DE10001150A1 - Adaptive Anpassung der Datenübertragungsparameter bei xDSL-Verfahren zur Verringerung von Übertragungsfehlern bei der Datenübertragung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von kontinuierlich auftretenden Übertragungsfehlern bei der Datenübertragung zwischen einem Teilnehmer 1a...1n und einer Vermittlungsstelle 2, bei deren Aufbau die Leitungseigenschaften ermittelt und die Datenübertragungsrate an die ermittelten Leitungseigenschaften angepaßt wurde. DOLLAR A Im weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behand­ lung von kontinuierlich auftretenden Übertragungsfehlern bei der Datenübertragung zwischen einem Teilnehmer und einer Ver­ mittlungsstelle, wie es im Oberbegriff des beigefügten An­ spruches 1 beschrieben ist, und eine Vorrichtung zur Durch­ führung dieses Verfahrens, wie es im Oberbegriff des beige­ fügten Anspruches 6 beschrieben ist.

Moderne Vermittlungsstellen im elektronischen Wählsystem Di­ gital (EWSD) sind bereits in der Lage, dem Teilnehmer neben den analogen oder digitalen Telefondiensten im POTS (Plain Old Telephone Service) - oder ISDN-System auch hochbitratige Datendienste im xDSL(x Digital Subscriber Line)-Verfahren zur Verfügung zu stellen. So ist im ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)-Verfahren von der Vermittlungsstelle zum Teilnehmer eine Datenübertragungsrate von bis zu 8 MBit/s und bis zu 640 kBit/s vom Teilnehmer zur Vermittlungsstelle mög­ lich.

Die Schnittstelle zwischen dem Teilnehmer und der Vermitt­ lungsstelle bzw. dem Übertragungsnetz bildet das Leitungsmo­ dul (auch Line Card oder SLMI, Subscriber Line Module Inter­ net), das sich in der Vermittlungsstelle befindet. An einem Leitungsmodul sind dabei mehrere Teilnehmer (z. B. 8 Teilneh­ mer) mit ihren Endgeräten (z. B. analoges Telefon und Compu­ ter) angeschlossen.

Ausgangsseitig verfügen diese Leitungsmodule über eine PCM- Schnittstelle (Pulse Code Modulation) zur Übertragung von Sprachdaten im Sprachnetz. Außerdem verfügen diese Leitungs­ module ausgangsseitig über eine Schnittstelle (wie z. B. im Frame-Relay-, Ethernet- oder ATM-System) zur paketorientier­ ten Datenübertragung in einem Datenübertragungsnetz mit hohen Datenübertragungsraten.

Beim Stand der Technik besitzen diese Leitungsmodule, die z. B. nach dem Standard G.992.1 (G.dmt) bzw. G.992.2 (G. Lite) keine Vorkehrungen zur Fehlerbehandlung von kontinuierlichen CRC-Fehlern (Cyclic Redundancy Check), die jedoch die Rahmen­ struktur der Übertragungsrahmen nicht komplett zerstören. Diese Fehler sind jedoch teilweise derart gravierend, daß sie zu einem kompletten Abbruch der hochbitratigen Datenverbin­ dung führen können, wodurch die dem Teilnehmer garantierte Übertragungsrate nicht eingehalten werden kann.

Der Grund für das gehäufte Auftreten dieser Fehler ist, daß sich die Leitungseigenschaften während der Dauer einer Ver­ bindung ändern können, z. B. durch ein Hinzukommen neuer Stö­ rer im gleichen Kabelbündel, Temperatureinflüssen und Alte­ rungseffekte der technischen Infrastruktur.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, ein Verfah­ ren zur Behandlung von kontinuierlich auftretenden Übertra­ gungsfehlern während der Dauer einer Datenübertragung zwischen einem Teilnehmer und einer Vermittlungsstelle gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Anspruches 1 und eine Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Ober­ begriff des beigefügten Anspruches 6 bereitzustellen, bei de­ nen eine Verringerung der Übertragungsfehler ermöglicht wird.

