DE10112803A1 - Verfahren zum Verbessern der Übertrgungsqualität zwischen Telekommunikationseinrichtungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Übertragungsqualität zwischen Telekommunikationseinrichtungen (CPE; CO). Die von einer xDSL Transceiver Unit - Central Office (ATU-C) downstream zu einer xDSL Tranceiver Unit - Remote (ATU-R) übertragbaren Daten werden dadurch optimiert übertragen, dass zur Optimierung der Datenübertragungsrate (B/b) der zur Datenübertragung zur Verfügung stehende Frequenzbereich (F) gegebenenfalls partiell mit einem Korrekturwert (k) beaufschlagt wird, welcher aufgrund vorhersagbarer Störungen (AM) mit Hilfe von statistischen Informationen gewonnen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern der Übertragungsqualität zwischen Telekommunikati­ onseinrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim Übertragen von Sprachdaten und Allgemeindaten sollen die Übertragungskapazitäten optimal genutzt werden. Unter Allge­ meindaten seien hier Daten unterschiedlicher Kategorien wie z. B. Dateidaten, Videodaten, Emaildaten etc. zusammenge­ fasst.

Mit Hilfe von zum Beispiel einer Splittermatrix werden Spra­ che und Allgemeindaten typischerweise durch passive Tiefpass- bzw. Hochpassfilter getrennt und auf eine Kupferdoppelader - ein sogenanntes a/b Adernpaar - gegeben. Während für die Ü­ bertragung eines Telefongesprächs, also die Übertragung von Sprachdaten, nur ein kleiner Bereich im Frequenzband verwen­ det wird, werden im Bereich der höheren Frequenzen die Daten mit Hochgeschwindigkeit übertragen. Die höheren Frequenzen übertragen demgemäss die Hochgeschwindigkeitsdaten, während die tiefen Frequenzen nach wie vor für die Übertragung von Telefongesprächen zuständig sind.

Auf diese Weise können über eine einzige herkömmliche Kupfer­ doppelader mit hoher Geschwindigkeit Datenströme übertragen werden und - wie bisher auch - normale Telefongespräche im analogen oder ISDN-Modus (ISDN = Integrated Services Digital Network) geführt werden.

Die Sprachanschlüsse gehen auf eine klassische Vermittlungs­ stelle, die als EWSD (Elektronisches WählSystem Digital) oder PSTN (Public Switched Telefon Network) bezeichnet wird, und die Daten gehen nach dem Splitter auf einen DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer - ein Gerät, welches die Signale mehrerer DSL-Leitungen in einen Breitbandkanal um­ setzt) und von dort in das IP Netz. Dazu wird im DSLAM z. B. die ADSL Technik genutzt. Unter ADSL wird die Asymmetric Di­ gital Subscriber Line - Technik verstanden; eine Übertra­ gungstechnik, die mit hoher Bandbreite sowohl Plain Old Tele­ fon Services (POTS) oder ISDN für die Gesprächsübertragung als auch unsymmetrischen Multimediadienst ohne Regeneratoren auf dem gleichen Adernpaar störungsfrei zulässt. Unsymmet­ risch (ADSL) insofern, dass der Weg vom Nutzer zum Netz (upstream) relativ niederratig mit ca. 800 Kbit/s betrieben wird, der Weg vom Netz zum Nutzer (downstream) hingegen rela­ tiv hochratig mit bis zu ca. 8 Mbit/s betrieben werden kann.

Der ADSL-Standard integriert gewissermaßen die herkömmliche analoge Telefonie bzw. den digitalen Nachfolger ISDN mit der hochbitratigen Datenübertragungstechnik. Die analogen Dienste wie Sprache, Fax oder auch gegebenenfalls analoge Daten wer­ den nach wie vor im Basisband auf der Kupferleitung übertra­ gen. ADSL belegt mit seinen Hochgeschwindigkeitsdaten erst den Frequenzbereich ab etwa 25 kHz/bzw. 160 kHz und überlässt somit den POTS/bzw. ISDN damit ihren angestammten Platz im Frequenzspektrum.

Neben der ADSL-Technik sind auch andere DSL-Techniken ge­ bräuchlich, hier seien nur die derzeit üblichen Übertragungs­ techniken wie HDSL = High Data Rate Digital Subscriber Line; SDSL = Single Line Digital Subscriber Line; MDSL = Multirate Digital Subscriber Line; RADSL = Rate Adaptive Digital Subsc­ riber Line und VDSL = Very High Rate Digital Subscriber Line aufgezählt, die jede für ihren Verwendungszweck optimiert sind und unter dem umfassenden Begriff xDSL Übertragungstech­ niken zusammengefasst werden.

