DE60119567T2

DE60119567T2 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung und klassifikation von störungen in einem rf-modulierten netzwerk

Info

Publication number: DE60119567T2
Application number: DE60119567T
Authority: DE
Inventors: H. Daniel Atlanta HOWARD
Original assignee: Broadcom Corp
Current assignee: Broadcom Corp
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2021-11-17
Also published as: WO2002041505A9; WO2002041505A2; US20060141971A1; EP1338109A2; US7334253B2; DE60119567D1; US7024680B2; WO2002041505A3; EP1338109B1; US20020086641A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Telekommunikationssysteme und im Besonderen Shared-Access-HF-Netzwerke (Hochfrequenznetzwerke mit gemeinsamem Zugriff).
Hintergrund der Erfindung
Bei herkömmlichen Shared-Access-Kommunikationsnetzwerken, wie etwa einem hybriden Lichtwellenleiter-Koaxialkabelnetz (HFC-Netz – Hybrid Fiber Coaxial Network), wird ein bidirektionaler Übertragungspfad zwischen einer Netzwerk-Head-End-Station und jedem entfernten Punkt im Netzwerk aufrechterhalten. Der Übertragungspfad überträgt gleichzeitig Breitband-Hochfrequenz- (HF-) Signale in zwei Richtungen über dasselbe Medium durch Aufteilen des Frequenzspektrums des bidirektionalen Übertragungspfades. Ein Frequenzmultiplex- (FDM-/Frequency Division Multiplexing) Verfahren ermöglicht es, zwei oder mehr simultane und kontinuierliche Kanäle von einem Shared-Access-Übertragungsmedium abzuleiten. Das FDM-Verfahren führt separate Teile des verfügbaren Frequenzspektrums von einer Head-End-Signalquelle in "Downstream-" oder "Vorwärtspfad-" Richtung an mehrere entfernte Punkte und einen zweiten Frequenzbereich zum Übertragen von Signalen in "Upstream-" oder "Rückführpfad" Richtung von jedem entfernten Punkt der Head-End-Station zu.
Ein herkömmliches Kabelmodemsystem beispielsweise sieht eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Topologie zur Unterstützung der Datenübertragung zwischen einem Kabelmodemanschlusssystem (CMTS – Cable Modem Termination System) an der Kabel-Head-End-Station und mehreren Kabelmodems in den Räumlichkeiten der Kunden vor. Bei solchen Systemen werden Informationen vom CMTS über Downstream-Kanäle an die Kabelmodems in Übereinstimmung mit einer Zeitmultiplex- (TDM-/Time Division Multiplexing) Technik als kontinuierlich gesendetes Signal gesendet. Im Gegensatz dazu, werden Informationen von jedem der Kabelmodems in Upstream-Richtung über die Upstream-Kanäle in Übereinstimmung mit einer Zeitdomäne-Mehrfachzugriff- (TDMA-/Time Domain Multiple Access) Technik als kurze Burst-Signale an das CMTS gesendet. Die Upstream-Übertragung von Daten von den Kabelmodems wird durch das CMTS gesteuert, das jedem Kabelmodem spezifische Zeit-Slots zuweist, innerhalb der Daten übertragen werden sollen.
Herkömmliche Kabelmodemsysteme nutzen DOCSIS-kompatible Geräte und Protokolle, um die Übertragung von Datenpaketen zwischen Mehrfachkabelmodems und einem CMTS auszuführen. Der Begriff DOCSIS (Data Over Cable System Interface Specification – Daten über Kabelsystem-Schnittstellenspezifikation) bezieht sich allgemein auf eine Gruppe von durch CableLabs veröffentlichte Spezifikationen, die Industriestandards für Kabel-Head-End-Station-Geräte und Kabelmodemgeräte definieren. Zum Teil legt DOCSIS die Anforderungen und Ziele für verschiedene Aspekte von Kabelmodemsystemen dar, einschließlich der Betriebsunterstützungssysteme (OSS – Operations Support Systems), des Managements, der Datenschnittstellen sowie des Vermittlungsschicht-, Sicherungsschicht- und Bitübertragungsschichttransports für Data-over-Cable-Systeme. Die aktuellste Version der DOCSIS-Spezifikation ist DOCSIS 1.1, wobei DOCSIS 2.0 die nächste geplante Version ist. Bei DOCSIS 2.0 ist eine fortgeschrittene Bitübertragungsschichttechnologie hinzugefügt, bei der einige der Vorteile einen robusteren Betrieb in beeinträchtigten HF-Upstream-Kanälen umfassen.
Eine technische Herausforderung beim Betreiben eines Netzwerks mit einem bidirektionalen Übertragungspfad über ein gemeinsames Medium zwischen der Head-End-Station und jedem entfernten Punkt besteht in der Aufrechterhaltung der Netzwerkintegrität für in Vorwärtspfad- und Rückführpfadrichtung gesendete Signale. Rauschen und andere unerwünschte Energie, die von einem entfernten Punkt oder einem beliebigen Punkt längs des Rückführpfades von diesem entfernten Punkt stammen, können die Netzwerkkommunikation im Hinblick auf alle entfernten Punkte im Netzwerk beeinträchtigen. In ähnlicher Weise wird dort, wo Rauschen und unerwünschte Energie von einem entfernten Punkt mit Rauschen oder anderen HF-Beeinträchtigungen von anderen entfernten Punkten im Netzwerk miteinander kombiniert werden, die Netzwerkkommunikation beeinträchtigt.
