CN101471695B - 一种线路管理方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及通信领域。本发明实施例提供一种线路管理方法，通过收集用户线路上的运行参数；根据收集的运行参数计算用户线路的串扰信息；然后根据计算的用户线路的串扰信息将用户线路分组。本发明实施例还提供相应的线路管理装置和系统。根据计算的串扰信息对用户线路进行分组， 使DSM算法更简单和更快，从而使用户线路的分组更加直接、精确。

Description

一种线路管理方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种线路管理方法、装置及系统。

背景技术

DSM（动态的频谱管理）是自动调整网络中各个modem（调制解调器）上的发送功率谱密度来达到消除串扰的目的。DSM的目标就是通过调整发射功率使每个modem在达到自身速率最大化和减少对其它modem的串扰影响之间达到一个平衡。

目前DSM管理功率的算法有很多种如OSB(Optimum Spectrum Balancing，优化频谱平衡)、IWF（iterative water-filling，迭代注水法）、ISB（IterativeSpectrum Balancing，迭代频谱平衡），这些都是DSM中具有代表性的算法。

发明人在实现本发明的过程发现现有技术的算法具有以下缺点：

OSB算法是DSM level2算法中最优的算法，虽然性能最好，但是复杂度太高不具备任何的实用价值。

ISB算法是一种近似最优的算法，ISB算法的复杂度要简单很多，但是在实际工作过程中，特别是用户线路比较多的情况下，运算量还是相当大。

IWF的算法虽然比较简单，也不需要频谱管理设备，但是，在串扰环境比较复杂的情况下该算法的性能比较差。

可见，性能比较好的DSM Level2的算法都具有复杂度高、实现难度大的特点。想要性能较好的DSM技术在实现性上有所突破，需要找到一种可以大幅度降低DSM技术优化复杂度的方法。

发明内容

本发明实施例提供一种线路管理方法、装置及系统，简化了DSM level2优化算法的复杂度，使得DSM Level2的优化算法得到更好的发挥。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种线路管理方法，包括步骤：收集用户线路上的运行参数；根据收集的运行参数计算用户线路的串扰信息；根据计算的用户线路的串扰信息将用户线路分组。

本发明实施例还提供一种线路管理装置，包括：参数接收单元，用于收集用户线路上的运行参数；计算单元，用于根据收集的运行参数计算用户线路的串扰信息；分组单元，用于根据计算的串扰信息将用户线路进行分组。

本发明实施例还提供一种线路管理系统，包括：线路管理装置和线路终端；线路管理装置，用于接收线路终端发送的用户线路上的运行参数，根据运行参数计算用户线路的串扰信息，根据串扰信息将用户线路分组。线路终端，用于在用户线路上发送相同或相似的发送功率谱密度，收集用户线路的运行参数，发送运行参数至线路管理装置。

本发明实施例提供的线路管理方法、装置及系统，通过用户线路的运行参数计算出串扰信息，根据计算出的串扰信息对用户线路进行分组，简化了DSM level2优化算法的复杂度，使得DSM Level2的优化算法得到更好的发挥。

附图说明

图1为本发明实施例提供的线路管理方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的线路管理装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的线路管理装置的计算单元的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的线路管理装置的一种分组单元的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的线路管理装置的另一种分组单元的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的线路分组管理系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种线路管理方法，通过收集所有用户线路上的运行参数；根据收集的运行参数计算用户线路的串扰信息；然后根据计算的用户线路的串扰信息将用户线路分组，简化了DSM level2优化算法的复杂度，使得DSM Level2的优化算法得到更好的发挥。本发明实施例还提供相应的线路管理装置和系统。

下面结合附图详细描述本发明实施提供的线路管理方法、装置和系统。

图1为本发明实施例提供的线路管理方法的流程图；参见该图，实施例提供的线路管理方法包括：

步骤11、收集用户线路上的运行参数。频谱维护中心（SMC）在DSL（数字用户线）运行的期间随机或是定期的通过DSM－C接口向LT（线路终端）发送参数收集指令。LT接收到参数收集指令后，在用户线路上同时发送相同或相似的发送功率谱密度，并收集用户线路在该发送功率谱密度下的运行参数。该运行参数主要包括：用户线路的发送功率谱密度、直接信道的传输系数、信噪比裕量、加载bit表及背景噪声功率。该运行参数收集完毕后，LT通过DSM－D接口把收集的运行参数发送给频谱维护中心。其中信噪比裕量（SNR margin）、背景噪声功率也可以是通过经验值获得，如：根据经验值得到信噪比裕量为-6dB，背景噪声功率为-140dB，直接信道的传输系数也可以使用现有技术的模型来计算。

