CN101237398B - 一种提高vdsl稳定性的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种VDSL传输数据的方法及系统，所述的方法包括如下步骤：a、甚高速数字用户线VDSL的物理媒体相关传输子层PMS-TC将发送的数据分成第一部分和第二部分；b、所述的PMS-TC将所述的第一部分数据通过基本物理通道传输到接收端，将所述的第二部分数据通过扩展物理通道传输到接收端。

Description

一种提高VDSL稳定性的方法及其系统
技术领域
本发明涉及DSL(Digital Subscriber Line，数字用户线)技术领域，具体来说，涉及到VDSL线路稳定性技术。
背景技术
数字用户线技术是一种通过电话双绞线，即无屏蔽双绞线(UnshieldedTwist Pair，UTP)进行数据传输的高速传输技术，包括非对称数字用户线(Asymmetrical Digital Subscriber Line，ADSL)，甚高速数字用户线(Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line，VDSL)、基于综合业务数字网(Integrated Services Digital Network，ISDN)的用户数字线(ISDN DigitalSubscriber Line，IDSL)和单线对高速数字用户线(Single-pair High-bit-rateDigital Subscriber Line，SHDSL)等。
在各种数字用户线技术(xDSL)中，除了IDSL和SHDSL等基带传输的DSL外，采用通带传输的DSL利用频分复用技术使得DSL与传统电话业务(Plain Old Telephone Service，POTS)共存于同一对双绞线上，其中DSL占据高频段，POTS占用4KHz以下基带部分，POTS信号与DSL信号通过分离/整合器(Splitter)进行分离或合并。通带传输的xDSL采用离散多音频调制(Discrete Multi-Tone Modulation，DMT)技术进行调制和解调。提供多路DSL接入的系统叫做DSL接入复用器(DSL Access Multiplexer，DSLAM)，其系统连接关系示意图如图1所示，DSLAM120包括用户端收发单元121和分离/整合器122，在上行方向，用户端收发单元121接收来自计算机110的信号并对所收到的信号进行编码调制处理，将处理后的DSL信号发送至分离/整合器122；分离/整合器122将来自用户端收发单元121的DSL信号和电话终端130的POTS信号进行整合处理；整合后的信号通过多路的UTP 140的传输，由对端的DSLAM 150中的分离/整合器151接收；分离/整合器151将所接收的信号进行分离，将其中的POTS信号发送至公用电话交换网(Public Switched Telephone Network，PSTN)160，将其中的DSL信号发送至DSLAM150的收发单元152，局端收发单元152再将所收到的信号进行解调解码处理后发送城域网，网络管理系统(Network Management System，NMS)170用来对整个系统和网络进行管理。在信号的下行方向，则信号按照与上述相反的顺序进行传输。
串扰是当前DSL(如ADSL/V/DSL2)系统中影响用户速率的主要因素，可分为远端串扰(FEXT)和近端串扰(NEXT)，如图2所示。通常NEXT的影响要比FEXT大，但在ADSL/V/DSL中，由于采用了上、下行频域分隔和频分复用技术，使NEXT的影响比较小，因此FEXT的影响要远大于NEXT。鉴于此，后文所说的串扰问题主要指FEXT的问题。
传统的调整用户线路传输功率的方法为静态频谱管理方法，其中包括平坦功率回馈方法(Flat Power Back-Off)，参考PSD方法(Reference PSDMethod)和参考噪声法(Reference Noise Method)等。
DSM是近几年提出的能更加有效地管理分配功率的方法，它克服了静态频谱管理方法的缺陷，动态地调整功率来达到消除或减弱各用户之间串扰影响的目的，能大大地提高速率。DSM(Dynamic Spectrum Management，动态频谱管理)技术通过调整各个频带的发射功率来消除或减弱噪声，以达到提高数据传输速率的目的。