HF-Beeinträchtigungen treten in zahlreichen Formen auf, die Impuls- und/oder Burst-Rauschen, gewöhnliche Kanalstörungen (CPD – common path distortion) und Ingress, wie etwa Störungen aufgrund von Funkkommunikation und Navigationssignalen, umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Impulsrauschen oder Burst-Rauschen besteht aus leistungsstarken Energiepulsen kurzer Dauer. Der leistungsstarke Energiepuls hat in eine erhebliche Zunahme des Grundrauschens zur Folge, während die kurze Dauer zu einer flüchtigen Unterbrechung führt, deren Quelle oder Eintrittspunkt in das Netzwerk schwer genau festzustellen ist.
Ingress ist unerwünschte Energie, die von einer Quelle außerhalb des Übertragungspfads in einen Übertragungspfad eintritt. Ingress umfasst häufig über die Luft verbreitete Funk- und/oder Navigationskommunikationssignale, die an einer schwachen Stelle in ein Festnetz eintreten, obgleich er auch Impuls- und/oder Burst-Rauschen umfassen kann, das in ähnlicher Weise über die Luft verbreitet wird und an einer schwachen Stelle in das Netzwerk eintritt. Schwache Stellen im Netzwerk treten häufig dort auf, wo eine Abschirmungsunstetigkeit, ein nicht ordnungsgemäß geerdetes elektrisches Gerät oder eine fehlerhafte Verbindungseinrichtung an oder nahe einem entfernten Punkt vorhanden ist. Wenn Hochfrequenzträger aus Kurzwellenfunk-, CB-Funk- oder anderen Rundfunkquellen an diesen schwachen Stellen in das Netzwerk eintreten, verursachen sie Störungsspitzen bei spezifischen Trägerfrequenzen im Übertragungspfad.
Gewöhnliche Kanalstörungen (CPD) sind die Folge von Mischprodukten zweiter und höherer Ordnung vom Downstream-Kanal, die sich an den Upstream-Kanal ankoppeln und auftreten, wenn physische elektromechanische Verbindungseinrichtungen korrodieren und oxidieren, wodurch Punktkontaktdioden erzeugt werden. Die Wirkung dieser Dioden im Rückführpfad besteht in zusätzlichen Störungen, die im Allgemeinen schmalbandige Störungen mit festen Frequenzen sind, die in regelmäßigen 6 MHz-Intervallen im Frequenzspektrum angeordnet sind.
Herkömmliche Minderungstechniken adaptieren das Signal häufig durch Filtern, Interleaving (Verschachtelungsverfahren), Codieren oder ein ausgedehntes Spektrum, so dass die Kapazität des gesamten Netzwerks reduziert wird, um die Störung zu kompensieren. Darüber hinaus kann die Adaption von Ingress-Filtern durch das Vorhandensein von Burst-Rauschen während des Adaptionszyklus kompliziert oder beeinträchtigt werden. In ähnlicher Weise kann eine Systemadaption hinsichtlich periodischer Burst-Rauschstörungen durch einen Ingress-Talk-Spurt (Ingress-Sprachstoß) kompliziert oder beeinträchtigt werden.
Darüber hinaus führen bestehende Adaptionen eine "Blind-" Adaption durch, so dass die Störung nicht effektiv charakterisiert wird. Die Adaption wird vielmehr im Hinblick auf die Robustheit allmählich erhöht bis durch die Störung verursachte Fehler beseitigt werden. Da diese Adaptionen häufig nur auf der Bitübertragungsschicht durchgeführt werden, wird die Fähigkeit eines System-Managers, der auf der Sicherungsschicht arbeitet, den Status der Anlage zu charakterisieren, erheblich verringert. Des Weiteren gibt es keine Möglichkeit, in intelligenter Weise zu entscheiden, welcher Adaptionsmechanismus verwendet und wie oft die Adaptionsparameter aktualisiert werden sollen. Dies führt zu einer geringeren Effizienz.
"CATV return path characterization for reliable communications" von Eldering C A et al., IEEE communications magazine, IEEE service center, Piscataway, N. J., USA, Band 33, Nr. 8, vom 1. August 1995, betrifft ein Verfahren zur Aufrechterhaltung der Integrität eines Kommunikationssystems gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Messungen von Störungen in einem Fernsehsignal, die in US-A-5,394,185 beschrieben sind, betreffen eine Kabelfernseh- (CATV-) Brummstörungsmesstechnik zum automatischen Ermitteln von Brummstörungen, die mit Stromversorgungsleitungsfrequenzen und anderen Niederfrequenzstörungen in Verbindung stehen.
Ziel der Erfindung ist es, eine zuverlässigere Ermittlung von Beeinträchtigungen eines Kommunikationskanals eines Kommunikationssystems bereitzustellen.
