CN103875212A - 与l2/erb归一化误差样本有关的诊断基元 - Google Patents

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Abstract

新PHY层诊断基元的导出基于通过G.993.5收集的归一化误差样本。该处理使用ERB和这些ERB数据的L2以太网分组封装，以将该处理与PHY层设备相关性加以分离，并且允许为了诊断的目的在本地和在远程对基元进行处理。

Description

与L2/ERB归一化误差样本有关的诊断基元
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年9月23日提交的美国临时申请No.61／538,461的优先权，其内容通过全文引用的方式并入本文。
技术领域
本申请总体上涉及数据网络，更具体地涉及用于根据L2ERB误差数据来导出新基元(primitive)并且以其他方式使用、解码和共享来自L2ERB误差数据的信息的方法和装置。
背景技术
假如在自诱导远端串扰(自-FEXT)消除之后速率增加，且假如可实现更高的下游速率，下游接收机对变化的噪声和串扰状况的易感性增加，则在G.993.5(G.vector)环境中期望新的监视诊断。例如，当前根据G.997.1(G.ploam)标准，仅可以向诊断和监视SW模块报告SNR的每频点平均估计，这限制了这些诊断工具检测和解释噪声环境中的本质和改变的能力。
此外，导出的每频点SNR基元是仅在假设诸如高斯和固定特性等的特定噪声特性的情况下有效的平均处理的结果。最后，SNR平均处理是专有的并且基本上等同于滤波处理，这实质上将滤除噪声源的特定非理想特性。
因此，需要导出允许对噪声源的本质和改变进行更精细分析的新基元。理想地，这些基元应当基于标准化输入来导出，从而实现如今所要求的独立于任何专有实现的诊断，并且该诊断还可以在CPE收发机本地或者在远程其他地方执行。
发明内容
本发明提供了用于根据标准化误差数据来导出、使用、解码和共享信息的方法和装置。根据特定方案，本发明的实施例使用根据G.993.5收集的级2下游(L2DS)误差分组(ERB／归一化误差样本)来监视VDSL系统中的下游路径。可以在客户端设备(CPE)自身或者远程诊断应用上执行监视。分组的标准化格式确保可以在本地处理器或远程处理器上执行在该监视应用中的对数据的离线或实时处理。
根据特定其他方案，本发明的实施例将通过用于其他线路监视目的的相同过程所获得的L2DS误差分组用于SMART CPE或远程调试应用。分组的标准化格式确保可以在本地处理器或远程处理器上执行在该监视应用中提出的对数据的离线或实时处理。
根据其他方案，本发明的实施例提供了在VDSL PHY CPE设备上运行的智能诊断S／W套装，该套装提供两个新能力：1)基于标准化同步符号误差来导出新物理层基元，从而允许开发如今在标准化VDSL-PHY基元(称作每载波数据)中不存在的新诊断特征；以及2)跨平台和处理器(包括竞争者的产品)开发可移植的应用的能力，如果这些平台遵循按照G.993.5标准产生L2DS误差分组格式，则不需要新物理(PHY)层开发。新基元的一种实现基于标准化的归一化误差样本以及由CPE PHY设备针对接收到的同步符号产生的ERB数据格式，以便尽可能独立于PHY层设备并且允许在远程实体上进行处理。对原始归一化误差样本的处理允许导出新量，例如：1)XPSD和FEXT耦合；2)基于同步符号的SNR和线路相关噪声；3)无Fext和背景噪声测量估计；4)针对各个载波的噪声分布的柱状图和矩；以及5)相邻音调之间的互相关性；以及6)自己的发射机的非线性测量。
根据其他方案，不论在哪里存在对下游误差分组的访问的情况下，本发明的实施例提供了基于对标准化同步符号误差的处理的诊断特征集合。这包括(但不限于)矢量控制实体(智能VCE)、或者为了下游PHY层诊断的目的而将这些L2DS误差分组转发所至的任何远程监视应用。
根据这些方案和其他方案，根据本发明的实施例在通信系统中实现的方法包括：使用标准误差分组中的数据来监视通信系统中的下游路径中的线路状况，所监视的线路状况由以下各项中的至少一项使用：客户端设备(CPE)和远程诊断应用。
附图说明
通过结合附图来审阅本发明的具体实施例的以下描述，本发明的这些和其他方案和特征对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见，在附图中：
图1是示出了根据ITU-T G.993.5的针对特定同步符号中的特定子载波的归一化误差样本E的计算的示意图；
图2示出了根据ITU-T G.993.5的ERB的格式；
图3示出了根据ITU-T G.993.5的VBB的格式；
图4示出了根据ITU-T G.993.5的误差块的格式；
图5示出了基于IEEE802.3并且如ITU-T G.993.5的条款7.4.1中所述的ERB的以太网封装；
图6是示出了根据本发明的实施例用于使用标准误差数据的示例方法的流程图；
图7是示出了本发明的一个实施例中在网络中传送标准误差数据的框图；
图8是示出了本发明的另一实施例中在网络中传送标准误差数据的框图；
图9是示出了根据本发明的实施例用于在网络中传送和使用标准误差信息的示例方法的流程图；
图10是示出了根据本发明的实施例导出诊断基元的示例的处理流程图；以及
图11至15是示出了根据本发明的实施例根据L2ERB计算的示例性基元的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明，附图作为本发明的说明性示例被提供以使本领域技术人员能够实现本发明。显而易见，下面的附图和示例并不意味着将本发明的范围限制于单个实施例，而是通过互换所描述或示出的元素中的一些或全部的方式，其他实施例也是可能的。此外，在使用已知组件部分地或完全实现本发明的特定元素的情况下，将仅描述这些已知组件的对于理解本发明必要的各部分，并且将省略这些已知组件的其他部分的详细描述，以便不会模糊本发明。本领域技术人员将清楚的是，除非本文另外指定，否则描述为用软件实现的实施例不应当限制于此，而是可以包括用硬件、软件和硬件的组合实现的实施例，反之亦然。在本说明书中，除非本文另外明确声明，否则示出单个组件的实施例不应当被认为是限制性的；而是本发明旨在涵盖包括多个相同组件的其他实施例，反之亦然。此外，除非明确如此阐述，否则申请人并不打算将说明书或权利要求中的任何术语理解为不常见的或特殊的意义。此外，本发明涵盖本文通过举例说明的方式提及的已知组件的当前和将来已知的等同物。