步骤12、根据收集的运行参数计算用户线路的串扰信息。根据香农公式：

$b_n^k={\log }_2(1+\frac{{\left|h_n^{k,k}\right|}^2{s}_n^k}{\mathrm{\Γ}(\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2{s}_n^j+{\mathrm{\σ}}_n^k)})$ 得到公式： $\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2{S}_n^j=\frac{\left|h_n^{k,k}\right|S_n^k}{\mathrm{\Γ}(2^{b_n^k}-1)}-{\mathrm{\σ}}_n^k,$

[其中：

表示第k个用户线路在第n个子频点上的串扰；

表示第k个用户在第n个子频点上所分配的功率；

表示第k个用户线路在第n个子频点上的传输系数；

表示背景噪声功率；

Г表示SNR gap（信噪比裕量）；

表示第k个用户线路在第n个子频点上所承载的比特]。

由于在步骤11中，LT向用户线路发送的是相同或相近的发送功率谱密度，所以在公式中的

与

近似相等，那么在公式左右两边同时除以发送功率谱密度，得到： $\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2=\frac{\left|h_n^{k,k}\right|}{\mathrm{\Γ}(2^{b_n^k}-1)}-\frac{{\mathrm{\σ}}_n^k}{S_n^k}.$

这样就可以通过LT上报的参数计算右边的公式来得到左边的串扰信息。把

由于工作场景存在长线和短线的情况，故长线和短线的串扰信息的值的量级不相同，因此，还可以将串扰信息的值归一化。在dB域根据公式：NEXT≈FEXT-loss(d,f)（其中d为用户线路的长度，f为频点的值，loss为线路衰减模型，FEXT就是上述串扰信息的值），将串扰信息

归一化，即 $\mathrm{Inf}{o}_n^k=\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2-\mathrm{loss}(d_k,f);$ 或者在线性域根据公式：

（其中d为用户线路的长度，f为频点的值，loss为线路衰减模型，FEXT就是上述串扰信息的值），将串扰信息

归一化，即

步骤13、根据计算的用户线路的串扰信息将用户线路分组。可以根据直接计算得到的用户线路的串扰信息对用户线路分组，也可以根据归一化后的用户线路的串扰信息对用户线路分组。

根据计算的用户线路的串扰信息将用户线路分组，可以通过把用户线路上的串扰信息在频点上求和，即

为本发明实施例所需的分组信息。每条用户线路都有一个分组信息，把分组信息相近的一条或多条用户线路分成一组。其中，分组信息相近的一条或多条用户线路分成一组指的是设定某个域值，按照分组信息的差值在某个域值之内的用户线分成一组。域值的设置可以根据用户所需要的分组个数进行相应计算，分组分数多，则域值比较小；分组个数少，则域值比较大。

根据计算的用户线路的串扰信息将用户线路分组，还可以通过比较用户线路在频点上串扰信息的曲线形状，把曲线形状或大小接近的一条或多条用户线路划分成一组。

本发明实施例提供的线路管理方法，通过把用户线路分成组，即把每一组的用户线路抽象成一条代表用户线路，然后使用DSM Level 2的优化算法进行优化，如ISB等，计算出每个代表用户线路的优化发送功率谱密度。最后把上面计算出的代表线路的发送功率谱密度转换成与代表用户线路对应组的PSDMASK（功率谱密度模版）或是REFPSD（参考发送功率谱密度谱密度），每组用户线路在这些PSD的基础上实施迭代注水。这样分组，可以把适合使用相同PSDMASK或REFPSD的用户划分到一组，简化了DSM level2优化算法的复杂度，使得DSM Level2的优化算法得到更好的发挥。

也可以任选上述实施例的一种线路管理方法与其他的管理方法相结合进行线路分组，都能达到本发明的目的。

以上对本发明实施例提供的线路管理方法进行了详细的介绍，为了更好的实现本发明的目的，本发明实施例还提供一种线路管理装置，参见图2，该装置包括：

参数接收单元20，用于接收用户线路上的运行参数；该运行参数由LT收集，主要包括：用户线路的发送功率谱密度、直接信道的传输系数、信噪比裕量、加载bit表及背景噪声功率。其中信噪比裕量（SNR margin）、背景噪声功率也可以是通过经验值获得，如：根据经验值得到信噪比裕量为-6dB，背景噪声功率为-140dB，直接信道的传输系数也可以使用现有技术的模型来计算。

