CN103250404B - 用于确定dsl电信线路的全局线路特性的诊断引擎及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于从接入节点位置远程确定xDSL电信线路的全局线路特性的诊断引擎。诊断引擎包括：第一测量装置、第二测量装置和优选的第三测量装置，适于分别根据三种相异测量技术，比如MELT、SELT和DELT，测量第一、第二和第三线路特性。诊断引擎还包括：组合装置，能够组合测量的线路特性，以便由此推导关于线路的物理状态的全局线路特性或者信息以及对DSL服务的可能影响。通过在组合装置中组合三个测量，关于单独执行三个测量的解译改进线路的所得到的全局线路特性。

Description

用于确定DSL电信线路的全局线路特性的诊断引擎及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种用于在电信线路的端接处远程确定所述线路的全局线路特性的诊断引擎。
背景技术
随着例如通过xDSL的IPTV解决方案、视频点播提供或者三合一播放(Triple-play)服务的攀升市场发展，系统性能和客户支持二者变得越来越迫切。
由于已知通过接线线路传送信息直至最终用户的物理链路——一般为xDSL电信线路——是服务质量的瓶颈，所以网络分析器软件产品用来远程诊断物理问题的来源并且采取措施以提高性能。诊断引擎优选地形成网络分析器软件应用的部分并且一般嵌入于其中。
这样的诊断引擎帮助运营商排除物理层上出现的问题。出于该目的，开发不同测量技术或者分析方法以测量线路参数或者线路特性，以便据此推导与电信线路的全局线路特性有关的信息。
例如已经存在单端线路测量技术或者物理层分析技术。数十年来，金属测试头已经提供一种用于估计电话频率带宽内的线路电参数(例如差动电压/电流、共模电压/电流、线的(lineic)线路参数、线路端接阻抗…)的方式。这一方法因此提供一种在窄带宽内的单端线路测试解决方案，该方法已知为金属线路测试MELT或者窄带线路测试NBLT解决方案。
在实践中，如在图1代表的那样，在TIP和RING这两个接线中的每个接线之间以及连接到地电势的捆绑器屏蔽GND与金属测试系统之间可以存在建立的直接金属连接。金属测试提供三线测量解决方案。
这样的测试设置的优点在于能够收集在三线对中的每对之间的AC和DC电压/电流、即Vtip-ring、Itip-ring、Vtip-gnd、Itip-gnd、Vring-gnd和Iring-gnd。这允许估计窄带线路模型参数，比如电阻和电容及其端接阻抗和绝缘电阻。
已知这些测量的线路特性，变得有可能估计电信线路的全局线路特性的以下物理性质：
-回路长度(已知线电容)；
-回路端接(电话、开路线路、短路、运营商的特定端接设备)；
-特定故障(一线开路(one-wire-open)故障、短路、…)的检测；
-不希望的线路性质(低共模绝缘、失衡回路、…)的存在。
然而，由于这一金属线路测试MELT代表低频信号(与回路长度比较的大波长)，所以仅能获得低频电路线路特性。然而可以进行关于电性质的干扰，例如开路接线，其也具有对DSL频率频带的影响并且因此对DSL服务有影响。
为了考察在DSL频率频带中发生什么，可以使用基于反射计的另一测量技术或者物理层分析技术。这是单端线路测试SELT(分别为比如在ITU-G.996.2中描述的用于测量技术的SELT-PMD和用于上层解译/分析的SELT-P，但是在本文中讨论SELT测量以概括通过测试技术使用测量和解译二者而给出的信息)，其分析整个DSL频率频谱内的波反射。
如图2所示，单端线路测试SELT是在给定的一对两个接线之间执行的反射计测量。分析信号穿过具有电隔离的线圈变压器，没有共模参数可以被收集，从而将测量仅限制于差模(differentialmode)。另外，变压器充当高通滤波器，该高通滤波器妨碍测量任何DC分量。然而SELT技术的优点是有能力更可靠地估计回路长度或者检测和定位一些故障。
与MELT技术比较，SELT即使在存在短路时仍然提供故障位置的可靠估计。也可以使用这一类测量技术来将表明DSL频率内的性质的复杂回路拓扑或者现象作为桥接抽头的存在而识别。
