое могло бы привести к ошибкам в будущих услугах, требующих более высоких скоростей передачи данных, что позволяет измерить отношение "сигнал/шум" (SNR), частоту ошибок по битам (BER) или иные параметры, указывающие на ухудшение качества приема.
Кроме способа контроля импульсных помех, определенного в пункте 1 Формулы изобретения, данное изобретение относится к соответствующему сетевому терминалу, определенному в пункте 29 Формулы изобретения, соответствующему сетевому узлу, определенному в пунктах 30 и 31 Формулы изобретения, а также к соответствующему устройству управления сетью, определенному в пункте 32 Формулы изобретения.
Как указано в пунктах 2-4 Формулы изобретения, битовая последовательность или сжатая версия этой последовательности может быть переслана по каналу управления физического уровня в первый центральный блок обработки. В случае DSL-сети примерами являются встроенный операционный канал DSL-линии (EOC), либо пересылка внутри полосы по каналу управления, основанному на протоколе TR-069.
Как далее указано в пункте 5 Формулы изобретения, битовая последовательность в ее простейшей версии может содержать один бит на каждый принятый пакет данных, например 1 бит на каждый принятый DMT-символ в DSL-приемнике, при этом, например, значение этого бита устанавливают равным 1, если качество приема DMT-символа превышает определенное пороговое значение, и устанавливают равным 0, если качество приема DMT-символа остается ниже упомянутого порогового значения, либо наоборот. В качестве альтернативы, как указано в пункте 6 Формулы изобретения, битовая последовательность может содержать несколько битов на каждый принятый пакет данных, при этом данные биты служат для указания количественных характеристик качества принятого пакета данных.
В то время как вариант реализации с одним битом на каждый пакет данных не может предоставить информацию о величине для измеренного качества, несколько битов может предоставить информацию о величине об измеренном качестве или об ухудшении качества, делая возможными все типы статистического анализа для импульсных помех.
Способ, соответствующий настоящему изобретению, может быть выгодным образом выполнен при помощи оборудования для цифровых абонентских линий, расположенного в помещениях потребителя (DSL CPE), в этом случае принятые пакеты данных соответствуют символам DMT (Дискретная многотональная модуляция). Это определено в пункте 7 Формулы изобретения. Так как DMT-символы нисходящего направления в ADSL посылаются с темпом приблизительно 4000 DMT-символов в секунду, то битовая последовательность, соответствующая настоящему изобретению, может пересылаться с низкой скоростью, например 4 кбит/с по каналу PMD EOC, определенному в различных стандартах ADSL. В случае VDSL в нисходящем направлении происходит пересылка приблизительно 4000 DMT-символов или приблизительно 8000 DMT-символов в секунду, в результате чего битовая последовательность, соответствующая настоящему изобретению, в восходящем направлении может пересылаться с частотой приблизительно 4 кбит/с или приблизительно 8 кбит/с.
В качестве необязательного варианта, как определено в пункте 8 Формулы изобретения, битовая последовательность или сжатая версия этой последовательности может пересылаться в первый центральный блок обработки, расположенный в центральной станции цифровых абонентских линий (DSL CO), например, один CPU, который собирает эту информацию для всех DSL-линий, оканчивающихся в одном и том же DSLAM, или, как указано в пункте 9, CPU, расположенный на каждой панели линейных окончаний (LT) в центральной станции цифровых абонентских линий (DSL CO), который собирает эту информацию для всех DSL-линий, оканчивающихся на одной и той же LT панели в DSLAM.
Необязательной отличительной особенностью способа, соответствующего настоящему изобретению, которая определена в пункте 10 Формулы изобретения, является то, что битовая последовательность или сжатая версия этой последовательности может регулярным и автономным образом пересылаться из удаленного сетевого терминала в первый центральный блок обработки.
В альтернативном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, который определен в пункте 11 Формулы изобретения, первый центральный блок обработки запрашивает пересылку битовой последовательности или сжатой версии этой последовательности регулярным и автономным образом.
В еще одном альтернативном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, который определен в пункте 12 Формулы изобретения, после создания битовой последовательности в первый центральный блок обработки посылают сигнал указания, и битовую последовательность или сжатую версию этой последовательности пересылают в первый центральный блок обработки по запросу от этого блока.
