Der
Hochgeschwindigkeitsteilnehmeranschluss (VDSL = very high speed
digital subscriber line) erlaubt die Übertragung von asymmetrischen und
symmetrischen Datenraten in einer Größenordnung von 60 Mbps auf
verdrillten Doppelleitungen. VDSL nutzt das höchste über Standardkupferleitungen
verfügbare
Frequenzspektrum oberhalb der Frequenzen, welche für konventionelle
alte Telefondienste (POTS = plain old telephone service) und das integrierte
digitale Dienstenetzwerk (ISDN = integrated services digital network)
genutzt werden. Somit erlaubt die VDSL-Technologie die Nutzung der
existierenden Kupferinfrastruktur für die Bereitstellung von Breitbanddiensten über dieselbe
physikalische Grundausstattung.
Das
VDSL-Spektrum ist grob auf den Bereich zwischen 138 KHz und 12 MHz
festgelegt. In der 1 ist
schematisch die entsprechende Frequenzbandbreite gezeigt. Konventionelle
alte Telefondienste POTS erreichen üblicherweise bis zu 4 KHz und
Dienste des integrierten digitalen Netzwerks ISDN bis zu 80 KHz.
Der VDSL-Frequenzbereich gemäß dem ITU-Standard
G 993.1 ist zwischen 138 KHz und 12 MHz vorgesehen. Die tatsächliche
Spektrumszuordnung variiert in Abhängigkeit von Verbindungsraten
und ob asymmetrische oder symmetrische Raten verwendet werden sollen.
2 zeigt ein typisches VDSL-Netzwerk. An
dem Kundenstandort ist ein Netzwerkabschluss oder Splitter NT vorgesehen,
der POTS-Signale von VDSL-Signalen trennt und die ent sprechenden
Signale an übliche
POTS-/ISDN-Einrichtungen und an das Teilnehmer-VDSL-Modem CPE (Customer
Premises Equipment) weiterleitet. Das Teilnehmermodem arbeitet als
Transceiver zum Empfangen, Senden und Kodieren von VDSL-Signalen,
welche über die
existierende Telefonleitung oder das verdrillte Leitungspaar TP übertragen
wird. Der VDSL-Dienstleistungsanbieter
hat ähnliche
Transceiver als VDSL-Zugangsmultiplexer
in der Vermittlungsstelle zum Abwickeln der Kundenverbindungen und
zum Bereitstellen von Datenverkehr zu breitbandigen Netzwerk-Hauptleitungen
bzw. Backbones – zum
Beispiel Faseroptiknetzwerke FO.
Die
Länge der
Telefonleitung TP zwischen dem Teilnehmermodem CPE und der Vermittlungsstelle
CO, überbrückte Abzweige
und Rauschquellen wie Radiosender beeinflussen welche Datenraten unterstützt werden
können.
Beispielsweise unterstützen
lange Schleifen nur niedrigere Datenraten. Da sich die Leitungszustände zeitlich
und räumlich ändern können, müssen VDSL-Einrichtungen mit
einem Ratenanpassungsalgorithmus ausgestattet sein, der die maximal
erreichbare Rate für
eine vorgegebene Telefonschleife in einer vorgegebenen Qualität bestimmt.
Als ein Ergebnis des Ratenanpassungsalgorithmus wird das Konfigurationsprofil
einer VDSL-Verbindung zwischen der Vermittlungsstelle und dem Teilnehmermodem
entschieden und eine entsprechende VDSL-Verbindung aufgebaut.
Bei
einem Leitungscode für
VDSL-Dienste wird eine Mehrträgermodulation
(MCM = Multi Carrier Modulation) auf diskreten Multitönen (DMT)
basierend verwendet. DMT ordnet Signale in dem VDSL-Frequenzband
in viele einzelne Kanäle,
z.B. 247 Kanäle.
Jeder Kanal wird überwacht,
und falls die Qualität
zu sehr verschlechtert ist, werden Signale auf einen anderen Kanal
verschoben. Somit muss das VDSL-System ständig Signale verschieben und nach
den besten Kanälen
für die Übertragung
und den Empfang suchen. Das Überwachen
und Sortieren der Informationen auf die Kanäle sowie die Aufrechterhaltung
der Qualität
aller Kanäle
führt dazu, dass
DMT sehr komplex aus zuführen
ist, jedoch zumindest eine inhärente
ratenadaptive Funktionalität liefert.
