CN1996773A - 避免数字用户线近端假激活的方法、装置及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避免数字用户线近端假激活的方法，包括：近端在初始化阶段，对与远端之间的用于信号传输的线路长度进行估算，将得出的近端与远端间的线路长度估计值与系统提供的该线路的长度值进行比较，若二者的偏差超过设定的临界值，则停止该初始化过程。本发明还公开了一种避免数字用户线近端假激活的装置，包括：近端收发单元，用于对与远端之间的用于信号传输的线路长度进行估算，将得出的近端与远端间的线路长度估计值与系统提供的该线路长度值进行比较，若二者的偏差超过设定的临界值，则停止该初始化过程。本发明还公开了一种通信系统，包括分离/整合器，还包括近端收发单元。本发明解决了在串扰较大的环境中如何避免假激活的问题。

Description

避免数字用户线近端假激活的方法、装置及通信系统

技术领域

本发明涉及数字用户线技术，特别是避免数字用户线近端假激活的方法、装置及通信系统。

背景技术

数字用户线(Digital Subscriber Line，DSL)技术是一种通过电话双绞线，即无屏蔽双绞线(Unshielded Twist Pair，UTP)进行数据传输的高速传输技术，包括非对称数字用户线(Asymmetrical Digital Subscriber Line，ADSL)、甚高速数字用户线(Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line，VDSL)、基于综合业务数字网(Integrated Services Digital Network，ISDN)的用户数字线(ISDN Digital Subscriber Line，IDSL)和单线对高速数字用户线(Single-pair High-bit-rate Digital Subscriber Line，SHDSL)等。

在各种数字用户线技术(xDSL)中，除了IDSL和SHDSL等基带传输的DSL外，采用通带传输的DSL利用频分复用技术使得DSL与传统电话业务(Plain Old Telephone Service，POTS)共存于同一对双绞线上，其中DSL占据高频段，POTS占用4KHz以下基带部分，POTS信号与DSL信号通过分离/整合器(Splitter)进行分离或合并。通带传输的xDSL采用离散多音频调制(Discrete Multi-Tone Modulation，DMT)技术进行调制和解调。提供多路DSL接入的设备叫做DSL接入复用器(DSL Access Multiplexer，DSLAM)。

xDSL系统连接关系示意图如图1所示，其中，DSLAM12包括远端收发单元121和分离/整合器122，对于无屏蔽双绞线(UTP)14而言，公用电话交换网16的一侧为近端，计算机11的一侧为远端。在上行方向，信号的发送流程为：

远端收发单元121接收来自计算机11的DSL信号并对所收到的信号进行放大处理，将处理后的DSL信号发送至分离/整合器122；

分离/整合器122将来自远端收发单元121的DSL信号和电话终端13的POTS信号进行整合处理；

整合后的信号通过多路的UTP14进行传输，由对端DSLAM15中的分离/整合器151接收；

分离/整合器151将所接收的信号进行分离，将其中的POTS信号发送至公用电话交换网(Public Switched Telephone Network，PSTN)16，将其中的DSL信号发送至DSLAM150的局端收发单元152，局端收发单元152再将所收到的信号进行放大处理后发送至网络管理系统(NetworkManagement System，NMS)17。

在信号的下行方向，则信号按照与上述相反的顺序进行传输。

其中，xDSL系统中的收发单元从启动到正常工作需要经过握手(Handshake)、信道发现(Channel Discovery)、训练(Training)、信道分析及交换(Channel Analysis and Exchange)等过程，这一过程统称为初始化阶段，最终进入正常工作状态。握手主要完成收发单元的发现、工作模式的确定等功能。信道发现主要完成信道特性的检测、噪声的检测、交换相关工作参数等功能。训练主要的功能是完成时域均衡器及回波抵消器等自适应系统的训练。因为在传送过程中，由于信号自身的特性，不同频率的信号其信道衰减是不一样的，时域均衡器完成的功能就是使衰减大致相同；另外，信号的发送有时会对信号的接收造成干扰，在发送端接收到了自身的发射信号，而回波抵消器用于消除返回的发射信号。信道分析及交换主要完成线路承载能力的确定并把确定后的参数相互交换。

