CN1852379B - 一种激活vdsl/vdsl2 us0频道的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种甚高比特率数字用户线和/或第二代VDSL数据通信***中激活US0频道的方法，用于通过双绞线连接的包括局端通信站点和远端通信站点的通信***中，在G.993.2信道发现阶段测量US0频道和US1频道频点的信噪比，获得US0频道和US1频道可承载的数据率，进而获得US0频道和US1频道的传输速率，比较US0频道和US1频道的传输速率以决定是否激活US0频道。

Description

一种激活VDSL/VDSL2 US0频道的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种甚高比特率数字用户线(VDSL)和/或第二代VDSL(VDSL2)数据通信***中激活US0频道的方法。

背景技术

VDSL(Very High-bit-rate Digital Subscriber Line)又称为甚高比特率数字用户线，VDSL2(Second generation VDSL)是第二代VDSL。从技术角度看，VDSL/VDSL2可视为是非对称数字用户线(AsymmetricalDigital Subscriber Line)的下一代技术，在短距离内，它在一对普通电话双绞线上提供的速率大大超过ADSL的速率。在300米范围内，VDSL传输速率可达52Mbps；在1.5千米范围内，传输速率一般可达16Mbps。由于VDSL提供了更大的带宽，所以可以满足更多的业务需求，包括传送高保真音乐和高清晰度电视、多通道纯MPEG2信息流，是真正的全业务接入手段。另外，VDSL的速率与以太网速率非常接近，完全可以作为以太网的延伸，构成网络节点之间距离在1公里以上的“大以太网”，VDSL是实现小区LAN接入的较好的解决方案。

VDSL/VDSL2数据通信***，如图1所示，其包括一个局端通信站点的VTU-C(Central Office VDSL Terminal Unit)和一个远端通信站点的VTU-R(Remote VDSL Terminal Unit)，两个通信站点通过一条线路进行通信，站点VTU-C发向站点VTU-R的信号称为下行信号，沿相反方向的信号称为上行信号。通信过程中，站点VTU-C和站点VTU-R分别支持多种运行模式，这些模式使用不同的频带。

VDSL/VDSL2主要是针对1到1.5千米的较短的电话双绞线优化设计的。VDSL/VDSL2在各国各地区定义的频道不同，但一般有4-6个频道。图2是一个典型的例子，其中有2-3个下行频道，2-3个上行频道，第一个上行频道US1的起始频率一般在3MHz以上。

除此之外，VDSL/VDSL2还定义了第0个上行频道US0，US0频道起始频率f_OL为0/25/138kHz，终止频率f_OH为138/276kHz。对于大于一千米的电话双绞线，由于线路信道衰减过大，US1频道几乎不能用来传送上行数据。由于US0频道是低频频道，信道衰减较小，因此，如果VDSL/VDSL2局端和远端设备都支持US0频道，局端和远端设备可以通过握手协议激活US0频道，VDSL/VDSL2业务即能在一千米以上的长距离电话双绞线上开通运行。

对于激活US0频道的时机，当前的简单易行的方法是在VDSL/VDSL2初始化过程中根据测量的信道衰减估算电话双绞线的长度，当电话双绞线的长度大于一个门限，例如一千米，则激活US0频道。同时为了降低对其他线路的干扰，还可以将几乎不能传送数据的所有高频的上行频道US1-US3频道关闭。

在某频点f的信道衰减LOSS(f)＝发射的功率-接收的功率。

线路长度 $L=\mathrm{LOSS}\left(f\right)/\left(K\sqrt{f}\right)$ ，其中K是一个根据理论计算的线路模型参数。在实际中，不同频点的信道衰减不同，因此LOSS(f)的差值很大，根据LOSS(f)估算的线路长度也不同，常用可以取最大，平均或最小值。

当前方法存在如下缺点：

1.当前方法中只考虑了信道衰减，没有考虑线路噪声的影响。如果线路噪声较大，即使线路长度低于激活门限，US1频道也可能几乎不能用于传送上行数据，或者即使可以传送上行数据，传送速率仍较低，如10Kbps。如果激活US0频道，可能得到几百Kbps的传送速率。

2.当前方法中用测量信道衰减的方法来估计电话双绞线的长度一般较粗略，激活US0频道的门限设置很难控制精确。如果门限设置过小，线路会在较短长度激活US0频道并关闭US1-US3频道，但此时US1-US3频道还可以用来以较高速率(＞1Mbps)传送上行数据，而US0频道最高只能以1Mbps的速率传送上行数据，降低了上行传送速率；如果门限设置过大，线路在低于门限的某个长度已经无法以US1-US3频道传送上行数据，会造成线路训练(Training)失败，以至于造成长度在某个长度距离到激活门限间的线路无法开通VDSL/VDSL2业务。