Ein
anderer vorteilhafter einfach implementierbarer Leitungskode nutzt
Quadraturamplitudenmodulation (QAM) und trägerlose Amplitudenphase (CAP
= carrierless amplitude phase). Bei diesem Ansatz ist der VDSL-Frequenzbereich
in einzelne Bereiche für
Upstream-Verkehr (von dem Teilnehmermodem zur Vermittlungsstelle)
und Downstream-Verkehr (von der Vermittlungsstelle zu dem Teilnehmermodem)
aufgeteilt. Durch die Nutzung von QAM als Modulationstechnik werden
hohe Datenraten durch Modulieren und Phasenverschieben der Trägerwellen
erreicht. Ein nicht moduliertes Signal stellt lediglich zwei Zustände 1 oder
0 bereit, was bedeutet, dass ein Träger pro Zyklus ein einzelnes
Bit von Information senden kann. Durch das Senden einer zweiten
Welle, welche um z.B. 90 Grad bzgl. der ersten phasenverschoben
ist, und dann Modulieren jeder Welle, so dass zwei Amplituden, welche
zwei Punkten pro Welle entsprechen, entstehen, können acht Zustände identifiziert
werden. Dadurch wird erlaubt, drei Bits pro Zyklus zu senden. Die
Anzahl der möglichen
Zustände,
welche über
ein QAM-Signal übertragen
werden, wird üblicherweise
Konstellation genannt. Allerdings können Rauschen und Verzerrung
die Datenrate einer QAM-Verbindung begrenzen und Bitfehler erzeugen.
Der
G 993.1 VDSL-Standard sieht zwei Upstream-Bänder und zwei Downstream-Bänder in dem
VDSL-Frequenzbereich vor. 3A zeigt
schematisch die Anordnung der Upstream- und Downstream-Bandbreite gemäß dem VDSL-Standard.
VDSL
sind Frequenzen zwischen f0 und f5 zugewiesen. Ein erster Frequenzbereich
zwischen f1 und f2 ist
einem ersten Downstream-Träger
DS1 zugewiesen, und ein zweiter Frequenzbereich zwischen f2 und f3 ist einem
ersten Upstream-Trägerfrequenzbereich
US1 zugewiesen. Ein zweiter Frequenzbereich ist zwischen f3 und einer vierten Frequenz f4 für einen
zweiten Downstream-Träger
DS2 vorgesehen. Schließlich
sind zwischen f4 und f5 Frequenzen
für den
zweiten Upstream-Träger
US2 vorgesehen.
Ein
Vorteil des Einzelträgermodulationsschemas
besteht darin, dass Upstream- und Downstream-Träger deutlich voneinander getrennt sind,
was die Möglichkeit
von Interferenzen zwischen den Trägern auf einer Telefonleitung
vermindert. Dennoch können
Bedingungen wie Leitungslänge, Leitungsrauschen
und externe Faktoren, die Nutzung einiger Frequenzbereiche in dem
VDSL-Frequenzband behindern. Es ist daher wichtig, ein Verfahren für das Bestimmen
der genauen Konfiguration einer VDSL-Verbindung beim Aufbau der
VDSL-Verbindung zwischen einer Vermittlungsstelle und dem Kunden
zu schaffen. Üblicherweise
tendieren höhere Frequenzen
dazu, anfälliger
gegenüber
Verschlechterung durch die Leitungslänge und Rauschquellen zu sein.
Deshalb stellt der VDSL-Standard nach G 993.1 einen Kaltstartlink
bzw. Coldstart-Link bereit, der bei allen Schleifenbedingungen als
minimaler Dienst arbeitet. Der Downstream-Teil DS des Coldstart-Links
ist in einem relativ engen Frequenzbereich zwischen f1 und
f1' in
dem ersten Downstream-Band vorgesehen. Der Upstream-Träger US des
Coldstart-Links (CSL) ist in einem relativ engen Frequenzbereich
des ersten Upstream-Bandes US1 zwischen der Frequenz f2 und
f2' vorgesehen.
Dies ist in 3B dargestellt.
Ein Coldstart-Link kann als Link mit niedriger Rate und niedriger
Frequenz bei einfacher Konstellation genutzt werden.
Üblicherweise
wird ein Coldstart-Link als erstes aufgebaut, wenn das Teilnehmermodem
hochgefahren wird. Um eine VDSL-Verbindung
mit hoher Bitrate aufzubauen, fordert der ITU-Standard 933.1, dass iterativ VDSL-Verbindungen
mit niedriger Performance aufgebaut werden, wobei die Datenrate
bei jedem neuen Versuch erhöht
wird. Falls Modem und Vermittlungsstelleneinrichtung erfolgreich
eine stabile VDSL-Verbindung aufgebaut haben, kann das Signalrauschverhältnis (SNR
= Signal to Noise Ratio) gemessen werden und ein entsprechender
bester Dienst aufgebaut werden.
