CN104170289A - 用于家庭网络部署中的诊断和故障排除的方法和系统 - Google Patents

用于家庭网络部署中的诊断和故障排除的方法和系统 Download PDF

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Abstract

用于在远程服务器处分析家庭网络的问题的方法，包括在通过因特网与家庭网络连接的远程服务器处执行的以下步骤：存储覆盖一个频带的至少一个家庭网络性能参数的参考数据，所述参考数据对应于家庭网络的常规行为；通过因特网获得覆盖所述频带的所述至少一个家庭网络性能参数的测量数据；将所述测量数据与所述参考数据比较以确定证明问题合格的资格数据。

Description

用于家庭网络部署中的诊断和故障排除的方法和系统
技术领域
本发明涉及家庭网络部署中的诊断和故障排除的领域。更具体地，本发明涉及用于在远程服务器处分析家庭网络的问题的方法和系统。
背景技术
如果在家庭网络中发生故障，目前仅存在由服务运营商技术人员或客户自己进行手工故障排除。这种类型的故障排除通常是对客户的投诉的反应。投诉触发指派技术人员来调查问题。此类的过程是耗时和高成本的。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种方法和系统，其允许对于在家庭网络中发生的问题的更为积极主动的诊断和故障排除方法。
根据本发明的一个实施例，提供一种用于在远程服务器处分析家庭网络的问题的方法。该方法包括在通过因特网与家庭网络连接的远程服务器处执行的以下步骤。首先，存储覆盖一个频带的至少一个家庭网络性能参数的参考数据。这些参考数据对应于家庭网络的常规行为，并且可以例如在预配置步骤期间获得。在下一步骤中，通过因特网、优选地使用应用层远程管理协议获得覆盖频带的至少一个家庭网络性能参数的测量数据。下一步，将测量数据与参考数据比较以确定证明问题合格的资格数据。
使用该方法，可以基于远程获得的测量数据来远程地检测和分析问题。此类方法的实施例可以提供一种积极主动的自动故障排除的方法，允许甚至在客户投诉前检测问题。
根据一个优选的实施例，该方法可以特别适合于与一系列的家庭通信装置/技术一起使用。通过这种方式，可以考虑最常用的家庭通信装置/技术。对于那些家庭通信装置/技术，确定一个或多个相关频带，即，多于一个的家庭通信装置可以在其中工作的频带。接着，可以存储/获得对于覆盖那些一个或多个相关波段的频带的参考数据和测量数据。资格数据的确定可以包括确定测量数据的受影响的频带，其中测量数据以至少一个预定的阈值与参考数据不同。该方法可以进一步包括基于资格数据来推荐对于问题的解决方案，并且可以具体包括基于受影响的频带将一系列家庭通信装置的装置指示为造成干扰问题的装置。
根据优选的实施例，使用用于远程管理的应用层协议，例如TR-069协议，来获得测量数据。TR-181公开用于TR-069的装置数据模型，参见http://www.broadband-forum.org/technical/download/TR-181 Issue-2.pdf。该文档通过参考包括在此。也参见数据模型定义，其可以在http://www.broadband-forum.org/cwpm/tr-181-2-4-0.html找到并且其在章节“device.upa.diagnositcs”公开了可以被指示以实施端口管理测试，以便获得诸如信道频率响应(CFR)和信噪比(SNR)的网络参数的网络测量数据。该公开也通过参考并入在此。
根据优选的实施例，家庭网络通过家庭网关连接到因特网，并且通过家庭网关获得网络测量。家庭网关通常是适于获得至少一个网络性能参数的测量数据的支持TR-069的装置。然而，注意，远程服务器也可以与家庭网络的通信装置直接通信，而不是与家庭网关直接通信。
家属网络性能参数通常是家庭网络的物理层的参数。