Beim Betrieb von derartig hochbitratigen Datenübertragungs­ systemen sind internationale Standards vorgegeben, in welchen bewährte Verfahren festgelegt sind, um die Übertragungstechnik an die jeweiligen Leitungseigenschaften anzupassen. Diese Standards, z. B. ITU G.992.1 (G. dmt) bzw. ITU G.992.2 (G. Lite) beinhalten die Bedingungen zum Testen des Verbin­ dungsaufbaus. So wird durch das Austesten der Leitungen und die daraus abgeleitete adaptive Anpassung die Leitungskapazi­ tät besser ausgenutzt. Die Bitrate ist danach in kleinen Schritten einstellbar. Die Immunität gegenüber frequenzabhän­ gigen Interferenzen und Impulsstörungen kann verbessert wer­ den. Im Allgemeinen erlaubt eine Trainingsphase beiden Endge­ räten an den Enden der Leitung eine verbesserte Einstellung zur Übertragung einer möglichst hohen Datenrate zu finden. Hierbei werden die Charakteristika und Rauscheigenschaften der Zweidrahtleitung und danach die Datenrate ermittelt, mit der die Daten fehlerfrei übertragen werden können.

Vorhersagbare (z. B. periodisch) auftretende Störungen - wie z. B. bei Freilandleitungen Einstrahlungen von nicht ständig aktiven AM-Sendern werden allerdings in den genannten und an­ deren Standards nicht abgehandelt und bei den derzeitigen Re­ alisierungen der xDSL-Übertragungstechnik auch nicht berück­ sichtigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen, die vorbeschriebenen Nachteile zu verringern und ein Verfahren zu schaffen, durch welches die Vorhersagbarkeit gewisser Änderungen der Übertragungscharak­ teristika ausgenutzt werden kann und die "data downstream" Datenübertragung insgesamt einen höheren Qualitätsstandard (Quality-of-Services = QoS)erreicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen in der Verbesserung des Datenübertragungsstandards (Quality of Services = QoS) bei der xDSL-Übertragungstechnik in Richtung des "data downstream" durch Ausnutzen statistischer Informatio­ nen.

Die Erfindung samt weiterer Vorteile ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und in der Zeich­ nung veranschaulicht. In dieser zeigt

Fig. 1 in einem Blockdiagramm schematisch die wesentli­ chen Bestandteile einer Telekommunikationseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2a ein schematisiertes Frequenzdiagramm und

Fig. 2b ein Diagramm einer zugehörigen Datenübertra­ gungsrate.

Gemäß Fig. 1 befindet sich auf der Vermittlungsseite im öf­ fentlichen Netzbereich die Öffentliche Vermittlungsstelle, das "Central Office" CO mit der "ADSL Transceiver Unit- Central Office", kurz ATU-C, welches nachfolgend auch als Be­ zugszeichen steht. Die "ADSL Transceiver Unit-Central Of­ fice" mit dem Bezugszeichen ATU-C befindet sich auf einer so­ genannten Line-Card LC, welche als Anschlusskarte für ver­ schiedene Teilnehmer ausgebildet ist. Auf der Endverbraucher­ seite befindet sich das "Customer Premises Equipment" CPE mit der "ADSL Transceiver Unit-Remote", kurz ATU-R, welches nachfolgend ebenfalls als Bezugzeichen steht. Die ADSL Trans­ ceiver Unit-Central Office ATU-C ist dafür zuständig, die Daten von der digitalen Ebene (ATM, . . .) umzusetzen auf die physikalische Ebene, die dann die Daten in Richtung des so­ genannten "data downstream" über die herkömmliche Zweidraht- Kupferleitung a/b überträgt. Auf der anderen Seite ist die ADSL Transceiver Unit-Remote ATU-R dafür zuständig, die Da­ ten wieder entsprechend den "downstream" übertragenen Signa­ len in digitale umzuwandeln.

Die in dem Customer Premises Equipment CPE und dem Central Office CO befindlichen Splitter zur Trennung der ADSL Dienste und der POTS-Dienste sind hier nicht dargestellt, da sie für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich sind. So ist auch eine reine Datenübertragung möglich. Im Ausführungsbeispiel soll jedoch bei dem Begriff "Datenübertragung" von Sprach- und Allgemeindaten ausgegangen werden. In dem Customer Prem­ ises Equipment CPE befinden sich demgemäß wenigstens eine Te­ lefonanlage T und ein Computer C, die mit dem Central Office CO über das Adernpaar a/b zusammengeschaltet sind.