Dieses
Versuchen und Fehlererzeugen, bzw. Trial and Error, kann jedoch
mehrere Minuten dauern, bis eine stabile ratenangepasste VDSL-Verbindung
aufgebaut ist. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zum Aufbau einer ratenangepassten VDSL-Verbindung
zu schaffen, wobei die Verbindung zügig einen Datenaustausch zwischen
einer Vermittlungsstelle und einem Teilnehmermodem ermöglicht.
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 und
ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch
13 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein VDSL-Modem und eine Vermittlungsstelleneinrichtung
zur Durchführung
der erfindungsgemäßen Verfahren.
Demgemäß weist
das erste Verfahren zum Aufbau einer VDSL-Verbindung über eine Telefonschleife zwischen
einer Vermittlungsstelleneinrichtung und einem Teilnehmermodem unter
Anwendung eines Einzelträgermodulationsschemas
die Schritte auf
- (a1) Senden eines Signals
mit voller Bandbreite in dem gesamten VDSL-Frequenzbereich von der Vermittlungsstelleneinrichtung
während
eines ersten vorbestimmten Zeitintervalls; und gleichzeitig
- (a2) Abtasten bzw. Scannen von empfangenen Signalen in der Vermittlungsstelleneinrichtung und
in dem Teilnehmermodem zum Bestimmen erster Signalspektren;
- (b1) Senden eines Signals mit voller Bandbreite in dem gesamten
Frequenzbereich von dem Teilnehmermodem während eines zweiten vorbestimmten
Zeitintervalls; und gleichzeitig
- (b2) Abtasten von empfangenen Signalen in der Vermittlungsstelleneinrichtung
zum Bestimmen zweiter Signalspektren;
- (c) Auswerten der Signalspektren in der Vermittlungsstelleneinrichtung
und dem Teilnehmermodem;
- (d) Übermitteln
des Ergebnisses der Spektralanalyse im Teilnehmermodem an die Vermittlungsstelleneinrichtung über einen
Link mit niedriger Frequenz und niedriger Rate; und
- (e) Aufbauen einer VDSL-Verbindung zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung
und dem Teilnehmermodem in einem Testmodus in Abhängigkeit
der Ergebnisse der Spektralanalysen.
Das
Verfahren gemäß der Erfindung
vermeidet iterative Prozeduren, um die Bedingungen für eine VDSL-Verbindung
durch wiederholte Übertragung
in Upstream und Downstream, wie es nach dem G 993.1 Standard vorgesehen
ist, auszuhandeln. Anstelle dessen wird kein echter Träger in dem VDSL-Bereich
ausgewählt,
sondern es wird ein Signal mit voller Bandbreite zunächst von
der Vermittlungsstelleneinrichtung gesendet und dann von dem Teilnehmermodem
während
jeweils der andere entsprechende Partner den VDSL-Frequenzbereich zum
Erhalten eines Spektrums abtastet bzw. scannt. Dann erlaubt eine
Spektralanalyse die Auswahl eines Spektrumprofils und einer Konstellation
für die VDSL-Verbindung
in dem Testmodus. Während
eine iterative Prozedur zum Aufbau einer VDSL-Verbindung gemäß dem Standard
bis zu mehreren Minuten benötigt,
ist das erfindungsgemäße Verfahren
zum Aufbau einer ratenangepassten VDSL-Verbindung sehr schnell und
erfordert deutlich weniger Zeit.
Vorteilhafterweise
werden die folgenden Schritte vor dem ersten Schritt des Sendens
eines Signals mit voller Bandbreite durchgeführt:
- (i)
Aufbauen eines ersten Standard-Coldstart-Links zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung
und dem Teilnehmermodem;
- (ii) Senden eines Abtast-Befehls von der Vermittlungsstelleneinrichtung
an das Teilnehmermodem;
- (iii) Bestätigen
des Abtast-Befehls durch das Teilnehmermodem; und
- (iv) Fallen lassen des ersten Standard-Coldstart-Links.
Der
erste Aufbau eines einfachen Coldstart-Links, welcher bei allen
Schleifenbedingungen als Minimalservice arbeitet, wird eine einfache
Synchronisation zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung und
dem Modem ermöglicht.
Somit beginnen beide Seiten die erfindungsgemäßen Abtastschritte gleichzeitig.
Vorteilhafterweise
weist der Schritt (d) des Übertragens
der Auswerteergebnisse die Schritte
- (v) Aufbauen
eines zweiten Standard-Coldstart-Links zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung
und dem Teilnehmermodem; und
- (vi) Übertragen
des Ergebnisses der Spektralanalyse im Teilnehmermodem an die Vermittlungsstelleneinrichtung
auf.
Bevorzugterweise
sind die ersten und zweiten Zeitintervalle gleich groß. Im Allgemeinen übertragen
die Signale mit voller Bandbreite Zufallsdaten, und die entsprechenden
empfangenen Signale werden in einem Speicher in der entsprechenden
Einrichtung abgespeichert.
