CN105103527A - 通信网络中的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种当通过电力线连接传送数据时训练DSL链路的方法。如果电力线连接导致DSL链路上的干扰，则干扰在线路训练期间也将存在，由此给出更鲁棒的线路参数集合。

Description

通信网络中的方法和装置

本发明涉及一种通信网络，并且具体地，涉及一种使用数字用户线路(DSL)技术的通信网络。

非对称数字用户线路(ADSL)系统使数据能够通过一对金属双绞线(通常为铜)传送到客户驻地。利用ADSL的现代变型可能获得的最大传输性能被认为是24Mbps的下载数据速率以及大约3Mbps的上传速率。这样的数据速率取决于从客户驻地到电话交换机的金属双绞线的长度，并因此许多客户将以明显较低的数据速率接收服务。

为了提高数据速率，光纤被安装在接入网中。使用例如无源光网络(PON)的光纤入户(FTTP)网络可提供最高的数据速率，但是提供光纤入户会带来巨大的费用。已知光纤到机箱(FTTCab)网络提供向客户提供高数据速率服务但无需像FTTP网络那么大的投资的具有吸引力的解决方案。通常，在FTTCab网络中，甚高速数字用户线路(VDSL)系统被用于在金属双绞线上针对上传和下载两者提供40Mbps或者更高的数据速率。对VDSL系统的改进被认为可以提供超过100Mbps的数据速率。

DSL系统通过利用高于传统电话信号所使用的频率的频率工作。具体地，VDSL2定义了三个用于下行流数据的频率窗和两个用于上行流数据的频率窗。这些频率窗中的每一个都包括具有4.3125kHz频率间隔的多个载波。这些载波的每一个将传送一个或更多个符号，其中，这些符号中的每一个被用于传送最多15比特的数据。在训练过程中，针对每个载波确定插入损耗和噪声电平以便确定每个载波的信噪比(SNR)。该训练过程根据每个载波的SNR确定上行流和下行流链路的容量。

根据本发明的第一方面，提供了一种装置，该装置具有到第一通信网络的第一数字用户线路连接和到局域网的第二连接，该装置被配置为在使用中响应于用于数字用户线路连接的训练过程的发起，经由局域网传送数据。

该装置可以包括调制解调器或路由器。该装置可以被配置为在使用中经由电力线适配器向连接到局域网的设备传送数据。数据可以由该装置经由电力线适配器传送到机顶盒或路由器。该装置进一步被配置为响应于用于数字用户线路连接的训练过程的终止，停止经由局域网传送数据。

根据本发明的第二方面，提出了一种操作通信网络的方法，该方法包括以下步骤：a)利用连接到通信网络的装置发起用于数字用户线路连接的训练过程；以及b)响应于训练过程的发起，从该装置向局域网传送数据。在步骤b)中，该装置可以经由电力线适配器向其他设备传送数据。

该方法包括进一步的步骤c)响应于用于数据用户线路连接的训练过程的终止，停止向局域网传送数据。

根据本发明的第三方面，提供了一种在计算设备中使用的有形数据载体，该数据载体包括在使用中执行上述方法的计算机可执行代码。

现在将参照附图仅通过示例的方式描述本发明的实施方式，其中：

图1示出了FTTCab网络的示意图，其中电话交换机通过光缆被连接到多个机箱；

图2示出了客户驻地内部的示意图，其中调制解调器经由网络终端点连接到铜线电缆；

图3示出了客户驻地内部的示意图，示出了相对于图2的另选网络布置；

图4示出了客户驻地内部的示意图，示出了相对于图2的另一个另选的网络布置；

图5示出了不同环境下在VDSL线路上经受的损耗的曲线图；以及

图6示出了被配置为执行根据本发明的方法的调制解调器的示意图。

图1示出了FTTCab网络的示意图，其中，电话交换机100经由光缆110连接到多个机箱120。这些机箱120包括通过铜线电缆130向客户驻地200发送数据所必需的光电设备。通常，客户将使用通信网络访问互联网并且访问诸如视频点播服务的数据。另选地，网络可被用于传送可能传统地使用陆地或卫星传输信道来传送的电视频道。

图2示出了客户驻地的内部示意图，其中，调制解调器210经由网络终端点150连接到铜线电缆130。或者经由Wi-Fi连接或者经由线缆连接(未示出)，调制解调器然后被连接到可随后发送数据到一个或更多个计算机、手写板设备、智能电话等300的路由器220。此外，路由器可以被连接到机顶盒(STB)350，机顶盒(STB)350被连接到电视或类似的显示屏360上，用于接收经由铜线电缆130传送的视频点播服务或其他视频信号。STB通常经由线缆连接被连接到路由器，以提供视频信号所需的必要带宽。