发明内容

根据以上现有激活VDSL/VDSL2数据通信***中US0频道技术的不足，本发明的目的在于提供一种方法，能够更准确的确定激活US0频道的时机。

为实现本目的，本发明提供一种激活VDSL/VDSL2 US0频道的方法，包括步骤：测量US0频道和US1频道频点的信噪比，获得US0频道和US1频道可承载的数据率，进而获得US0频道和US1频道的传输速率，比较US0频道和US1频道的传输速率以决定是否激活US0频道；所述获得US0频道和US1频道的传输速率是：US0频道或US1频道的传输速率＝US0频道或US1频道的总数据率*符号速率；所述US0频道或US1频道的总数据率是将US0频道或US1频道所有频点实际承载的数据率累加即可得到US0频道或US1频道可承载的总数据率。

所述的测量US0频道和US1频道频点的信噪比在G.993.2信道发现阶段，在确定US0频道和US1频道频点的上行功率降低的同时，测量US0频道和US1频道上行频点的静态噪声和信道衰减，并根据所选的VDSL/VDSL2频道计划的功率谱密度，配置相应的噪声容限和编码增益，确定US0频道和US1频道上行频点的信噪比。

所述的确定US0频道和US1频道频点的上行功率降低是根据估算的局端通信站点和远端通信站点之间的电话双绞线的电气长度来确定的。

所述的US0频道和US1频道上行频点的静态噪声和信道衰减随频点变化。

所述的确定US0频道和US1频道上行频点的信噪比是：

频点的信噪比(dB)＝频点功率谱密度(dB)-信道衰减(dB)-噪声容限(dB)+编码增益(dB)。

所述的符号速率取VDSL/VDSL2定义的数值。

所述的VDSL/VDSL2定义的数值是4000或8000。

所述的比较US0频道和US1频道的传输速率以决定是否激活US0频道是如果US0频道拥有较大传输速率，则局端通信站点通过消息激活US0频道，同时可以关闭US1-US3频道；如果US1频道拥有较大传输速率，局端通信站点通过消息关闭US0频道。

本发明在G.993.2信道发现阶段测量US0频道和US1频道频点的信噪比，既考虑了信道衰减，又考虑线路噪声的影响，能计算出US0频道和US1频道的传输速率，准确判断US0频道的激活时机，是一种更精确的方案；另外本发明完全依据现有的VDSL/VDSL2标准，可以与标准的VDSL/VDSL2设备兼容。

附图说明

图1是VDSL/VDSL2数据通信***示意图。

图2是一种VDSL/VDSL2频道频率分配图。

图3是VDSL/VDSL2线路初始化5个阶段的示意图。

图4是本发明的VDSL/VDSL2频道选择流程图。

具体实施方式

根据信号处理理论，频点(tones)的信噪比是既考虑了信道衰减，又考虑线路噪声的影响。本发明的激活US0频道的方法就是以US0频道和US1频道频点的信噪比为基础来确定激活US0频道的时机。根据US0频道和US1频道频点的信噪比，获得US0频道和US1频道可承载的数据率，进而获得US0频道和US1频道的传输速率，比较US0频道和US1频道的传输速率以决定是否激活US0频道。

VDSL/VDSL2线路的初始化过程分5个阶段，如图3所示，依次为G.994.1握手阶段，G.993.2信道发现阶段(Channel Discovery Phase)，训练阶段，信道分析阶段和交换阶段。

以VDSL2数据通信***为例，G.994.1握手阶段是由VTU-C和VTU-R通过交换信息选择工作方式阶段，如ADSL，ADSL2+，VDSL，VDSL2等；信道发现阶段是确定信道的基本特性的阶段，如锁定时钟等；训练阶段是训练时域均衡器的阶段；信道分析和交换阶段是详细分析信道特性，确定传输参数的阶段。

本发明的方法运用的设备是原有测量设备中的信号处理部分，通过下述方案实施：

在G.993.2信道发现阶段(Channel Discovery Phase)，在确定US0频道和US1频道频点的上行功率降低(UPBO)的同时，确定US0频道和US1频道上行频点的信噪比。