对照而言，用SELT测量的线路特性的可靠性随着回路长度而减少，尤其对于比3km更长的回路如此，而MELT仍然提供一致估计。SELT方法也更难以检测端接类型或者甚至在它需要共模电压/电流时(比如对于接地故障而言)不能检测它们。
也存在一种用于使用线路的操作参数来诊断问题并且直接量化它们对DSL服务的影响的双端线路测试DELT测量技术。在初始化阶段期间，DELT测量在线路进行服务时或者恰在线路进行服务之前被xDSL调制解调器本身执行。DELT因此要求调制解调器到线路的连接以及DSL服务的存在。在线路断路时或者在无客户驻地设备CPE存在时，线路特性的测量不可用。
概括而言，这三种测量技术中的每种测量技术提供一种用于估计一些电参数或者线路特性的解决方案。这三种技术的能力具有它们自己的然而互补的优点。
每类测量技术是自行执行的，并且涉及到的专家人工开始所需的分析，以收集不同的测量的线路特性并且以将它们组合来获得电信线路的全局线路特性。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的诊断引擎，其适于通过增加能力的广度以及估计的可靠性来得到服务质量增益，从而有助于高级故障排除。
根据本诊断引擎的一个特征实施例，由于以下事实而实现这一目的，该事实是所述诊断引擎包括：
第一测量装置，适于根据第一测量技术测量第一预定线路特性，
第二测量装置，适于根据第二测量技术测量第二预定线路特性，以及
组合装置，适于组合测量的第一和第二预定线路特性，以便由此推导电信线路的全局线路特性。
以这一方式，由于在诊断引擎中存在两个相异测量装置并且存在组合装置，所以不仅提高服务质量而且因不再涉及到专家的干预用于高级故障排除而节省时间和金钱。
与一般需要专家人工检查的上述独立测量技术相反，较少技能的技术人员即可以使用本诊断引擎。由于削弱被定位，所以可以在恰当位置直接驱动场力。这全局结果造成加速xDSL线路的维护过程并且减少成本。
本诊断引擎的另一特征实施例在于在金属线路测试MELT、单端线路测试SELT和双端线路测试DELT之中选择所述测量技术。
对影响DSL线路的问题使用这些高级测量技术中的两种高级测量技术允许组合根本原因分析、故障定位和服务影响。
在另一特征实施例中，本诊断引擎还包括：第三测量装置，适于根据第三测量技术测量第三预定线路特性，并且所述组合装置适于组合测量的第一、第二和第三预定线路特性以便由此推导所述线路的全局线路特性。
以这一方式，可以对相同问题电信线路应用三种相异测量技术。由组合装置同时组合测量的预定线路特性或者结果，以提供全局线路特性，这些全局线路特性给予关于线路的物理状态和对DSL服务的可能影响的准确诊断。
本发明也涉及一种在电信线路的端接处远程确定所述线路的全局线路特性的方法。
这一方法优选地由上文描述的诊断引擎使用并且包括以下步骤：
-根据第一测量技术测量第一预定线路特性，
-根据第二测量技术测量第二预定线路特性，以及
-组合测量的第一和第二预定线路特性以便由此推导所述线路的全局线路特性。
以这一方式，通过测量两个相异线路特性并且通过组合它们，可以关于问题定位、关于它的可能根本原因和关于它对DSL服务的影响提供很准确和可靠的全局线路特性。
在一个优选特征实施例中，本方法还包括以下步骤：
-根据第三测量技术测量第三预定线路特性，以及
-组合测量的第一、第二和第三预定线路特性以便由此推导所述线路的全局线路特性。
由此应用三种不同测量技术，这些测量技术具有上文关于执行这些测量技术的诊断引擎提到的优点。
在所附权利要求中提到本诊断引擎和其中使用的方法的更多特征实施例。
将注意，不应将在权利要求中使用的术语‘包括’解释为限于其后列举的装置。因此，‘包括装置A和B的设备’这一表述的范围不应限于仅由部件A和B构成的设备。它关于本发明意味着设备的仅相关部件是A和B。
类似地，将注意，也在权利要求中使用的术语‘耦合’不应被解释为仅限于直接连接。因此，‘耦合到设备B的设备A’这一表述的范围不应限于其中设备A的输出直接连接到设备B的输入这样的设备或者系统。它意味着在A的输出与B的输入之间存在路径，该路径可以是包括其它设备或者装置的路径。
附图说明
通过参照结合附图进行的以下实施例描述，本发明的上述和其它目的以及特征将变得更清楚并且将最好地理解本发明本身，在附图中：
图1代表根据第一测量技术(MELT/NBLT)操作的诊断引擎；