图3示出了客户驻地内部示意图，其示出了另选的网络布置。靠近网络终端点地设置调制解调器和路由器是很有必要的。然而，在许多民用住宅中，网络终端点并不靠近STB350连接到的电视屏幕360或者不在同一房间内。而商业楼宇通常具有允许数据线缆(例如，可以支持以太网的5类线缆)在两个不同的位置之间路由的线槽或管道，这在民用住宅中并不普遍。此外，数据线缆的尺寸意味着这样的线缆不能简单地按照与电话分机布线相同方式来安装，例如，通过将其固定到壁脚板或围绕门框固定。这样的解决方案已被证明具有过大的视觉冲击。这个问题的解决方案一直是使用电力线数据适配器。这些适配器被插入到电源内，并允许通过电力线导体建立以太网连接。

图3示出了路由器220被连接到第一电力线适配器255并且STB350被连接到第二电力线适配器265。通过电力线280，数据在第一电力线适配器和第二电力线适配器之间传送。这样的电力线适配器能够以最高500Mb/s的速率传送数据，由此可以看出，它们完全可以在路由器和STB之间传送HD视频。

图4示出了客户驻地内部的示意图，其示出了相对于图2的另一个另选的网络布置。图4中所示的网络布置具有连接到第一电力线适配器255的调制解调器210和连接到路由器220的第二电力线适配器265。路由器220使用例如以太网连接被直接连接到STB350。

已经发现，某些无线电干扰源对于DSL链路的传输性能具有负面影响。图5示出了不同环境下在VDSL线路上经受的损耗的曲线图。由一系列十字描绘的数据序列示出了由于串扰和无线电频率干扰(RFI)引起的静线噪声。由实线表示的数据序列示出了由串扰、RFI以及附加时变噪声源所引起的静线噪声。这样的附加时变噪声源可以是例如AM无线电传输、船岸无线电信号或来自诸如用于中央加热系统的恒温控制器的家用设备的干扰。由于这样的噪声源并不总是存在，DSL将可能在缺少这样的时变噪声的情况下经历其训练过程。当存在附加噪声信号时，误码率会增加，可能达到无法进一步实现传输的水平。

已经进一步发现，电力线适配器可能是时变噪声源。当存在要从路由器传送到STB的数据载荷时，某些适配器仅通过电力线发送信号。传统地，当调制解调器正在执行训练过程时，将没有数据载荷从调制解调器被发送到STB，并因此不会有来自电力线适配器的干扰。如果电力线适配器在操作时确实导致干扰，那么可能导致DSL上的误差增加。在极端情况下，由电力线适配器操作产生的噪声可能使得DSL链路失败。

在训练过程期间，调制解调器可促使路由器通过电力线向STB发送数据。因此，如果电力线适配器确实导致任何附加干扰，那么在训练过程中该干扰将存在。对载波插入损耗和SNR的确定将考虑这种干扰，因此在DSL链路操作期间的任何干扰都不会导致误码率的增加。

图6示出了被配置为执行根据本发明的方法的调制解调器210的示意图。调制解调器210包括DSL接口211、路由器接口212、CPU213、易失性数据存储器214和非易失性数据存储器215。非易失性数据存储器包括数据缓存和存储器2151、控制调制解调器操作的操作系统计算机程序代码2152和可被用于增强或改变调制解调器的功能的一个或更多个计算机程序2153。另外，该调制解调器可包括测试数据源216，测试数据源216的内容可在线路训练过程期间传送到设备或机顶盒。

在操作时，来自铜线电缆130的数据经由网络终端点150被路由到DSL接口211。DSL分组被发送到CPU，分组的内容在CPU中根据CPU所接收的任何控制命令被提取和处理。如果DSL分组包含将被传送到STB350或设备300的载荷，则该载荷被插入到以太网分组并经由路由器接口212被发送到路由器220。类似地，从路由器接口接收到的数据在(根据需要)经由DSL接口被传送到用于转交的网络之前将由CPU进行处理。

调制解调器将周期性地执行线路训练过程。这可以由调制解调器或与网络相关联的操作支持系统来发起。传统地，针对每个DSL载波确定插入损耗和噪声电平值，并且该数据被用于确定每个载波的SNR。SNR值随后被用于确定使用哪个载波以及每载波传送多少比特。