根据优选实施例，至少一个家庭网络性能参数包括以下至少一个，优选的是以频率相关矢量的形式：信道频率响应(CFR)、信噪比(SNR)、误比特率(BER)、循环冗余校验(CRC)、重传计数器、噪声级别。取决于服务运营商所需要的信息类型，可以在远程服务器请求时测量所述家庭网络性能参数的一个或多个。根据示例性实施例，可以单独使用CFR参数，或结合噪声参数例如SNR。另外，CFR参数也可以与BER和/或CRC和/或重传计数器参数相组合。替代地，CFR参数也可以与比特分配映射参数相组合。
根据优选的实施例，获得测量数据包括获得用于家庭网络性能参数的多个矢量。每个矢量包括用于一系列不同频率的值。
根据本发明的另一方面，提供一种系统，其适于远程地分析家庭网络的问题。该系统包括数据存储器，该数据存储器存储覆盖一个频带的至少一个家庭网络性能参数的参考数据，该参考数据与家庭网络的常规行为对应。该系统进一步包括在远程服务器处的数据收集器，其适于通过因特网请求和接收覆盖该频带的至少一个家庭网络性能参数的测量数据。进一步，提供一种处理器，其适于将测量数据与参考数据比较以确定证明问题合格的资格数据。
该数据收集器优选地适于通过例如TR-069的远程管理应用层协议通信，以请求和接收测量数据。
进一步，该系统可以包括推荐装置，其适于基于资格数据向问题推荐解决方案。
根据一个优选实施例，该系统适于与家庭网络一起使用，该家庭网络包括一系列预定义的家庭通信装置中的一个或多个。对于该预定义的一系列家庭通信装置，确定一个或多个相关频带。那些相关的频带通常与其中一系列家庭通信装置的多于一个的家庭通信装置工作的频带对应。在该实施例中，数据存储器存储用于覆盖至少一个或多个相关频带的参考数据，并且数据收集器适于请求和接收覆盖至少一个或多个相关频带的测量数据。处理器接着优选地适于通过确定测量数据的受影响的频带来确定资格数据，其中测量数据以至少一个预定的阈值与参考数据不同。该推荐装置可以适于基于受影响的频带将一系列家庭通信装置的装置指示为造成干扰问题的装置。
该系统可以包括支持TR-069的家庭网关，其适于接收针对于至少一个家庭网络性能参数的测量数据，以获得测量数据，并且通过因特网向数据收集器发送测量数据。根据可能的实施例，该系统可以进一步包括使用下面的技术的任意一个的多个家庭网络：G.hn、HomePlug、UPA、HomeGrid。家庭网络可以包括例如同轴线和/或电话线和/或电力线。家庭通信装置的典型例子是电力线适配器。
数据收集器优选的是支持TR-069的装置。此类的装置将允许通过发送合适的TR-069请求消息来通过因特网收集家庭网络的测量数据。优选地，数据收集器适于收集以下的至少一个，优选的是以频率相关矢量的形式：信道频率响应(CFR)、信噪比(SNR)、误比特率(BER)、循环冗余校验(CRC)、重传计数器、噪声级别。
附图说明
附图用于示出本发明的方法、服务器和系统的当前优选地、非限制性的实施例。本发明的特征和目的上述和其他优势将变得更为明显并且当结合附图来阅读时，将从下面的详细描述更好地理解本发明，其中：
图1示意性地示出本发明的系统的第一实施例；
图2是示出本发明的方法的实施例的流程图；
图3A和图3B分别示出针对图1的实施例的连接的CFR和电力线噪声；
图4示意性地示出本发明的系统的第二实施例；
图5A和图5B示意性地示出具有和不具有干扰的CFR例子；以及
图6A和图6B示意性地分别示出对于常规比特负载处理(不具有干扰)和对于有效比特负载处理(具有干扰)的每子载波分配的比特数目的示图。
具体实施方式