目前，普通的无屏蔽双绞线上的线间高频隔离度不高，并且，随着DSL使用的载波频率不断提高，高频信号的串扰程度也就变得越来越严重，这使得科技人员不得不投入大量的精力去解决无时不在的串扰所产生的一系列问题。

而xDSL系统中的收发单元在初始化阶段就使用多个频率，致使在初始化时就存在串扰，尤其是VDSL2表现得尤为突出，因为VDSL2不仅使用A43载波组，而且还使用了V43载波组，A43上行的频率标号为9、17、25，下行为40、56、64，V43上行的频率标号为944、972、999，下行为257、383、511，可见VDSL2使用的频率较高，串扰也更为严重。

当串扰比较严重的时候，就会导致有些没有连接对端的收发单元进行虚假的初始化过程，并进入一个虚假的连接状态，甚至有时候会进入虚假的最终的正常工作状态。例如在图2所示的环境中，端口1与用户终端(CPE)直接连接，而端口2和CPE并无连接，但是由于串扰，导致CPE接收到端口2发送的鉴权信息，或CPE发送给端口1的鉴权应答被端口2接收到，从而使得CPE与端口2进入一个虚假的连接状态。发生这样的情况会带来很多不利的结果，如：产生不必要的信号干扰，浪费能源等等。

现有技术中对此问题的解决办法是这样的：依然以图2为例，在初始化的握手阶段，端口1和端口2同时发送带有鉴权信息的消息，该消息中包含唯一的权数据。由于串扰，CPE会接收到端口2的鉴权消息，但由于串扰衰减的原因，CPE从端口2接收到的的信号比从端口1直接接收到的信号小很多，CPE不能正确地解调端口2发送的鉴权消息。当CPE收到端口1发送过来的消息后，从这个消息里解析出权数据，并把这个权数据放在鉴权应答消息里面发送回去。由于串扰，端口1和端口2都能接收到CPE发送的鉴权应答消息，从该消息里提取出权数据后，与自身刚才发送的鉴权消息中的权数据进行对比，如果相同则为合法，不相同则为不合法。因此，只有端口1接收到鉴权应答消息后，才能判断为合法，而端口2由于没有接收到合法的鉴权应答消息而回退到刚上电时的静默(C-QUIET)状态。

但是，本方法的成立存在一个前提，那就是需要串扰较小，CPE不能正确的解调端口2发送的鉴权消息。但在实际的使用中，很可能由于串扰较大，使得端口2发送的鉴权消息能够被CPE解析出来，这样，CPE就可能对两个端口都回应，而不能有效制止端口2的初始化而假激活。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供避免数字用户线近端假激活的方法、装置及通信系统，用以在串扰较大的环境下，避免由串扰造成的近端假激活。

本发明的实施例提供了一种避免数字用户线近端假激活的方法，近端在初始化阶段，对与远端之间的用于信号传输的线路长度进行估算，将得出的近端与远端间的线路长度估计值与系统提供的该线路的长度值进行比较，若二者的偏差超过设定的临界值，则停止该初始化过程。

本发明的实施例还提供了一种避免数字用户线近端假激活的装置，包括：

近端收发单元，用于对与远端之间的用于信号传输的线路长度进行估算，将得出的近端与远端间的线路长度估计值与系统提供的该线路长度值进行比较，若二者的偏差超过设定的临界值，则停止该初始化过程。

本发明的实施例还提供了一种通信系统，包括分离/整合器，还包括：

近端收发单元，用于对与远端之间的用于信号传输的线路长度进行估算，将得出的近端与远端间的线路长度估计值与系统提供的该线路长度值进行比较，若二者的偏差超过设定的临界值，则停止该初始化过程。