根据某些一般方案，本发明的实施例将级2下游(L2DS)误差分组用于在客户端设备(CPE)或远程调试应用上的线路监视和其他目的。分组的标准化格式确保可以在本地处理器或远程处理器上执行在该监视应用中提出的对数据的离线或实时处理。
在G.993.5(自-FEXT消除(矢量化))中引入了级2下游(L2DS)误差分组。在同步符号上收集的DS误差旨在向VCE(矢量控制实体)提供所需的信息，该信息用于导出影响DS接收机的远端串扰(FEXT)耦合，并且用于导出并相应地调整DS预编码器以减轻DS接收机中自-FEXT用户的影响。
本发明的实施例可以在甚高比特率数字订户线(VDSL)物理层(PHY)CPE设备上运行的智能诊断SW套装(suite)中执行。该套装可以提供包括以下各项在内的新的且有用的能力：1)基于标准化同步符号误差来导出新物理层基元，从而允许开发如今在标准化VDSL-PHY基元(称作每载波数据)中不存在的新诊断特征；以及2)跨平台和处理器(包括不同供应商的产品)开发可移植的应用，如果这些平台遵循按照G.993.5标准产生L2DS误差分组格式，则不需要新PHY层开发。根据某些其他方案，不论在哪里存在对下游误差分组的访问，都可以实现根据本发明的实施例基于标准化同步符号误差的处理的诊断特征。这包括(但不限于)矢量控制实体(智能VCE)或者为了下游PHY层诊断的目的而将这些L2DS误差分组转发所至的任何远程监视应用。附加地或备选地，可以基于应用于US误差的同步符号误差格式的处理来导出相同的诊断特征。即使G.993.5标准仅要求封装L2DS误差分组，也可以设想US误差数据的相同或其他封装格式以用于移植和传输到远程实体，从而实现应用于VDSL链路的US信道的诊断的目的。
根据某些方案，根据本发明的实施例导出新的诊断基元建立在G.993.5中定义的归一化误差样本、误差报告块(ERB)的定义和格式、以及反向信道数据的层2以太网封装之上。在本文中给出ITU-T标准G.993.5的摘录以用于使本发明的某些方案清楚。然而，本发明不限于该标准，在通过本示例教导之后，本领域技术人员将清楚如何将本发明扩展到其他标准和专有的归一化误差数据。
VTU-R(远程终端处的VDSL收发机单元)将接收到的时域信号转换为频域样本，从而针对接收到的子载波中的每一个子载波得到复值Z。后续的星座图解映射器将这些复值Z中的每一个与由值
Figure BDA0000480936940000051
表示的星座图点相关联。图1示出了针对特定同步符号中的特定子载波来计算归一化误差样本E。归一化误差样本表示在归一化至4-QAM星座图点的接收到的复数据样本Z和与VTU-R中的接收到的同步符号相关联的相应判定星座图点
Figure BDA0000480936940000052
之间的误差，并且是指星座图解扰器的输入。为了说明，在图1中，接收到的归一化复数据样本Z被示出为出现在判定星座图点的星座图边界中。
针对子载波中的每一个，复归一化误差样本E被定义为
Figure BDA0000480936940000054
其中，E是被定义为E=e_x+j x e_y的复误差，其中，实分量为e_x，虚分量为e_y，Z是被定义为Z=z_x+j x z_y的接收到的归一化数据样本，其中，实分量为z_x，虚分量为z_y，
Figure BDA0000480936940000055
是被定义为
Figure BDA0000480936940000056
Figure BDA0000480936940000057
的与接收到的数据样本Z相关联的判定星座图点，其中，实分量为虚分量为
Figure BDA0000480936940000059
如下所示的分别将每一个归一化误差样本E的实分量和虚分量截断和量化为截断误差样本分量q_x和q_y的整数值：
q_x=max(-2B_max，min([e_x x2N_max]，2B_max-1))
q_y=max(-2B_max，min([e_y x2N_max]，2B_max-1))
其中，Q=q_x+j x q_y表示截断误差样本，N_max表示VTU-R的归一化误差样本的最大量化深度，并且被设置为12，B_max表示用于报告截断误差样本分量q_x和q_y的比特索引的上界(B_max<N_max，B_max由VCE配置，参见ITU-T G.993.5的表格7-1和7-2)。
两个截断误差样本分量q_x和q_y的值是使用B_max+1个比特的二补数(two′s-complement)表示来表示的。在ITU-T G.993.5的条款7.2.2中定义了用于通过反向信道报告的截断误差样本的格式。如分别在ITU-T G.993.5的条款10.4.2.1和条款8.1中所述，配置在初始化和运行时间(showtime)期间在其上报告截断误差样本的特定子载波。
VTU-R通过在矢量化组的每一条线路上的VTU-O与VTU-R之间建立的反向信道(如ITU-T G.993.5的条款7.4.1(层2反向信道)、ITU-TG.993.5的条款8.1(嵌入操作信道(eoc)反向信道)或ITU-T G.993.5的条款10(特殊操作信道(soc)反向信道)中所定义的)向VTU-O发送截断误差样本(如ITU-T G.993.5的条款7.2.1中所定义的)。VTU-O(光学网络单元处的VDSL收发机单元)将接收到的截断误差样本传送到矢量化组的VCE。
对于每一个同步符号，通过反向信道发送整数个八位字节。报告截断误差样本所需的每符号的字节数量取决于由VCE针对反向信道控制参数所配置的值(参见ITU-T G.993.5的条款7.2.2)。矢量化的下游频带的截断误差样本块(误差块)被映射为误差报告块(ERB)。
每一个ERB与O-P-VECTOR2-1信号的特定符号相关联(参见ITU-T G.993.5的条款10.4.3.7)。ERB具有单一格式，该单一格式进一步被封装为以太网格式(针对基于L2的反向信道)、eoc格式(针对基于eoc的反向信道)、或SOC格式(针对基于SOC的反向信道)。与ERB相关联的同步符号是通过其同步符号计数器的值(针对在运行时间期间L2或eoc反向信道)或报告的定时(针对在初始化期间的SOC反向信道)来识别的。