Zur Herstellung der Übertragungsverbindung zwischen dem Cent­ ral Office CO und dem Customer Premises Equipment CPE im so­ genannten "downstream" wird innerhalb eines bestimmten Zeit­ raumes die Verbindung aufgebaut. Dazu korrespondieren die ADSL Transceiver Unit-Central Office ATU-C und die ADSL Transceiver Unit-Remote ATU-R über das Kupferadernpaar a/b miteinander, bis sie ihre individuellen Merkmale ausgetauscht haben und die Verbindungsleitung über das Kupferadernpaar a/b vermessen haben. Danach sind die Leitungseigenschaften be­ stimmt.

Für die Bestimmung der Leitungseigenschaften sind die unter­ schiedlichsten Modulationsverfahren bekannt und standardi­ siert. So gehen bei der sogenannten Quadratur Amplituden Mo­ dulation QAM u. a. die Leitungslänge, der Leitungsquer­ schnitt, die Induktivitäten, die Kapazitäten und andere phy­ sikalische Parameter in das Nutz-/Störsignalverhältnis (Signal/Noise) S/N ein. Bei dem sogenannten Discrete Multito­ ne Modulationsverfahren DMT können in einzelnen Frequenzbe­ reichen Störungen berücksichtigt werden, wenn diese kontinu­ ierlich auftreten. Die Berücksichtigung erfolgt durch das An­ passen des Übertragungsverfahrens an die ermittelten Lei­ tungseigenschaften.

Bei der Discrete Multitone Modulation DMT handelt es sich um eine "Multicarrier Modulation", bei dieser wird der Übertra­ gungskanal gewissermaßen in Unterkanäle (subchannels) aufge­ teilt, die auch als "bins" oder "tones" bezeichnet werden. In dem erwähnten "Trainingslauf" beim Aufbau der Verbindung wird nun ermittelt, welche Anzahl von Bits pro Unterkanal "bin" übertragen werden kann. Dies bestimmt die Anzahl von "Bits pro bin" B/b in Form einer Datenrate, welche als sogenannte Bitallokationstabelle anhand des gemessenen Störabstandes er­ rechnet und niedergelegt ist. Diese ermittelte Datenrate wird maßgeblich beeinflusst von den physikalischen Eigenschaften der Leitung und von den Störungen, die auf die Leitung ein­ wirken.

Das Nutz-/Störsignalverhältnis (Signal/Noise) S/N der Verbin­ dung hat dementsprechend einen bestimmten, auf die vorbe­ schriebene Weise ermittelten Verlauf, dem eine vorgegebene Bandbreite als Toleranz zugeordnet ist. Weitere Störungen in­ nerhalb der zugeordneten Toleranz sind ohne spürbare Auswir­ kung auf die Übertragungsgüte.

Bei den beschriebenen Trainingssequenzen werden derzeit vor­ hersagbare Störungen wie z. B. periodisch auftretende Ein­ strahlungen von nicht ständig aktiven AM-Sendern (siehe Fig. 2) nicht berücksichtigt, und eine Berücksichtigung ist in den Standards der xDSL-Übertragungstechnik derzeit auch nicht vorgesehen, vielmehr werden derartige Störeinflüsse in den Standards gar nicht behandelt.

Hier greift die Erfindung ein. Anstelle der auf herkömmliche Weise bei der aktuellen Trainingssequenz errechneten Bitallo­ kationstabelle - die auf dem vom ADSL Transceiver Unit - Re­ mote ATU-R gemessenen Störabstand beruht - wird eine Bitallo­ kationstabelle vorgegeben, die vom ADSL Transceiver Unit- Central Office ATU-C aus der Wahrscheinlichkeit der vorher­ sagbaren Störungen (z. B. periodisch auftretende Einstrahlun­ gen durch einen AM-Sender) und deren Intensität berechnet wird. Das kann dazu führen, dass bestimmte Frequenzbereiche (Unterkanäle, subchannels), hier "bins" genannt überhaupt nicht zur Datenübertragung verwendet werden. Allerdings wird in der Regel nur eine Einschränkung dahingehend getroffen werden müssen, dass bei der Verwendung einzelner "bins" deren maximal mögliche Zuordnung von "Bits pro bins" reduziert wird.