Dieses Ziel wird durch das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2 bzw. durch das System gemäß den Ansprüchen 8 und 9 erreicht. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Ermittlung und Klassifizierung von Beeinträchtigungen in einem hochfrequenzmodulierten (HF-modulierten) Netzwerk. In Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der Erfindung ermittelt ein System, wie etwa ein Kabelmodemanschlusssystem (CMTS) eine Beeinträchtigung auf einem Kommunikationskanal eines Kommunikationssystems, wie etwa ein hybrides Lichtwellenleiter-Koaxialkabelnetz (HFC-Netz). Das CMTS charakterisiert die Beeinträchtigung und die Betriebsparameter des Kommunikationssystems werden in Übereinstimmung mit der Charakterisierung der Beeinträchtigung adaptiert. Das CMTS kann beispielsweise den Ablauf von Datenübertragungen mit einer Frequenz ohne Beeinträchtigung planen. Alternativ kann das CMTS die Symbolrate der Übertragungen senken und/oder die Fehlersteuercodierung erhöhen, um Impulsbeeinträchtigungen zu adaptieren.
Bei den Ausführungsformen wird eine Beeinträchtigung durch Durchführen einer Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Umwandlung an einem dem Kommunikationskanal zugeordneten Signal ermittelt. Eine Signalgröße wird in der Frequenzdomäne aggregiert und die Signalgröße anhand eines Satzes spezifizierter Frequenzen mit Schwellenwerten verglichen, die jeweils einer Frequenz aus dem Satz spezifizierter Frequenzen zugeordnet sind. Es wird eine Liste von Frequenzen aus dem Satz spezifizierter Frequenzen gemeldet, bei denen die Signalgröße einer einzelnen Frequenz einen Schwellenwert übersteigt, der der einzelnen Frequenz zugeordnet ist.
Bei alternativen Ausführungsformen wird die Beeinträchtigung durch Durchführen einer Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Umwandlung an einem dem Kommunikationskanal zugeordneten Signal ermittelt. Eine Signalgröße wird in der Frequenzdomäne aggregiert und die innerhalb spezifischer Frequenzbereiche aggregierte Signalgröße mit Schwellenwerten verglichen, die jeweils einem Frequenzbereich der spezifizierten Frequenzbereiche zugeordnet sind. Es wird eine Liste von Frequenzbereichen der spezifizierten Frequenzbereiche gemeldet, bei denen die Signalgröße eines einzelnen Frequenzbereichs einen Schwellenwert übersteigt, der dem einzelnen Frequenzbereich zugeordnet ist.
Bei weiteren Ausführungsformen wird eine Beeinträchtigung durch Durchführen einer Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Umwandlung an einem dem Kommunikationskanal zugeordneten Signal ermittelt. Es wird eine Impulsbreite und eine Zeitspanne zwischen Impulsen für das Beeinträchtigungssignal innerhalb eines oder mehrerer Frequenzbereiche berechnet, und zwar entweder unter Verwendung von aufeinander folgenden Zeitdomäneblöcken kurzer Dauer, um die Frequenzdomäne als Funktion der Zeit zu berechnen, oder durch Auswahl spezifischer Frequenzbereiche, in denen keine gewünschten und bekannten Ingress-Signale vorhanden sind, und Rückwandeln der nun gefilterten Muster zurück in die Zeitdomäne. Ein periodisches Beeinträchtigungssignal wird dann in dem einen oder den mehreren Frequenzbereichen ermittelt.
Bei noch weiteren Ausführungsformen wird eine Beeinträchtigung durch Untersuchen vom Kommunikationskanal empfangener Datenpakete, Bestimmen, ob die Datenpakete Datenfehler enthalten, und Ermitteln einer Zeitspanne ermittelt, in der Datenfehler enthaltende Datenpakete vom Kommunikationskanal ankommen. Dieses Verfahren kann entweder Fehler im gesamten Paket oder Fehler in spezifischen Paketkomponenten betreffen, wie etwa Vorwärtsfehlerkorrekturblöcke (FEC-Blöcke/Forward-Error Correction blocks).
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung untersuchen bekannte Frequenzen auf gewöhnliche Kanalstörungsbeeinträchtigungen. Bei einer Ausführungsform veranlasst die Ermittlung einer gewöhnlichen Kanalstörungsbeeinträchtigung (CPD- Beeinträchtigung) einen System-Manager, den Benutzer zu verständigen. In Antwort darauf können Upstream-Übertragungen über das Kommunikationssystem neuen Frequenzen neu zugewiesen und/oder andere Übermittlungsparameter modifiziert werden, wie etwa die Symbolrate und FEC-Parameter.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermitteln außerdem periodische Beeinträchtigungen auf einem Pfad eines Kommunikationssystems. Bei den Ausführungsformen weist die Ermittlung periodischer Beeinträchtigungen den System-Manager an, während Beeinträchtigungszeitspannen keine Ablaufplanung des Verkehrs durchzuführen, während Beeinträchtigungszeitspannen eine Ablaufplanung des Verkehrs geringer Priorität vorzunehmen und/oder die Amplitude des während einer Beeinträchtigungszeitspanne übertragenen Verkehrs einzustellen.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermitteln außerdem nicht periodische Beeinträchtigungen auf einem Pfad des Kommunikationssystems. Bei den Ausführungsformen werden periodische und nicht periodische Impuls- und/oder Burst-Rauschbeeinträchtigungen klassifiziert, um einen Betreiber des Systems bei der Bestimmung der physischen Quelle der Beeinträchtigung zu unterstützen.
