DE10112815A1 - Verfahren zum Verbessern der Übertragungsqualität zwischen Telekommunikationseinrichtungen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern der Übertragungsqualität zwischen Telekommunikationseinrichtungen. Die von einer xDSL Transceiver Unit - Remote (ATU-R) upstream zu einer xDSL Transceiver Unit - Central Office (ATU-C) übertragbaren Daten werden dadurch optimiert übertragen, dass zur Optimierung der Datenübertragungsrate (B/b) der Modus der Sendeleistung der aktiven ADSL Transceiver Unit - Remote (ATU-R) zur Datenübertragung modifiziert wird, wobei die Modifikation des Modus der Sendeleistung gemäß wenigstens einem Korrekturwert (k) erfolgt, welcher aufgrund vorhersagbarer Störungen (AM) mit Hilfe von statistischen Informationen gewonnen wird (Figur 1).

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 Digitaloder 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 Subsciber Line - Technik verstanden; eine Übertragungs­ technik, die mit hoher Bandbreite sowohl Plain Old Telefon Services (POTS) oder ISDN für die Gesprächsübertragung als auch unsymmetrischen Multimediadienst ohne Regeneratoren auf dem gleichen Adernpaar störungsfrei zulässt. Unsymmetrisch (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 relativ hochra­ tig 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 upstream" Da­ tenübertragung 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 upstream" durch Ausnutzen statistischer Informationen.

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 - Remote ATU-R ist dafür zuständig, die Daten von der digitalen Ebene (ATM, . . .) umzusetzen auf die physikali­ sche Ebene, die dann die Daten in Richtung des sogenannten "data upstream" über die herkömmliche Zweidraht-Kupferleitung a/b überträgt. Auf der anderen Seite ist die ADSL Transceiver Unit - Central Office ATU-C dafür zuständig, die Daten wieder entsprechend den "upstream" übertragenen Signalen 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 dem zwischen Cus­ tomer Premises Equipment CPE und dem Central Office CO im so­ genannten "upstream" wird innerhalb eines bestimmten Zeitrau­ mes die Verbindung aufgebaut. Dazu korrespondieren die ADSL Transceiver Unit - Remote ATU-R und die ADSL Transceiver Unit - Central Office ATU-C über das Kupferadernpaar a/b miteinan­ der, bis sie ihre individuellen Merkmale ausgetauscht haben und die Verbindungsleitung über das Kupferadernpaar a/b ver­ messen haben. Danach sind die Leitungseigenschaften bestimmt.

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 (Sig­ nal/Noise) S/N ein. Bei dem sogenannten Discrete Multitone Modulationsverfahren DMT können in einzelnen Frequenzberei­ chen Störungen berücksichtigt werden, wenn diese kontinuier­ lich auftreten. Die Berücksichtigung erfolgt durch das Anpas­ sen des Übertragungsverfahrens an die ermittelten Leitungsei­ genschaften.

Bei der Discrete Multitone Modulation DMT handelt es sich um eine "Multicarrier Modulation", bei dieser wird der Übertra­ gungskanal gewissermaßen in Abschnitte (Unterkanäle, subchannels) aufgeteilt, die auch als "bins" oder "tones" bezeichnet werden. In dem erwähnten "Trainingslauf" beim Aufbau der Ver­ bindung wird nun ermittelt, welche Anzahl von Bits pro Unter­ kanal "bin" übertragen werden kann. Dies bestimmt die Anzahl von "Bits pro bin" B/b in Form einer Datenrate, durch welche der zulässige Sendemodus anhand des gemessenen Störabstandes errechnet und niedergelegt wird. Diese ermittelte Datenrate und der daraus resultierende zulässige Sendemodus wird maß­ geblich beeinflusst von den physikalischen Eigenschaften der Leitung und von den Störungen, die auf die Leitung einwirken.