在图2中示出了ERB的格式。ERB以8比特ERB_ID字段开始，后接多达8个矢量化频带块(VBB)字段。VTU-R可以将ERB_ID字段的MSB设置为“1”，以指示ERB中的截断误差样本被潜在地破坏(例如，由于脉冲噪声或RFI)。否则，VTU-R将ERB_ID字段的MSB设置为“0”。ERB_ID字段的七个LSB被设置为0并且为ITU-T预留。ERB中的字节的数量(N_ERB)是每个VBB中的字节的数量之和加上用于ERB_ID字段的一个字节。ERB中的VBB的串接将以矢量化频带号的升序进行，即，从与最低子载波索引相关联的矢量化频带开始。在收到VCE的请求时，可以不报告一些矢量化频带(即，ERB不包含VCE配置L_w＝0所针对的矢量化频带的VBB)。
在图3中示出了VBB的格式。如图所示，每一个VBB以8比特VBB_ID字段开始，后接VBB_Aux字段，后接串接的误差块，并且以具有0、2、4或6个比特的填充来结束，以使VBB的长度适应整数个字节(奇数个填充比特不适用)。VBB_ID字段的三个MSB包括矢量化频带的号(针对VBB-0的000、针对VBB-1的001、……直到针对VBB-7的111)。VBB_ID字段的九个LSB被设置为“0”并且为ITU-T预留。在VBB中以升序串接误差块：矢量化频带中的第一块是包含针对具有最低索引并且最先发送的子载波的截断误差样本的块。
在ITU-T G.993.5的条款7.2.3.2中定义了误差块的格式。如果F_block=32，则从误差块号1开始，在每一个误差块的前面加上Block_ID。Block_ID刚好被插入到误差块0之前。Block_ID具有4个比特的长度，并且基于矢量化频带中的第一块具有号0这样的假设，表示其之后的误差块的号mod16，作为无符号整数。
如果F_block=1或[N_carrier／F_sub]，则不插入Block_ID。应当注意的是，VCE可以通过VBB的VBB_ID来识别接收到的ERB中的VBB，然后计算VBB-vb中的误差块的数量N_block(vb)，如ITU-TG.993.5的条款7.2.2.2中所描述的，这是因为所有反向信道控制参数在CO侧是已知的。使用截断误差样本的参数(B_M、B_L)和块大小F_block来计算误差块的长度。矢量化频带中的第一误差块的第一报告样本针对具有索引X_L(其始终为偶数)的子载波。
还应当注意的是，在F_block=32的情况下，每一个误差块的末端是字节对齐的。在VBB的末端不添加填充比特。
还应当注意的是，在了解VCE已知参数并且因此该参数应当被任何其他解码实体已知的情况下，完成对ERB格式的解码，这是因为格式在某种程度上是可配置的。然而，这对于本发明的实施例并不总是必需的。相反，反向信道控制参数对于解码而言也是已知的，或者在一些情况下，与ERB数据一起被发送到解码实体。
VBB_Aux字段用于使用ITU-T G.993.5的表格7-3中定义的格式来传送平均误差值。按下式计算矢量化频带vb的平均误差(ME)：
Figure BDA0000480936940000081
其中，e_x(sc)和e_y(sc)是在子载波sc上估计的归一化误差的实分量和虚分量(参见图1)。
ME(vb)的截断并量化的值被表示为：
MEq(vb)=min([ME(vb)x2ME_N_max-1]，2ME_B_max-1)
其中，ME_N_max=12并且ME_B_max=22。
以与针对截断误差样本分量的方式类似的方式使用4比特指数和8比特尾数来报告MEq的值。VTU-R将标度ME_S作为MEq的非符号扩展位的最高有效位的索引进行计算。尾数由8个比特构成，这8个比特具有下至ME_B_L的索引ME_B_M。在VTU-R处按下式计算ME_B_M和ME_B_L的值：
ME_B_M=max(ME_S，7)，以及
ME_B_L=ME_B_M-7
表格1——VBB_Aux字段的格式
参数 比特号 描述
ME_EXP [11：8] ME_B_L的4比特值
ME_MANT [7：0] MEq的8比特尾数
包含F_block个截断误差样本(F_block个子载波的2×F_block个截断误差样本分量)在内的误差块的表示包括B_M字段(4个比特)和误差字段(可变长度)，如图4所示。误差字段包括F_block个子字段，每一个子字段承载被指派用于在反向信道配置期间报告的子载波的复截断误差样本(参见ITU-T G.993.5的条款7.2.2)。
对于每一个截断误差样本分量，通过使用分量的压缩表示的MSB具有索引B_max并且分量的压缩表示的最低有效位(LSB)具有索引B_min这样的规定，如ITU-T G.993.5的条款7.2.2.2中定义的压缩表示仅包括具有索引B_L至B_M的截断误差样本分量的那些比特。因此，压缩表示中的截断误差样本块的误差字段中的比特的总数将为2×F_block×(B_M-B_L+1)。
B_M字段包括表示为4比特无符号整数的范围从0至15的参数B_M。应当注意的是，不报告参数B_L，这是因为可以由VCE根据截断误差样本控制参数(参见ITU-T G.993.5的等式7-1和7-2)和报告的参数B_M的值来计算参数B_L。
在图4中完整地示出了误差块的格式。在MSB位于左侧的情况下绘制所有参数和截断误差样本，使得首先发送MSB(即，首先发送的比特是B_M字段的MSB)。以子载波索引的升序的方式从左至右绘制误差字段中的截断误差样本。对于每一个截断误差样本，从q_y(虚)分量的左侧绘制q_x(实)分量。
如果VCE选择使用该封装类型，则如ITU-T G.993.5的条款7.4.1中所定义的来封装反向信道数据。在网络终端(NT)内，首先从VTU-R向L2+功能块发送截断误差样本，在L2+功能块处，这些截断误差样本被封装在层2(以太网)协议中以便通过以太网进行传输。
以太网封装基于[IEEE802.3]，并且如ITU-T G.993.5的条款7.4.1中所述并如5中所示。