本发明中，近端的收发单元在初始化阶段，对近端与远端间无屏蔽双绞线的线路长度进行估算，并将估算结果与系统提供的线路长度值对比，若相差较大，则表明为虚假初始化，并中止该初始化过程。由于在串扰较大的环境下，CPE可能会对串扰的鉴权消息也进行应答，本发明通过各端口对近端与远端间的线路长度进行估算，而发生串扰的信号衰减值较大，其估算出的线路长度值会比系统提供的线路长度值大很多，这样就能够正确检测串扰，及时中止错误初始化，从而实现了现有技术无法解决的在串扰较大的环境中如何避免假激活的问题，并进一步节省了设备的能源浪费，同时有效的解决了假激活导致的线路噪声串扰，改善了线路环境。

附图说明

图1为现有技术中xDSL系统连接关系示意图；

图2为现有技术中串扰导致虚假初始化的原理示意图；

图3为本发明的实施例中频率与衰减的关系示意图；

图4为本发明的实施例中避免数字用户线近端假激活的方法流程图；

图5为本发明的实施例中避免数字用户线近端假激活的装置结构图；

图6为本发明的实施例中的通信系统结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本发明在串扰比较大的环境中，通过近端的收发单元在初始化阶段，对近端与远端间无屏蔽双绞线的线路长度进行估算，以下简称为线路长度，并将估算结果与系统提供的线路长度值对比，若相差较大，则表明为虚假初始化，并中止该初始化过程；否则继续执行初始化过程。本发明基于的原理为：利用现有技术在近端的收发单元分别得出多个频率在同一条线路上的衰减值，将每个衰减值分别与一一定线路长度的理论衰减值相除，所述理论衰减值为一个经验值，可以通过长期地使用或实验得出。对得出的多个频率的线路长度值求平均值，该平均值可以为代数平均值也可以为加权平均值，把该线路长度的平均值与系统提供的线路长度值进行比较。

采用求平均值的方法来估算线路长度的合理性可以通过以下这个实验得出：

载波序列描述	上行载波序列		下行载波序列		传输模式
							频率索引	最大功率(dBm)	频率索引	最大功率(dBm)
A43	9   17  25	-1.65	40  56  64	-3.65	双工
						A43c	9   17  25	-1.65	257 293 337	-3.65	双工
B43	37  45  53	-1.65	72  88  96	-3.65	双工
						B43c	37  45  53	-1.65	257 293 337	-3.65	双工
C43	7   9	-1.65	12  14  64	-3.65	双工
						J43	9   17  25	-1.65	72  88  96	-3.65	双工
V43	944 972 999	-16.65	257 383 511	-3.65	双工
						V43P	9   17  25	-1.65	257 383 511	-3.65	双工
V43I	37  45  53	-1.65	257 383 511	-3.65	双工
						V43-S	944 999	-16.65	257 383	-3.65	双工
V43P-S	17  25	-1.65	257 383	-3.65	双工
						V43I-S	45  53	-1.65	257 383	-3.65	双工

表1

表1为4.3125kHz信号族的载波序列，VDSL2采用A43和V43的载波组，上行和下行各6个共12个频率，以这12个频率在同一条线径为0.4m、长度为600m的线路上传输信号为例，通过实验得出图3所示的频率与衰减的关系图。

图3中，光滑曲线为在该线路上实际测试到的衰减函数曲线；带倒三角的曲线为根据采用代数平均值算法估算出的线路长度，利用现有技术中的相关公式，反推得出的在整个频带上的衰减函数曲线；带十字的曲线为根据采用加权平均值算法估算出的线路长度，利用现有技术中的相关公式，反推得出的在整个频带上的衰减函数曲线。从图3中可以看出，三条曲线非常接近，由此可见，采用平均值的方法估算出的线路长度是较为准确的。