计算单元21，用于根据接收的运行参数计算用户线路的串扰信息，具体：根据香农公式： $b_n^k={\log }_2(1+\frac{{\left|h_n^{k,k}\right|}^2{s}_n^k}{\mathrm{\Γ}(\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2{s}_n^j+{\mathrm{\σ}}_n^k)})$

得到公式： $\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2{S}_n^j=\frac{\left|h_n^{k,k}\right|S_n^k}{\mathrm{\Γ}(2^{b_n^k}-1)}-{\mathrm{\σ}}_n^k,$

由于向用户线路发送的是相同或相近的发送功率谱密度，所以公式中的

与

近似相等，在公式左右两边同时除以发送功率谱密度，得到串扰信息的公式： $\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2=\frac{\left|h_n^{k,k}\right|}{\mathrm{\Γ}(2^{b_n^k}-1)}-\frac{{\mathrm{\σ}}_n^k}{S_n^k};$

再通过获得的运行参数得到左边的串扰信息的值。把

记作

分组单元22，用于根据计算的用户线路的串扰信息将用户线路分组。

为了更好的实现本发明的目的，上述的线路分组装置，还包括：

指令发送单元23，用于在DSL线路运行的期间，向LT发送用户线路的运行参数的收集指令。

上述的计算单元21，如图3所示，还可以包括：

归一化单元211，用于将串扰信息替换为串扰信息与线路衰减的差值或者串扰信息与线路衰减之商。具体过程如下：

在dB域根据公式：NEXT≈FEXT-loss(d,f)（其中d为用户线路的长度，f为频点的值，loss为线路衰减模型，FEXT就是上述串扰信息的值），将串扰信息

归一化，即 $\mathrm{Inf}{o}_n^k=\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2-\mathrm{loss}(d_k,f);$ 或者在线性域根据公式：

（其中d为用户线路的长度，f为频点的值，loss为线路衰减模型，FEXT就是上述串扰信息的值），将串扰信息

归一化，即 $\mathrm{Inf}{o}_n^k=\frac{\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2}{\mathrm{loss}(d_k,f)}.$

上述的分组单元22，如图4所示，具体可以包括：

求和单元221，用于把用户线路上的串扰信息在频点上求和，即

为本发明实施例所需要的分组信息；

第一划分单元222，用于根据用户线路的分组信息，把分组信息相近的一条或多条用户线路分成一组。

其中，分组信息相近的一条或多条用户线路分成一组指的是设定某个域值，按照分组信息的差值在某个域值之内的用户线分成一组。域值的设置可以根据用户所需要的分组个数进行相应计算，分组分数多，则域值比较小；分组个数少，则域值比较大。

上述分组单元22，如图5所示，具体也可以包括：

比较单元223，根据用户线路的串扰信息，比较用户线路在频点上串扰信息的曲线形状；

第二划分单元224，把所述串扰信息的曲线形状、大小接近的用户线路划分成一组。

本发明实施例提供的线路管理装置，通过把用户线路分成组，即把每一组的用户线路抽象成一条代表用户线路，然后使用DSM Level 2的优化算法进行优化，如ISB等，计算出每个代表用户线路的优化发送功率谱密度。最后把上面计算出的代表线路的发送功率谱密度转换成与代表用户线路对应组的PSDMASK（功率谱密度模版）或是REFPSD（参考发送功率谱密度谱密度），每组用户线路在这些PSD的基础上实施迭代注水。这样分组，可以把适合使用相同PSDMASK或REFPSD的用户划分到一组，简化了DSM level2优化算法的复杂度，使得DSM Level2的优化算法得到更好的发挥。

本发明还提供一种线路管理系统，包括线路管理装置和线路终端。线路管理设备可以为频谱维护中心（SMC）。如图6所示，频谱维护中心有三个控制接口，分别为DSM-S、DSM-C、DSM-D。频谱维护中心通过DSM-D接口从线路终端读取用户线路的工作状态等参数，通过DSM-S接口与其相关联的频谱维护中心进行信息交互，当频谱维护中心收集到足够的信息时，该频谱维护中心作一系列的优化算法，最后通过DSM-C接口向线路终端下发控制参数，使线路工作在最佳的状态。频谱维护中心也可以集成在DSL接入复用器中。下面具体描述该系统：

线路管理装置（图6中的频谱维护中心）61，用于接收线路终端62上报的运行参数，根据运行参数计算用户线路的分组信息，具体是：根据香农公式： $b_n^k={\log }_2(1+\frac{{\left|h_n^{k,k}\right|}^2{s}_n^k}{\mathrm{\Γ}(\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2{s}_n^j+{\mathrm{\σ}}_n^k)})$