图2代表根据另一测量技术(SELT)操作的诊断引擎；
图3代表根据本发明的一个实施例的并且根据两种相异测量技术(SELT、MELT)操作的诊断引擎；
图4示出电信线路，该电信线路在回路的中间具有将被诊断引擎检测的短路；
图5示出电信线路，该电信线路具有将被诊断引擎检测的运营商驻地签名；
图6示出电信线路，该电信线路在回路的中间具有将被诊断引擎检测的接地电路；并且
图7示出电信线路，该电信线路具有将被诊断引擎检测和定位的一线开路故障。
具体实施方式
在图3所示诊断引擎用于构建线路的物理状态/性质的全局线路特性，作为诸如DELT、SELT和MELT之类的不同测量技术的结果的自动组合结果。作为结果，诊断引擎可以提供关于问题物理根本原因、它的定位和它对DSL服务的影响的准确信息。
在第一实施例中，诊断引擎起动一般位于电信接入节点位置(例如DSLAM)的设备执行的两类分析，并且组合它们的结果以便从它们的互补优点获益，以拓宽分析能力以及提高结论的可靠性。
更具体而言，诊断引擎远程确定电信线路(优选为DSL电信线路)在接入节点DSLAM的全局线路特性。xDSL线路的另一端耦合到电话和/或DSL客户驻地设备CPE。如果二者存在，则使用分路器来分离信号。
为此，诊断引擎包括：
-第一测量装置，能够将第一测量技术，例如金属线路测试MELT或者窄带线路测试NBLT，应用于线路；
-第二测量装置，能够将第二测量技术，例如单端线路测试或者反射计SELT，应用于线路；以及
-组合装置CM，耦合到第一和第二测量装置并且能够组合两类测量的结果，以提供能够扩展单端线路测试的能力的增强型组合测试解决方案。
第一和第二测量装置优选地适于同时或者相继操作。
将注意第一或者第二测量装置也可以被设计用于将另一测量技术作为物理层分析技术应用于线路，例如适于测量接线线路的操作性质的双端线路测试DELT。
另外，可以应用上述测量技术SELT、MELT或者DELT中的两种测量技术的任何组合。
由本诊断引擎赋予的线路测试解决方案赋予互补测量的“智能”组合所产生的更宽泛和更置信的可能性，比如：
-回路端接，即使针对长回路；
-故障类型和位置，即使针对长回路；
-回路长度估计改进，即使针对长回路；
-由两种或者更多技术共同标识的性质的可靠性增益；
-在存在桥接抽头或者复杂拓扑时的MELT结论的改进。
将注意诊断引擎远程(通常潜入在网络分析器软件产品中)位于服务器上。诊断引擎(并且更具体为其组合装置CM)的第一任务是在使用它们之前联系DSLAM并且收集测量数据或者预定线路特性，以提供电信线路的组合诊断或者全局和改进线路特性。
在图2代表的单端线路测试SELT用来在线路停止服务时利用关于问题的类型(仅开路或者短路)非常有限的信息而定位问题，并且不能准确量化对服务的影响。
通过在xDSL电信线路的端接处耦合到一对接线的高通滤波器——即变压器——执行SELT测试，xDSL线路的捆绑器屏蔽还连接到地电势。
SELT事实上是位于接入节点处的调制解调器所执行的反射计测量。如同任何其它反射计系统，它包括在线路上发送入射信号并且观测信号反射(回波)。
由于这一测量需要中断待起动的服务，所以其通常在服务已经在其上被中断的断路线路上执行。所得的测量线路特性可以通过反射图来以图形呈现，该反射图例如是示出根据距离的反射信号(回波)幅度的图。由于根据传输线理论任何阻抗改变将产生信号反射，所以线路上的任一种削弱(开路、断路、桥接抽头、规格改变、…)将在削弱距离在反射图上产生局部最大值。
这一SELT技术在定位一些问题时很强大，但是弱点在于推断削弱性质和对DSL服务的潜在影响。
在图1代表的金属线测试MELT技术事实上是在电话线路上使用数十年的旧式测试系统，但是现在也被嵌入在DSL设备上。
通过低通滤波器执行MELT测量，也称为窄带线路测试NBLT测量，该低通滤波器具有在xDSL线路的端接处经由相异线圈和开关耦合到一对接线的TIP和RING端子。除了两个线圈之外，低通滤波器还包括跨接这些线圈的末端耦合的电容器。xDSL电信线路的捆绑器(binder)屏蔽还经由GND端子连接到地电势。
MELT测量是在电话带宽(DC到若干kHz)中执行的并且包括测量一些物理线路参数或者特性，比如DC电压或者在接线之间的电阻和电容。