VCE MAC地址字段包含如VCE通过O-PMS配置的VCE MAC地址，参见ITU-T G.993.5的条款10.5.2.1。协议有效载荷数据包含Line_ID(如VCE通过O-PMS所配置的，参见ITU-T G.993.5的条款10.5.2.1)、同步符号计数(如ITU-T G.993.5的条款7.2.4中所定义的)、段代码(如[ITU-T G.993.2]中所定义的)以及反向信道数据ERB(如ITU-T G.993.5的条款7.2.3中所定义的)。长度字段等于协议有效载荷数据的长度加上8字节LLC SNAP报头长度，并且应当不超过1024+8=1032。如果协议有效载荷数据超过1024个字节，则对反向信道数据ERB进行分段，如[ITU-T G.993.2]的条款11.2.3.1中所定义的。对于短于或等于1024个字节的协议有效载荷数据长度，也可以对反向信道数据ERB进行分段。如果分段，则对反向信道数据ERB的每一段进行层2以太网封装，如图5中所示，其中，针对每一个反向信道数据ERB的段的数量不超过16。
如上文详细描述的，在G.993.5中规定了报告同步符号的探测音调上的归一化误差样本。如先前所阐述的，根据本发明的各个方案，该数据以可以等同于高达同步符号速率的速率在整个频带上的可用性允许新诊断特征开发。
图6是示出了根据本发明的实施例用于使用标准化误差数据(诸如ITU-T G.993.5中规定的DSL同步符号的探测音调上的归一化误差样本等)的示例方法。将参照在DSL系统中的VTU-R中执行的方法的示例来描述该方法。然而，应当注意的是，本发明不限于该示例类型的标准误差数据或环境。此外，虽然在这些示例中仅示出了使用下游误差数据，但是也可以使用上游误差数据。
如图6所示，在步骤S602中接收标准误差数据。在G.993.5ERB示例中，这每隔同步符号间隔发生，并且从符合G.993.5的处理栈接收误差数据。该标准栈通常根据如上所述的ITU-T G.993.5对误差数据进行封装并且向VCE报告封装的误差数据。在一个可能的实施例中，修改栈以还向本地进程转发该数据。在步骤602中接收数据的实体可以是VTU-R或VCE。应当注意的是，对于其他类型的误差数据(不论是标准的或专有的)，可以与每隔同步符号相比更频繁或更不频繁地接收该数据。
接下来，在步骤S604中，接收实体确定是在本地还是在远程进一步处理该数据。如果接收实体被编程为默认始终二选一，则并不总是需要执行该步骤。此外，可以既在本地又在远程执行处理。
如果要在远程处理数据，则在步骤S606，接收实体将数据转发给远程实体。该步骤可以包括对数据执行附加或备选封装，如下面将更详细描述的。远程实体可以完整地或部分地处理数据，和／或将数据转发给另一实体。
如果要在本地处理数据，则在步骤S608中，从当前封装中提取误差数据。该步骤将基于要处理的标准数据的类型以及封装的类型而改变。下面将更详细描述用于示例类型数据的示例提取技术。
在步骤S610中执行对提取的误差数据的处理。例如，从提取的误差数据中导出新基元，并且下面将更详细描述各个示例。
如上文所阐述的并且如上文结合步骤S606所提及的，不需要在VTU-R中执行标准误差数据的使用和处理。例如，本发明人认识到使用诸如ITU-T G.993.5ERB分组等的标准化误差数据的能力使得能够独立于每一个PHY层设备对标准化分组格式进行处理。因此，使用这些ERB分组作为其输入来构造的分析引擎可以不知道这些分组所源自的PHY层设备的类型。
如当前在ITU-T G.993.5中规定的，ERB分组可以嵌入到LLC-SNAP封装分组中，然后，将LLC-SNAP封装分组置于标准以太网[IEEE802.3]帧中。在ITU-T G.993.5中，目的地MAC地址必须是VCE的MAC地址，并且源MAC地址是VTU-R的MAC地址。因此，ITU-T G.993.5规定的该封装假设：VCE在与VTU-R相同的L2网络上可用，并且未设想任何其他实现。
然而，本发明人认识到，根据本发明的方案用于处理ERB数据的分析引擎不一定需要处于相同的L2网络上。本发明人还认识到，分析引擎可以是(a)昂贵资源——在所需的处理能力方面，(b)将随着用于提取附加信息的新算法变得可用而持续改变的事物，(c)保存专有软件和专门技术，并且需要被保护，以及(d)如果被绑定于单条线路，则将具有非常少的利用率。因此，本发明的实施例让分析引擎成为在大量终端客户端线路之间共享的集中资源，而不是被实例化在单独的CPE上。
此外，诸如服务提供商等的用户很有可能首选具有单个分析引擎，使得(i)更容易进行版本控制，以及(ii)可以通过更新版本的分析引擎软件来重新运行历史测量。
因此，本发明的方案包括在不同设备之间(而不是如ITU-TG.993.5中在VCE与VTU-R之间)传送诸如ERB分组等的标准误差数据，以及在可能远离VCE和VTU-R的设备处处理数据。现在将结合ITU-T G.993.5中所规定的ERB数据更详细地描述本发明的这些和其他方案。然而，本发明不限于该示例类型的误差数据。例如，虽然下面的讨论使用诸如“ERB”等的术语“标准误差数据”，但是本发明可以应用于非标准误差数据／ERB(即，未在诸如G.993.5等的标准中定义的数据)，因此使用这种非标准误差数据也在本发明的范围内。“非标准误差数据”的非限制性示例是在分片数据符号(与同步符号相反)上收集的误差数据，可以以与ERB数据格式类似或不同的格式来封装该误差数据。误差数据的另一示例是在没有参考发送符号的情况下自身归一化或未归一化至4-QAM星座图点的所接收的复数据样本Z。“非标准误差数据”的这两个示例与在同步符号上收集的标准误差数据(ERB)的等价之处在于：它们是由预期要收集的相同噪声样本构成，而不论发送符号是已知的(同步符号)、未知的(数据符号)还是不存在的(静默)。
如上文详细描述的，ITU-T G.993.5定义在桥接以太网分组中封装ERB数据——这是需要向VCE传输／从VCE传输的分组。利用这种类型的封装，可以以多种方式——隧道传输和代理传输——来完成在VCE与VTU-R之间的本地网络之外传送封装的ERB数据。
隧道传输本身不是新的概念。在本发明的实施例中不同类型的隧道是可能的，并且下面给出两个非限制性示例。
MAC-in-MAC：如果VCE存在于另一LAN上——则可以实现Q-in-Q(如中IEEE802.1d所规定的)并且通过以太网虚拟电路(EVC)传递Q-in-Q——如城域以太网论坛(MEF-3)通过Circuit-Emulation-Service-over-Ethernet(基于以太网的电路仿真服务)(CESoE)定义的。