动态频谱管理方法分成两大类，第一类为具有中心控制器的方法，如：OSB(频谱最优平衡)、ISB(迭代频谱平衡)算法等。第二类为分布式的方法，如：IWF(迭代注水)，ASB(自治频谱平衡)等。第一类算法是从全局优化的角度出发，不管是什么环境总是能找到比较优化的结果，但是算法比较复杂，随着用户数的增加，算法的复杂度随指数上升；而且需要增加中心控制器等设备，成本增加比较多。第二类并不是从全局最优的角度出发，能得到局部最优结果，算法比较简单，也不需要增加额外的设备。当串扰不是非常恶劣的时候，第二类算法的结果基本接近第一类算法。
其中，迭代注水(IWF)方法只考虑发送功率谱密度P的变化使自身线路速率达到预定的目标值(target)，不从优化的角度考虑对其他线路产生的干扰使其他线路的速率降低。
VDSL2标准规定的使用频带最上限已经达到30MHz，使用距离也变成1km以内。在这种情况下，串扰以及由串扰导致的问题尤为严重，在实际应用过程中表现为工作不稳定、速率低，甚至频繁掉线。
当VDSL2在小于1km的环境中使用时，由于高频段信号的串扰比较大，使得高频段的信噪比低，致使线路速率比较低。同时任何线路的高频段发送功率发生变化，都会对其他线路产生比较大的影响，造成不稳定噪声，致使线路的误码率比较高，如果误码率达到某一个门限值会使通讯线路掉线。
现有的VDSL2中PMS-TC(物理媒体相关传输子层)和PMD(物理媒体独立子层)的参考模型如图3示：用户数据和NTR(网络始终参考)、IB(指示比特)、eoc(嵌入式通道)等消息被任意分配在两个时延通道上进行编码，把编码后的两路数据通过一个合路器合并调制后放在唯一的一个通道中进行传输，如果信道中某些部分发生不稳定的现象将会对整个信道发生影响，如上所述，VDSL2中高频段的串扰较大，当高频段误码率较大时，将使得整个线路工作不稳定甚至掉线。
针对上述的问题，VDSL2标准中规定了virtual noise(虚拟噪声)技术，用来解决线路工作不稳定的问题，其主要原理是通过增加虚拟噪声的方式来增加线路的噪声容限，这样就会使噪声容限可以是随频率的变化而变化的，在将来有可能受到更多的串扰噪声干扰的频段的噪声容限大一些。显然由于噪声容限的增加，线路的工作会稳定一些，但这是以牺牲线路速率为代价的。实际使用证明如果要用virtual noise来抵御串扰噪声的话，线路速率会发生显著的降低，通过牺牲速率来换取稳定的代价比较大。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种提高VDSL稳定性的方法及其系统，以解决在保证VDSL线路传输速率的情况下提高VDSL稳定性的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
一种甚高速数字用户线VDSL传输数据的方法，所述的方法包括如下步骤：
a0、将所述的VDSL的物理媒体独立子层PMD分成基本物理通道和扩展物理通道；
a、甚高速数字用户线VDSL的物理媒体相关传输子层PMS-TC将发送的数据分成第一部分和第二部分，所述的第一部分数据包括需要发送的控制消息和对时延敏感的数据，所述的第二部分数据包括需要发送的其它数据；
b、所述的PMS-TC将传输信号频谱分成低频段和高频段，将所述的第一部分数据采用所述的低频段信号通过所述的基本物理通道传输到接收端，将所述的第二部分数据采用所述的高频段信号通过所述的扩展物理通道传输到接收端。
本发明所实施例还提供了一种VDSL传输数据的系统，所述的系统包括：发送端和接收端，所述的发送端和接收端之间物理媒体独立子层PMD的物理通道包括基本物理通道和扩展物理通道，甚高速数字用户线VDSL的物理媒体相关传输子层PMS-TC将发送的数据分成第一部分和第二部分，所述的第一部分数据包括需要发送的控制消息和对时延敏感的数据，所述的第二部分数据包括需要发送的其它数据；所述的PMS-TC将传输信号频谱分成低频段和高频段，将所述的第一部分数据采用所述的低频段信号通过所述的基本物理通道传输到所述的接收端，将所述的第二部分数据采用所述的高频段信号通过所述的扩展物理通道传输到所述的接收端。
本发明实施例克服现有技术的不足，采用将VDSL物理通道分成独立的基本通道和扩展通道，其中基本通道使用低频信号传输NTR、IB、eoc等消息以及对QOS要求较高的数据，扩展通道利用高频信号传输其他数据，由于eoc等消息都是在比较稳定的基本通道中进行传输，所以即使在扩展通道发生误码率比较高的情况下收发器间互相交换消息的链路还是保持正常，这样可以正常完成SRA(seamless rate adaptive无缝速率调整)等一系列的动态功能特性，从而保证不至于整个线路掉线，解决线路的稳定性问题，在不牺牲线路速率的前提下，提高了VDSL在实际环境中使用的稳定性。
附图说明
图1为xDSL参考模型图；
图2为xDSL串扰示意图；
图3为现有技术中VDSL2参考模型图；
图4为串扰特性示意图；