Vorzugsweise
beinhaltet das Auswerten der ersten und zweiten Spektren das Berechnen
von Signalrauschverhältnissen.
Vorteilhafterweise werden dann Frequenzbereiche bestimmt, wo das
Signalrauschverhältnis
oberhalb eines vorbestimmten Schwellwertes ist. Das Signalrauschverhältnis beeinflusst
deutlich die über
eine VDSL-Verbindung zu übertragende
mögliche
Datenrate. Deshalb werden entsprechend dem erfindungsgemäßen Ver fahren diejenigen
Frequenzen für
Träger
ausgewählt,
bei denen das Signalrauschverhältnis
am höchsten
ist, unter der Voraussetzung, dass die relevanten Frequenzmasken
nach den Standardspezifikationen berücksichtigt werden.
Dies
bedeutet, dass vorzugsweise der Testmodus zum Aufbau einer VDSL-Verbindung
durch das Anordnen von Upstream- und Downstream-Trägern gemäß der Auswertung
gewählt
werden und eine niedrige Konstellation festgelegt wird. Vorzugsweise
ist die niedrige Konstellation für
den Testmodus eine 2-Bit-Konstellation.
Eine
relativ niedrige Konstellation erlaubt eine sichere Datenübertragung
im Vergleich zu hohen Konstellationen, die hohe Datenraten ermöglichen.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird ein genaues Signal-zu-Rauschverhältnis nach dem Aufbauen der VDSL-Verbindung
in dem Testmodus gemessen. Wenn eine VDSL-Verbindung, die durch
das Frequenzprofil und ihre Konstellation gekennzeichnet ist, aufgebaut
ist, kann das entsprechende Signal-zu-Rauschverhältnis gemäß dem Standard sehr genau gemessen
werden.
Folglich
wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach dem
Messen des genauen Signal-zu-Rauschverhältnisses
bzw. Signalrauschverhältnisses
eine optimale VDSL-Verbindung aufgebaut, welche für das gemessene
Signalrauschverhältnis
die höchstmögliche Konstellation
in den gewählten
Frequenzbereichen aufweist.
Ein
abgewandeltes erfindungsgemäßes Verfahren
zum Aufbau einer VDSL-Verbindung über eine Telefonschleife zwischen
einer Vermittlungsstelleneinrichtung und einem Teilnehmermodem bei
Nutzung eines Einzelträgermodulationsschemas,
wobei mindestens zwei Upstream- und zwei Downstream-Frequenzbänder zugewiesen
sind, weist die Schritte auf:
- (a) Aufbauen
eines Links mit niedriger Rate und niedriger Frequenz zwischen der
Vermittlungsstelleneinrichtung und dem Teilnehmermodem unter Verwendung
eines ersten Frequenzteilbereiches des ersten Upstream-Bandes und
Verwendung eines ersten Frequenzteilbereiches des ersten Downstream-Bandes
für Datentransfer;
- (b1) Aufbauen eines ersten VDSL-Probelinks unter Verwendung
eines ersten Probeträgers
in einem zweiten Frequenzteilbereich des ersten Upstream-Bandes
und Verwendung eines zweiten Probeträgers in einem zweiten Frequenzteilbereich
des ersten Downstream-Bandes, wobei die zweiten Frequenzteilbereiche
nicht von dem Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz genutzt
werden, und gleichzeitig
- (b2) Aufbauen eines zweiten Probe-VDSL-Links unter Verwendung
eines dritten Probeträgers
in dem zweiten Upstream-Band und Verwendung eines vierten Probeträgers in
dem zweiten Downstream-Band;
- (c) Messen des genauen Signalrauschverhältnisses und der Bitfehlerrate
in den Frequenzteilbereichen, die nicht von dem Link mit niedriger
Rate und niedriger Frequenz genutzt werden, wobei der Link mit niedriger
Rate und niedriger Frequenz ständig
zum Senden und Empfangen von Daten zwischen der Vermittlungsstelle
und dem Teilnehmermodem verwendet wird;
- (d) Aufbauen einer optimalen VDSL-Verbindung mit einer höchstmöglichen
Konstellation für
das gemessene Signalrauschverhältnis
und einer niedrigst erreichbaren Bitfehlerrate.