基于IP网络的隧道以太网帧：以太网帧可以适当地封装在IP分组中。IP DA将是VCE在它存在于其中的网络上的地址(其可以经由DNS来配置或查找)。然后，可以将该分组路由到该IP DA以到达目标网络中的IP DA。
图7示出了用于从目标平台702(例如，DSL调制解调器中的来自Ikanos通信公司的Vx180CPE卡)向外部控制处理和数据库单元704(例如，网络操作中心中具有GUI的PC)取回L2ERB分组以及其他标准化数据的过程。可以直接地或者经由隧道传输将L2ERB分组转发给第三处理实体706(例如，处理PC)，第三处理实体706提取归一化误差数据并且对其进行处理，以导出诸如下面将更详细描述的诊断基元等的新诊断基元以及其他基元，作为整个分析引擎的一部分(即，SELT(单端环路测试)／DELT(双端环路测试)／静默线路噪声引擎)。
图7示出了本发明的该实施例的多样性，其中，由于可以转发给任何外部处理实体的L2以太网分组中的误差数据的标准化，因此基于L2ERB数据对基元进行的导出实际上可以在目标平台702外部发生。在该图中，RPI是指允许经由诸如以太网和／或IP分组等的网络协议传送已封装的ERB数据的“原始至已处理”接口。如该图中进一步所示，在该示例中，处理PC706(例如，远程处理器)执行用于计算诊断基元的处理，然后，将诊断基元传送回GUI-PC704以便于访问并且向例如运营商进行显示。
作为图7中所示配置的备选方式，控制处理单元704和处理实体706可以实例化到诸如由Ikanos通信公司的智能CPE实现的网关主机处理器等的单个处理器上。可以实现另一实施例，其中，将控制和处理实体704和706嵌入到VCE处理器中，L2ERB分组已被定向至该VCE处理器，用于自-FEXT消除。可以实现另一实施例，其中，接收L2ERB分组以用于自-FEXT消除的VCE处理器通过改变目的地MAC地址将这些分组重定向至外部处理单元706，以便在诸如网络管理系统等的远程处理设备上执行诊断。注意，处理设备——GUI-PC和处理-PC——中的任意一个或这二者可以实例化为单独的机器或基于云的服务。
在附加或备选实施例中，可以使用代理传输。在该情况下，假设第三设备／节点担当正在产生数据的节点的“代理”——这是因为VTU-R不能支持整个TCP／IP栈或者由于代理提供附加功能。在图8中示出了本发明的该实施例的示例。
在该情况下，由G.993.5所规定的以太网帧中的VCE-MAC-地址取而代之地由VTU-R802来设置为代理-设备804的MAC地址。该代理设备(a)从VTU-R接收以太网帧，(b)担当一个或多个VTU-R802的“代理”，(c)可以支持TCP／IP栈(完全能够执行IP查找和路由，或者仅能够创建IP帧并且转发给IP路由器)，以及(d)使用隧道传输来发送和接收去往／来自实际VCE的帧(如上所述)。可以使用位于与VCE相同CO处的处理器来实现代理设备。然而，很多其他备选方式是可能的，例如，设备可以是独立设备、家庭网关／家庭路由器等。
注意，在直接使用隧道传输(没有代理)的情况下，需要知道VCE(在VCE所处的不论哪个远程网络上)的正确MAC地址。如果MAC地址是未知的／被不正确地编码，则分组将在可能不知道如何处理接收到的帧的节点处告终。
在代理场景中，代理804和VTU-R802被假设处于单个物理网络上并且处于相同的管理域中。因此，将代理的MAC地址配置到VTU-R中可以是一次性操作，而不是不切实际的(但是仍然不是优选的机制)。
代理与VTU-R之间的关系不需要是排他性的。例如，VTU-R可以(可能视情况使用桥接或隧道传输)将其数据发送到“相关联”VCE，并且还将其复制到指定的分析引擎806。VTU-R还可以将其数据发送到VCE，VCE然后将该数据转发给分析引擎806。
代理设备804可以以多种方式提供附加值。一些示例是：(a)担当多个VTU-R的代理(它可以使用MAC-SA来识别各个节点)，(b)进行附加处理(例如，安全／加密等)或者重新格式化数据以满足分析引擎的要求，(c)与多个分析引擎进行通信，从而跟踪“活动”和“备用”分析引擎，(d)将误差数据复制到多个实体，例如，复制到分析引擎和VCE，(e)历史数据收集和历史数据分析等。
GUI-PC808通常位于由服务提供商运行的网络操作中心(NOC)中。在示例实施例中，当客户端报告问题时，服务提供商触发从该实体捕获误差数据。该误差数据被报告给NOC，NOC可以在本地数据库中保存误差数据以及基元(经处理的数据)。NOC然后将误差数据发送给容纳分析引擎的处理PC(注意，分析引擎可以与GUI-PC共同位于NOC处)。分析引擎将经处理的数据(基元)发送回NOC处的GUI-PC。
备选地在图9中详细描述用于使用根据ITU-T G.993.5的IP封装ERB数据并且在诸如图7中所示的“隧道传输”实施例等的“隧道传输”实施例的处理PC中执行步骤S602至S610的示例方法。
如上所述，在“隧道传输”实施例中，经封装的ERB数据被进一步封装在IP分组中并且在网络上经由TCP／IP进行传送。因此，当在步骤S902中接收到这种分组时，在步骤S904中检查目的地IP地址。如果分组的目的地IP地址不是处理PC的IP地址，则在步骤S906中通过传统方式将分组转发给下一跳。否则，处理进行至步骤S908，在步骤S908中，脱去IP报头，从而留下诸如ITU-T G.993.5中定义的以太网封装数据等的以太网封装数据。接下来，在步骤S910中，检查MAC目的地地址以查看与VTU-R相关联的VCE是否是该处理PC要执行处理所针对的VCE。如果否，则在步骤S912中丢弃分组。否则，处理进行至步骤914，在步骤914中，脱去以太网和LLC／SNAP报头，然后进行至步骤S916，在步骤S916中，如在图6的步骤S608和S610中一样提取和处理误差数据。
现在将结合与一个同步符号相对应的ERB格式化数据来更详细地描述在图6中的步骤S610中以及图9的步骤S916中执行的用于从在ITU-T G.993.5中定义的ERB中提取封装的误差数据的示例方法。该过程的输出是频域中的归一化误差样本。
过程通过从输入的ERB数据中移除ERB_ID的第一字节开始。将剩余数据分段为Nb个矢量化频带块(VBB)。
