CN105009559A - 使用线路衰减的故障识别 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种使用上行衰减测量值和下行衰减测量值来识别DSL线路中的故障的方法，所述上行衰减测量值和所述下行衰减测量值可以从DSLAM或CPE直接获得，因此既不要求专业人员测试设备，也不中断服务。针对一条线路计算下行与上行衰减比率，遍及全部线路重复计算。比率的分布以及上限阈值和下限阈值基于全部线路来确定。如果线路具有高于上限阈值或低于下限阈值的衰减比率，则该条线路被识别为可能有故障。具体地，低于下限阈值的衰减比率被识别为具有高电阻接头故障(由多对线路中的至少一对线路中的接头处的不良连接或腐蚀导致)，并且高于上限阈值的比率被识别为分流(由多对线路之间的绝缘的劣化导致，并且通常伴随水浸入)。

Description

使用线路衰减的故障识别

技术领域

本发明涉及一种在电信网络中识别数字用户线路中的故障的方法，尤其涉及一种识别由在数字用户线路的金属对的劣化导致的特定故障状态的方法。

背景技术

通常被称作“宽带”的数字用户线路(DSL)技术是通过形成本地电话网的一部分的金属双绞铜线对提供高速数字数据传输的一类服务。DSL通常被用于给用户的家提供网络连接，通常经由ISP连接到互联网。

宽带线路容易发生故障。这些故障导致很慢的线路速度或掉线，影响用户服务。这些故障中的一些故障容易被识别和校正，诸如，在用户家里缺少微过滤器。其它故障更复杂，诸如，当线路在线缆之间的接头处的铜对中或在线缆周围的绝缘方面遭受劣化时。已经开发了各种技术来帮助识别这些故障。

一种已知方法是采用金属线测试，其中，在电话交换机处的线路测试设备运行各种线路测试。这些线路测试通常是电气测试，并且所得到的测量值(诸如，电阻、电容等)被用于寻找金属路径上的各种线路状态。这些测试旨在识别PSTN故障，并且可能对影响宽带的故障状态缺乏敏感性。实际上，一些测试将掩盖特定故障，如在特定情况下，作为电压被施加到线路上的结果，测试本身能够清除故障状态。这种测试还要求将专业人员测试设备连接到线路，要求在测试发生时暂时禁止PSTN和DSL服务。测试设备通常要求一些类型的中继以进行接入，并且那些中继倾向于具有有限寿命。

其它方法类似地采用专业人员测试设备，例如，与来自用户驻地设备(DSL调制调解器)的训练音调交互。

发明内容

本发明的实施方式的目的在于提供一种在电信网络中识别数字用户线路中的故障的改进方法。

根据本发明的一方面，提供了一种在电信网络中识别数字用户线路中的故障状态的方法，该方法包括以下步骤：

确定与数字用户线路相关联的上行(upstream)线路衰减和下行(downstream)线路衰减，

基于下行线路衰减和上行线路衰减，针对所述数字用户线路计算线路衰减比率，

将所计算出的线路衰减比率与根据全部数字用户线路(a population of digitalsubscriber lines)计算出的线路衰减比率分布进行比较，

根据比较的结果，确定数字用户线路的状态。

线路衰减比率分布可以包括衰减比率的上限阈值和衰减比率的下限阈值，上限阈值和下限阈值限定衰减比率的范围，全部数字用户线路中的大多数数字用户线路位于该衰减比率的范围内。

当所计算出的线路衰减比率低于下限阈值或高于上限阈值时，所确定的状态可以是故障。如果所计算出的线路衰减比率低于下限阈值，则故障可能是高电阻连接。如果所计算出的线路衰减比率高于上限阈值，则故障可能是分流(shunt)。

优选地，线路衰减比率是下行线路衰减与上行线路衰减的比率。

本发明具有不要求任何专业人员测试设备的优点。另外，所要求的测量值从DSLAM或者用户的调制调解器得到，而不中断提供给用户的任何服务。

电线测试的性质意味着测试不经常被执行，或者响应于故障报告被执行为“一次(one-shot)”测试。特定故障的动态性质可能引起“虚假绿色”良好(OK)测试结果。因为诸如衰减的DSL参数能够以常规且频繁的间隔被获得，所以可以连续地监测线路的状态，实现对间歇性故障并且使线路状态劣化的检测。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在将仅通过示例参照附图，附图中：