Diese Ausgabe wird durch ein Verfahren zur Behandlung von kontinuierlich auftretenden Übertragungsfehlern gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem beigefügten Anspruch 6 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird während der Dauer einer Verbindung zur Datenübertragung ständig die Bitfehlerrate auf dem Leitungsmodul gemessen. Bei Überschreiten einer voreingestellten Bitfehlerrate werden dann entsprechende Maßnahmen, die zu einer Reduzierung der Fehlerhäufigkeit (Bitfehlerrate) führen, ergriffen. Dadurch wird eine deutlich bessere Quali­ tät der Datenübertragung erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 und 7 bis 10 angegeben.

Die Maßnahmen, die zu einer Reduzierung der Bitfehlerrate er­ griffen werden, können dabei z. B. während einer schnellen Initialisierungsprozedur (sog. Fast Retrain) durchgeführt werden. Dabei werden die Leitungseigenschaften der Übertra­ gungsleitung erneut ermittelt und ein vorhandenes Profil, das den Übertragungscharakteristiken der Übertragungsleitung am nächsten kommt, eingestellt. Das neu eingestellt Profil paßt entsprechend die Datenübertragungsrate, mit einem größeren Sicherheitsabstand, an die Leitungseigenschaften an.

Eine volle Initialisierungsphase eignet sich ebenfalls zur Anpassung der Datenübertragungsrate. Die volle Initialisie­ rungsphase hat dabei den Vorteil, daß die Leitungseigenschaf­ ten wesentlich genauer ermittelt werden, und daß die Anpas­ sung der Parameter der Datenübertragung (d. h. die Datenüber­ tragungsrate) somit wesentlich genauer an die Leitungseigen­ schaften erfolgen kann.

Die Anpassung erfolgt dabei nicht sofort bei Auftreten der Fehler, sondern erst nach einer gewissen Zeit, in der die Fehler kontinuierlich auftreten.

Das beschriebene Verfahren wird bevorzugt in xDSL-Systemen, wie ADSL- und UDSL-Datenübertragungssystemen, angewendet.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten Zeich­ nungen näher erläutert, in denen zeigen

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Vermittlungsstelle mit den daran angeschlossenen Teilnehmern

Fig. 2a die Aufteilung des Frequenzspektrums bei ADSL- Datenübertragung

Fig. 2b ein Beispiel eines Profils für die Datenübertragung, und

Fig. 3 schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, beinhaltet die Vermittlungsstelle (Central Office, CO) 2 unter anderem die Leitungsmodule 3a . . . 3 m zum Anschluß der Teilnehmer bzw. deren Endgeräte (Customer Premises Equipment, CPE) 1a . . . 1n an die Vermitt­ lungsstelle 2. Diese Leitungsmodule 3a . . . 3 m stellen dem Teilnehmer 1a . . . 1n sowohl herkömmliche Telefondienste (POTS oder ISDN) zur Verfügung, als auch hochbitratige Datendienste (ADSL, UDSL).

Dem Teilnehmer 1a . . . 1n stehen dabei verschiedene Endgeräte, wie ein Telefon 11a . . . 11n und ein Computer mit einem XDSL- Modem 12a . . . 12n zur Nutzung der angebotenen Dienste zur Verfügung. Die angebotenen Dienste werden dabei beim Teilneh­ mer 1a . . . 1n durch einen Splitter 13a . . . 13n auf die jewei­ ligen Endgeräte aufgeteilt.

In der Vermittlungsstelle 2 werden die angebotenen Dienste durch die Line Card 3a . . . 3n auf die jeweiligen Übertra­ gungsnetze aufgeteilt. So werden Sprachdaten z. B. im PCM- Verfahren über das Sprachnetz übertragen und die hochbitra­ tige Datenübertragung erfolgt über eine eigene Schnittstelle, die z. B. mit dem Internet verbunden ist(Datennetz).

Die xDSL-Datenübertragung wird nachfolgend anhand des Fre­ quenzspektrums des ADSL-Systems, wie es in Fig. 2a gezeigt wird, beschrieben.