与SELT和DELT(下文描述)相反，也可以在共模中执行MELT、即测量在线路的单个接线与接地之间的特性。由于这一独特优点，它可以用来很准确地诊断某种问题。例如它可以在2个接线之间进行区分并且精确标识哪个被断路。然而MELT具有有限的定位能力(例如经由电容测量定位开路，但是没有短路定位)，并且由于它的很有限带宽而几乎无法确定将对在线路上运行的潜在DSL服务有什么影响。
MELT结果与相对有限的定位信息(仅开路被定位)一起显示并且无关于DSL服务影响的信息。
下文描述四个典型故障情况作为例子以举例说明诊断引擎的益处。
在图4所示第一例子中，短路存在于回路的中间。在电性上，差动阻抗由短路产生的很低阻抗主导，该短路报告很低的差动阻抗(限于接线阻抗)。而且，变得不可能仅单独测量每个接线的共模电容。因此，在仅使用MELT解决方案时，不同电容的估计保持错误，并且可靠的故障位置无法被计算出来。对照而言，在使用反射计SELT时并且根据电磁理论，在线路介质中存在电磁波的传播直至其中反射出现的故障位置，反射波经历180°相移并且向反射计生成器模块往回行进。因此变得有可能估计故障的性质(即短路)并且定位它。
第二例子涉及运营商驻地签名的检测。为了简化并且从电角度来看，这一类设备仅向在分路器之前的在运营商驻地的差动部件添加额外阻抗。在图5中图示这一点。使用金属测试解决方案MELT，如果每个共模阻抗给予与差动阻抗比较的相当相同的预计结果，则变得很明显的是推断在回路端接侧存在额外阻抗，给出了关于存在连接到线路的设备的线索。这一阻抗的准确测量甚至可以标识运营商设备签名。在执行反射计分析SELT时，由于仅差动测量可用并且由于不可能与共模比较，所以可以从SELT模块解译这一额外阻抗的存在，作为较长回路估计。甚至最差的是，如果这一设备包含非线性部件、比如二极管，则它需要DC差动电流以检测它们，其不能通过线圈变压器，因此不能由SELT模块测量。
第三例子呈现如下故障，该故障需要两种组合方式MELT和SELT以检测和定位它。在实践中，在如在图6中代表的短路到地故障情况下，该对的一个接线在接入节点或者DSLAM与线路的客户端之间的某处短路到捆绑器屏蔽。在这一情况下，MELT解决方案检测到存在这样的故障、但是不能定位它。对照而言，SELT不能推断存在这一故障类型、但是能够在给定的长度定位问题。
最后，在图7所示一线开路故障的示例例子中，每种测试方式与检测和定位这一类问题相关。然而，使用两种解决方案允许标识故障类型并且尤其在它出现于长距离时利用更高置信度定位它。两个结果的组合使用因此带来更可信的结论。
在下表1概括不同故障类型和用来检测它们的方法。其中根据故障类型指示哪种方法最适合于检测故障。还表现出组合测量相对于单独使用测量方法一般改进关于全局线路特性的信息。
表1：故障类型比对单独和组合测量技术SELT和MELT
在一个优选实施例(未示出)中，诊断引擎还包括第三测量装置，其能够将第三测量技术(例如双端线路测试DELT)应用于xDSL电信线路。
组合装置CM然后适于组合三类测量获得的测量的第一、第二和第三线路特性，以便据此推导关于电信线路状态的信息。
在初始化阶段期间，双端线路测试DELT测量在线路进行服务时或者恰在线路进入服务之前由xDSL调制解调器本身执行。所得测量线路特性存储于调制解调器设备中并且可以由接入运营商管理网络的软件轮询。由于测量由调制解调器本身完成，所以DELT仅在调制解调器在两侧连接到线路并且已经进行服务有一段时间时可用。在线路断路时或者在无客户驻地设备CPE存在时，那些测量变得不可用或者无意义。
DELT用来检测物理层上的问题并且量化它们对服务的影响。
在xDSL频带(通常根据xDSL技术类型从20kHz到若干MHz)中进行测量，这使它们非常有用于量化问题对应当在相同频率频带内工作的xDSL服务的影响。
下文通过再次参照图6来描述组合的三种测量技术获得的DSL电信线路的改进或者全局线路特性的例子，其中双绞线的两个接线之一在接入节点或者DSLAM与客户之间的线路的中间某处意外短路到接地。
在这一例子中，每种技术获得的测量将报告以下结果：
-MELT将检测在2个接线之一与接地之间的短路(甚至标识哪个接线受影响)，没有定位信息或者服务影响。
-SELT将检测未知故障，但是它将准确地确定在削弱与中央局之间的距离。欠精确地估计服务影响；并且