在图1中示出本发明的系统的第一实施例。该网络架构包括远程服务器1，其通过因特网6并且通过接入节点2与家庭网络3连接。在家庭网络3中，不同的频带可以用于在家庭网络中使用的不同技术。当前地，不同的标准可以用于支持内部的高数据速率应用通过电力线缆所需的宽带数据通信。今天最为相关的技术是HomePlug和国际电信联盟(ITU)，G.hns标准，但还有基于在前UPA联盟(现在的HomeGrid)的一些产品。由于不同的标准和规范，那些技术使用不同的频带。因此，当基于不同的技术的适配器在相同的网络内工作或在它们的各自频带的相邻区域内工作时，问题可能出现。在重叠波段中的干扰可以造成严重的问题并且应该优选地远程地检测和及时地处理。
现在将参考在家庭网络中使用的技术的具体例子来说明本发明的实施例，但本领域技术人员将理解本发明也可以应用于工作在相类似的或不同的频带的其他现有的或未来的技术。在G.hn标准中，50MHz和100MHz波段用于同轴、电话和电力线。在HomePlug规范中，取决于标准代(例如，HomePlug 1或HomePlug AV或HomePlugAV2等)，不同的频带，例如30MHz和100MHz波段也可以由HomePlug技术来使用。对于UPA装置，30MHz的波段可以用于电力线通信。鉴于那些频率范围，将理解如果适配器彼此相邻工作，则干扰可能出现。
本发明的实施例的基本思想是提出一种方法和系统，用于干扰装置的家庭网络多技术检测和故障排除和/或用于识别家庭网络的可能干扰者。具体地，本发明的实施例对于与G.hn/HomePlug/UPA/HomeGrid家庭联网部署有关的干扰问题的诊断和故障排除是有价值的。
在下面示出的示例性实施例中，考虑电力线通信家庭网络部署，但本领域技术人员理解当使用其他的通信线路时本发明同样地适用，例如同轴和电话线。
在图1的实施例中，远程服务器1首先用于通过居民网关4发起不同家庭网络性能参数的测量，参见箭头5。居民网关4与家庭网络装置通信并且在请求时向远程服务器1提供网络性能参数数据。针对家庭网络性能参数的获得的测量数据用于估计外在(alien)干扰。在电力线适配器的例子中，例如可以获得家庭网络的物理层的以下网络性能参数：
-以平均衰减或以频率相关矢量形式的信道频率响应(CFR)；
-以平均衰减或以频率相关矢量形式的信噪比(SNR)；
-以表形式的误比特率(BER)或其他CRC或重传计数器；
-以平均衰减或以频率相关矢量形式的噪声级别；
-以表形式的比特分配映射。
图3A和图3B分别示出其中从家庭网络中的电力线适配器获得CRF矢量和电力线噪声矢量的例子。
现在将假设家庭网络包括多个电力线适配器，其中电力线适配器中的一个电力线适配器基于HomePlug规范来工作，而其他的电力线适配器基于G.hn标准规范来工作。在该例子中，不同的电力线适配器可以被包括在相同的家庭网络3中，如图1中所示出，或者可以被包括在不同的相邻家庭网络3中，如图4中所示出。在图4的例子中，例如网络C可以包括HomePlug适配器，而网络A和B可以包括G.hn适配器。注意在图1的例子中，其中假设不同的适配器位于相同的电力线网络(网络C)内，问题可能更为严重。
现在将参考图2来说明本发明的方法的一个实施例。在第一阶段21中，通过使用用于远程管理的应用层协议例如TR-069协议，从网络装置收集至少一个家庭网络性能参数的测量数据。在上面列出可以收集的家庭网络性能参数的例子。在该例子中，我们将首先考虑由远程服务器来测量和收集作为频率相关矢量的CFR参数。
在第二阶段22中，基于收集的测量数据来估计外在干扰。在其中测量CFR参数的例子中，可以分割频率相关CFR矢量以便关注于相关的频带，即在不同技术的频带的重叠区域。例如，30MHz波段用于HomePlug和G.hn装置二者中，从而干扰可能出现在该波段中。这在图5A和图5B中示出，该图5A和图5B分别示出对于100MHz具有和不具有干扰的CFR参数。图5B示出发生在30MHz频带中的干扰。在图5A和图5B的例子中，为了简化，并不考虑噪声的影响。然而，技术人员将理解也可以考虑噪声。