Zu
jedem Zeitpunkt während
des abgewandelten erfindungsgemäßen Verfahrens
wird ein Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz zum Datentransfer
zwischen den beiden Parteien verwendet. Dies hat den Vorteil, dass
bereits nach dem Aufbauen dieses Niedrigqualitätslinks Daten übertragen werden
können und
keine Leerlaufzeit während
der Aufbauprozedur verursacht wird. Die Grundidee dieses abgewandelten
erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, eines der bereitstehenden Upstream- und Downstream-Bänder aufzuspalten und zweite Probelinks
aufzubauen, welche jeweils ein Frequenzprofil und eine Konstellation
zum Messen der entsprechenden Signalrauschverhältnisse und Bitfehlerraten
aufweisen. Diese Informationen ermöglichen einfach die optimale
Konfiguration für
die endgültige VDSL-Verbindung zu wählen.
Vorzugsweise
ist der Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz ein Standard-Coldstart-Link und
der Schritt (a) des Aufbauens eines Links mit niedriger Rate und
niedriger Frequenz weist die Schritte auf:
- (i)
Aufbauen eines Standard-Coldstart-Links zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung
und dem Teilnehmermodem;
- (ii) Senden eines Probe-Befehls von der Vermittlungsstelleneinrichtung
an das Teilnehmermodem; und
- (iii) Bestätigen
des Probe-Befehls durch das Teilnehmermodem.
Gemäß dem G
993.1 Standard ist der Frequenzbereich für die Coldstart-Links in die
niedrigsten Frequenzen der ersten Downstream- und Upstream-VDSL-Bänder gelegt.
Die übrigen
Frequenzen in den entsprechenden Bändern werden dann für die Probelinks
verwendet.
Vorteilhafterweise
werden die Probe-VDSL-Links wiederholt gemäß vorbestimmter Konstellationen
zum Auffinden von höchsten
Signalrauschverhältnissen
aufgebaut. Die Konfiguration der optimalen VDSL-Verbindung wird
in der Vermittlungsstelleneinrichtung berechnet.
Es
ist ferner von Vorteil, dass vor dem Schritt (a) des Aufbauens des
Links mit niedriger Rate und niedriger Frequenz das Verfahren gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren
durchgeführt
wird, wobei die Konfiguration des Testmodus dann für die Probelinks
verwendet wird. Es ist von besonderem Vorteil, die beiden Verfahren
zu kombinieren, weil zunächst
das Scan-Verfahren alle spektralen Interferenzen und Dämpfungs- bzw. Minderungsprobleme aufdeckt.
Dann wird das erfindungsgemäßen Proben verwendet,
um über
das optimale Profil für
die endgültige
aufzubauende VDSL Verbindung durch eine schnelle Prüfung von
mehreren hypothetischen hohen Konfigurationen mittels der Probelinks
zu entscheiden.
Vorzugsweise
weist die Auswertung der Spektren das Erkennen von überbrückten Zweigen und
Rauschquellen auf.
Die
Erfindung schafft ferner ein VDSL-Modem und eine Vermittlungsstelleneinrichtung
für Einzelträgermodulations-VDSL
zur Ausführung
der erfindungsgemäßen Verfahren.
Das
erfindungsgemäßen VDSL-Modem weist
mindestens ein Treibermittel zum Senden und Empfangen von Signalen
an und von der Telefonschleife auf, ein Filtermittel zum Bandpassfiltern
der empfangenen Signale, ein QAM-Modulator zum Modulieren von zu
sendenden VDSL-Signalen, ein QAM-Demodulator zum Demodulieren von
empfangenen Signalen, ein Steuermittel zum Aufbauen von VDSL-Verbindungen
gemäß dem Testmodus,
optimalen Modus und der Probemoduskonfigurationen, zum Auswerten
empfangener Signale und zum Steuern der Filter, Treiber, Modulator-
und Demodulatormittel, und ein Speichermittel zum Speichern empfangener
Signale.
Die
vorliegende Erfindung gemäß der o.g. Verfahren
und Vorrichtungen hat deutliche Vorteile gegenüber Standardprozeduren oder
Prozeduren nach dem Stand der Technik zum Aufbauen einer ratenadaptiven
VDSL-Verbindung. Das Scannen bzw. Abtasten über den gesamten Frequenzbereich
und Messen des Signalrauschverhältnisses
ist schneller als Versuchs-VDSL-Links aufzubauen und zu prüfen, ob
die zugrundeliegende Telefon schleife einen Zustand aufweist, der
solche Versuchsverbindungen unterstützt. Ferner wird durch das
Aufteilen der Standard-Upstream- und Downstream-Bänder der
Datenaustausch über
einen Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz ermöglicht,
während
die erfindungsgemäßen Maßnahmen
zum Anpassen der Datenrate an ein Optimum getroffen werden.
Im
Folgenden ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen
und beigefügten
Figuren erläutert.
