CN102075375A - 一种数字用户环路中用户线路最大带宽的预估方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数字用户环路中用户线路最大带宽的预估方法，根据被测用户线路的线路长度、线路传递方程及被测用户线路所在线对其他用户线路的数字用户环路(DSL)频段内各个频率信号的功率谱密度，得到独立串扰噪声，经时域叠加后，得到总串扰噪声；根据被测用户线路所采用的DSL频段，选取此频段内各个频率信号受到的总串扰噪声及线路衰减，利用此频段内各个频率信号的功率谱密度，得到此频段内各个频率信号的信噪比，根据香农定律的频域形式，得到最大带宽；本发明同时还公开了一种数字用户环路中用户线路最大带宽的预估装置；从而能够在实际开通DSL业务之前，准确的对用户线路的最大带宽进行预估。

Description

一种数字用户环路中用户线路最大带宽的预估方法及系统
技术领域
本发明涉及数字用户环路(DSL，Digital Subscriber Loop)的宽带接入技术，尤指一种DSL中用户线路最大带宽的预估方法及系统。
背景技术
随着宽带网络的普及，宽带用户近些年急剧增多，而数字用户环路接入技术作为主要接入方式之一，得到了广泛、成熟的应用。日益丰富的宽带应用种类，也驱动着宽带接入带宽的不断提速。但接入用户线路由于线路拓扑、线路物理质量、桥接头的数量等物理因素的不同，不同的用户线路可稳定开通的最大带宽也不同；并且，受周围环境噪声等诸多不确定因素的影响，在不同时刻，用户线路的最大带宽也可能不同。因此，在面临接入用户开通高速业务需求时，如何确定该用户线路的最大带宽是否满足要求，对于降低用户投诉率、提升用户满意度以及潜在市场的推广均有重要意义。
当前的DSL技术中，对于已开通DSL的用户，可以通过DSL接入复用器(DSLAM，DSL Access Multiplexer)、以及用户终端的DSL的调制解调器(Modem)来实际测试用户线路的最大带宽，以确定其线路是否满足业务的带宽需求。但对于尚未开通DSL的用户群，目前还没有方法可以测量出可信的用户带宽，究其原因就是当前用户线缆虽然部署好，但实际开通时，存在同一捆线缆中其他多个用户的串扰，线路带宽会大打折扣。
现有的多数DSLAM设备均提供单端线路测试(SELT，Single-End Line Test)技术，该技术采用频域反射法和时域反射法对线路长度、线径等线路的物理情况进行测试，无法将未来线路可能存在的串扰等因素考虑在内，导致带宽的测试结果没有多大的指导意义。因此如何在未开通之前就能够准确预估将来开通后的实际带宽，对于市场的扩展、定位就显得极为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种数字用户环路中用户线路最大带宽的预估方法及系统，能够在实际开通DSL业务之前，准确对用户线路可开通的最大带宽进行预估。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供的一种数字用户环路中用户线路最大带宽的预估方法，该方法包括：
根据被测用户线路的线路长度、线路传递方程、以及被测用户线路所在线对中其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度，得到独立串扰噪声，经时域叠加后，得到总串扰噪声；
根据被测用户线路所采用的DSL频段，选取此频段内各个频率信号受到的总串扰噪声及线路衰减，利用此频段内各个频率信号的功率谱密度，得到此频段内各个频率信号的信噪比，再根据香农定律的频域形式，得到最大带宽。
上述方案中，所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度的计算具体为：根据所述其他用户线路采用的DSL频段，分别选择相应的DSL标准定义的功率谱密度模板，利用线性插值，得到所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度。
上述方案中，所述被测用户线路的线路长度、线路传递方程的测量方法具体为：通过对被测用户线路进行SELT测试，利用频域反射法和时域反射法，对被测用户线路的物理特性进行测量与分析，得到线路长度、线路衰减和线路传递方程。
上述方案中，所述得到独立串扰噪声具体为：根据所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度和使用各DSL频段的用户数量、以及测量得到的线路长度和线路传递方程，利用G996.1标准定义的串扰计算公式，得到独立串扰噪声。
上述方案中，所述利用此频段内各个频率信号的功率谱密度之前，该方法进一步包括：根据被测用户线路采用的DSL频段，选择相应的DSL标准定义的功率谱密度模板，利用线性插值，得到此频段内各个频率信号的功率谱密度。
上述方案中，所述DSL频段包括非对称数字用户环路(ADSL)、第二代非对称数字用户环路(ADSL2+)和第二代超高速数字用户环路(VDSL2)。
本发明提供的一种数字用户环路中用户线路最大带宽的预估装置，该装置包括：控制模块、功率谱密度模块、线路测量模块、总串扰噪声模块、预估模块；其中，