Das beschriebene exemplarische Ermittlungssystem verwendet ein Umwandlungsverfahren, das eine Energie-/Zeit-Charakteristik sowohl des Impuls-/Burst-Rauschens als auch des Ingress und der CPD-Störung aufrechterhält, so dass Energieschwankungen beobachtet werden können. Ein exemplarisches Ermittlungssystem berechnet die ansteigenden und abfallenden Flanken einer Beeinträchtigungsimpulswellenform und berechnet dann die Impulsbreiten sowie die Zeitspanne zwischen den Impulsen. Darüber hinaus berechnet ein exemplarisches Ermittlungssystem Energieschwankungen innerhalb der Impulse sowie zwischen den Impulsen. Das beschriebene exemplarische Ermittlungssystem verarbeitet ferner die Impulsdaten, um die minimale Impulsbreite, die minimale Zeitspanne zwischen Impulsen, das Frequenzspektrum einzelner Impulse und die maximale Energieschwankung festzustellen. Die durchschnittliche Zeitspanne zwischen Impulsen kann auch anhand von Impulsfolgefrequenzlinien (PRF-Linien/Pulse Repetition Frequency lines) im Frequenzspektrum bestimmt werden. Ein beispielhaftes Ermittlungssystem wiederholt das Verfahren bei jedem im Band entdeckten Ingress und/oder jeder im Band entdeckten CPD-Frequenz. Das Ermittlungssystem meldet bevorzugt die gesamten minimalen und maximalen Impulsbreiten, minimalen und maximalen Zeitspannen zwischen Impulsen und Energieschwankungen an den System-Manager zur Adapti on, wie etwa Modifizieren der Mittenfrequenz, Übertragungsgeschwindigkeit, FEC-Parameter, Modulationsordnung oder anderer Übermittlungsparameter.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht eine genaue Charakterisierung der effektiven vorhandenen HF-Beeinträchtigungen für eine effizientere Adaption und zur Meldung von Anlagenaufrechterhaltungsproblemen an Betreiber von Kabelmodemsystemen vor.
Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie der Aufbau und Betrieb verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genauer beschrieben.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die begleitenden Zeichnungen, die hierin enthalten sind und einen Teil der Beschreibung bilden, stellen die vorliegende Erfindung dar und dienen, zusammen mit der Beschreibung, ferner dazu, die Grundlagen der Erfindung zu erläutern und es einem Fachmann auf dem entsprechenden Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und anzuwenden.
In den Zeichnungen zeigt:
1 ein Blockdiagramm eines Kabelmodemsystems, das ein HF-Beeinträchtigungsermittlungssystem gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst,
2 ein Blockdiagramm eines Kabelmodemanschlusssystems (CMTS) gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
3 ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Ermittlungssystems für gewöhnliche Kanalstörungen (CPD) gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung demonstriert,
4 ein Downstream-Frequenzspektrum einer exemplarischen Kabelanlage,
5 ein Spektrum von Haupt-CPD-Frequenzen einer HRC- (Harmonically Related Carrier) Anlage gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
6 ein Spektrum von Haupt-CPD-Frequenzen einer IRC- (Incrementally Related Carrier) Anlage gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
7 ein Spektrum von Haupt- und Seitenband-CPD-Frequenzen, die aus der Verwendung von Offset-Trägern resultieren, gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
8 eine Seitenbandfrequenzstruktur um eine einzelne Haupt-CPD-Frequenz gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
9 ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines CPD-Ermittlungssystems gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung demonstriert, wenn das System kein Frequenzumwandlungsverfahren (z.B. eine Fast-Fourier-Transformation (FFT)) an gemessenen Daten anwendet,
10 ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Systems zur Ermittlung von periodischem Impuls-/Burst- (PIB-) Rauschen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung demonstriert,
11 Erfassungsintervalle innerhalb einer Impulsfolge, die in einem PIB-Ermittlungssystem gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung untersucht werden,
12 ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Systems zur Ermittlung von periodischem Impuls-/Burst-Rauschen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung demonstriert, und
13 ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Systems zur Ermittlung von Ingress gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung demonstriert.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische oder funktionell ähnliche Elemente.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
I. Übersicht
Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln und Klassifizieren von HF-Beeinträchtigungen in einem Kommunikationsnetzwerk bereit, wie etwa einem Shared-Access-Kommunikationsnetzwerk. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Kommunikationsnetzwerk ein Kabelmodemsystem. Im Betrieb werden bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zunächst die unzweideutigen Beeinträchtigungen und dann systematisch die übrigen Beeinträchtigungen festgestellt.
Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung richtig einschätzen zu können, ist es vorteilhaft, die Erfindung im Zusammenhang mit einem exemplarischen bidirektionalen Kommunikationsnetzwerk zu beschreiben, wie etwa z.B. einem hybriden Lichtwellenleiter-Koaxialkabelnetzwerk (HFC-Netz). Die im Hinblick darauf verfasste Beschreibung dient lediglich der Veranschaulichung. Die Erfindung soll nicht auf die Anwendung in dieser beispielhaften Umgebung beschränkt sein. Basierend auf den hierin dargelegten Lehren werden Fachleute auf dem Gebiet dazu in der Lage sein, die Erfindung in alternativen Umgebungen auszuführen.