得到公式： $\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2{S}_n^j=\frac{\left|h_n^{k,k}\right|S_n^k}{\mathrm{\Γ}(2^{b_n^k}-1)}-{\mathrm{\σ}}_n^k,$

由于线路终端62向用户线路发送的是相同或相近的发送功率谱密度，所以在公式中的

与

近似相等，那么在公式左右两边同时除以发送功率谱密度，得到： $\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2=\frac{\left|h_n^{k,k}\right|}{\mathrm{\Γ}(2^{b_n^k}-1)}-\frac{{\mathrm{\σ}}_n^k}{S_n^k}.$

这样就可以通过线路终端62上报的参数计算右边的公式来得到左边的串扰信息把

记作

由于工作场景存在长线和短线的情况，故长线和短线的串扰信息的值的量级不相同，因此，还可以将串扰信息归一化。在dB域根据公式：NEXT≈FEXT-loss(d,f)（其中d为用户线路的长度，f为频点的值，loss为线路衰减模型，FEXT就是上述串扰信息的值），将串扰信息

归一化，即 $\mathrm{Inf}{o}_n^k=\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_n^{k,j}\right|}^2-\mathrm{loss}(d_k,f);$ 或者在线性域根据公式：

（其中d为用户线路的长度，f为频点的值，loss为线路衰减模型，FEXT就是上述串扰信息的值），将串扰信息

归一化，即

然后线路管理装置61根据串扰信息对用户线路进行分组。可以根据直接计算得到的用户线路的串扰信息对用户线路分组，也可以根据归一化后的用户线路的串扰信息对用户线路分组。

根据计算的用户线路的串扰信息将用户线路分组，可以通过把用户线路上的串扰信息在频点上求和，即

为本发明实施例所需的分组信息。每条用户线路都有一个分组信息，把分组信息相近的一条或多条用户线路分成一组。其中，分组信息相近的一条或多条用户线路分成一组指的是设定某个域值，按照分组信息的差值在某个域值之内的用户线分成一组。域值的设置可以根据用户所需要的分组个数进行相应计算，分组分数多，则域值比较小；分组个数少，则域值比较大。

根据计算的用户线路的串扰信息将用户线路分组，还可以通过比较用户线路在频点上串扰信息的曲线形状，把曲线形状、大小接近的一条或多条用户线路划分成一组。

线路终端62，在用户线路上同时发送相同或相似的发送功率谱密度，并收集用户线路在该发送功率谱密度下的运行参数，并向线路管理装置61上报该运行参数。该运行参数主要包括：用户线路的发送功率谱密度、直接信道的传输系数、信噪比裕量、加载bit表及背景噪声功率。该运行参数收集完毕后，线路终端62通过DSM－D接口把收集的运行参数发送给线路管理装置61。其中信噪比裕量（SNR margin）、背景噪声功率也可以是通过经验值获得，如：根据经验值得到信噪比裕量为-6dB，背景噪声功率为-140dB，直接信道的传输系数也可以使用现有技术的模型来计算。

线路管理装置61还可以向线路终端62发送运行参数收集指令，线路终端62收到该指令后，在用户线路上同时发送相同或相似的发送功率谱密度，并收集用户线路在该发送功率谱密度下的运行参数，并向线路管理装置61上报收集的运行参数。

本发明实施例提供的线路管理系统，通过把用户线路分成组，即把每一组的用户线路抽象成一条代表用户线路，然后使用DSM Level 2的优化算法进行优化，如ISB等，计算出每个代表用户线路的优化发送功率谱密度。最后把上面计算出的代表线路的发送功率谱密度转换成与代表用户线路对应组的PSDMASK（功率谱密度模版）或是REFPSD（参考发送功率谱密度谱密度），每组用户线路在这些PSD的基础上实施迭代注水。这样分组，可以把适合使用相同PSDMASK或REFPSD的用户划分到一组，简化了DSM level2优化算法的复杂度，使得DSM Level2的优化算法得到更好的发挥。

以上对本发明实施例所提供的一种线路管理方法、装置及系统，进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书实施例的内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种线路管理方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：