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 des auf herkömmliche Weise bei der aktuellen Trainingssequenz errechneten Sendemo­ dus - der auf dem vom ADSL Transceiver Unit - Central Office ATU-C gemessenen Störabstand beruht - wird ein Sendemodus für die ADSL Transceiver Unit - Remote ATU-R vorgegeben, welcher aufgrund der Wahrscheinlichkeit der vorhersagbaren Störungen (z. B. periodisch auftretende Einstrahlungen durch einen AM- Sender) und deren Intensität ermittelt wird. Das kann dazu führen, dass bestimmte gestörte Abschnitte des Frequenzbe­ reichs F, hier (Unterkanäle, subchannels) bin(AM) genannt ü­ berhaupt nicht mit Sendeleistung beaufschlagt werden. Allerdings wird in der Regel nur eine Einschränkung dahingehend getroffen werden müssen, dass im Bereich einzelner gestörter "bins" die maximal mögliche Sendeleistung von "Bits pro bins" B/b reduziert wird.

Aus dem in Fig. 2a schematisch dargestellten Frequenzdia­ gramm ist der für eine geeignete "data upstream"-Übertragung gemessene Frequenzbereich F ersichtlich, wie er durch einen Trainingslauf ermittelt worden ist. Ebenso ist eine Störung in Form einer Sender-Stör-Einstrahlung AM erkennbar. Diese Sender-Stör-Einstrahlung AM ist bei früheren Trainingsläufen erfasst und in einer Fehlertabelle abgespeichert worden. Der­ artige Störungen bilden u. a. den statisch erfassten Informa­ tionsbestand, auf welchen bei der Optimierung der Datenüber­ tragungsrate und somit der Sendeleistung zurückgegriffen wer­ den 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 Sendeleistung zur Datenübertragung in diesem gestörten Abschnitt bin(AM) des Frequenzbereiches F reduziert. Der Korrekturwert k ist hier sogar so groß, dass die Sendeleistung für die Datenübertra­ gung auf den Wert "Null" reduziert wird, wie dies aus der Fig. 2b ersichtlich ist.

Beim "data upstream" wird also statt einer anhand des gemes­ senen Störabstandes von der ADSL Transceiver Unit - Central Office ATU-C vorgegebenen Sendeleistung eine korrigierte Sen­ deleistung zur Verfügung gestellt, die vom ADSL Transceiver Unit - Central Office ATU-C aus dem gemessenen Störabstand und der Wahrscheinlichkeit der vorhersagbaren Störungen sowie deren Intensität ermittelt werden kann. Damit wird die "data upstream"-Übertragungsqualität (Quality of Services) QoS durch die Ausnutzung statistischer 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 Ta­ belle kann die Quelle der statistischen Informationen sein, aufgrund derer Korrekturwerte k für die der Sendeleistung zugrundezulegenden Datenübertragungsrate B/b gewonnen werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Verbessern der Übertragungsqualität (QoS) wischen Telekommunikationseinrichtungen (CPE; CO) die mittels wenigstens einer Übertragungsleitung bestehend aus wenigstens einem Adernpaar (a/b) miteinander verbindbar sind, wobei die Telekommunikationseinrichtungen (CPE; CO) mittels jeweils ei­ ner Einheit (ATU-R; ATU-C)miteinander kommunizieren und bei dem in wenigstens einer Trainingssequenz die Datenübertra­ gungsrate (B/b)für eine "upstream"-Übertragungsrichtung be­ stimmt wird, wobei eine xDSL Transceiver Unit - Remote (ATU- R) aktiv und eine xDSL Transceiver Unit - Central Office (ATU-C) passiv arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass zur Optimierung der Datenübertragungsrate (B/b) der Mo­ dus der Sendeleistung der aktiven ADSL Transceiver Unit - Re­ mote (ATU-R) zur Datenübertragung modifiziert wird, wobei die Modifikation des Modus der Sendeleistung gemäß wenigstens ei­ nem Korrekturwert (k) erfolgt, welcher aufgrund vorhersagba­ rer Störungen (AM) mit Hilfe von statistischen Informationen gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikation des Modus der Sendeleistung über einen Frequenzbereich (F) partiell derart erfolgt, dass die Sende­ leistung in bestimmten Abschnitten (bin(AM)) des Frequenzbe­ reiches (F) zumindest reduziert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Korrekturwerte (k) eine Art Korrektur­ schablone erstellt wird, welche die vorhersagbaren Störungen (AM) und deren Intensität repräsentiert und die den Modus der Sendeleistung bestimmt.

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