控制模块，用于将被测用户线路和被测用户线路所在线对中其他用户线路采用的DSL频段发送至功率谱密度模块，并将除被测用户线路外的其他各DSL频段的用户数量发送至总串扰噪声模块；还用于发送线路测量消息至线路测量模块；
功率谱密度模块，用于根据被测用户线路及所述其他用户线路采用的DSL频段，得到各DSL频段内各个频率信号的功率谱密度；
线路测量模块，用于对被测用户线路进行SELT测试，得到线路长度、线路衰减和线路传递方程；
总串扰噪声模块，用于根据所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度和相应DSL频段的用户数量、以及线路长度和线路传递方程，得到独立串扰噪声，经时域叠加后，得到总串扰噪声；
预估模块，用于根据被测用户线路所采用的DSL频段，选取此频段内各个频率信号受到的总串扰噪声及线路衰减，利用此频段内各个频率信号的功率谱密度，得到此频段内各个频率信号的信噪比，再根据香农定律的频域形式，得到最大带宽。
上述方案中，所述总串扰噪声模块进一步包括：
独立串扰噪声模块，用于根据所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度和相应DSL频段的用户数量、以及线路长度和线路传递方程，利用G996.1标准定义的串扰计算公式，得到独立串扰噪声；
时域叠加模块，将得到的独立串扰噪声在时域叠加运算，得到总串扰噪声。本发明所提供的数字用户环路中用户线路最大带宽的预估方法及系统，根据被测用户线路所在线对中其他用户线路采用的DSL频段以及相应的用户数量，对被测用户线路的物理特性进行测量和总串扰噪声的计算，利用香农定律得到被测用户线路实际开通时的最大带宽，从而能够在实际开通DSL业务之前，准确的对用户线路的最大带宽进行预估，解决了DSL技术中的对未开通用户线路的最大带宽预估不准的问题，提高了业务开通的成功率。
附图说明
图1为本发明实现数字用户环路中用户线路最大带宽的预估方法的流程示意图；
图2为本发明实现数字用户环路中用户线路最大带宽的预估装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：根据被测用户线路的线路长度、线路传递方程、以及被测用户线路所在线对中其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度，得到独立串扰噪声，经时域叠加后，得到总串扰噪声；根据被测用户线路所采用的DSL频段，选取此频段内各个频率信号受到的总串扰噪声及线路衰减，利用此频段内各个频率信号的功率谱密度，得到此频段内各个频率信号的信噪比，再根据香农定律的频域形式，得到最大带宽。
下面通过附图及具体实施例对本发明再做进一步的详细说明。
本发明实现一种数字用户环路中用户线路最大带宽的预估方法，如图1所示，该方法包括以下几个步骤：
步骤101：设置被测用户线路采用的DSL频段和被测用户线路所在线对中其他用户线路采用的DSL频段及相应的用户数量；
本步骤中，所述采用的DSL频段包括ADSL、ADSL2+和VDSL2等。
步骤102：根据被测用户线路及其所在线对中其他用户线路采用的DSL频段，分别选择相应的DSL标准定义的功率谱密度模板，利用线性插值，得到被测用户线路及所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度；
具体的，对于采用ADSL的用户，根据G992.1中定义的ADSL功率谱密度模板，通过线性插值方法，得到ADSL频段内各个频率信号的功率谱密度；对于采用ADSL2|+的用户，根据G992.5中定义的ADSL2+功率谱密度模板，通过线性插值方法，得到ADSL2+频段内各个频率信号的功率谱密度；对于采用VDSL2的用户，根据G993.2中定义的VDSL2功率谱密度模板，通过线性插值方法，得到VDSL2频段内各个频率信号的功率谱密度；
其中，计算信号功率谱密度的具体方法为：
假设要计算的DSL频段内信号的频率为f1的功率谱密度为P1，频率为f2的功率谱密度为P2，且有f1≤f≤f2，则按照线性插值，信号频率为f的功率谱密度S(f)如公式(1)所示为：
S(f)＝P2+(f0-f2)*(P1-P2)/(f1-f2)             (1)
按照此计算方法，得到各个频率信号的功率谱密度；
步骤103：通过对被测用户线路进行SELT测试，利用频域反射法和时域反射法，对被测用户线路的物理特性进行测量与分析，得到线路长度、线路衰减和线路传递方程；
步骤104：根据所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度和相应DSL频段的用户数量、以及线路长度、线路传递方程，得到其他用户线路的DSL频段内各个频率信号对相应频率线路的串扰噪声；
具体的，可利用G996.1标准定义的串扰计算公式，得到其他用户线路的DSL频段内各个频率信号对相应频率线路的串扰噪声，即独立串扰噪声；其中，在信号频率为f时，近端串扰计算如公式(2)所示为：