Das Frequenzband ist dabei wie folgt aufgeteilt: Im Bereich bis 30 kHz findet die Übertragung der Telefondienste (analog oder digital) statt. Der Frequenzbereich von 30 kHz bis 138 kHz dient zur Datenübertragung vom Teilnehmer zur Vermitt­ lungsstelle (Data-Upstream) und der Bereich von 138 kHz bis 1,1 MHz zur Datenübertragung von der Vermittlungsstelle zum Teilnehmer (Data-Downstream).

Die Datenübertragung ist dabei wiederum in einzelne Ab­ schnitte über den Frequenzbereich, den sogenannten Bins, auf­ geteilt. Jedes Bin belegt dabei einen bestimmten Frequenzbe­ reich mit einer Bandbreite von 4,3125 kHz, wobei in jedem Bin die Datenübertragung im Quadraturamplitudenmodulationsverfah­ ren (QAM) mit einer einstellbaren Bitrate erfolgt. Die ge­ samte Datenübertragungsrate ergibt sich dabei aus der Summe der Datenübertragunsraten der einzelnen Bins.

Die maximale Datenübertragungskapazität eines Übertragungska­ nals ergibt sich, abgesehen von den elektrischen Kenngrößen, aus dem Signal/Rauschabstand. Das heißt, daß die Datenüber­ tragungskapazität geringer ist, je geringer der Sig­ nal/Rauschabstand ist. Diese Übertragungskapazität nimmt da­ bei bei zunehmender Übertragungsfrequenz ab.

Ein für die Fast-Retrain-Phase (schnelle Initialisierungspro­ zedur) abgespeichertes Profil enthält für jedes Bin eine be­ stimmte Datenübertragungsrate (in Bit pro Bin pro Hz angege­ ben), wie in Fig. 2b zu sehen ist. Bei einem Fast-Retrain werden die Kanal- bzw. Leitungseigenschaften des Übertra­ gungskanals ermittelt, und entsprechen der maximal möglichen Kapazität des Übertragungskanals. Dabei wird die eingestellte Datenübertragungsrate in der Regel niedriger eingestellt als die maximal mögliche Datenübertragungsrate, um einen Sicher­ heitsabstand bei der Datenübertragung zu erhalten.

Zur Auswahl der Datenübertragungskapazität sind mehrere sol­ che Profile abgespeichert, um die Datenübertragung an unter­ schiedliche Leitungseigenschaften anzupassen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden wichtige Charakteris­ tika der Datenübertragung (z. B. Bitfehlerrate) ständig über­ wacht. Bei Überschreiten einer bestimmten Bitfehlerrate werden automatisch Maßnahmen ergriffen, um dieses Problem zu beheben.

Diese Maßnahmen können dabei das Auslösen einer schnellen Initialisierungsprozedur (sog. Fast Retrain), einer vollen Initialisierungsprozedur oder weiterer Verfahren sein, bei denen die Leitungseigenschaften erneut gemessen werden und/oder Sender bzw. Empfänger neu aufeinander abgestimmt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden vor diesen Prozeduren jedoch die Margins, d. h. der Sicherheitsabstand zwischen der maximal möglichen Datenübertragungsrate und der tatsächlichen Datenübertragungsrate neu berechnet. Dabei wird für den wei­ teren Betrieb ein höherer Sicherheitsabstand eingestellt, d. h. eine niedrigere Datenübertragungsrate, als theoretisch möglich, um einen fehlerfreien Betrieb der Datenübertragung zu gewährleisten.

Die Grundlage für die Anpassung der Margins bilden einerseits die Messungen des Signal/Rauschabstandes während der letzten Initialisierungsprozeduren bzw. die Informationen über die Leitungslänge oder, bei Ländern mit Freileitungen, Informati­ onen über die Tageszeit, daß sich ebenfalls über die Tages­ zeit die Leitungseigenschaften (z. B. durch Temperatur) än­ dern können.

Eine weitere Grundlage für die Neuberechnung der Sicherheits­ reserve (Margins) ergibt die Messung der Bitfehlerrate, d. h. die Anzahl der aufgetretenen Fehler pro Zeiteinheit.

Wie in Fig. 3 gezeigt wird, ist die erfindungsgemäße Vorrich­ tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der Line Card 3 in der Vermittlungsstelle realisiert.