Если подытожить сказанное, пересылка сжатой или несжатой битовой последовательности в первый центральный блок обработки может происходить автономно по инициативе удаленного терминала, реализующего функцию контроля импульсных помех, по запросу первого центрального блока обработки, либо после обмена информацией между удаленным терминалом и первым центральным блоком обработки, указывающей, что битовая последовательность создана, и что первый центральный блок обработки готов ее обработать. Во втором и третьем вариантах, очевидно, потребуется дополнительная передача сигналов между удаленным терминалом и узлом, руководящим работой первого центрального блока обработки, а также некоторый объем в памяти удаленного терминала для хранения битовой последовательности, по меньшей мере, до тех пор, пока она не будет запрошена первым центральным блоком обработки.
В качестве необязательного варианта, как определено в пункте 13 Формулы изобретения, способ, соответствующий настоящему изобретению, содержит следующие дополнительные этапы:
- создают одну или более последующих битовых последовательностей; и
- сохраняют битовую последовательность и последующие битовые последовательности или их сжатые версии в памяти, организованной по принципу FIFO ("первым пришел - первым обслужен"), которая расположена в удаленном сетевом терминале.
Этот вариант реализации с памятью FIFO в удаленном терминале является предпочтительным, если битовую последовательность пересылают только по запросу первого центрального блока обработки.
Как далее указано в пункте 14 формулы изобретения, в варианте реализации настоящего изобретения с памятью FIFO, расположенной в удаленном терминале, можно единовременно пересылать одну или более последовательностей, состоящих из упомянутых битовой последовательности и последующих битовых последовательностей, либо их сжатые версии из памяти FIFO в первый центральный блок обработки.
После их пересылки в первый центральный блок обработки пересланные битовые последовательности или их сжатые версии можно удалить из памяти FIFO в удаленном терминале, как описано в пункте 15 Формулы изобретения.
В этом случае объем в памяти FIFO освобождается так быстро, как только возможно, для дополнительных последующих битовых последовательностей.
В усовершенствованном альтернативном варианте реализации способа, соответствующего настоящему изобретению, который определен в пункте 16 Формулы изобретения, пересланную битовую последовательность и последующие битовые последовательности или их сжатые версии удаляют из памяти FIFO в удаленном терминале только после уведомления о правильном приеме, поступившего от первого центрального блока обработки.
В этом случае можно избежать потери информации из-за неправильной пересылки одной или более битовых последовательностей и последующих битовых последовательностей по восходящему каналу управления, так как упомянутые битовая последовательность и последующие битовые последовательности будут оставаться доступными для повторной передачи в памяти FIFO до тех пор, пока не поступит уведомление об их правильном приеме.
Следующим необязательным вариантом реализации настоящего изобретения на основе принципа FIFO, определенным в пункте 17 Формулы изобретения, является возможность сбрасывания битовой последовательности и последующих битовых последовательностей или их сжатых версий в памяти FIFO при переполнении этой памяти.
Как правило, в памяти FIFO будет сбрасываться наиболее старая битовая последовательность и последующие битовые последовательности, чтобы предупредить переполнение посредством освобождения объема памяти для новых последующих битовых последовательностей. Однако это не является необходимым, и данное изобретение, как очевидно, не ограничивается сбрасыванием наиболее старых битовых последовательностей в памяти FIFO для предупреждения переполнения.
Еще одним необязательным вариантом является то, что способ, соответствующий настоящему изобретению, может содержать регулярную и автономную пересылку битовой последовательности, либо сжатой версии этой последовательности или уплотненной битовой последовательности из первого центрального блока обработки во второй центральный блок обработки, расположенный в устройстве управления сетью. Этот необязательный признак определен в пункте 18 Формулы изобретения.
В качестве альтернативы, как определено в пункте 19 Формулы изобретения, способ, соответствующий настоящему изобретению, может содержать регулярное и автономное запрашивание вторым центральным блоком обработки, расположенным в устройстве управления сетью, у первого центрального блока обработки пересылки битовой последовательности, либо сжатой версии этой последовательности или уплотненной битовой последовательности.