Aus dem in Fig. 2a schematisch dargestellten Frequenzdia­ gramm ist der für eine geeignete "data downstream"- Übertragung gemessene Frequenzbereich F ersichtlich, wie er durch einen Trainingslauf ermittelt worden ist. Ebenso ist eine Störung in Form einer Sender-Stör-Einstrahlung AM er­ kennbar. Diese Sender-Stör-Einstrahlung AM ist bei früheren Trainingsläufen erfasst und in einer Fehlertabelle abgespei­ chert worden. Derartige Störungen bilden u. a. den statisch erfassten Informationsbestand, auf welchen bei der Optimie­ rung der Datenübertragungsraten zurückgegriffen werden kann.

In dem von der Sender-Stör-Einstrahlung AM gestörten Ab­ schnitt bin(AM) wird dem Frequenzbereich F partiell ein Kor­ rekturwert k überlagert, der die mögliche Datenübertragungs­ rate in diesem gestörten Abschnitt bin(AM) des Frequenzberei­ ches F reduziert. Der Korrekturwert k ist hier sogar so groß, dass die Datenübertragungsrate auf den Wert "Null" reduziert wird, wie dies aus der Fig. 2b ersichtlich ist.

Beim "data downstream" wird also statt der vom ADSL Transcei­ ver Unit-Remote ATU-R vorgegebenen Bitallokationstabelle eine vom ADSL Transceiver Unit-Central Office ATU-C vorge­ gebene Bitallokationstabelle angewendet, die vom ADSL Trans­ ceiver Unit-Central Office ATU-C aus der Wahrscheinlichkeit der vorhersagbaren Störungen und deren Intensität errechnet werden kann. Damit wird die "data downstream"-Übertragungs­ qualität (Quality of Services) QoS durch die Ausnutzung sta­ tistischer Informationen erhöht.

Die Wahrscheinlichkeit der zu erwartenden Störungen kann bei­ spielsweise aufgrund einer Fehlertabelle vorhergesagt werden, deren Inhalte durch vorausgegangene Messungen aus früheren Trainingsläufen aufgenommen worden sind. Eine derartige Tabelle kann die Quelle der statistischen Informationen sein, aufgrund derer Korrekturwerte k für die Datenübertragungsrate B/b gewonnen werden.

Bezugszeichenliste

CO Central Office
CPE Customer Premises Equipment
ATU-C ADSL Transceiver Unit-Central Office
ATU-R ADSL Transceiver Unit-Remote
LC Line-Card
a/b Adernpaar
T Telefonanlage
C Computer
F Frequenzbereich
bin Abschnitt des Frequenzbereiches F
B/b Datenübertragungsrate "Bit pro bin"
k Korrekturfaktor
AM Sender-Stör-Einstrahlung
bin(AM) gestörter Abschnitt des Frequenzbereiches F

Claims (4)

1. Verfahren zum Verbessern der Übertragungsqualität (QoS) zwischen Telekommunikationseinrichtungen (CPE; CO), die mittels wenigstens einer Übertragungsleitung bestehend aus wenigstens einem Adernpaar (a/b) miteinander ver­ bindbar sind, wobei die Telekommunikationseinrichtungen (CPE; CO) mittels jeweils einer Einheit (ATU-R; ATU- C) miteinander kommunizieren und bei dem in wenigstens einer Trainingssequenz die Datenübertragungsrate (B/b) für eine "downstream"-Übertragungsrichtung bestimmt wird, wobei eine xDSL Transceiver Unit-Central Office (ATU-C) aktiv und eine xDSL Transceiver Unit-Remote (ATU-R) passiv arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass zur Optimierung der Datenübertragungsrate (B/b) der zur Datenübertragung zur Verfügung stehende Frequenzbe­ reich (F) gegebenenfalls partiell mit wenigstens einem Korrekturwert (k) beaufschlagt wird, welcher aufgrund vorhersagbarer Störungen (AM) mit Hilfe von statisti­ schen Informationen gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die partiell mit einem Korrekturwert (k) beauf­ schlagten Bereiche (bin(AM)) des bei der Datenübertra­ gung zur Verfügung stehenden Frequenzbereiches (F) hin­ sichtlich der möglichen Datenübertragung eingeschränkt nutzbar sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzbarkeit einzelner Bereiche (bin (AM)) des für die Datenübertragung zur Verfügung stehenden Fre­ quenzbereiches (F) durch die Korrekturwerte (k) bis auf den Wert "Null" einschränkbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die statistischen Informationen zur Bildung der Korrekturwerte (k) aus früheren Trainingssequenzen ge­ wonnen werde.