Es zeigt:
1 eine schematische Frequenzaufteilung
von üblichen
Telefondiensten und Breitbanddatendiensten;
2 ein typisches VDSL-Netzwerk;
3 die Anordnung von Upstream- und Downstream-Bändern in
VDSL;
4 den Steuerungsfluss gemäß dem erfindungsgemäßen Scanningverfahren;
5 eine schematische Abfolge
von Ereignissen gemäß dem Scanningverfahren;
6 die Frequenzanordnung
gemäß dem erfindungsgemäßen Probeverfahren;
7 eine schematische Abfolge
von Ereignissen gemäß dem Probeverfahren;
und
8 ein Blockschaltbild der
erfindungsgemäßen VDSL-Vorrichtung.
In
den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben
Bezugszeichen versehen worden, falls dies nicht anders angegeben
ist.
Die 1 bis 3 sind
bereits in der Beschreibungseinleitung dieser Anmeldung erläutert.
4 zeigt den schematischen
Steuerungsfluss gemäß dem Scanningverfahren
der vorliegenden Erfindung.
Die
linke Seite stellt eine Einrichtung in der Vermittlungsstelle CO
und die rechte Seite ein Teilnehmer-VDSL-Modem als die kundenseitige
Ausrüstung
CPE (Customers Premises Equipment) dar.
Wenn
das Teilnehmermodem an die Telefonschleife verbunden und eingeschaltet
wird, wird zunächst
ein Coldstart-Link CSL zwischen der Vermittlungsstelle und dem Modem
entsprechend dem VDSL-Standard aufgebaut.
Dann
gibt die Vermittlungsstelleneinrichtung CO einen Scan- bzw. Abtast-Befehl
an das Teilnehmermodem aus.
Nach
Empfang dieses Scan-Befehls sendet das Teilnehmermodem einen Bestätigungsbefehl ACK
zurück
an die Vermittlungsstelle.
Durch
Ausgeben und Bestätigen
des Scan-Befehls werden beide Seiten miteinander synchronisiert
und in Bereitschaft versetzt, das erfindungsgemäßen Scannen abzuarbeiten.
Somit
messen beide Seiten den Zeitverlauf. Das erfindungsgemäße Scannen
erfordert, dass die Vermittlungsstelleneinrichtung CO ein Signal
mit voller Bandbreite FBS in dem gesamten Frequenzbereich in die
Telefonleitung überträgt. Gleichzeitig zeichnet
das Teilnehmermodem CPE und die Vermittlungsstelleneinrichtung CO
den Signalpegel mittels Durchlaufen eines eng gefilterten Empfängers über das
gesamte Spektrum auf. Somit scannen das Teilnehmermodem CPE und
die Vermittlungsstelleneinrichtung CO empfangene Signale und bestimmen Signalspektren.
Nach
dem ersten Zeitintervall T1 wechseln die beiden Parteien, Vermittlungsstelle
und Teilnehmermodem die Rollen, und das Teilnehmermodem CPE übermittelt
ein Signal mit voller Bandbreite FBS in dem gesamten Frequenzbereich über ein
zweites Zeitintervall T2 in die Telefonschleife. Gleichzeitig scannen
die Vermittlungsstelleneinrichtung und das Teilnehmermodem die empfangenen
Signale und erhalten so zweite Signalspektren. Beispielsweise kann
das Signal voller Bandbreite Zufallsdaten aufweisen.
Nach
dem Zeitintervall T1 + T2 treffen sich die beiden Seiten wieder
mittels eines Coldstart-Links CSL.
Nach
dem Auswerten der entsprechenden Signalspektren in der Vermittlungsstelle
CO und auf der Teilnehmerseite CPE werden die Ergebnisse der Spektralauswertung
TR, welche empfohlene Frequenzbereiche für die Anordnung von VDSL-Trägern aufweisen
können,
von dem Teilnehmermodem CPE an die Vermittlungsstelleneinrichtung über den
Coldstart-Link CSL übermittelt.
Auf Basis dieser Auswertung leitet die Vermittlungsstelleneinrichtung
CO den Aufbau einer VDSL-Verbindung zwischen beiden Seiten in einem
Testmodus ETM ein. Dieser Testmodus TM ist üblicherweise derart konfiguriert,
dass Träger
in dem ausgewählten
Spektrum liegen, wo ein Signalrauschverhältnis, wie es durch die Spektralanalyse
bestimmt ist, hoch ist, und das Signal ist mit einer niedrigen Konstellation,
beispielsweise einer 2-Bit-Konstellation gewählt. Diese Testmodus-VDSL-Verbindung TM erlaubt
die genaue Messung des Signalrauschverhältnisses. Das Signalrauschverhältnis für die Testverbindung
wird von dem Teilnehmermodem CPE an die Vermittlungsstelleneinrichtung
gesendet, und schließlich
legt die Vermittlungsstelle die Konfiguration EFM für eine optimale
VDSL-Verbindung
FM fest, welche die höchstmögliche Konstellation
für das
gemessene Signalrauschverhältnis
in den gewählten
Frequenzbändern aufweist.