В следующем альтернативном варианте реализации способа, соответствующего настоящему изобретению, который определен в пункте 20 Формулы изобретения, во второй центральный блок обработки, расположенный в устройстве управления сетью, посылают сигнал указания при обнаружении события первым центральным блоком обработки, выполняющим уплотнение или обработку битовой последовательности или сжатой версии этой последовательности, и пересылают битовую последовательность, либо сжатую версию этой последовательности или уплотненную версию этой последовательности из первого центрального блока обработки во второй центральный блок обработки по запросу от этого второго центрального блока обработки. Как уже указано ранее, битовая последовательность либо ее сжатая или уплотненная версия могут быть направлены из первого центрального блока обработки, например, находящегося в узле сети, таком как DSLAM, во второй центральный блок обработки, например, находящийся в устройстве управления сетью, которое используют для управления сетью одного или нескольких операторов. Уплотненная версия битовой последовательности может состоять из гистограмм или статистической информации, извлеченной из битовой последовательности или сжатой версии битовой последовательности первым центральным блоком обработки. Кроме того, темп, с которым битовые последовательности направляют во второй центральный блок обработки, может быть ниже частоты, с которой битовые последовательности пересылают из удаленного терминала в первый центральный блок обработки. В частности, если устройство управления сетью, руководящее работой второго центрального блока обработки, управляет большой сетью или даже несколькими сетями, таким образом можно избежать возникновения перегрузки в устройстве управления сетью.
Если далее подытожить сказанное, битовая последовательность, ее сжатая или уплотненная версия могут быть посланы в автономном режиме во второй центральный блок обработки по инициативе первого центрального блока обработки, могут быть посланы только по запросу второго центрального блока обработки, либо могут быть посланы после обмена информацией между первым и вторым центральным блоками обработки, указывающей на событие, например всплеск импульсных помех. В последних двух вариантах реализации, очевидно, потребуется дополнительная передача сигналов между первым и вторым центральными блоками обработки, а также достаточный объем в памяти первого центрального блока обработки для запоминания битовой последовательности, по меньшей мере, до тех пор, пока она не будет запрошена вторым центральным блоком обработки.
В качестве необязательного варианта, как определено в пункте 21 Формулы изобретения, способ контроля импульсных помех, соответствующий настоящему изобретению, может содержать дополнительно следующие этапы:
- создают одну или более последующих битовых последовательностей;
- пересылают последующие битовые последовательности или их сжатые версии также в первый центральный блок обработки; и
- сохраняют битовую последовательность и упомянутые одну или более последующих битовых последовательностей или их сжатые версии в памяти FIFO, расположенной в первом центральном блоке обработки.
В этом случае за счет реализации FIFO в первом блоке обработки или поблизости от него можно снизить требования по хранению битовой последовательности в удаленных терминалах. Как следствие, ошибки или, в более общем смысле, информация, указывающая измеренное качество приема, может быть сгруппирована в записи, которые, в результате, снабжают метками времени. Эти записи пересылают в виде последующих битовых последовательностей в первый центральный блок обработки, где они сохраняются в памяти. Такое централизованное хранение записей снизит до минимума требования по объему памяти для удаленных терминалов. Вариант реализации с памятью FIFO, расположенной в первом центральном блоке обработки или поблизости от него, также является предпочтительным, если битовые последовательности можно направлять во второй центральный блок обработки по запросу последнего.
Чтобы направить битовые последовательности из первого центрального блока обработки во второй центральный блок обработки, находящийся в устройстве управления сетью, можно единовременно пересылать одну или более последовательностей, состоящих из упомянутых битовой последовательности и последующих битовых последовательностей, как указано в пункте 22 Формулы изобретения. После чего можно сразу же удалить пересланные битовые последовательности из памяти FIFO, расположенной в первом центральном блоке обработки или поблизости от него, как описано в пункте 23 Формулы изобретения, либо можно удалить из этой памяти FIFO только после уведомления о правильном приеме, поступившего от второго центрального блока обработки, как определено в пункте 24 Формулы изобретения. Чтобы предупредить переполнение памяти FIFO, наиболее старые битовые последовательности (либо битовые последовательности, выбранные иным образом) могут быть сброшены в памяти FIFO, как определено в пункте 25 Формулы изобретения. Преимущества этих необязательных отличительных особенностей аналогичны преимуществам, рассмотренным выше применительно к наличию памяти FIFO в удаленном терминале для хранения битовой последовательности и последующих битовых последовательностей перед пересылкой из удаленного терминала в первый центральный блок обработки.