现在将描述一种算法的例子，该算法可以使用测量的CFR数据确定证明干扰问题合格的资格数据。该算法基于将测量的CFR与存储在数据库中的参考CFR的比较。对于每个频率，可以计算测量的CFR的平均功率电平并且与参考功率电平进行比较。对于每个频率重复以检测受影响的频带AB。根据可能的实现，可以对于每个频率计算测量信号和参考信号之间的标准偏差。如果整个可用频带受到比预定义的阈值更大的影响，则确定干扰不仅由于外在电力线系统，并且该方法前进到阶段23。如果整个可用频带的一部分正具有相对高的标准偏差，则确定检测到干扰，并且该方法进行到阶段23。
在上面的例子中，基于CFR矢量完成阶段22的干扰估计。现在将给出另一个例子，其中干扰估计基于测量的比特-分配映射参数。在家庭网络中使用的每个技术正在使用比特分配算法，其向系统中使用的每个子载波分配比特。比特分配表被保持在系统的存储器中并且如果必要则用于重新同步。通过收集家庭网络中的比特分配映射参数的测量数据，可以如下检测干扰。对于相关频带中的每个子载波，“新”测量的比特分配表的调制级别与“旧”参考比特分配表比较。这在图6A和图6B中示出。
如果与比特分配表的旧参考级别相比针对与特定子载波的新测量的级别受到大于预定义阈值的影响，则确定该子载波受到影响。如果整个可用频带受到比阈值更大的影响，则确定干扰不仅来自于外在技术，并且该方法前进到阶段23。如果确定频带的一部分受到大于预定阈值的影响，则检测干扰并且该方法前进到阶段23。
在上面的段落中，已经使用CFR矢量或比特分配映射来示出两个例子。实际中，典型地，干扰估计可以基于下面的参数或参数的组合：
-自己的信道频率响应(CFR)；
-与SNR组合的CFR，并且可选地与比特分配映射或BER或另一个CRC或重传计数器组合；
-CFR与比特分配映射或BER或CRC或重传计数器组合。
在阶段23中，向服务运营商给出推荐。鉴于客户的投诉，可以在服务运营商请求时给出推荐，但也可以在客户投诉前以潜在的警报的形式来给出推荐。可以在远程服务器处针对对应于特定服务运营商的所有家庭网络来持续地执行本发明的方法，并且服务运营商可以由被检测到的任意干扰问题来持续地更新。推荐接着可以由服务运营商用于识别外在装置或用于确定如何重新配置装置，并且具体地用于将频带改变到不受影响的位置。
参考数据存储在由远程服务器可访问的数据库中。参考数据可以在预配置步骤期间被确定性地存储，其中家庭网络在常规执行时被测量。根据可替代的实施例，通过在连接到运营商网络的所有网络装置上执行家庭网络性能参数测量，可以持续地更新参考数据。
由于大多数的网络通信装置是支持TR-069的装置，本发明的实施例将通常不需要在终端用户的家庭网络装置处的任何硬件修改。本发明的服务器的实施例可以被实现在服务运营商的管理中心内并且可以用作更为复杂的监视工具的一部分。
尽管已经在上面结合特定的实施例陈述了本发明的原理，将理解该描述仅仅通过例子来做出，并且不用作由所附权利要求所确定的保护范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于在远程服务器处分析家庭网络的问题的方法，所述方法包括在通过因特网与家庭网络连接的所述远程服务器处执行的以下步骤：
-存储覆盖一个频带的至少一个家庭网络性能参数的参考数据，所述参考数据与所述家庭网络的常规行为相对应；
-通过所述因特网获得覆盖所述频带的所述至少一个家庭网络性能参数的测量数据；
-将所述测量数据与所述参考数据比较以确定证明问题合格的资格数据。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于所述资格数据来推荐对于所述问题的解决方案。
3.根据权利要求2所述的方法，其中定义了工作在多个频带中的多个家庭通信装置，所述多个频带包括一个或多个重叠波段；其中针对覆盖至少所述一个或多个重叠波段的频带来获得所述参考数据和所述测量数据；
其中确定资格数据包括：确定所述测量数据的受影响的频带，其中所述测量数据以至少一个预定的阈值与所述参考数据不同；以及