5 fasst die Abfolge von
Ereignissen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
zusammen.
Die
ersten Schritte S1 führen
zu einem Coldstart-Link zwischen der kundenseitigen Ausrüstung und
der Vermittlungsstelle. Nach Synchronisieren wird das Spektrum auf
jeder Seite durch das erfindungsgemäße Scannen S2 bestimmt. Zum Übertragen
der Scanergebnisse von der kundenseitigen Ausrüstung an die Vermittlungsstelle
wird ein zweiter Coldstart-Link aufgebaut, und die Vermittlungsstelle wertet
die Ergebnisse des Scans S3 aus. Als nächstes legt die Vermittlungsstelle
ein Testprofil für
eine VDSL-Verbindung auf Grundlage der Eigenschaften der gemessenen
Spektren fest S4. Dann misst die Vermittlungsstelle das Signalrauschverhältnis genau mittels
der aufgebauten VDSL-Verbindung in dem Testmodus S6. Schließlich entscheidet
die Vermittlungsstelle über
ein endgültiges
Profil und baut eine entsprechende VDSL-Verbindung auf, die so ratenangepasst
ist, um die höchstmögliche Datenrate
für die
gegebenen Leitungsbedingungen zu erreichen S7.
6 zeigt einen beispielhaften
Frequenzplan für
ein abgewandeltes erfindungsgemäßes Verfahren
zum Aufbau einer VDSL Verbindung.
6 zeigt den üblichen
VDSL-Frequenzbereich von f1 bis f5. Für
den Standard-Coldstart-Link sind die niedrigen Frequenzen zwischen
f1 und f2 reserviert.
Der Frequenzteilbereich PD1 zwischen f1' und f2 wird
nicht für
einen Coldstart-Link
benutzt. Der Upstream-Anteil eines Coldstart-Links ist in den niedrigen
Frequenzen zwischen f2 und f2' des ersten Upstream-Bandes
vorgesehen, welches von f2 bis f3 reicht; das zweite Downstream-Band zwischen
f3 und f4 und das
zweite Upstream-Band zwischen f4 und f5 verbleiben ebenfalls ungenutzt für den Coldstart-Link.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Aufbau einer VDSL-Verbindung
unter Verwendung eines Einzelträgermodulations schemas,
wo mindestens zwei Upstream- und zwei Downstream-Frequenzbänder vorgesehen sind, baut
zunächst
einen Coldstart-Link zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung
und dem Teilnehmermodem auf, wobei der Coldstart-Link einen ersten
Frequenzteilbereich DS des ersten Downstream-Bandes und einen ersten Frequenzteilbereich
US des ersten Upstream-Bandes
für Datenaustausch
verwendet.
Parallel
dazu wird ein erster Probe-VDSL-Link aufgebaut, welcher die übrigen Frequenzen
PD1 des ersten Downstream-Bandes zwischen f1' und f2 verwendet
und den restlichen Frequenzbereich des ersten Upstream-Bandes PU1
zwischen den Frequenzen f2' und f3 nutzt.
Gleichzeitig wird ein zweiter Probe-VDSL-Link aufgebaut, welcher die Frequenzen
des zweiten Downstream-Bandes PD2 zwischen der Frequenz f3 und f4 nutzt und das
zweite Upstream-Band PU2 zwischen den Frequenzen f4 und
f5 nutzt. Die entsprechenden Träger für die Probe-VDSL-Links sind daher
in den Bändern PD1,
PU1, PD2 und PU2 vorgesehen.
Die
Träger
für die
Probelinks werden nun für genaue
Signalrauschmessungen und Bitfehlerratenmessungen verwendet. Während der
größte Teil
des Frequenzbandes für
das Probing verwendet wird, wird der Coldstart-Link in seinen zugewiesenen Downstream-
und Upstream-Bändern
DS, US für
den Datentransfer genutzt. Dies bedeutet, dass beinahe unmittelbar
nach dem Einschalten des Teilnehmermodems oder der Vermittlungsstelleneinrichtung eine
Datenverbindung aufgebaut wird.
Vorzugsweise
sieht die Vermittlungsstelle ein wiederholtes Wechseln der Modi
für die
Probelinks vor, um eine optimale VDSL-Verbindung aufzufinden. Die
Leistungsfähigkeit
des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann weiter durch ein kombiniertes Verfahren, welches den erfindungsgemäßen Scanning-Ansatz
und das Probing-Verfahren verwendet, verbessert werden.
7 zeigt eine schematische
Abfolge von Ereignissen, wenn Scanning und Probing miteinander kombiniert
werden, um ein schnelles und zuverlässiges Verfahren zum Aufbau
einer VDSL-Verbindung
zu erreichen.