Другой необязательной отличительной особенностью способа контроля импульсных помех, соответствующего настоящему изобретению, как определено в пункте 26 Формулы изобретения, может быть возможность сжатия битовой последовательности при помощи алгоритма сжатия без потерь перед пересылкой в упомянутый первый центральный блок обработки. Примером таких алгоритмов сжатия без потерь, которыми изобретение, несомненно, не ограничивается, является алгоритм кодирования на основе длин серий (RLE), упомянутый в пункте 27 Формулы изобретения.
Еще одним необязательным аспектом способа, соответствующего настоящему изобретению, является возможность обработки битовой последовательности или сжатой версии этой последовательности первым центральным блоком обработки, что позволяет определить характеристики импульсных помех. Этот аспект упомянут в пункте 28 Формулы изобретения.
Обработка может включать создание гистограмм для длины импульсных помех и/или промежутков времени между поступлением импульсов, с использованием или без использования механизма ликвидации промежутка между импульсами, с использованием или без использования преобразований Фурье, с использованием или без использования механизма на основе скользящего окна, а также взаимную корреляцию между длиной импульсных помех и промежутками времени между поступлением импульсов, определение оптимальных параметров INP для их установки и т.д.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 изображен один из вариантов способа контроля импульсных помех, соответствующих настоящему изобретению, в сети DSL, содержащей сетевой терминал 101, узел 102 сети и устройство 103 управления сетью, соответствующие настоящему изобретению.
Подробное описание варианта (вариантов) осуществления
На Фиг.1 показан модем 101 DSL CPE (DSL-оборудование, расположенное в помещениях потребителя), подключенный к центральной станции 102 DSL СО (Центральная станция цифровых абонентских линий) посредством DSL-линии 104. Модем 101 DSL CPE может, например, представлять собой ADSL-модем или VDSL-модем, в то время как центральная станция 102 DSL CO может представлять собой мультиплексор DSLAM (Мультиплексор доступа к абонентской линии), панель линейных окончаний внутри DSLAM, либо проблемно-ориентированную интегральную микросхему (ASIC), объединяющую в себе один или несколько DSL-модемов центральной станции. Модем 101 DSL CPE в дополнение к традиционным функциональным средствам DSL CPE содержит сенсор 111 качества приема DMT-символов (SENS), генератор 112 битовой последовательности по качеству DMT-символов (SQ-GEN), память 113 FIFO (FIFO1) и блок 114 пересылки битовой последовательности по качеству DMT-символов (TRANSF). Центральная станция 102 (DSL CO) в дополнение к традиционным функциональным средствам DSL CO содержит первый центральный блок 121 обработки (CPU1), который также имеет память 122 FIFO (FIFO2). Кроме того, на Фиг.1 показано устройство 103 управления сетью DSL (NETWORK MNGR), снабженное вторым центральным блоком 131 обработки (CPU2).
В нисходящем направлении DMT-символы посылаются от центральной станции DSL CO 102 в модем DSL CPE 101 по DSL-линии 104. После приема этих DMT-символов в модеме DSL CPE 101 сенсор 111 качества приема символов измеряет ухудшение качества для каждого принятого DMT-символа, например, посредством обнаружения исчезнувших участков, измерения отношения "сигнал/шум" (SNR) или расчета частоты ошибок по битам (BER). На основе измеренного качества DMT-символов генератор 112 битовой последовательности по качеству символов создает 1 бит для каждого DMT-символа, указывающий ухудшение соответственного DMT-символа. В последующих абзацах такой бит будет называться битом качества символа или SQ-битом. Так, генератор 112 битовой последовательности по качеству символов создает бит DESY (символ ухудшенного качества), например, со значением 1, если измеренное качество DMT-символа остается ниже определенного порогового значения, и создает бит NODESY (символ не ухудшенного качества), например, со значением 0, если качество приема соответствующего DMT-символа превышает упомянутое пороговое значение. Вне зависимости от того, созданы ли эти SQ-биты для существующей в настоящее время услуги или для возможной в будущем услуги, созданные таким образом битовые последовательности в случае ADSL представляют собой поток данных со скоростью приблизительно 4 кбит/с, называемый SQ-потоком.