II. Kabelmodemsystem
Ein Blockdiagramm eines beispielhaften Kabelmodemsystems, in dem die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betrieben werden können, ist in 1 gezeigt. Ein exemplarisches DOCSIS-kompatibles Netzwerk 100 umfasst eine Head-End-Station 102 mit einem Kabelmodemanschlusssystem (CMTS) 104, die sich in einer Kabelfirmenbetriebsanlage befindet. Das CMTS 104 arbeitet als Modem, das mehrere Teilnehmer bedient. Jeder Teilnehmer weist wenigstens ein kundeneigenes Endgerät auf, wie etwa ein Kabelmodem 106, das mit dem CMTS 104 über ein hybrides Lichtwellenleiter-Koaxialkabel- (HFC-) Netzwerk 108 verbunden ist. Ein exemplarisches CMTS zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung ist in der US-Patentanmeldung Nr. 09/574,558 mit dem Titel "Cable Modem Apparatus and Method", eingereicht am 19. Mai 2000, offenbart, das hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit gewürdigt wird.
III. Kabelmodemanschlusssystem (CMTS)
Bezug nehmend auf 2 umfasst das CMTS 104 einen Downstream-Modulator 204 zur Erleichterung der Sendung von Datenübertragungen an eine Mehrzahl an Kabelmodems und einen Upstream-Demodulator 206 zur Erleichterung des Empfangs von Datenübertragungen von den Kabelmodems. Auf einem gegebenen Upstream-Kabelkanal können mehrere HF-Beeinträchtigungen gleichzeitig vorhanden sein, welche z.B. gewöhnliche Kanalstörungen (CPD), periodisches Impuls-/Burst-Rauschen (PIB) und Ingress umfassen. Im Betrieb ist es schwierig, die Ingress-Sperrfilter zu adaptieren, wenn während der Adaptionsaktualisierungszyklen Burst-Rauschen vorhanden ist. In ähnlicher Weise kann auch ein Ingress-Talk-Spurt, der sich einschaltet, wenn das System versucht, PIB-Rauschen festzustellen oder zu adaptieren, die Korrektur schwierig machen.
Daher umfasst das exemplarische CMTS 104 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Verarbeitungskern 216, wie etwa einen MIPS-Kern, der einen HF-Beeinträchtigungsdetektor und -klassifizierer (IDC – Impairment Detector and Classifier) 220 umfasst. Der HF-IDC 220 umfasst ein Software-Modul, das HF-Beeinträchtigungen auf dem Upstream-Kanal feststellt.
Das beispielhafte CMTS 104 nutzt einen Burst-Empfänger, anstelle eines kontinuierlichen Empfängers, um TDMA- (Time Division Multiple Access) Datenpakete von Kabelmodems über Upstream-Kommunikationskanäle zu empfangen. Der Burst-Empfänger des CMTS 104 umfasst eine analoge Eingangsstufe 202 mit einem Analog-Digital-Umsetzer (nicht gezeigt), der analoge Datenpakete von einem Upstream-Kanal empfängt und die analogen Datenpakete in digitale Datenpakete umwandelt. Der Upstream-Demodulator 206 verstärkt die digitalisierten Datenpakete und demoduliert das verstärkte Signal mit einer Rückgewinnungs-Takt- und Trägerablaufsteuerung. Angepasste Filter und adaptive Filter beseitigen Mehrwegeausbreitungseffekte und Schmalband-Zweikanalstörungen. Ein integrierter Decoder führt eine Fehlerkorrektur durch und übermittelt die verarbeiteten Daten entweder in einem parallelen oder einem seriellen MPEG-2-Format an eine DOCSIS-Medienzugangssteuerung (MAC/Media Access Control) 210. Die DOCSIS-MAC 210 extrahiert DOCSIS-MAC-Frames aus MPEG-2-Frames, verarbeitet MAC-Header und filtert und verarbeitet Nachrichten und Daten. Upstream-Datenpakete und -Nachrichtenpakete werden dann über einen internen System-Bus (ISB) 212 in den Systemspeicher 214 eingebracht.
Der HF-IDC 220 ist mit einem Scheduler (Ablaufplaner) 218 und einem System-Manager 222 verbunden, die weitere Software-Komponenten im Verarbeitungskern 216 umfassen. Der HF-IDC 220 nimmt von dem Upstream-Demodulator 206 und der DOCSIS-MAC 210 an den Systemspeicher 214 übermittelte Daten an sowie, sofern verfügbar, Fast-Fourier-Transformations-(FFT-)/Zeitmuster bei Implementierungen mit einem FFT-/Zeitmusterblock 208. Der HF-IDC 220 untersucht eine Vielzahl an Daten, die Vorwärtsfehlerkorrektur- (FEC-/Forward Error Correction) Fehler, Fehler enthaltende Pakete, FFT-Ausgangsdaten, Zeitmusterdaten und Rauschabstände (SNR) umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind, um festzustellen, ob spezifische HF-Beeinträchtigungen vorhanden sind. Basierend auf den ermittelten HF-Beeinträchtigungen werden dem Scheduler 218 und dem System-Manager 222 Daten zugeführt, die zum Adaptieren des Systembetriebs zur Erhöhung seiner Robustheit, Effizienz, Kapazität oder einer beliebigen Kombination derselben verwendet werden.