图3中的三条曲线都是在线路上未发生串扰的情况下得出的，如果线路上发生了串扰，由于串扰的信号衰减较大，根据该串扰信号估算出的线路长度也会发生较大变化。

本发明的实施例即利用了以上原理，来检测串扰的发生，以避免DSL的近端假激活现象。图4为本发明的实施例中避免数字用户线近端假激活的方法流程图，该方法依然以图2所示的场景为例，具体执行以下步骤：

步骤401、近端的端口1和端口2与远端的CPE进入初始化阶段。

步骤402、CPE发送A43和V43的上行载波序列，共包括6个载波，由于发生了串扰，该载波序列被端口1和端口2都接收到了，其中，端口2接收到的6个载波为串扰产生的。根据接收到的载波，端口1和端口2能够根据现有的算法得出传送这6个载波的6个频率在线路上的衰减值。

步骤403、端口1和端口2分别将6个频率的衰减值与1公里线路的衰减理论值相除，分别得到6个线路长度估计值。所述衰减理论值是一个经验值，通过长期的设备使用或实验能够得出。当然，此处并不仅限于取1公里线路的衰减理论值，根据不同的应用环境，应该选择最适用当前网络环境的衰减理论值。

步骤404、端口1和端口2分别计算6个线路长度估计值的平均值作为线路长度平均估计值，该平均值可以为代数平均值也可以为加权平均值。计算代数平均值时，先将6个线路长度估计值L₁-L₆相加，和整除6即为代数平均值；计算加权平均值时，首先要为每个频率赋予一个权值，该权值表示的意义为该频率在信号传输中所占的比重，6个权值的和为1，将6个线路长度估计值分别乘以各自的权值并求和，即得到加权平均值。

步骤405、端口1和端口2分别将得到的线路长度平均估计值与系统提供的线路长度值相比较，如果差别较大，则表明该鉴权应答是串扰产生的，于是执行步骤406。因为串扰的信号衰减较大，其衰减值与1公里线路衰减理论值相除，得到的线路长度值也会比系统提供的线路长度值大很多，偏差率的计算公式为：

偏差率＝|(实际长度-估算值)/实际长度|；

根据使用经验，串扰信号的偏差率往往会大于20％，因此，在本实施例中可将20％作为临界值，当线路长度偏差率大于20％，表明该信号为串扰信号。如果差别小于20％，则执行步骤407。

步骤406、端口2退出初始化过程。

步骤407、端口2继续执行初始化过程。

获取系统提供的线路长度值有多种方法，第一种方法是由网络运营商直接提供线路长度的信息，并保存在网络管理系统的数据库中，近端收发单元通过查询网络管理系统数据库直接就能获得。目前，一些大的运营商已经在网络管理系统的数据库中建立了线路长度的资源库，例如英国电信(BT)和美国电报电话公司(AT&T)，直接查询这样的资源库就可以获得线路长度值；另一种方法在没有线路资源库的情况下，近端收发单元采用现有的单端线路测试(SELT)的方法或双端测试的方法(DELT)来获取各端口的线路长度，并保存在网络管理系统的数据库中，需要线路长度值时，再去网络管理系统数据库查询获取。SELT方法是一种常用的测量线路参数的方法，是由近端收发单元在线路上发送一定频率的频谱，根据反射回来的频谱，获得线路的相关参数，这些参数中就包括线路的长度，DELT方法是由近端收发单元与远端的调制解调器共同参与测试，相互交换参数，最终得到包括线路长度在内的测试数据。当然，线路长度的测试方法并不仅限于以上这两种。

在现有技术中，对于由串扰引起的虚假连接状态，有一个必要的前提是串扰较小，CPE不能正确的解调由串扰导致的端口2的鉴权消息，而本发明的实施例中的技术方案在串扰较大的情况下也依然可以应用。即使串扰大到使得端口2发送的鉴权消息也能被CPE正确解调，并且对两个鉴权消息都作出了应答，由于到达端口2的应答消息是由于串扰产生的，其衰减值很大，按照本发明的实施例的算法得出的线路长度平均估计值与系统提供的线路长度值偏差很大，端口2会立即停止初始化，回到静默态(C-QUIET)，从而避免了虚假连接的发生。