图1是示出电话交换机和达到多个用户驻地的线路的系统图，

图2是用于典型数字用户线路的按频率绘制的衰减的曲线图，

图3是概括本发明的示例的步骤的流程图，

图4是示出针对全部线路的按上行衰减绘制的所计算出的衰减比率的曲线图，

图5是示出针对全部线路与上行衰减的衰减比率在10dB至30dB的范围内的频率分布的曲线图，

图6示出遭受分流故障的线缆，

图7示出遭受高电阻连接故障的线缆。

具体实施方式

在此参照特定示例描述本发明。然而，本发明不限于这些示例。

本发明的示例提出一种使用上行衰减测量值和下行衰减测量值识别DSL线路中的故障的方法，上行衰减测量值和下行衰减测量值能够从DSLAM或CPE直接获得，因此既不要求专业人员测试设备，也不中断服务。针对一条线路计算下行衰减与上行衰减比率，遍及全部线路重复计算。基于全部线路确定比率的分布、以及上限阈值和下限阈值。如果线路具有高于上限阈值或低于下限阈值的衰减比率，则该线路被识别为可能有故障。具体地，低于下限阈值的衰减比率被识别为具有高电阻接头故障(由多对线路中的至少一对线路中的接头处的不良连接或腐蚀导致)，并且高于上限阈值的比率被识别为分流(由多对线路之间的绝缘的劣化导致，并且通常伴随水浸入)。

图1示出包括3个用户的驻地102a、102b和102的电信网络100。用户的驻地102a、102b和102c中的每一个经由相应电话线104a、104b和104c连接到电话交换机110。各条电话线是双胶铜线或铝线对。具体地，用户驻地设备106a、106b或106c在用户驻地端连接到各条线路的端部。在各条线路的在交换机110处的另一端部处，线路在数字用户线路接入多路复用器DSLAM 112处终止。DSLAM将数字用户线路(DSL)服务提供给所连接的线路以及相关用户驻地。因此，所连接的线路还可以被称作数字用户线路或DSL线路。在交换机处，还存在连接到DSLAM 112的故障检测单元115。故障检测单元116包括处理器118和数据存储器120(诸如硬盘阵列或类似装置)。故障检测单元116能够收集由DSLAM 112得到的各种测量值，将这些测量值存储在数据存储器120中，并且使用这些测量值来检测在任何连接线路上的潜在故障。

故障检测单元116可以从DSLAM 112收集的一些测量值是与线路相关联的衰减值。衰减实际上是在线路上经受的信号损耗的测量，并且以dB为单位被测量。当数据在DSL系统中在离散频率区间段(bin)内被发送时，衰减被测量为频率的函数。

图2示出曲线图202，曲线图202示出针对理想DSL线路(没有经受任何故障的线路)的按频率绘制的衰减的曲线202。在y轴上是以dB为单位的衰减，并且在x轴上是频率206。在频率轴上标记两个点f1和f2，f1和f2限定在线路上的用于数据传输的边界。在f1和f2之间的区域用于上行数据传输(从CPE“向上”到DSLAM)，并且大于f2的区域用于下行数据传输(从DSLAM“向下”到CPE)。因此，在f1和f2之间的区域已经被标记为“上行频率区域”208，并且大于f2的区域被标记为“下行频率区域”210。

通过仅考虑位于f1和f2之间的上行数据传输区域208内的衰减，上行线路衰减的单个值可以根据来自曲线图202的值的范围针对一条线路来确定。更具体地，上行线路衰减可以等于例如在上行区域内的衰减值的平均值或者中点。

类似地，下行线路衰减的单个值可以通过仅考虑用于下行区域210的衰减来确定。从而，下行线路衰减可以等于例如下行区域内的衰减值的平均值或者中点。

图2中所示的数据由DSLAM 112自动生成，并且由此能够在任意时间通过故障检测单元116收集，并且被存储在数据存储器120中。用于上行线路衰减和下行线路衰减的单个值能够由故障检测单元116基于从DSLAM 112收集的测量值确定，或者由DSLAM 112根据单元的配置生成。