对于每一个VBB，执行以下处理：移除VBB_ID的第一字节；如果F_Block大于1，则根据接下来12比特的VBB_Aux来计算平均误差值；以及将剩余数据分段为误差块。然后，针对VBB中的每一个误差块：提取4比特B_M，即，该块中的误差样本的最高比特索引；通过应用B_M来连续地提取误差样本的I／Q分量；以及将误差样本的实部和虚部保存到存储器中。
在已经根据上述内容处理了每一个VBB的所有块之后，ERB格式化数据将被完全转换为频域中的归一化误差样本。应当注意到，ERB数据的接收实体需要知道或被告知数据的编码配置参数以及ERB数据，使得可以远程执行解码过程。
如上所述，根据本发明的各个方案，用于传送格式化ERB中的归一化误差样本的可用性和能力允许计算新的且有用的诊断信息和基元，例如，如结合图6中的步骤S610以及图9中的步骤S916所指示的。下面提供一些示例基元以及如何导出这些示例基元。然而，本发明不限于这些示例。
1、干扰方的PSD(XPSD(f))&FEXT耦合导出：XPSD(f)导出是通过在正交序列长度上将探测音调上的接收到的归一化误差与影响DS频带的可能干扰方的正交序列进行互相关而获得的。假设干扰方的特定发射PSD(例如，受干扰方自身使用的发射PSD)，该互相关还可以用于识别由受干扰接收机观察到的自-FEXT耦合。
在实际场景中，跟踪／监视自-FEXT耦合和／或干扰方的PSD有助于了解电缆负载、干扰方的存在或不存在、加入事件、电缆的耦合特性的严重性和演变、以及干扰方的psd的变化。可以按照幅度来对FEXT耦合和干扰方的PSD进行排序，并且可以确定每频带或每音调的主Xtalk的数量。
在一个主Xtalk的情况下，对XPSD和FEXT耦合的了解还可以帮助确定对导出的针对每频点计算的SNR容限数字的校正，这是基于干扰方影响是高斯的错误假设。
在一个示例实施例中，根据以下过程来对这些每频点PSD值进行导出：
对于每频点的每一个误差样本序列，在正交序列T的持续时间期间，执行与和潜在干扰方有关的正交序列的相关：
&rho; n , m = 1 T &Sigma; t = 0 T - 1 e n [ t ] x m * [ t ] &sigma; x 2
其中，n是受干扰用户，m是系统中的N个干扰方中的每一个，en[t]是归一化误差序列(同步符号误差和／或根据ERB分组导出的)，xm[t]是与用户m相关联的正交序列。
在一个或多个正交时段期间执行该相关，以减小加性噪声的影响，然后将该相关与线路关联。
2、SNR和线路相关噪声：
每音调归一化误差在连续误差帧上的方差允许对接收机观察到的噪声的鲁棒SNR估计和演变。与对针对数据符号收集的误差执行SNR测量相反，即使存在可能导致数据符号上出现分片器判定误差因此导致偏移的或不准确的SNR报告的线路降级，在同步符号(其是通过参考或不参考发送数据来分片的Tx4-QAM数据)上收集的误差数据也允许导出鲁棒且准确的SNR。
根据同步符号误差导出的新SNR基元(称作SSNR)是在特定时间段内每频点误差功率平均值的逆，并且计算如下：
&sigma; e 2 = 1 T &Sigma; t = 0 T - 1 e n [ t ] e n * [ t ]
其中，en[t]是归一化误差序列(同步符号误差和／或根据ERB分组导出的)。
3、无Fext和背景噪声测量
噪声功率平均值结合用于消除已知串扰干扰方的连续正交序列长度上的相关性提供了线路上的无自-FEXT(AWGN背景)噪声等效品质因数。备选地，可以在识别FEXT交叉耦合之后对误差数据信号上的自-FEXT干扰方进行消除，使得可以基于表示背景噪声的无自-FEXT误差样本来导出SNR。然后可以连同对主干扰方的识别及其强度排名一起处理由于其存在引起的容量减小估计。
在存在xtalk的情况下导出的无FEXT SNR基元是可以在不存在识别的串扰方的情况下获得的SNR估计的推算(projection)。它与在移除干扰方之后在数据符号上在数据模式中测量的实际SNR相匹配。在考虑到发送的已知数据和xtalk耦合信道的估计的情况下，在从该误差中减去串扰的影响的估计之后，根据同步符号误差导出的无FEXT SNR基元(称作FFSNR)是在特定时间段期间每频点误差功率的平均值的逆，并且计算如下：
&sigma; &prime; e 2 = 1 T &Sigma; t = 0 T - 1 e &prime; n [ t ] e &prime; n * [ t ]
其中，e’n[t]是根据以下过程基于归一化误差序列en[t]导出的无fext误差样本：
e &prime; n [ t ] = e n [ t ] - &Sigma; m = 1 N - 1 &rho; n , m [ t ] x m [ t ]
其中，Xm[t]是与用户m相关联的正交序列。针对对于所有受干扰音调影响受干扰用户n的索引m的所有N个干扰方得到预测误差e’n[t]。
4、针对各个载波的噪声分布的柱状图和矩
在进行FEXT补偿或不进行FEXT补偿的情况下针对各个载波的与误差数据的分布有关的柱状图和信息允许评估底层背景噪声的统计属性。这种能力可以帮助诊断可能限制系统的稳定性的诸如脉冲噪声等的一些非高斯噪声贡献的影响。当前在假设加性噪声是零均值和高斯的情况下计算二阶矩。例如当来自非线性源的噪声影响接收机时，可能与该模型发生偏离。针对每音调，可以容易地基于归一化误差样本来导出均值、峰度、偏度和更高阶的矩(称作STATSN)，以补偿当前为了更好地限定噪声源而计算出的方差。
举例说明，可以从根据在同步符号／ERB分组上收集的误差数据导出的各个矩中提取以下信息：
实&虚线路噪声高斯密度概率属性——如果线路噪声不是高斯的(基于定义的阈值，峰度不等于零)，则影响接收机的噪声的高斯假设是无效的。然后，可以给SNR测量和当前根据误差的方差导出的其他度量提供补偿。
实&虚线路噪声独立同分布属性(I.I.D.)——如果噪声不是I.I.D.，则SNR容限估计不是有效的，并且SNR容限可能偏离。然后可以提供校正因子；如果均值是恒定的，则可以基于干扰的特定特征来识别强FEXT、NEXT或RFI的存在。如果由于存在该均值分量因此SNR容限或线路质量测量算法偏离，则可以针对非零均值的存在来补偿品质因数；基于方差形状，可以确定噪声水平的估计、RFI位置、串扰存在性、共模噪声泄漏、回声等；方差和峰度的超过阈值水平的大峰值是RFI存在的标志。