Während des Verbindungsaufbaus werden durch die Line-Card 3 durch Ausmessen der Übertragungsleitung zwischen der Vermitt­ lungsstelle und dem Teilnehmer die Leitungseigenschaften hin­ sichtlich der maximal möglichen Datenübertragungsrate ermit­ telt.

Nachdem durch Ausmessen der Leitungseigenschaften durch die Line Card 3 die maximal mögliche Datenübertragungsrate ermit­ telt wurde, wird ein entsprechendes Profil, das den gemesse­ nen Leitungseigenschaften am nächsten kommt, ausgewählt und für die Dauer der Datenübertragung eingestellt. Bei der Ein­ stellung eines Profils wird dabei ein bestimmter Sicherheits­ abstand (Margin) eingehalten, d. h. daß die eingestellte Da­ tenübertragungsrate einen bestimmten Wert unterhalb der maxi­ mal möglichen Datenübertragungsrate eingestellt wird. Eine Vielzahl von möglichen Profilen ist in einer Speichervorrich­ tung auf der Line Card abgespeichert.

Die Überwachung der Datenübertragung erfolgt von dem Mittel 31 während der gesamten Dauer der Datenübertragung. Die Über­ wachung erfolgt dabei hinsichtlich der Messung der Bitfehler­ rate. Übersteigt die Bitfehlerrate einen bestimmten, vorein­ gestellten Wert über eine bestimmte Dauer, so wird die Daten­ übertragung an die Leitungseigenschaften durch das Mittel 32 angepaßt.

Die Datenübertragung wird angepaßt, indem der Sicherheitsab­ stand (Margin) zur ermittelten maximal möglichen Datenüber­ tragungsrate vergrößert wird. Diese Anpassung kann z. B. da­ bei durch das Auslösen einer kurzen oder vollen Initialisie­ rungsprozedur durch die Line Card erfolgen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Behandlung von kontinuierlich auftretenden Übertragungsfehlern bei der Datenübertragung zwischen einem Teilnehmer 1a . . . 1n und einem Leitungsmodul 3a . . . 3 m in einer Vermittlungsstelle 2, wobei beim Verbindungsaufbau zur Daten­ übertragung die Leitungseigenschaften ermittelt und die Da­ tenübertragungsrate an die ermittelten Leitungseigenschaften angepaßt werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte kontinuierliches Überwachen der Datenübertragung während der Dauer der Datenübertragung zum Erkennen von Übertragungsfeh­ lern, wobei die Bitfehlerrate der Datenübertragung während der gesamten Dauer der Datenübertragung gemessen wird, und, wenn die Bitfehlerrate einen bestimmten Wert übersteigt, Anpassen der Datenübertragung durch Verringern der Datenüber­ tragungsrate.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung durch das Auslösen einer schnellen Initia­ lisierungsprozedur erfolgt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung durch das Auslösen einer vollen Initiali­ sierungsprozedur erfolgt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung nach einer bestimmten Zeit stattfindet, in der die Übertragungsfehler kontinuierlich auftreten.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es im ADSL- bzw. UDSL-Datenübertragungsverfahren angewen­ det wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch
Mittel (31) zum kontinuierlichen Überwachen der Datenübertra­ gung während der Dauer der Datenübertragung und zum Erkennen von Übertragungsfehlern, wobei die Bitfehlerrate der Daten­ übertragung während der gesamten Dauer der Datenübertragung gemessen wird, und, wenn die Bitfehlerrate einen bestimmten Wert übersteigt,
Mittel zum Anpassen (32) der Datenübertragung durch Verrin­ gern der Datenübertragungsrate.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (32) zum Anpassen der Datenübertragung die Da­ tenübertragungsrate während einer schnellen Initialisierungs­ prozedur anpassen.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (32) zum Anpassen der Datenübertragung die Da­ tenübertragungsrate während einer vollen Initialisierungspro­ zedur anpassen.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (32) zum Anpassen der Datenübertragung die Da­ tenübertragung nach einer bestimmten Zeit anpassen, in der die Übertragungsfehler kontinuierlich auftreten.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie im ADSL- bzw. UDSL-Datenübertragungsverfahren ange­ wendet wird.