Obgleich die vorstehende Beschreibung unter Bezugnahme auf ein Software-System innerhalb eines Verarbeitungskerns verfasst wurde, wird ein Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet dazu in der Lage sein, das obige System basierend auf der hierin enthaltenen Offenbarung auf mehrere Arten zu konstruieren, die Hardware, Firmware, Software oder eine beliebige Kombination dieser Elemente umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Zusätzlich oder alternativ dazu, können jede der oder alle ermittelten Beeinträchtigungen durch mehrere Prozessoren, Hardware-Systeme oder Firmware-Systeme oder eine beliebige Kombination dieser Elemente ermittelt und charakterisiert werden.
A. Ermittlungsverfahren für gewöhnliche Kanalstörungen
Da gewöhnliche Kanalstörungen (CPD) im Allgemeinen sowohl im Hinblick auf Energie als auch Frequenz die stabilste Beeinträchtigung darstellen und sie durch spezifische Festfrequenzkomponenten festgestellt werden, prüft eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zunächst auf CPD. Ein Verfahren 300 zur Feststellung von CPD ist in 3 dargestellt. Die CPD-Verifizierung beginnt mit einer Charakterisierung des Frequenzspektrums, das sich aus einer Mischung zweiter und dritter Ordnung ergibt 302. Diese Charakterisierung verwendet die Spezifikation des Downstream-Spektrums, um das CPD-Spektrum analytisch abzuleiten, das sich ergeben würde, wenn CPD vorhanden wäre. Ein NTSC- (National Television Standards Committee) Downstream-Signal beispielsweise besitzt zwei Hauptspitzen, eine auf dem Video-Träger und eine andere auf dem Audio-Träger. Das Audio-Trägersignal hat eine kleinere Amplitude als das Video-Trägersignal und eine Frequenz, die um 4,5 MHz größer als die Frequenz des Video-Trägers ist. Daher beträgt, wenn f_V die Frequenz des Video-Trägers ist, die Frequenz des Audio-Trägers f_A = f_V + 4,5 MHz.
Nachfolgende Träger für andere Downstream-Kabelkanäle liegen, innerhalb gewisser bekannter Frequenzbänder, im Allgemeinen bei f_V + m*6 MHz, f_A + m*6 MHz, wobei m = 1, 2, 3, .... Die Summen- und Differenzfrequenzen, f_j – f_i, werden dazu verwendet, die CPD-Frequenzen zu bestimmen, die aus Mischprodukten zweiter Ordnung resultieren. Sowohl positive als auch negative Frequenzen des ursprünglichen Spektrums werden berücksichtigt. Das Ergebnis dieser Berechnung sind CPD-Schwebungsfrequenzen bei 6, 12, 18, ... m*6 MHz, mit Seitenbändern bei ±1,5 MHz rund um jede 6 MHz-Schwebung.
Daher sind Haupt- oder Grob-CPD-Frequenzen aus Mischprodukten zweiter Ordnung im Upstream-Band bei 6,0, 7,5, 10,5, 12,0, 13,5, 16,5, 18,0, 19,5, 22,5, 24,0, 25,5, 28,5, 30,0, 31,5, 34,5, 36,0, 37,5, 40,5 und 42,0 MHz vorhanden. Da diese CPD-Frequenzen in Bezug auf Downstream-Trägerverschiebungen aus HRC- (Harmonically Related Carrier), ICR- (Incrementally Related Carrier) oder Standardträger- (STD – Standard Carrier) Plänen unveränderlich sind, sind diese Frequenzen immer vorhanden, wenn CPD existiert. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden werden die relativen Amplituden der CPD-Frequenzen bestimmt, um bei der Modellierung und dem Vergleich mit Messungen durch einen Formalismus für die obige Berechnung genauere Details vorzusehen. Der Formalismus basiert auf der Tatsache, dass eine Multiplikation in der Zeitdomäne der Faltung in der Frequenzdomäne entspricht. Da die Frequenzdomänendarstellung eines realen Trägers bei f_V 1/2[δ(f + f_V) + δ(f – f_V)] beträgt, wobei δ die Deltafunktion ist, wenn das gesamte Kabel-Downstream-Spektrum nur in Form von Video- und Audio-Trägern dargestellt wird, kann das normierte Spektrum wie folgt beschrieben werden: S(f) = Σ{[δ(f + fi) + δ(f – fi)] + α[δ(f + fi + 4,5) + δ(f – fi – 4,5)]}wobei die Summierung von i = 1 bis N_c geht, N_c die Anzahl der Downstream-Kabelkanäle, f_i die i^te Video-Trägerfrequenz und α die Amplitude des Audio-Trägers bezogen auf den Video-Träger (–8,5 dB) ist. Das Frequenzspektrum ist graphisch in 4 dargestellt, wobei ein Abstand von 6 MHz zwischen den Video-Trägern angenommen wird. Bei verschiedenen Downstream-Frequenzplänen beträgt der Abstand zwischen Video-Trägern typischerweise 6 MHz, variiert jedoch in Abhängig keit von dem in der Kabelanlage verwendeten spezifischen Plan. Die Mischprodukte zweiter Ordnung werden dann anhand der folgenden Berechnung bestimmt: S2(f) = S(f)*S(f)wobei * die Faltung bezeichnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine ähnliche Vorgehensweise verwendet, um Mischprodukte dritter Ordnung abzuleiten, mit dem Ergebnis, dass bei 2f_j – f_i und f_j – 2f_i zusätzliche Frequenzen im Spektrum erzeugt werden: S3(f) = S2(f)*S(f) = S(f)*S(f)*S(f)
Bei HRC-Systemen sind die auf Mischprodukte dritter Ordnung zurückzuführenden zusätzlichen Frequenzen Vielfache von 1,5 MHz, da sich die ursprünglichen Träger bei Vielfachen von 6 MHz + entweder 0 oder 4,5 MHz befinden, und das Zweifache entweder der Video-Träger oder der Audio-Träger abzüglich eines anderen Trägers noch immer zu Frequenzen mit Inkrementen von 1,5 MHz führt. 5 stellt ein mathematisch simuliertes Frequenzspektrum von CPD zweiter und dritter Ordnung graphisch dar. Die CPD-Frequenzen bei 9, 15, 21, 27, 33 und 39 MHz sind ausschließlich auf Produkte dritter Ordnung zurückzuführen, während die übrigen Frequenzen auf Produkte sowohl zweiter als auch dritter Ordnung zurückzuführen sind.