SQ-биты сохраняются в памяти 113 FIFO и считываются из этой памяти. После этого SQ-поток посылается в восходящем направлении в центральную станцию DSL CO 102 по каналу управления EOC (Встроенный операционный канал) блоком 114 пересылки. Это может быть сделано автономным образом, на основе команд SQ start и SQ stop, созданных блоком 114 пересылки или блоком управления (не показан), в этом случае некоторое количество SQ-бит группируют, чтобы получить последовательность из SQ-бит. Как будет более подробно описано ниже, в начало добавляется заголовок, и последовательности из SQ-бит посылаются с одинаковым интервалом. В качестве альтернативы это может быть осуществлено на основе запросов, выданных центральной станцией DSL CO 112, в частности, расположенным в ней центральным блоком 121 обработки. В последнем случае память 113 FIFO, расположенная в модеме DSL CPE, неизбежно должна хранить последовательности из SQ-бит до тех пор, пока центральным блоком 121 обработки не запрошена их пересылка. Емкость памяти 113 FIFO может, например, быть зафиксирована на уровне 32х4 байта.
В общем случае для центральной станции DSL CO 102 может быть предусмотрено два типа сообщений, содержащих запрос, при запросе пересылки последовательностей из SQ-бит блоком 114 пересылки. Первый тип сообщения, содержащего запрос, в последующих абзацах называемый SQ_new, запрашивает новые последовательности из SQ-бит. В ответ на запрос SQ_new блок 114 пересылки посылает только последовательности из SQ-бит, которые сохранены в FIFO1 после тех последовательностей, которые уже были посланы. Второй тип сообщения, содержащего запрос, в последующих абзацах называемый SQ_all, запрашивает все пересылаемые последовательности из SQ-бит, т.е. как те последовательности из SQ-бит, которые были затребованы в предыдущем запросе, так и новые последовательности из SQ-бит.
Между предыдущим запросом SQ_new и текущим запросом проверяют переполнение FIFO1. Как только размер FIFO1 оказывается недостаточным для сохранения новых битовых последовательностей, т.е. битовых последовательностей, которые созданы после предыдущего запроса SQ_new, старые последовательности из SQ-бит путем перезаписи замещаются новыми. Другими словами, в FIFO1 записываются самые свежие битовые последовательности, а старые битовые последовательности сбрасываются. В качестве альтернативы, чтобы предупредить переполнение, из FIFO1 будет сбрасываться другой набор битовых последовательностей, необязательно наиболее старые битовые последовательности.
В качестве альтернативы упомянутому ранее выделению одного бита на каждый DMT-символ последовательность из SQ-бит, созданная генератором 112 битовых последовательностей по качеству символов, может содержать фиксированное число SQ-бит на каждый DMT-символ, метку времени с фиксированным числом SQ-бит, метку времени с подсчетом идущих подряд битов DESY (подсчет DESY) и/или подсчетом идущих подряд битов NODESY (подсчет NODESY), либо комбинацию меток времени, подсчетов и бит.
Предполагается, что в системе, приведенной на Фиг.1, реализован указанный выше второй возможный вариант, т.е. вариант с меткой времени. Этот вариант реализации позволяет пропустить все битовые последовательности, которые содержат только биты NODESY. Даже если на линию воздействует REIN-помеха, количество следующих друг за другом битов NODESY в DSL-линии, как правило, составляет порядка 30. При использовании метки времени из 16 бит можно достичь значительного уменьшения объема данных.
Отметим, что фиксированный размер для битовых последовательностей уменьшает сложность памяти FIFO и, так как большинство событий характеризуется всего лишь небольшим числом следующих подряд битов DESY, может оказаться нецелесообразным вводить подсчет DESY. Следовательно, при возникновении бита DESY генератором 112 битовой последовательности по качеству символов создается новая битовая последовательность. Метка времени указывает порядковый номер бита DESY в SQ-потоке. Чтобы получить битовые последовательности фиксированного размера, только 16 последующих SQ-бит размещаются в битовую последовательность вместе с меткой времени.
В преимущественном случае метка времени, которая является составной частью последовательности из SQ-бит, может кодироваться, как разница в порядковом номере относительно последнего SQ-бита в предыдущей последовательности из SQ-бит. Для текущей битовой последовательности это выглядит, как метка времени предыдущей битовой последовательности минус число SQ-бит, содержащихся в предыдущей битовой последовательности. Это значение называется SQ_offset. В только что описанном примере SQ_offset равно 17. Далее отметим, что метка времени насыщается при максимальном подсчете.
Отметим, что метку времени также можно создавать для запросов, поступающих от центральной станции DSL CO 102. В последующих абзацах эта метка времени будет называться SQ_request_time.