G.993.2标准中是根据估算的电话双绞线的电气长度确定US0频道和US1频道频点的UPBO，UPBO是在保证上行信道接收端的信噪比容限、满足上行功率谱密度模板(PSD MASK)规定的前提下，尽量降低发射功率的机制。其机制的实现为：

1.VTU-R测试线路的电气长度(k10)，电气长度是根据线路的衰减特性采用等同于现有技术中的方法来估算的等效长度。

2.根据k10和功率谱密度模板(PSD MASK)确定频点f新的上行发射功率TxPSD(k10，f)：

TxPSD(k10，f)＝PSDREF(f)+LOSS(k10，f)+3.5[dB]

$\mathrm{LOSS}(k10,f)=k10\sqrt{f}---\left[\mathrm{dB}\right]$

在G.993.2信道发现阶段测量设备可测量出随频点变化的US0频道和US1频道上行频点的静态噪声和信道衰减，并根据所选的VDSL/VDSL2频道计划(Bandplan)的功率谱密度，配置相应的噪声容限和编码增益，可以确定US0频道和US1频道上行频点的信噪比。

US0频道或US1频道频点的信噪比可用下述公式表示：

频点的信噪比(dB)＝频点功率谱密度(dB)-信道衰减(dB)-噪声容限(dB)+编码增益(dB)

频点的信噪比一般在0～100dB范围内，当计算频点传输速率时需要减去固定的噪声容限跨度，如9.5(dB)。

对单个频点来说，一般每3dB可以承载1比特的数据率。当信噪比为45dB的时候，单个频点可承载15比特的数据率，频点达到其最大的数据传输能力。将US0频道或US1频道所有频点实际承载的数据率累加即可得到US0频道或US1频道可承载的总数据率。

US0频道或US1频道的传输速率与其承载的总数据率有如下关系：

US0频道或US1频道的传输速率＝US0频道或US1频道的总数据率*符号速率。其中，符号速率取VDSL/VDSL2定义的数值，如4000每秒或8000每秒。

综上所述，由US0频道和US1频道上行频点的信噪比可获得US0频道和US1频道可承载的数据率，进而获得US0频道和US1频道的传输速率。

图4是本发明的VDSL/VDSL2频道选择流程图，如图4所示，如果US0频道拥有较大传输速率，则VTU-C通过消息激活US0频道，同时可以关闭US1-US3频道；如果US1频道拥有较大传输速率，VTU-C通过消息关闭US0频道。

实施本发明可由US0频道和US1频道频点的信噪比精确地判断US0频道的激活时机，在信道发现阶段选择正确的运行模式。

本发明的激活VDSL/VDSL2数据通信***中US0频道的方法不仅可以运用到当前的VDSL/VDSL2***中，而且也可以运用到在VDSL/VDSL2基础上改进型的通信***中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种激活VDSL/VDSL2 US0频道的方法，其特征在于包括步骤：测量US0频道和US1频道频点的信噪比，获得US0频道和US1频道可承载的数据率，进而获得US0频道和US1频道的传输速率，比较US0频道和US1频道的传输速率以决定是否激活US0频道；

所述获得US0频道和US1频道的传输速率是：US0频道或US1频道的传输速率＝US0频道或US1频道的总数据率*符号速率；

所述US0频道或US1频道的总数据率是将US0频道或US1频道所有频点实际承载的数据率累加即可得到US0频道或US1频道可承载的总数据率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的测量US0频道和US1频道频点的信噪比在G.993.2信道发现阶段，在确定US0频道和US1频道频点的上行功率降低的同时，测量US0频道和US1频道上行频点的静态噪声和信道衰减，并根据所选的VDSL/VDSL2频道计划的功率谱密度，配置相应的噪声容限和编码增益，确定US0频道和US1频道上行频点的信噪比。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的确定US0频道和US1频道频点的上行功率降低是根据估算的局端通信站点和远端通信站点之间的电话双绞线的电气长度来确定的。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的US0频道和US1频道上行频点的静态噪声和信道衰减随频点变化。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的确定US0频道和US1频道上行频点的信噪比是：

频点的信噪比(dB)＝频点功率谱密度(dB)-信道衰减(dB)-噪声容限(dB)+编码增益(dB)。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的符号速率取VDSL/VDSL2定义的数值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的VDSL/VDSL2定义的数值是4000或8000。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的比较US0频道和US1频道的传输速率以决定是否激活US0频道是如果US0频道拥有较大传输速率，则局端通信站点通过消息激活US0频道，同时关闭US1-US3频道；如果US1频道拥有较大传输速率，局端通信站点通过消息关闭US0频道。

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