Bezug nehmend nochmals auf 3 wird die simulierte CPD-Charakterisierung zur Korrelation mit empfangenen Upstream-Signalen im CMTS gespeichert, wie in Schritt 304 gezeigt. Im Betrieb führt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Fast-Fourier-Transformation (FFT) am Upstream-Band unter Verwendung der maximalen Aufzeichnungsdauer durch, wie in Schritt 306 gezeigt. Die beschriebene beispielhafte Ausführungsform ist bevorzugt mit dem Scheduler 218 koordiniert, um während Zeitspannen, in denen keine zeitlich geplanten Upstream-Übertragungen stattfinden, Muster zu sammeln.
Die beschriebene beispielhafte Ausführungsform untersucht die folgenden Frequenzkästen auf Energie: 6 MHz, 12 MHz, 18 MHz, 24 MHz, 30 MHz und 36 MHz, wie in Schritt 308 gezeigt. In den Ausführungsformen kann jeder Frequenzkasten eine einzelne Frequenz oder einen Frequenzbereich darstellen. Unter Missachtung von innerhalb des Bandes des Kabelmodems liegender Frequenzen oder anderer bekannter Upstream-Signale (die Frequenzen werden vom System-Manager 222 aufgespürt), wenn die Energie innerhalb von mehr als einem der 6 MHz-Frequenz kästen über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, beginnt das System das Verfahren zur Verifizierung des Vorhandenseins von CPD auf dem Upstream-Kanal. Dies wird durch Untersuchen anderer vorhergesagter CPD-Frequenzen und Vergleichen der Messungen bei diesen bekannten Frequenzen erreicht. Ansonsten geht das Ermittlungssystem davon aus, dass kein CPD auf dem Upstream-Kanal vorhanden ist, wie in Schritt 310 gezeigt.
Das beispielhafte Verfahren zum Feststellen von CPD korreliert die FFT-Größe von Kästen oberhalb des vorgegebenen Schwellenwerts mit dem simulierten CPD-Frequenzspektrum, wie in Schritt 312 gezeigt, das aus den in 5 gezeigten Mischungen zweiter und dritter Ordnung resultiert. Bei einer Ausführungsform wird die Korrelation nicht über den gesamten Frequenzbereich durchgeführt. Die Korrelation kann beispielsweise auf eine Gesamtverschiebung von ungefähr 1,5 MHz abzüglich der Frequenzkastenbreite beschränkt sein. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Größe jedes Tons in dem in 5 gezeigten, modellierten Frequenzspektrum einheitlich eingestellt, um Multiplikationsschritte aus dem Korrelationsverfahren zu beseitigen.
Die Korrelation reduziert die Fehlklassifizierung der Energie in den CPD-Frequenzkästen infolge von Burst-Rauschen als CPD erheblich. Die Korrelation führt zu einer hohen Spitze bei einer Null-Verschiebung und bei Vielfachen von 1,5 MHz mit deutlich niedrigeren Werten bei anderen Verschiebungswerten. Die beschriebene beispielhafte Ausführungsform verkürzt die Zeit, die zur Durchführung des Korrelationsverfahrens durch Korrelieren ausschließlich der Frequenzen bei 6, 12, 18, 24, 30 und 36 MHz oder der vorstehend genannten Frequenzen mit zusätzlichen Tönen, die auf jeder Seite ±1,5 MHz betragen, erforderlich ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform wird die Verarbeitungszeit zur CPD-Ermittlung weiter verkürzt, indem die Multiplikationen aus dem Korrelationsverfahren reduziert oder beseitigt werden und statt dessen die Größen mehrerer FFT-Kästen, bevorzugt ungefähr sechs, die unter einem Abstand von 6 MHz angeordnet sind, summiert werden. Nach dem Summieren der Größen der Mehrzahl an FFT-Kästen, wird jeder Kasten um Eins in dieselbe Richtung verschoben und das Verfahren wiederholt, bis ein Gesamtbereich von entweder 1,5 MHz oder 6 MHz abgedeckt wird. In Abhängigkeit davon, welche Frequenzen untersucht werden, kann das Korrelationsschiebeverfahren von einer Null-Verschiebung bis zu 1,5 MHz, 6,0 MHz oder einer beliebigen höheren Frequenz durchgeführt werden.