图3是概括本发明的步骤的流程图。

处理开始于步骤300，在步骤300中，由故障检测单元116从DSLAM 112收集针对网络(例如，104a、104b、104c以及其它)中的大量线路的上行线路衰减测量值和下行线路衰减测量值。存在单个值，对上述测量值求平均。衰减值被存储在数据存储器120中。

在步骤302中，分析针对全部线路的衰减值，以确定针对各条线路的衰减比率，衰减比率由下式(1)给出。

衰减比率＝下行衰减/上行衰减(1)

图4是示出按照上行衰减404绘制的针对全部线路计算出的衰减比率402的曲线图。可以观察到，对于在10dB至30dB之间的上行衰减，大多数线路聚集在衰减比率为1.8的线路的峰值计数周围。图5示出针对全部样本的上行衰减在10dB至30dB的范围内的线路的衰减比率的频率分布，并且其中，可以清楚地看出，大多数线路位于峰值1.8周围。

在步骤304中，分析衰减比率的分布，以确定针对全部线路的衰减比率的上限阈值和下限阈值。在一种方法中，可以观测下限阈值，其中，当衰减比率值下降时，线路的数量急剧减少。可以使用峰值拟合技术来更准确地确定该阈值。例如，可以使用峰值的10％确定阈值点。因此，如果峰值在这里是95条线路，则峰值的10％给出9.5，9.5出现在约1.6的峰值比率处。因此，1.6将被用作我们的下限阈值。然而，对所述值进一步四舍五入(即1.5)是有利的，以确保不包括仅刚好在峰值的低侧上的线路。

可以使用类似方法确定上限阈值，但是检查峰值的较高侧。

对于具有较低上行衰减(在本示例中，小于10dB)的线路，图4中的曲线图显示“峰值计数”衰减比率增加。并且对于较高上行衰减(大于30dB)，曲线图显示衰减比率的“峰值计数”值减小。因此，能够从各个不同上行衰减范围，利用全部样本，使用上述峰值拟合方法获得峰值衰减比率、下限阈值衰减比率和上限阈值衰减比率的更全面的模型。

上限阈值和下限阈值与峰值线路衰减值一起被存储在数据存储器120中，并且可以在任何随后时间被用于确定在线路上是否存在故障状态。

阈值有效地限定线路被认为正常操作的值的范围。已经发现，衰减比率落在该范围之外(高于上限阈值或者低于下限阈值)的非常大的比例的线路遭受线路上的故障。更具体地，已经发现，具有高于上限阈值的衰减比率的线路易于遭受一种故障，并且具有低于下限阈值的衰减比率的线路遭受另一种故障。

从步骤306起描述一种使用所计算出的阈值识别数字用户线路上的故障状态的方法。

在步骤306中，选择网络100中的测试数字用户线路用于分析，并且根据式(1)确定线路的衰减比率。上行衰减值和下行衰减值(基于其计算衰减比率)在选择线路时能够动态地被测量，或者能够根据例如来自步骤300的较早测量值，从数据存储器120获取。

在步骤308中，将针对测试线路计算出的衰减比率与全部线路的衰减比率的分布(并且特别是来自步骤302和304的阈值)进行比较。

在步骤310中，如果测试线路的衰减比率高于上限阈值，则第一种故障是识别的状态。具体地，第一种故障是分流。图6a示出由一对绝缘线缆构成的线路的一部分。分流通常当存在在线缆周围的绝缘的损坏或劣化时发生，伴随水浸入。该结果是跨该对线缆的电容效应，在图6b中在电学上示出，图6示出具有跨线缆并联的电容器的一对线缆。在该情形下，与低频率相比，高频率比正常情况衰减更多。换言之，下行衰减相对于上行衰减易于增加，这导致衰减比率增加。