图5为本发明实施例所述的VDSL2信号频谱划分示意图；
图6为本发明实施例所述的VDSL2基本模型图；
图7为本发明实施例流程图；
图8为本发明实施例所述的对VDSL2的扩展通道迭代注水的流程图。
具体实施方式
本发明的基本原理是将VDSL物理通道分成独立的基本通道和扩展通道，其中基本通道使用低频信号传输NTR、IB、eoc等消息以及对时延敏感的数据，扩展通道利用高频信号传输其他数据，在接收端对基本通道和扩展通道的误码率等参数进行单独统计，由于低频段信号的串扰相对比较小，基本通道比较稳定，而eoc等消息都是在比较稳定的基本通道中进行传输，所以即使在扩展通道发生误码率比较高的情况下收发器间互相交换消息的链路还是保持正常，这样可以正常完成SRA等一系列的动态功能特性，从而保证不至于整个线路掉线，解决线路的稳定性问题。
将VDSL2信号频谱划分成基本部分和扩展部分，其中基本部分采用基本通道传输，扩展部分采用扩展通道传输，基本部分由于频率比较低，受到串扰的影响不明显，工作比较稳定，扩展部分由于频率比较高，受到串扰影响比较明显，在接收端对基本部分和扩展部分的误码率等参数进行单独统计，如果发现扩展部分的误码率等参数不满足要求时，可以重新训练扩展频段，从而保证不至于整个线路掉线，解决线路的稳定性问题。
以下结合附图和具体实施例进行详细说明。
如图4所示，由于信号在线路间的耦合特性是随着频率的增加而增加，与频率的平方成正比，因此实际上低频段信号的串扰相对比较小，误码主要发生在高频段。如上所述，如果利用两个独立的逻辑通路传送低频段(基本部分)和高频段(扩展部分)的信号，如果扩展部分由于频率比较高受到串扰等因素的影响，不会影响到基本部分的正常工作。
具体实施本发明方案时，需要将VDSL2信号频谱划分成基本部分和扩展部分，在本发明实施例中取基本部分与ADSL2相同，即f＝2.2MHz左右，2.2MHz之后的为扩展部分，如图5所示。
本发明实施例的基本模型如图6所示，其中在PMS-TC部分，NTR、IB、eoc等消息以及对QOS要求较高的数据通过合路器输入到时延通道2，其他的数据输入到时延通道1。在PMD中，将物理信道分成基本通道和扩展通道，其中基本通道对应于频谱的基本部分，使用低频信号进行传输，时延通道2中的消息以及对QOS要求较高的数据通过基本通道传输，扩展通道对应于频谱的扩展部分，使用高频信号进行传输，时延通道1中的数据通过扩展通道传输。
由于eoc等消息都是在比较稳定的基本通道中进行传输，所以即使在扩展通道发生误码率比较高的情况下收发器间互相交换消息的链路还是保持正常，这样可以正常完成SRA等一系列的动态功能特性。
当扩展通道由于受到串扰等因素发生不稳定的现象时，在接收端会统计到扩展通道的误码率比较高。收发器可以视误码率的情况，决定是否要进行重训练还是执行SRA等一些OLR(on-line reconfiguration在线重配置)的动态特性功能来改善目前的误码状况。
本发明实施例所述的流程如图7所示，具体包括如下步骤：
1、将PMD的物理通道分成基本物理通道和扩展物理通道；
2、PMS-TC将需要传送的数据分成两个部分，第一部分数据包括NTR、IB、eoc等消息以及对QOS要求较高的数据，通过合路器输入到时延通道2，其它数据为第一部分，输入到时延通道1；
3、时延通道2对第一部分数据进行编码后输入到基本物理通道，时延通道1对第二部分数据进行编码后输入到扩展物理通道；
4、基本物理通道采用低频段信号传输所述的第一部分数据，扩展物理通道采用高频段信号传输所述的第二部分数据；
5、在接收端分别针对基本物理通道传输的第一部分数据和扩展物理通道传输的第二部分数据进行误码率统计；
6、如果扩展物理通道传输的第二部分数据的误码率不满足要求，则发送端和接收端通过所述的基本物理通道交互，执行重训练或者无缝速率调整SRA。
在初始化阶段，分别对基本通道和扩展通道进行单独的训练并产生单独的Bi(比特)表项和Gi(增益)表项等一系列表征这些通道的参数，也可以统一对基本通道和扩展通道进行训练并产生单独的Bi表项和Gi表项等一系列表征这些通道的参数。
在扩展通道进行训练的过程中或者是在扩展通道在正常工作的过程中还可以进行迭代注水，使扩展部分达到一个局部优化的状态，在使线路工作稳定性提高的同时提高线路的速率。
在扩展通道初始化时进行迭代注水的流程图如图8所示：