Es
ist von besonderem Vorteil zunächst
den gesamten Frequenzbereich des VDSLs unter Verwendung eines relativ
groben Rasters abzutasten, beispielsweise in 100 KHz-Schritten,
und eine vorläufige
Auswertung des Leitungszustandes durchzuführen. In einem zweiten Teil
des Verfahrens können dann
die Probelinks effizienter konfiguriert werden.
In
einem ersten Schritt S21 wird ein Coldstart-Link aufgebaut, und
eine Vermittlungsstelle gibt einen Scan-Befehl aus, welcher durch
das Teilnehmermodem bestätigt
wird, so dass in einem zweiten Schritt S22 das oben beschriebene
Scan-Verfahren durchgeführt wird.
In
den folgenden Schritten S23 wertet die Vermittlungsstelle die Ergebnisse
aus und definiert mögliche
Konfigurationen für
die Probe-VDSL-Links.
Dann
setzt die Vermittlungsstelle das System in den Probemodus S24 und
beginnt die Signalrauschverhältnisse
in den Frequenzteilbereichen zu messen, wie sie in der obigen Beschreibung
des Probeverfahrens definiert sind, in Schritt S25. Da durch die
Scanning-Schritte S22 ein grobes Bild der Telefonleitungszustände über den
gesamten Frequenzbereich vorliegt, wählt die Vermittlungsstelle
nur geeignete alternative Konfigurationen für die Probe-VDSL-Links aus.
Schließlich legt
die Vermittlungsstelle ein optimales Profil für die VDSL-Verbindung bei den
gegebenen Leitungsverhältnissen
fest S26.
8 zeigt ein Blockschaltbild
einer VDSL-Einrichtung für
Einzelträgermodulations-VDSL zum
Ausführen
der erfindungsgemäßen Verfahren.
Die
VDSL-Einrichtung 1 weist ein Treibermittel 2 zum
Senden und Empfangen von Signalen in und von der Telefonschleife
TP auf, welche an ein Anschlusspaar 3, 4 verbunden
ist. Ein Filtermittel 5 zum Bandpassfiltern empfangener
Signale ist an das Treibermittel 2 verbunden. Die VDSL-Einrichtung 1 weist
einen QAM-Modulator 6 zum Modulieren von zu sendenden VDSL-Signalen auf und
einen QAM-Demodulator 7 zum Demodulieren empfangener Signale.
Ferner ist ein Steuerungsmittel 8 an die Filtermittel 5 verbunden,
welches zum Aufbauen von VDSL-Verbindungen
entsprechend dem Testmodus, dem optimalen Modus und dem Probemodus,
zum Festlegen der entsprechenden Konfigurationen, zum Auswerten
empfangener Signale und zum Steuern der Filtern, Treiber, Modulator-
und Demodulatormittel vorgesehen ist. Das Steuerungsmittel ist an
ein Speichermittel 10 verbunden, in dem empfangene Signale
abgespeichert werden.
Das
Steuerungsmittel liefert entsprechende digitale Signale an eine
Schnittstelle 9, von der aus digitale Signale an einen
Breitband-Backbone oder den PC des Kunden gekoppelt werden. Das
Steuerungsmittel 8 steuert insbesondere die Filtermittel 5 zum
Ausführen
des Abtastens bzw. Scannings. Während
des Probing-Verfahrens spaltet das Demodulatormittel 7 den
Empfangspfad in die o.g. Frequenzteilbereiche des Upstream- und Downstream-Bandes.
Zusammenfassend
schafft die vorliegende Erfindung ein zuverlässiges und sehr schnelles Verfahren
zum Aufbau einer VDSL-Verbindung über eine
Telefonschleife zwischen einer Vermittlungsstelle und einem Teilnehmermodem.
Die Datenrate ist entsprechend der tatsächlichen Telefonleitungsbedingungen
angepasst und optimiert. Durch Verwenden des erfindungsgemäßen Scanning-
und Probing-Ansatzes wird innerhalb einer kurzen Verzögerungszeit
eine Datenverbindung aufgebaut. Die erfin dungsgemäßen Verfahren
sind deutlich schneller als Verfahren nach dem Stand der Technik
oder dem zugrundeliegenden G 993.1 VDSL-Standard.
Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand von speziellen Ausführungsbeispielen
der erfindungsgemäßen Verfahren
erläutert
wurde, ist der Gegenstand der Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern
durch die beigelegten Patentansprüchen definiert. Insbesondere
sind die erfindungsgemäßen Verfahren
nicht auf irgendwelche angegebene absoluten Frequenzbereiche oder
Zeitskalen beschränkt.