NEXT [ f , n ] = X N · S ( f ) · n 0.6 · f 3 2 · ( 1 - | H ( f , l ) | 4 ) - - - ( 2 )
远端串扰计算如公式(3)所示为：
FEXT[f，n，l]＝XF·S(f)·|H(f，l)|2·n0.6·l·f2     (3)
其中，XN和XF为耦合系数，S(f)为串扰源的信号功率谱密度，H(f，l)为线路的传递函数，n为串扰源数目，l为测线路长度，f为信号频率；所述S(f)在本发明中为其他用户线路的DSL频段内信号频率为f的功率谱密度，所述n为采用相应DSL频段的用户数量。
具体来说：对采用ADSL的用户，所述S(f)为ADSL频段内信号频率为f的功率谱密度，所述n为采用ADSL的用户数量；对采用ADSL2+的用户，所述S(f)为ADSL2+频段内喜好频率为f的功率谱密度，所述n为采用ADSL2+的用户数量；对采用VDSL2的用户，所述S(f)为VDSL2频段内信号频率为f的功率谱密度，所述n为采用VDSL2的用户数量；
由于目前DSL技术均采用频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)技术，NEXT可忽略不计，因此本发明所述的串扰噪声，不加说明则指FEXT。
步骤105：将得到的独立串扰噪声在时域叠加运算，得到总串扰噪声；
具体的，设线路的信号频率为f，则ADSL频段内频率为f的信号产生的独立串扰噪声为F1，ADSL2+频段内频率为f的信号产生的独立串扰噪声为F2，VDSL2频段内频率为f的信号产生的串扰噪声独立为F3，进行时域叠加运算，则对线路的信号频率为f的总串扰噪声Noise(f)如公式(4)所示为：
Noise ( f ) = 10 * Log ( 10 F 1 / 10 + 10 F 2 / 10 + 10 F 3 / 10 ) - - - ( 4 )
这里应该说明的是：
当25KHz＜f＜1.1MHz，此时Noise(f)为上述三种噪声的叠加；
当1.1MHz＜f＜2.2MHz，此时Noise(f)为ADSL2+独立串扰噪声和VDSL2独立串扰噪声的叠加，即公式(3)中不包含参数F1；
当2.2MHz＜f＜30MHz，此时Noise(f)只有VDSL2独立串扰噪声，即公式(3)中不包含参数F1与F2。
步骤106：根据被测用户线路所采用的DSL频段，选取此频段内各个频率信号受到的总串扰噪声及线路衰减，利用此频段内各个频率信号的功率谱密度，得到此频段内各个频率信号的信噪比，再根据香农定律的频域形式，得到最大带宽；
具体的，根据被测用户线路所采用的DSL频段，在步骤105得到的总串扰噪声中，选取此频段内各个频率信号受到的总串扰噪声、以及在步骤103中得到的线路衰减，利用此频段内各个频率信号的功率谱密度，得到此频段内各个频率信号的信噪比，即：在被测用户线路发送端的第i个子载波的信号频率为f时，信噪比SNR(i)的计算方法如公式(5)所示：
SNR(i)＝S(f)-LoopA ttenuation(f)-Noise(f)         (5)
其中，S(f)为被测用户线路的信号频率为f的功率谱密度，LoopAttenuation(f)为信号频率为f的线路衰减，Noise(f)为信号频率为f的总串扰噪声；
按照上式方法计算被测用户线路所采用的DSL频段的各个子载波的信噪比；
然后，根据香农定律的频域形式，计算最大带宽ATTNDR如公式(6)所示：
ATTNDR = ( Σ i = 0 NSC - 1 [ SNR ( i ) - snrgap - TARSNRM 3 dB ] ) × 4 kbit / s - - - ( 6 )
其中，NSC为子载波数目，由被测用户线路所采用的DSL标准定义；SNR(i)为被测用户线路发送第i个子载波的信噪比；snrgap是为保证一定的误码率所需要的信噪比，在G992.5中，要求误码率为10-7，此时snrgap取值为9.75dB；TARSNRM为信噪比域度，一般取值6dB。。
上述步骤102与步骤103顺序可以互换，可以先执行步骤103再执行步骤102，实际应用中不做限定。
为实现上述方法，本发明还提供一种数字用户环路中用户线路最大带宽的预估装置，如图2所示，该装置包括：控制模块21、功率谱密度模块22、线路测量模块23、总串扰噪声模块24、预估模块25；其中，
控制模块21，用于根据用户设置的被测用户线路采用的DSL频段及其所在线对中其他用户线路采用的DSL频段及相应的用户数量，将被测用户线路和所述其他用户线路采用的DSL频段发送至功率谱密度模块；并将除被测用户线路外其他各DSL频段的用户数量发送至总串扰噪声模块；还用于发送线路测量消息至线路测量模块；
功率谱密度模块22，用于根据被测用户线路及所述其他用户线路采用的DSL频段，分别选择相应的DSL标准定义的功率谱密度模板，利用线性插值，得到被测用户线路及所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度；
线路测量模块23，用于在收到测量消息后，对被测用户线路进行SELT测试，得到线路长度、线路衰减和线路传递方程；