Для пересылки битовых последовательностей из блока 114 пересылки, расположенного в модеме 101 DSL CPE, в центральный блок CPU1 обработки битовые последовательности можно группировать в пакеты большего размера. Такой пакет может, например, иметь заголовок, идентифицирующий число битовых последовательностей в пакете. Заголовок может, например, содержать 6 бит, если предполагается, что FIFO1 способна хранить до 32 битовых последовательностей: 0…32. В случае переполнения заголовок может содержать специальное значение (например, 33), которое указывает, что в пакете имеется только 32 битовых последовательности, но в FIFO1 имело место переполнение. Несомненно, пакет также содержит последовательности из SQ-бит, начиная с самой старой. Далее, по желанию пакет может содержать два 32-битовых счетчика, которые насыщаются при максимальном подсчете и имеют дискретность в 1 SQ-бит. Первый счетчик указывает время после последнего SQ-бита последней последовательности из SQ-бит по сравнению со временем запроса SQ_request_time текущего пакета. Второй счетчик указывает время после последнего SQ-бита последней последовательности из SQ-бит предыдущего пакета, который был ответом на новый запрос SQ_new, по сравнению со временем запроса SQ_request_time текущего пакета.
Далее, может быть создан бит-указатель, указывающий, что FIFO1 содержит новые последовательности из SQ-бит после последнего запроса SQ_new. Этот бит-указатель мог бы, например, занимать резервное положение для бита в непроизводительных издержках при кадрировании, например кадрированных непроизводительных издержках, которые определены в Таблице 9-5 Спецификации G.993.2 IB1-2 ITU-T. Этот бит-указатель мог бы, например, также добавляться к команде канала EOC, которая часто выполняется, такой как команда чтения счетчика управления. Может быть создана такая команда, для которой ответом является этот бит-указатель.
В первом центральном блоке CPU1 обработки принятые последовательности из SQ-бит хранятся во второй памяти 122 FIFO. Блоком CPU1 битовые последовательности могут обрабатываться или уплотняться. Обработка или уплотнение могут включать создание гистограмм для длины импульсных помех и/или промежутков времени между поступлением импульсов, с использованием или без использования механизма ликвидации промежутка между импульсами, с использованием или без использования преобразований Фурье, с использованием или без использования механизма на основе скользящего окна, а также взаимную корреляцию между длиной импульсных помех и промежутками времени между поступлением импульсов, определение оптимальных параметров INP для их установки и т.д.
Далее, хранящиеся последовательности из SQ-бит могут быть направлены по каналу 105 во второй центральный блок 131 обработки, расположенный в устройстве управления сетью или сетевом анализаторе 103, который управляет всей базой мультиплексоров DSLAM одного или более операторов DSL, либо частью базы мультиплексоров DSLAM оператора DSL. Опять же, пересылка последовательностей из SQ-бит может быть осуществлена автономным образом (модель выдачи) или по явному запросу блока CPU2 (модель извлечения), и по аналогии с FIFO1 вторая память 131 FIFO может быть дополнена функциями управления чтением, записью, сбрасыванием и переполнением, чтобы адекватным образом справиться с темпом запрашивания последовательностей из SQ-бит блоком CPU2.
Так как устройство 103 управления сетью, как правило, будет управлять DSL-линиями в количестве от нескольких тысяч до миллионов, блок CPU2 может быть сконфигурирован на запрашивание последовательностей из SQ-бит для ограниченного числа линий со сравнительно низкой частотой, например каждые 15 минут, чтобы визуализировать и обрабатывать последовательности из SQ-бит, а также создавать диагностическую информацию, позволяющую оператору предпринять корректирующие действия на DSL-линиях с проблемами возникновения импульсных помех. Массовая обработка последовательностей из SQ-бит для адаптивного конфигурирования параметров INP на различных DSL-линиях будет осуществляться ближе к DSL-линиям, т.е. блоком CPU1, расположенным на панелях линейных окончаний или в мультиплексоре DSLAM.
Первое замечание: хотя описанный выше, предпочтительный вариант реализован в сети DSL, возможности применения настоящего изобретения не ограничиваются пересылкой цифровых данных по медным шлейфам, установленным как DSL-линии. Любому специалисту в области телекоммуникаций будет очевидно, что создание битовой последовательности по качеству символов, указывающей измеренное качество принятых символов, и пересылка такой битовой последовательности в блок CPU, имеющий централизованное расположение в сети, с аналогичными преимуществами могут быть применены для любого шлейфа, отличающегося от DSL, который страдает от импульсных помех. Примерами являются проводные и беспроводные LAN-соединения (Локальная вычислительная сеть), абонентские линии доступа, линии передачи и т.д.