本发明的实施例还提出了一种避免数字用户线近端假激活的装置，该装置的结构如图5所示，包括：

近端收发单元51，用于对与远端之间的用于信号传输的线路长度进行估算，将得出的近端与远端间的线路长度估计值与系统提供的该线路长度值进行比较，若二者的偏差超过设定的临界值，则停止该初始化过程。

进一步的，所述近端收发单元具体包括：

线路测试模块511，用于采用单端测试或双端测试的方法获取线路的长度值，将所述长度值发送给线路长度信息上报模块；

线路长度信息上报模块512，将所述线路测试模块511测得的线路长度值上报给网络管理系统；

线路长度估算模块513，用于对信号传输的线路长度进行估算，将估计值与系统提供的该线路长度值比较，并根据比较结果选择继续或中止初始化过程。

在运营商不能向网络管理系统直接提供线路长度值信息的情况下，近端收发单元可以包括以上所述线路测试模块511和线路长度信息上报模块512，以通过测试的方法来获取线路长度值，并保存在网络管理系统的数据库中。如果运营商能够直接提供线路长度值信息，则以上这些模块并非必须存在。

近端收发单元51还用于测量上行和/或下行载波组各个频率的衰减值，并将所述各衰减值与一预设线路长度的理论衰减值相除，得出线路长度的估计值，并计算线路长度平均估计值。该平均估计值可以为代数平均估计值或加权平均估计值。

图5所示装置实现了本发明提出的通过估算线路长度来避免数字用户线近端假激活的思想，使得该方法能够通过硬件装置直接完成。

本发明的实施例还提出了一种通信系统，该系统的结构图如图6的虚线框中所示，包括：

近端收发单元51，用于对信号传输的线路长度进行估算，将得出的线路长度估计值与系统提供的该线路的长度值进行比较，当二者的偏差超过一临界值，则停止该初始化过程。

分离/整合器63，用于将从近端收发单元51接收到的信号与语音信号进行合并后发送给用户，及将从用户接收到的信号进行分离后，把数据信号部分发送给所述近端收发单元51。

该系统还可以进一步包括：

网络管理系统62，用于维护线路长度信息数据，并将线路长度值下发给近端收发单元51；

其中，网络管理单元62具体还可以包括以下模块：

启动线路测试模块621，用于通知近端收发单元的线路测试模块511启动线路测试。

线路信息处理模块622，用于获取近端收发单元线路长度信息上报模块512测试得到的线路长度数据，并储存于网管系统数据库内的运营线路长度信息数据中。

图6中其它模块的功能与图1所示系统中对应模块的功能相同。为简单起见，图6中仅仅画出一个收发单元和一个分离/整合器，在实际应用中可以有多个。

一个近端收发单元对应一个端口以及一个分离/整合器，当一个收发单元接收到初始化消息后，根据该消息的载波组，把各频率的衰减值除以1公里的衰减理论值，对得到的各频率的线路长度估计值求平均值，可以为代数平均值也可以为加权平均值。最后把得到的平均估计值与线路的实际长度相比较，若偏差率大于20％，则本收发单元停止初始化过程，回到静默状态，以避免假激活。当然，临界值并非仅限于20％，该值的确定依赖于具体的网络和线路环境。

当然，本发明所述的避免数字用户线近端假激活的方法及系统所应用的介质并非仅限于无屏蔽双绞线，在其它的传输介质如电力线或同轴电缆上同样适用。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (14)

1、一种避免数字用户线近端假激活的方法，其特征在于，近端在初始化阶段，对与远端之间的用于信号传输的线路长度进行估算，将得出的近端与远端间的线路长度估计值与系统提供的该线路的长度值进行比较，若二者的偏差超过设定的临界值，则停止该初始化过程。