总串扰噪声模块24，用于根据所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度和相应DSL频段的用户数量、以及线路长度和线路传递方程，得到独立串扰噪声，经时域叠加后，得到总串扰噪声；
预估模块25，用于根据被测用户线路所采用的DSL频段，选取此频段内各个频率信号受到的总串扰噪声及线路衰减，利用此频段内各个频率信号的功率谱密度，得到此频段内各个频率信号的信噪比，再根据香农定律的频域形式，得到最大带宽；
进一步的，所述总串扰噪声模块24包括：独立串扰噪声模块26、时域叠加模块27；其中，
独立串扰噪声模块26，用于根据被测用户线路所在线对中其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度和相应DSL频段的用户数量、以及线路长度和线路传递方程，利用G996.1标准定义的串扰计算公式，得到独立串扰噪声；
时域叠加模块27，将得到的独立串扰噪声在时域叠加运算，得到总串扰噪声。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，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)

1.一种数字用户环路中用户线路最大带宽的预估方法，其特征在于，该方法包括：
根据被测用户线路的线路长度、线路传递方程、以及被测用户线路所在线对中其他用户线路的数字用户环路(DSL)频段内各个频率信号的功率谱密度，得到独立串扰噪声，经时域叠加后，得到总串扰噪声；
根据被测用户线路所采用的DSL频段，选取此频段内各个频率信号受到的总串扰噪声及线路衰减，利用此频段内各个频率信号的功率谱密度，得到此频段内各个频率信号的信噪比，再根据香农定律的频域形式，得到最大带宽。
2.根据权利要求1所述的预估方法，其特征在于，所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度的计算具体为：根据所述其他用户线路采用的DSL频段，分别选择相应的DSL标准定义的功率谱密度模板，利用线性插值，得到所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度。
3.根据权利要求1所述的预估方法，其特征在于，所述被测用户线路的线路长度、线路传递方程的测量方法具体为：通过对被测用户线路进行单端线路测试(SELT)，利用频域反射法和时域反射法，对被测用户线路的物理特性进行测量与分析，得到线路长度、线路衰减和线路传递方程。
4.根据权利要求1所述的预估方法，其特征在于，所述得到独立串扰噪声具体为：根据所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度和使用各DSL频段的用户数量、以及测量得到的线路长度和线路传递方程，利用G996.1标准定义的串扰计算公式，得到独立串扰噪声。
5.根据权利要求1所述的预估方法，其特征在于，所述利用此频段内各个频率信号的功率谱密度之前，该方法进一步包括：根据被测用户线路采用的DSL频段，选择相应的DSL标准定义的功率谱密度模板，利用线性插值，得到此频段内各个频率信号的功率谱密度。
6.根据权利要求1至5任一项所述的预估方法，其特征在于，所述DSL频段包括非对称数字用户环路(ADSL)、第二代非对称数字用户环路(ADSL2+)和第二代超高速数字用户环路(VDSL2)。
7.一种数字用户环路中用户线路最大带宽的预估装置，其特征在于，该装置包括：控制模块、功率谱密度模块、线路测量模块、总串扰噪声模块、预估模块；其中，
控制模块，用于将被测用户线路和被测用户线路所在线对中其他用户线路采用的DSL频段发送至功率谱密度模块，并将除被测用户线路外的其他各DSL频段的用户数量发送至总串扰噪声模块；还用于发送线路测量消息至线路测量模块；
功率谱密度模块，用于根据被测用户线路及所述其他用户线路采用的DSL频段，得到各DSL频段内各个频率信号的功率谱密度；
线路测量模块，用于对被测用户线路进行SELT测试，得到线路长度、线路衰减和线路传递方程；
总串扰噪声模块，用于根据所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度和相应DSL频段的用户数量、以及线路长度和线路传递方程，得到独立串扰噪声，经时域叠加后，得到总串扰噪声；
预估模块，用于根据被测用户线路所采用的DSL频段，选取此频段内各个频率信号受到的总串扰噪声及线路衰减，利用此频段内各个频率信号的功率谱密度，得到此频段内各个频率信号的信噪比，再根据香农定律的频域形式，得到最大带宽。
8.根据权利要求7所述的预估装置，其特征在于，所述总串扰噪声模块进一步包括：
独立串扰噪声模块，用于根据所述其他用户线路的DSL频段内各个频率信号的功率谱密度和相应DSL频段的用户数量、以及线路长度和线路传递方程，利用G996.1标准定义的串扰计算公式，得到独立串扰噪声；
时域叠加模块，将得到的独立串扰噪声在时域叠加运算，得到总串扰噪声。
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