5、相邻音调之间的相关
相邻或非相邻音调上的归一化同步符号误差与发射参考符号或者与来自其他音调的归一化同步符号误差的相关产生有助于确定特定噪声源的组成的度量。例如，在US／DS频带的边缘处，符号误差的相关可以指示存在线性或非线性回声；在频带中，符号误差的相关可以指示存在非线性、符号间干扰、或者信道间干扰；在RFI频带边缘处，符号误差的相关可以指示存在RFI或非线性。
6、发射机的非线性的评估
可以通过根据所观测的非线性的类型(即，二阶或三阶等)将具有索引#n的所选US音调上的发射机信号与在DS接收音调索引#2n或#3n上接收的误差信号进行相关，来评估发射机的US非线性。通过在特定频率将由发射机调制的已知数据与作为同步符号误差或ERB数据集合的一部分收集的误差进行相关来实现这一点。
现在将备选地结合图10详细地描述在图6的步骤S610和／或图9的步骤S916中执行的导出上述示例基元的示例过程。应当注意的是，所执行的导出的数量和类型以及图10中示出的序列是仅为了说明的目的而提供的，并且很多备选形式和添加是可能的。
如图10所示，在ERB数据分组已经被接收并且归一化误差样本被获得之后，可以执行多个导出。
在第一路径1002中，根据以下伪代码来执行Xlog／Xlin估计：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
将误差样本与参考FEXT ID序列相关
通过关联回线路来计算每一个FEXT ID序列的XPSD和FEXT耦合
解释XPSD和FEXT耦合
在该路径1002中，还根据以下伪代码来执行噪声PSD估计：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
将误差样本与参考FEXT ID序列相关
通过关联回线路来计算每一个FEXT ID序列的PSD
解释PSD
在路径1002中，还按如下方式来执行FFLN估计：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
将误差样本与参考FEXT ID序列相关
计算每一个FEXT ID序列的FEXT信道
通过从每一个同步符号中移除Xtalk、从误差样本中减去每一个FEXT ID序列乘以与之相关联的FEXT信道来计算无FEXT误差样本
计算无FEXT误差功率和无FEXT SNR
通过关联回线路来计算无FEXT线路相关噪声(FFLN)
解释FFSNR和FFLN
在路径1002中，按如下方式估计背景噪声水平：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
在多个阿达马序列长度上估计误差样本的方差
根据噪声方差来估计PSD(PSD=10log10(VAR))
解释背景噪声PSD
在下一个路径1004中，根据以下伪代码来执行SYNSNR&SYNCLN估计：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
计算每一个同步符号的同步误差功率
计算同步SNR
通过关联回线路(通过增益)来计算同步线路相关噪声(SyncLN)
解释同步SNR和同步LN
在下一个路径1006中，按如下方式导出同步的FEXT噪声环境中的背景噪声方差：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
估计误差样本的方差
根据噪声方差估计PSD(PSD=10log10(VAR))
解释背景噪声PSD
在下一个路径1008中，根据以下伪代码执行ISI估计：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
估计音调Q上的参考发射星座图点与DS频带中的n个相邻音调的误差之间的相关性
如果相关性高于阈值，则标记为ISI
解释ISI水平
在路径1008中，还按如下方式执行回声／失真估计：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
估计US频带中音调Q上的参考发射星座图点与DS频带中的n个相邻音调中的误差之间的相关性
如果相关性高于阈值，则标记为回声／失真
解释回声／失真水平
在路径1008中，还按如下方式执行跨音调噪声估计：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
估计N个相邻音调之间的互相关性。如果互相关性高于阈值并且未检测到ISI，则标记为存在噪声
解释噪声水平
如果可以独立地和／或联合地对每一个音调的实部／虚部进行处理，则：
在下一个路径1010中，执行多个导出。首先，根据以下伪代码执行矩估计：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
独立地处理实部和虚部：
计算均值
从误差中移除均值
计算方差、偏度和峰度
解释矩
在路径1010中，按如下方式执行噪声PSD估计：
根据实部和虚部的方差，估计噪声的PSD。
在路径1010中，按如下方式估计循环噪声本质：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
估计符号的实部和虚部的矩
将实矩和虚矩进行比较
如果矩是相同的，则标记为循环噪声
如果矩不同，则标记为非循环噪声
解释结果
在路径1010中，按如下方式导出高斯噪声本质估计：
收集N个同步符号上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
独立地估计实部和虚部的矩
如果两个峰度都低于阈值，则标记为高斯噪声
如果两个峰度中的至少一个峰度高于阈值，则标记为非高斯噪声
如果噪声是非高斯的，则根据矩或者通过匹配其他概率定律来独立地估计实部和虚部的噪声PDF
解释结果
在路径1010中，按如下方式估计I.I.D噪声本质：
收集具有N个同步符号的第一集合上的ERB
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
估计第一集合的矩
收集N个同步符号上的新ERB集合
对ERB进行解码——提取误差样本的I／Q分量
估计新集合的矩
比较矩
如果矩不同，则标记为非同分布噪声
计算相同集合的接收符号的误差之间的相关性