2、根据权利要求1所述的避免数字用户线近端假激活的方法，其特征在于，所述对信号传输的线路长度进行估算具体执行以下步骤：

测量用于信号传输的上行和/或下行载波组各个频率的衰减值，将所述各衰减值与一预设线路长度的理论衰减值相除，得出近端与远端间线路长度的估计值，计算近端与远端间的线路长度平均估计值。

3、根据权利要求2所述的避免数字用户线近端假激活的方法，其特征在于，所述计算近端与远端间的线路长度平均估计值具体为计算近端与远端间的线路长度代数平均估计值或线路长度加权平均估计值。

4、根据权利要求3所述的避免数字用户线近端假激活的方法，其特征在于，当计算所述近端与远端间的线路长度代数平均估计值时，包括：

将各近端与远端间的线路长度估计值相加，除以所述线路长度估计值的个数，得出所述近端与远端间的线路长度代数平均估计值。

5、根据权利要求3所述的避免数字用户线近端假激活的方法，其特征在于，当计算所述近端与远端间的线路长度加权平均估计值时，包括：

将各近端与远端间的线路长度估计值与预设置的权值相乘，乘积的和为所述近端与远端间的线路长度加权平均估计值。

6、根据权利要求1至5中任意一项所述的避免数字用户线近端假激活的方法，其特征在于，获取系统提供的该线路的长度值的方法为：

从网络管理系统数据库中获取近端与远端间的线路长度值。

7、根据权利要求6所述的避免数字用户线近端假激活的方法，其特征在于，网络管理系统数据库中近端与远端间的线路长度值的获取方法为：

运营商在网络管理系统数据库中提供线路长度信息数据。

8、根据权利要求6所述的避免数字用户线近端假激活的方法，其特征在于，网络管理系统数据库中近端与远端间的线路长度值的获取方法为：

采用单端线路测试或双端线路测试的方法获取近端与远端间的线路长度值，保存在网络管理系统数据库中。

9、根据权利要求1至5中任意一项所述的避免数字用户线近端假激活的方法，其特征在于，计算所述偏差的方法为：

偏差＝(实际线路长度—线路长度平均估算值)/实际线路长度。

10、一种避免数字用户线近端假激活的装置，其特征在于，包括：

近端收发单元，用于对与远端之间的用于信号传输的线路长度进行估算，将得出的近端与远端间的线路长度估计值与系统提供的该线路长度值进行比较，若二者的偏差超过设定的临界值，则停止该初始化过程。

11、根据权利要求10所述的避免数字用户线近端假激活的装置，其特征在于，所述近端收发单元具体包括：

线路测试模块，用于采用单端测试或双端测试的方法获取线路的长度值，将所述长度值发送给线路长度信息上报模块；

线路长度信息上报模块，将所述线路测试模块测得的线路长度值上报给网络管理系统；

线路长度估算模块，用于对信号传输的线路长度进行估算，将估计值与系统提供的该线路长度值比较，并根据比较结果选择继续或中止初始化过程。

12、一种通信系统，包括分离/整合器，其特征在于，还包括：

近端收发单元，用于对与远端之间的用于信号传输的线路长度进行估算，将得出的近端与远端间的线路长度估计值与系统提供的该线路长度值进行比较，若二者的偏差超过设定的临界值，则停止该初始化过程。

13、根据权利要求12所述的通信系统，其特征在于，该系统进一步包括：

网络管理系统，用于维护线路长度信息数据，将线路长度值下发给近端收发单元。

14、根据权利要求13所述的通信系统，其特征在于，所述网络管理系统具体包括：

启动线路测试模块，用于通知近端收发单元启动线路长度测试；

线路信息处理模块，用于获取近端收发单元测试得到的线路长度数据并储存于网络管理系统数据库中。

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