-此外，DELT将通过检测串扰电平增加来检测失衡回路。将在比特率影响(损失xkbps)方面量化该过量串扰。然而DELT本身不知道问题根本原因和定位。
组合三种测量技术获得的测量允许标识和定位故障并且量化它的服务影响。
在这样的问题出现时，能够执行单独或者单个DELT、SELT或者MELT测量(即无组合测量引擎或者组合装置CM)的典型工具将提供线路特性，比如：
-造成比特率损失4Mbps的失衡回路(来自DELT)；
-在从中央局的1km的未知故障(来自SELT)；或者
-在接线A与接地之间的绝缘故障(来自MELT)。
诊断引擎现在能够通过单个测量引擎CM进一步组合所有这些测量。作为结果，关于电信线路状态的信息或者全局线路特性的显示输出消息将比如是：
-造成比特率损失4Mbps的位于从中央局的1km的在接线A与接地之间的短路。
可以从任何其它组合测量获得关于全局线路特性的相同清楚信息。组合测量可以例如应用于其它缺省，比如图7所示的一线开路故障，其中2个接线之一是开路的，图4所示的接线交叉，在不同对的接线之间有短路，退化的接触、…
最后注意上文在功能块方面描述了本发明的实施例。从上文给出的对这些块的功能描述中，电子设备设计领域的技术人员将清楚可以如何用公知电子部件制造这些块的实施例。因此未给出功能块的内容的具体架构。
尽管上文已经结合具体装置描述本发明的原理，但是将清楚地理解仅通过例子进行这一描述而不是作为对如在所附权利要求中限定的本发明范围的限制。

Claims (8)

1.一种用于在电信线路的端接处远程确定所述电信线路的全局线路特性的诊断装置，
其特征在于所述诊断装置包括：
第一测量模块，适于耦合至所述电信线路的所述端接并根据金属线路测试MELT测量技术测量第一预定线路特性，
第二测量模块，也适于耦合至所述电信线路的所述端接并根据单端线路测试SELT测量第二预定线路特性，以及
组合模块，耦合至所述第一测量模块和所述第二测量模块，并且适于组合测量的所述第一预定线路特性和第二预定线路特性以及由此推导所述电信线路的全局线路特性，以便改善开路回路长度和一线开路定位中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的诊断装置，
其特征在于所述诊断装置还包括：第三测量模块，也适于耦合至所述电信线路的所述端接并根据第三测量技术测量第三预定线路特性，
并且所述组合模块耦合至所述第一测量模块、所述第二测量模块和所述第三测量模块，并且适于组合测量的所述第一预定线路特性、所述第二预定线路特性和所述第三预定线路特性以及由此推导所述电信线路的全局线路特性，
其中所述第三测量技术是双端线路测试DELT。
3.根据权利要求1所述的诊断装置，其特征在于所述电信线路的所述端接位于电信接入节点位置处。
4.根据权利要求1所述的诊断装置，其特征在于所述电信线路是DSL电信线路。
5.一种用于在电信线路的端接处远程确定所述电信线路的全局线路特性的方法，
其特征在于所述方法包括步骤：
-根据金属线路测试测量技术MELT在所述电信线路的所述端接处测量第一预定线路特性，
-根据单端线路测试SELT在所述电信线路的所述端接处测量第二预定线路特性，以及
-组合测量的所述第一预定线路特性和所述第二预定线路特性，并由此推导所述电信线路的全局线路特性，以便改善开路回路长度和一线开路定位中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述方法还包括步骤：
-根据第三测量技术在所述电信线路的所述端接处测量第三预定线路特性，以及
-组合测量的所述第一预定线路特性、所述第二预定线路特性和所述第三预定线路特性，并由此推导所述电信线路的全局线路特性，
其中所述第三测量技术是双端线路测试DELT。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述电信线路的所述端接位于电信接入节点位置处。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述电信线路是DSL电信线路。
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