Другое замечание: хотя выше сделана ссылка на первый центральный блок обработки в узле сети и необязательный второй центральный блок обработки, находящийся в устройстве управления сетью, не исключается, что первый центральный блок обработки находится в устройстве управления сетью. Другими словами, узел сети, руководящий работой первого центрального блока обработки, может представлять собой устройство управления сетью или сетевой анализатор.
Еще одно замечание: упоминаемые выше DMT-символы или символы, полученные путем дискретной многотональной модуляции, согласно международным стандартам DSL содержат символы данных и символы SYNC. Отметим, однако, что такая строгая интерпретация не применяется к данному изобретению, так как битовая последовательность, созданная в соответствии с настоящим изобретением, вне всякого сомнения, может быть основана только на DMT-символах или символах данных, либо только на символах SYNC. Как уже упомянуто во вводной части этой заявки на патент, битовая последовательность может рассчитываться даже на основе альтернативного типа пакетов, элементов, слов, символов (и т.д.) данных.
Также отметим, что создание последовательности из SQ-бит и ее пересылка в CPU, расположенный в сети, согласно принципам настоящего изобретения необязательно должны происходить постоянно. Например, можно подумать о варианте реализации, где на каждой линии оперативно собираются стандартные статистические данные, такие как длительность импульса и промежутки времени между поступлением импульсов, и где режим контроля импульсных помех, при котором последовательность из SQ-бит создается и направляется в блок CPU, расположенный в сети, может включаться/выключаться, например, для одной или двух линий на каждую панель линейных окончаний. В этом случае к этим одной или двум линиям можно применить более совершенную диагностику, например, путем обработки потока SQ-бит в центральной станции или системе управления сетью, в которую этот поток мог бы быть направлен. В этом случае стандартные статистические данные можно использовать для контроля всех линий, и при обнаружении затруднений, например, сигнала тревоги при прохождении через пороговое значение, привлекается внимание оператора, и оператор может перейти к исследованию линии, испытывающей затруднения, включив режим потока SQ-бит. Такой интеллектуальный путь сбора статистики и/или полных данных требует меньшей емкости ОЗУ (Оперативное запоминающее устройство) на панелях линейных окончаний или в том месте сети, откуда осуществляется руководство CPU.
Далее, специалистам в области телекоммуникационного оборудования будет очевидно, что функциональные блоки, которые изображены на Фиг.1 и рассмотрены выше, могут быть реализованы программно, аппаратно или с использованием комбинации программного обеспечения и аппаратных средств.
Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано со ссылкой на конкретный вариант его реализации в области сетей DSL, специалистам в данной области техники будет очевидно, что это изобретение не ограничивается деталями приведенного выше иллюстративного варианта осуществления, и что настоящее изобретение может быть воплощено с различными изменениями и модификациями, что не повлечет выхода за пределы его сущности и объема. Поэтому представленный вариант осуществления необходимо во всех отношениях считать иллюстративным и не накладывающим ограничений, при этом объем изобретения указан пунктами приложенной Формулы изобретения, а не приведенным выше описанием, и, таким образом, подразумевается, что в этих пунктах формулы заключены все изменения, которые находятся в пределах их значения и объема эквивалентности. Другими словами, предполагается охват любых и всех модификаций, вариаций или эквивалентов, которые не выходят за пределы сущности и объема базовых основополагающих принципов и чьи существенные признаки представлены в этой заявке на патент. Кроме того, читателю этой заявки на патент необходимо понимать, что термины "содержащий" или "содержать" не исключают других элементов или этапов, что указание единственного числа не исключает множественности, и что один элемент, такой как компьютерная система, процессор или другой интегрированный блок может выполнять функции нескольких средств, указанных в пунктах Формулы изобретения. Любые ссылки в пунктах Формулы изобретения не должны восприниматься как ограничение соответствующих пунктов, к которым они относятся. Термины "первый", "второй", "третий", "a", "b", "c" и тому подобные при их использовании в описании или пунктах Формулы изобретения введены для различения между аналогичными элементами или этапами и необязательно описывают порядок следования или хронологический порядок.