其中推荐一种解决方案包括：基于所述受影响的频带将所述多个家庭通信装置中的一个装置指示为造成干扰问题的装置。
4.根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中获得测量数据包括：使用用于远程管理的应用层协议来请求和接收所述测量数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其中用于远程管理的所述应用层协议是TR-069协议。
6.根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中所述至少一个家庭网络性能参数包括以下的至少一个，优选的是以频率相关矢量的形式：信道频率响应(CFR)、信噪比(SNR)、误比特率(BER)、循环冗余校验(CRC)、重传计数器、噪声级别。
7.根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中通过在问题发生前测量覆盖所述频带的所述至少一个家庭网络性能参数来获得所述参考数据。
8.根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中所述家庭网络通过家庭网关连接到所述因特网，并且所述网络测量通过所述家庭网关来获得。
9.一种适于远程地分析家庭网络的问题的系统，包括：
-数据存储器，所述数据存储器存储覆盖一个频带的至少一个家庭网络性能参数的参考数据，所述参考数据与所述家庭网络的常规行为相对应；
-数据采集器，所述数据采集器适于通过所述因特网来请求和接收覆盖所述频带的所述至少一个家庭网络性能参数的测量数据；
-处理器，所述处理器适于将所述测量数据与所述参考数据比较以确定证明问题合格的资格数据。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述数据采集器是支持TR-069的装置，所述支持TR-069的装置适于使用用于远程管理的应用层协议来从家庭网关或所述家庭网络中的装置请求和接收所述测量数据。
11.根据权利要求9或10所述的系统，进一步包括推荐器，所述推荐器适于基于所述资格数据推荐对于所述问题的解决方案。
12.根据权利要求11所述的系统，其中定义了工作在多个频带中的多个家庭通信装置，所述多个频带包括重叠波段；其中所述数据存储器存储针对至少覆盖所述重叠波段的频带的参考数据；并且所述数据采集器适于请求和接收至少覆盖所述重叠波段的测量数据；
其中所述处理器适于通过确定所述测量数据的受影响的频带来确定资格数据，其中所述测量数据以至少一个预定的阈值与所述参考数据不同；以及
其中所述推荐器适于基于所述受影响的频带将所述多个家庭通信装置的一个装置指示为造成干扰问题的装置，来推荐解决方案。
13.根据权利要求9-12的任意一项所述的系统，其中所述至少一个家庭网络性能参数包括以下的至少一个，优选的是以频率相关矢量的形式：信道频率响应(CFR)、信噪比(SNR)、误比特率(BER)、循环冗余校验(CRC)、重传计数器、噪声级别。
14.根据权利要求9-13的任意一项所述的系统，进一步包括家庭网关，所述数据采集器通过所述因特网和所述家庭网关连接到所述家庭网络，其中所述家庭网关是支持TR-069的装置，其适于接收针对至少一个家庭网络性能参数的所述测量数据的请求，适于获得所述至少一个家庭网络性能参数的测量数据，以及适于通过所述因特网向所述数据采集器发送所述网络测量数据。
15.根据权利要求9-14的任意一项所述的系统，进一步包括使用以下技术中的任一项的多个家庭网络：G.hn、HomePlug、UPA、HomeGrid，所述家庭网络优选地包括以下中的任意一项或多项：同轴线、电话线、电力线。
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