如果相关性高于阈值，则标记为非独立分布的
如果矩相同并且相关性低于阈值，则标记为I.I.D噪声
如果噪声被标记为非I.I.D，则估计噪声的不同实例的噪声PDF
解释结果
图11至15示出了根据本发明的实施例根据归一化同步符号误差或相应ERB块或反向信道数据的L2以太网封装导出的可能度量。
图11示出了根据两个串扰干扰方而估计的PSD以及背景噪声的估计。噪声PSD是针对每一个干扰方并且通过与阿达马序列进行相关而估计的，然后关联到线路，如图10的路径1002中所示。
图12示出了串扰噪声的实部和虚部的柱状图／PDF。在该示例中，这些柱状图／PDF是基于在N=128个同步符号上收集的ERB数据来计算的，并且可以估计和匹配噪声PDF。在该示例中，可以观察到两个串扰干扰方上的高斯的混合，如图10的过程1010中所示。
图13A和图13B示出了在具有REIN脉冲噪声和不具有REIN脉冲噪声的情况下在6MHz处计算的噪声的PSD和PDF估计，如图10的过程1010中所示。
图14A和图14B分别示出了在不具有脉冲噪声和具有脉冲噪声的情况下计算出的噪声矩，如图10的过程1010中所示。
图15示出了FF SNR和同步SNR以及相应的FFLN和同步LN的导出，如图10的过程1002中所示。
虽然已经参照本发明的优选实施例具体描述了本发明，但是本领域普通技术人员应当容易明白的是，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下在形式和细节上进行改变和修改。所附权利要求旨在涵盖这些改变和修改。

Claims (24)

1.一种在通信系统中实现的方法，包括：
接收与所述通信系统中的路径中的线路状况有关的误差分组；以及
使用所接收的误差分组来监视所述线路状况，所述监视是由客户端设备CPE、矢量控制实体VCE和远离所述CPE和所述VCE的诊断应用中的一个或更多个来执行的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，监视线路状况包括：根据所述误差分组中的数据来导出诊断物理PHY层基元。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述误差分组包括归一化误差数据样本。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述误差分组包括如ITU-TG.993.5中规定的ERB。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述误差分组包括归一化误差数据样本。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述误差分组包括如ITU-TG.993.5中规定的ERB。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通信系统是甚高比特率数字订户线VDSL系统。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述路径是下游路径。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述路径是下游路径。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：经由网络向远程诊断应用转发所述误差分组。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，转发包括以太网隧道传输。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，转发包括代理传输。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，代理传输包括：将所述误差分组封装在IP帧中。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，监视包括：
从所述误差分组中提取归一化误差样本；以及
处理所述归一化误差样本以导出一个或更多个诊断基元。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述诊断基元包括以下各项中的一项或更多项：干扰方的PSD、FEXT耦合、基于同步符号的SNR、线路相关噪声、无FEXT噪声、背景噪声、噪声分布的柱状图、噪声分布的矩、相邻音调之间的相关性、以及发射机的非线性。
16.一种通信系统，包括：
接收实体，接收与所述通信系统中的路径中的线路状况有关的误差分组；以及
分析装置，使用所接收的误差分组来监视所述线路状况，所述分析装置包括客户端设备CPE、矢量控制实体VCE和远离所述CPE和所述VCE的诊断应用中的一个或更多个。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述分析装置根据所述误差分组中的数据来导出诊断物理PHY层基元。
18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述误差分组包括归一化误差数据样本。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述误差分组包括如ITU-T G.993.5中规定的ERB。
20.根据权利要求16所述的系统，其中，所述通信系统是甚高比特率数字订户线VDSL系统。
21.根据权利要求16所述的系统，其中，所述路径是下游路径。
22.根据权利要求16所述的系统，还包括：转发装置，经由网络向远端诊断应用转发所述误差分组。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述转发装置包括代理设备。
24.根据权利要求17所述的系统，其中，所述诊断基元包括以下各项中的一项或更多项：干扰方的PSD、FEXT耦合、基于同步符号的SNR、线路相关噪声、无FEXT噪声、背景噪声、噪声分布的柱状图、噪声分布的矩、相邻音调之间的相关性、以及发射机的非线性。
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