在本发明中，当发起线路训练过程时，调制解调器向STB或经由电力线适配器连接到调制解调器的另一个设备传送数据。优选地继续数据传输，直到完成训练过程。可以重复传送的数据的模式可以存储在非易失性数据存储装置215中，或者另选地存储在测试数据源216中。另选地，测试数据源可包括可被用于生成传送到STB的数据序列的基于硬件的随机(或伪随机)数字生成器。在另一个另选的方案中，测试数据源可以包括能够由CPU执行以生成传送到STB的数据序列的计算机代码。此外，字符生成器协议(CHARGEN，RFC864)可被用于生成可被传送到STB的分组。很容易理解的是，所生成数据的类型或生成数据使用的方法与本发明的操作无关。

通过向STB传送数据，如果电力线适配器确实充当附加时变噪声源，则该噪声在线路训练过程期间存在，并因此在线路训练过程中将考虑到外部噪声的影响。这会减少在DSL链路的正常操作期间由电力线适配器引起的任何干扰的影响。应当理解，数据可以经由电力线适配器被传送到具有到调制解调器的连接的任何设备，而不只是STB。

另选地，路由器220可适于当执行线路训练过程时经由电力线适配器传送数据。在这样的布置中，调制解调器210在线路训练过程进行时向路由器220发送控制信号以及路由器经由电力线适配器发射数据来响应将是必要的。这样的调整可包括在路由器内并入测试数据源。

在UK，由于正在实施中的监管制度，由网络供应商向VDSL客户提供调制解调器，并且由互联网服务供应商向VDSL客户提供路由器。如果提供能够执行调制解调器和路由器两者的功能的单个装置，则该组合装置可以在线路训练过程正在被执行时被用于经由电力线适配器传送数据。

本发明前面的描述已经提及电力线适配器。这样的适配器可符合用于经由电力线高速通信的IEEE1901-2010标准。存在当数据线缆不存在时用于传送高比特速率数据通信的另选技术，并且应当理解，这样的另选技术的使用也可能引起对DSL链路的干扰。因此，上文所提及的电力线适配器还可以包括与以下规范一致的设备：家庭PNA；ITU-TG.hn、HomePlug；以及其他类似或等同技术。应当理解，电力线适配器的确切性质对本发明的操作并非至关重要。电力电缆的性质是高比特速率信号的传输有可能导致干扰，这可能降低DSL线路的性能。本发明不会降低通过电力电缆的传输引起的干扰，而是可以通过提供更鲁棒的训练过程来减轻不期望的干扰影响。

本领域技术人员应当理解，如上所述，根据本发明的装置可以单独以硬件、硬件和软件结合或单独以软件来实现。容易理解的是，这对本发明的实现没有任何影响。

由于本发明可以在调制解调器(或路由器)内的软件上实现，可以能够将传统的调制解调器(或路由器)升级为可执行根据本发明的方法的调制解调器(或路由器)。可以经由下载(例如经由互联网)将计算机代码部署到调制解调器(或路由器)，或诸如DVD、CD-ROM、USB存储棒等的一些物理媒介上，针对它们，无线接入点具有合适的媒介读取器。

总之，本发明提出了一种当通过电力线连接传送数据时训练DSL链路的方法。如果电力线连接导致DSL链路上的干扰，则这在线路训练期间也将会存在，由此给出更鲁棒的线路参数集合。

Claims (11)

1.一种装置，该装置具有到第一通信网络的第一数字用户线路连接和到局域网的第二连接，所述装置被配置为在使用中响应于所述数字用户线路连接的训练过程的发起，经由所述局域网传送数据。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括调制解调器。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括路由器。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被配置为在使用中经由电力线适配器向连接到所述局域网的设备传送数据。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述装置被配置为在使用中经由所述电力线适配器向连接到所述局域网的机顶盒传送数据。

6.根据从属于权利要求2时的权利要求4所述的装置，其中，所述调制解调器被配置为在使用中经由电力线适配器向连接到所述局域网的路由器传送数据。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被配置为在使用中响应于所述数字用户线路连接的所述训练过程的终止，停止经由所述局域网传送数据。

8.一种操作通信网络的方法，所述方法包括以下步骤：

a)利用连接到通信网络的装置发起数字用户线路连接的训练过程；以及

b)响应于所述训练过程的发起，从所述装置向局域网传送数据。

9.根据权利要求8所述的操作通信网络的方法，其中，在步骤b)中，所述装置经由电力线适配器向其他设备传送数据。

10.根据权利要求8或9所述的操作通信网络的方法，其中，所述方法包括进一步的步骤：

c)响应于所述数字用户线路连接的所述训练过程的终止，停止向所述局域网传送数据。

11.一种在计算设备中使用的有形数据载体，所述数据载体包括在使用中执行根据权利要求8至10中任一项所述的方法的计算机可执行代码。