相反地，如果测试线路的衰减比率低于下限阈值，则识别出第二种故障状态。具体地，该第二种故障是高电阻连接，通常称作“HR接头”，影响线缆的多个部分之间的接头。由于这种状态通常不简单地是电阻式的并且可以包括电容性和整流结特性，可能将这种状态描述为金属路径中的阻抗更准确。在良好接头中，线缆的各个端部的“干净的”芯金属彼此接触，并且通常应用绞合或适配压缩卷曲连接器以保持接触。图7a示出在单个金属芯线缆的两个部分之间的(典型化的)扭接。理想地，如图7b中所示，沿着接头的长度保持物理接触，在图7b中示出相同的典型化的接头，但是不应用绞合。这导致低阻抗的良好电接头。同时对于这些接头通常将给予进一步保护性覆盖处理、以及电绝缘，但是它们仍然易于劣化。图7c示出金属芯起反应以形成能够用作介电绝缘体的表面化合物的接头。这可能简单地由于因暴露至空气的氧化而导致随着时间发生，或者在水与接头接触的情况下可能更快地发生。在电学上，这种故障具有串联电容的性质，如图7d中所示。在这些情形下，低频率的衰减相对于较高频率增加，由此不成比例地影响上行路径。换言之，上行衰减相对于下行衰减易于增加，导致衰减比率减小。

如果测试线路的衰减比率落在两个阈值之间，则该条线路被识别为正常工作。

因此，通过分析线路的衰减比率，并且将该比率与全部线路的衰减比率的分布进行比较，并且更具体地，与从全部线路生成的针对衰减比率的上限阈值和下限阈值进行比较，可以识别故障状态。故障状态可以是分流、高电阻连接，或者线路可以没有故障。如果识别出故障，则能够给工程师提供相关故障详情，以修理故障。

由于上行衰减和下行衰减二者随着线路的长度变化，所以在分析时，衰减比率的使用有效地将线路长度变化归一化。

所述方法还限于特定DSL产品，例如，ADSL、ADSL2+或SDSL中的一个。在这种情况下，在确定峰值衰减比率和相关阈值时使用的全部线路限于针对特定DSL服务/产品的线路，测试线路也属于相同服务/产品。这是为了避免可能出现跨不同产品的衰减的变化，如果上行频率区域和下行频率区域或测量方法不以类似方式限定，则可能发生所述变化。

识别线路上的故障状态的方法可以随着时间重复，以确定故障是间歇性的还是永久的，并且还获得线路的稳定性的测量。

在另选示例中，独立的故障检测单元116可以位于各个CPE中，并且被用于执行步骤306至310的操作，并且识别线路上的故障。由于阈值基于来自全部线路的测量值，所以单独故障检测单元需要被提供有这些阈值。类似地，故障检测单元可以位于现场工程师使用的手持测试仪中，而不位于CPE中。相同方法可以再次基于以上方法中的步骤306至310，在这种手持测试仪中被使用。

通过可具体实现为应用程序数据的可执行计算机程序代码，至少部分地实现本发明的示例性实施方式。当这种计算机程序代码被加载到故障检测单元116中的CPU118的存储器中时，其提供计算机程序代码结构，计算机程序代码结构能够根据本发明的上述示例性实施方式执行所述方法的至少一部分。

本领域技术人员将想到，所涉及的计算机程序结构可以对应于图3和图4中所示的流程图，其中，流程图的各个步骤可以对应于至少一行计算机程序代码，并且与故障检测单元116中的CPU 118结合，提供用于实现所描述的处理的设备。

总体上，在此注意到，虽然以上描述了本发明的示例，但是在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，存在可以对所描述的示例进行的多种变形和修改。本领域技术人员将认识到对所描述的示例的修改。

Claims (6)

1.一种在电信网络中识别数字用户线路中的故障状态的方法，该方法包括以下步骤：

i)确定与所述数字用户线路相关联的上行线路衰减和下行线路衰减；

ii)基于所述下行线路衰减和所述上行线路衰减，针对所述数字用户线路计算线路衰减比率；

iii)将所计算出的线路衰减比率与根据全部数字用户线路计算出的线路衰减比率分布进行比较；

iv)根据比较的结果，确定所述数字用户线路的状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述线路衰减比率分布包括衰减比率的上限阈值和衰减比率的下限阈值，所述上限阈值和所述下限阈值限定衰减比率的范围，所述全部数字用户线路中的大多数数字用户线路位于所述衰减比率的范围内。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，当所计算出的线路衰减比率低于所述下限阈值或高于所述上限阈值时，所确定的状态是故障。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，如果所计算出的线路衰减比率低于所述下限阈值，则所述故障是高电阻连接。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，如果所计算出的线路衰减比率高于所述上限阈值，则所述故障是分流。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述线路衰减比率是下行线路衰减与上行线路衰减的比率。