其中，P为注水功率，Rtarge为线路的目标速率，x为调节量。首先选定一个注水功率初始值P，进行注水，注水完毕后，发送器按照注水后的功率发送信号，在接收端通过信噪比检测计算出在当前注水环境下的线路速率R，并对线路速率R与Rtarge进行比较，如果R小于线路目标速率Rtarge，则少量的增加注水功率(增加量为x)并重新进行注水；如果大于线路目标速率Rtarge，则少量的减少注水功率(减少量为x)并重新进行注水。重新注水后在继续按上面的循环进行循环。上面的循环注水过程就是迭代注水过程。如果线路速率R在多次循环后仍然等于线路目标速率，则表明迭代注水过程已经收敛，整个线路已经达到局部最优。
在正常工作的过程中进行迭代注水的流程图与初始化时进行迭代注水的流程相同，只是在注水后采用SRA的方式进行更新。
如上所述，本发明实施例采用将VDSL物理通道分成独立的基本通道和扩展通道，其中基本通道使用低频信号传输NTR、IB、eoc等消息以及对QOS要求较高的数据，扩展通道利用高频信号传输其他数据，在接收端对基本通道和扩展通道的误码率等参数进行单独统计，由于eoc等消息都是在比较稳定的基本通道中进行传输，所以即使在扩展通道发生误码率比较高的情况下收发器间互相交换消息的链路还是保持正常，这样可以正常完成SRA(seamless rate adaptive无缝速率调整)等一系列的动态功能特性，从而保证不至于整个线路掉线，解决线路的稳定性问题，在不牺牲线路速率的前提下，提高了VDSL在实际环境中使用的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种甚高速数字用户线VDSL传输数据的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
a0、将所述的VDSL的物理媒体独立子层PMD分成基本物理通道和扩展物理通道；
a、甚高速数字用户线VDSL的物理媒体相关传输子层PMS-TC将发送的数据分成第一部分和第二部分，所述的第一部分数据包括需要发送的控制消息和对时延敏感的数据，所述的第二部分数据包括需要发送的其它数据；
b、所述的PMS-TC将传输信号频谱分成低频段和高频段，将所述的第一部分数据采用所述的低频段信号通过所述的基本物理通道传输到接收端，将所述的第二部分数据采用所述的高频段信号通过所述的扩展物理通道传输到接收端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的低频段和高频段的分界点为2.2MHZ。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：
所述的PMS-TC的一个时延通道对所述的控制消息和对时延敏感的数据进行编码，并输入到所述的基本物理通道，所述的PMS-TC的另一个时延通道对所述的其它数据进行编码，并输入到所述的扩展物理通道。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a之前还包括：
在初始化阶段，对基本物理通道和扩展物理通道进行训练并分别产生表征所述的基本物理通道的比特Bi表项和增益Gi表项参数以及表征所述的扩展物理通道的比特Bi表项和增益Gi表项参数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤b之后还包括：
c、所述的VDSL接收端分别针对所述的基本物理通道传输的第一部分的数据和以及所述的扩展物理通道传输的第二部分数据进行误码率统计。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤c之后还包括：
如果所述的扩展物理通道传输的第二部分数据的误码率不满足要求，则所述的VDSL的发送端和接收端通过所述的基本物理通道交互，执行重训练或者无缝速率调整SRA。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤b还包括：
对所述的扩展物理通道的数据传输进行迭代注水。
8.一种VDSL传输数据的系统，所述的系统包括：发送端和接收端，其特征在于，所述的发送端和接收端之间物理媒体独立子层PMD的物理通道包括基本物理通道和扩展物理通道，甚高速数字用户线VDSL的物理媒体相关传输子层PMS-TC将发送的数据分成第一部分和第二部分，其中所述的基本物理通道用来传输需要发送数据的第一部分，所述的扩展物理通道用来传输需要发送数据的第二部分，所述的第一部分数据包括需要发送的控制消息和对时延敏感的数据，所述的第二部分数据包括需要发送的其它数据；所述的PMS-TC将传输信号频谱分成低频段和高频段，将所述的第一部分数据采用所述的低频段信号通过所述的基本物理通道传输到所述的接收端，将所述的第二部分数据采用所述的高频段信号通过所述的扩展物理通道传输到所述的接收端。
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