收集用户线路上的运行参数；

根据所述的运行参数计算所述用户线路的串扰信息；

根据所述的用户线路的串扰信息将所述用户线路分组；

其中，在所述的收集用户线路上的运行参数之前，还包括：

在所述的用户线路上发送相同或相似的发送功率谱密度；

其中，所述的运行参数包括：所述用户线路的发送功率谱密度、直接信道的传输系数、信噪比裕量、加载比特表及背景噪声功率；

其中，所述的根据所述的运行参数计算所述用户线路的串扰信息，具体包括：

根据公式

得到所述用户线路的串扰信息；

其中，表示第k个用户线路在第n个子频点上的串扰；

表示第k个用户在第n个子频点上所分配的功率；

表示第k个用户线路在第n个子频点上的传输系数；表示背景噪声功率；Γ表示信噪比裕量；

表示第k个用户线路在第n个子频点上所承载的比特。

2.如权利要求1所述的线路管理方法，其特征在于，所述的根据所述的运行参数计算所述用户线路的串扰信息，还包括：

将所述串扰信息替换为所述串扰信息与线路衰减的差值或者所述串扰信息与所述线路衰减之商。

3.如权利要求1或2所述的线路管理方法，其特征在于，所述的根据所述的用户线路的串扰信息将所述用户线路分组，具体包括：

把所述用户线路的串扰信息在频点上求和，得到分组信息，把所述分组信息相近的用户线路分成一组。

4.如权利要求1或2所述的线路管理方法，其特征在于，所述的根据所述的用户线路串扰信息将所述用户线路分组，具体包括：

根据所述用户线路的串扰信息，比较所述用户线路在频点上串扰信息的曲线形状，把曲线形状或大小接近的用户线路分成一组。

5.一种线路管理装置，其特征在于，所述的装置包括：

参数接收单元，用于接收用户线路上的运行参数；

计算单元，用于根据所述的运行参数计算所述用户线路的串扰信息；

分组单元，用于根据所述的串扰信息将所述用户线路分组；

其中，所述的装置，还包括：

指令发送单元，用于发送运行参数收集指令；

其中，所述的运行参数包括：所述用户线路的发送功率谱密度、直接信道的传输系数、信噪比裕量、加载比特表及背景噪声功率；

其中，所述计算单元具体用于：根据公式得到所述用户线路的串扰信息；其中，

表示第k个用户线路在第n个子频点上的串扰；表示第k个用户在第n个子频点上所分配的功率；

表示第k个用户线路在第n个子频点上的传输系数；

表示背景噪声功率；Γ表示信噪比裕量；

表示第k个用户线路在第n个子频点上所承载的比特。

6.如权利要求5所述的线路管理装置，其特征在于，所述的计算单元，还包括：

归一化单元，用于将所述串扰信息替换为所述串扰信息与线路衰减的差值或者所述串扰信息与所述线路衰减之商。

7.如权利要求5或6所述的线路管理装置，其特征在于，所述的分组单元包括：

求和单元，用于把所述用户线路上的串扰信息在频点上求和，得到分组信息；

第一划分单元，用于将所述分组信息相近的用户线路分成一组。

8.如权利要求5或6所述的线路管理装置，其特征在于，所述的分组单元包括：

比较单元，用于根据所述的用户线路的串扰信息，比较所述用户线路在频点上串扰信息的曲线形状；

第二划分单元，用于将所述曲线形状或大小接近的用户线路划分成一组。

9.一种线路管理系统，其特征在于，包括：线路管理装置和线路终端；

所述线路管理装置，包括：参数接收单元，计算单元和分组单元，所述参数接收单元用于接收所述线路终端发送的用户线路上的运行参数；所述计算单元用于根据所述的运行参数计算所述用户线路的串扰信息；所述分组单元用于根据所述的串扰信息将所述用户线路分组；

所述线路终端，用于在所述用户线路上发送相同或相似的发送功率谱密度，收集所述用户线路的运行参数，发送所述的运行参数至所述线路管理装置；其中，所述的运行参数包括：所述用户线路的发送功率谱密度、直接信道的传输系数、信噪比裕量、加载比特表及背景噪声功率；

其中，所述计算单元具体用于：根据公式

计算所述用户线路的串扰信息；其中，

表示第k个用户线路在第n个子频点上的串扰；

表示第k个用户在第n个子频点上所分配的功率；

表示第k个用户线路在第n个子频点上的传输系数；表示背景噪声功率；Γ表示信噪比裕量；

表示第k个用户线路在第n个子频点上所承载的比特。

10.如权利要求9述的线路管理系统，其特征在于，所述线路管理装置，还用于发送运行参数收集指令至所述线路终端；所述线路终端，还用于接收所述运行参数收集指令，基于所述运行参数收集指令，在所述用户线路上发送相同或相似的发送功率谱密度，收集所述用户线路的运行参数，发送所述的运行参数至所述线路管理装置。

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