Wenn die Korrelation bei einer Null-Verschiebung (und Vielfachen von 1,5 MHz und/oder 6,0 MHz, sofern verwendet) in Bezug auf andere Schiebewerte hoch ist, bevorzugt in dem Bereich des Vier- bis Sechsfachen der anderen Schiebewerte, bestimmt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dass CPD auf dem Upstream-Kanal vorhanden ist 318. Ansonsten bestimmt das Ermittlungssystem, dass kein CPD vorhanden ist 314. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass alternative Darstellungen von CPD verwendet werden können, um das Korrelationsverfahren zur Bestimmung, ob CPD vorhanden ist, durchzuführen. Diese alternativen Darstellungen von CPD können auf verschiedenen Anlagen-Frequenzplänen (z.B. HRC, IRC oder Standard) basieren oder auf einem Modell reduzierter Komplexität des Downstream, um die Korrelationsverarbeitung zu vereinfachen.
IRC-Pläne beispielsweise haben Trägerfrequenzen, die um 0,25 MHz von denjenigen von HRC-Plänen versetzt sind. Obgleich der Offset oder Versatz die Lage der Mischprodukte zweiter Ordnung nicht beeinflusst, beeinflusst er die Lage der Mischprodukte dritter Ordnung. In einer IRC- oder Standard-Anlage beispielsweise beträgt die Frequenz des Audio-Trägers von Kanal 19 151,25 + 4,5 = 155,75 MHz. Das Zweifache der Frequenz des Video-Trägers von Kanal 4 beträgt 2·67,25 = 134,5 MHz. Die Differenz zwischen den beiden beträgt 21,25 MHz. Daher ist, unter Bezugnahme auf das CPD-Frequenzspektrum einer IRC-Anlage, wie in 6 gezeigt, ein Schlüssemerkmal, ob die Anlage eine HRC- oder Standard-/IRC-Anlage ist, das Vorhandensein von CPD-Frequenzen bei Lagen von X,25 MHz oder X,75 MHz. Standard- und IRC-Pläne erzeugen diese Grob-CPD-Frequenzen, während HRC-Pläne dies nicht tun. Diese Berechnung kann im CMTS durchgeführt werden, um keine effektiven Downstream-Frequenzen oder den Anlagen-Frequenzplan während der Initialisierung in das CMTS eingeben zu müssen. Andererseits erfordert eine Ausführungsform, die die Berechnungen im CMTS minimiert, dass der Benutzer die Art des Anlagen-Frequenzplans (HRC, IRC oder Standard) in das CMTS eingibt, so dass das CMTS bestimmen kann, welches Modell des CPD-Spektrums bei der Ermittlung des Vorhandenseins von CPD verwendet werden soll.
Bezug nehmend nochmals auf 3 untersucht eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusätzliche Frequenzen basierend auf dem Anlagen-Frequenzplan (STD, IRC oder HRC), um die CPD-Frequenzen näher zu charakterisieren, die der System-Manager 222 beim Frequenzspringen vermeiden sollte, wie in Schritt 320 gezeigt. Dieser Schritt ist notwendig, da es sein kann, dass nicht alle durch das Modell vorhergesagten Frequenzen tatsächlich stark genug sind, um Störungen zu verursachen, wenn CPD in einer gegebenen Anlage vorhanden ist. FCC beispielsweise verlangt, dass Kabelbetreiber die Träger in bestimmten Bändern entweder um 25 kHz oder 12,5 kHz versetzen, um Störungen mit aeronautischen Funkübertragungen in diesen Bändern zu verhindern. Die Faltung dieser Träger-Offsets führt zu zusätzlichen CPD-Frequenzen.
Differenzfrequenzen zweiter Ordnung zwischen einem versetzten Träger und einem nicht versetzten Träger erzeugten CPD-Frequenzen mit einem Versatz von 12,5 und 25 kHz von den zuvor vorhergesagten Frequenzen. Versatzprodukte dritter Ordnung erzeugen zusätzliche CPD-Frequenzen bei 37,5 kHz, 50 kHz, 62,5 kHz, etc. aus den nicht versetzten Produkten. Diese Versatzprodukte dritter Ordnung haben niedrigere Amplituden, da die Anzahl an versetzten Kabelkanälen geringer ist als die Anzahl der nicht versetzten.
7 stellt das CPD-Frequenzspektrum mit versetzten Frequenzen anhand eines IRC-Plans graphisch dar. Die grobe Struktur ist im Wesentlichen identisch mit der von 6. Bezug nehmend auf 8 werden jedoch, wenn ein einzelner 6 MHz-Kanal, z.B. 18 MHz, untersucht wird, die Seitenbänder rund um jede Grob-CPD-Frequenz festgestellt und, sofern gewünscht, vermieden. Diese Offsets weichen um entweder 12,5 kHz oder 25 kHz von den nominalen Downstream-Frequenzen ab.
Tabellen von Anlagen-Frequenzplänen können zur Berechnung des CPD-Spektrums verwendet werden. In den Vereinigten Staaten beispielsweise sind die gängigsten Frequenzpläne Standard (STD), IRC (Incrementally Related Coherent) und HCR (Harmonically Related Coherent). In anderen Ländern kann es andere Frequenzpläne geben, die zu unterschiedlichen CPD-Spektrummodellen führen, das Verfahren zum Bestimmen des CPD-Spektrums ist jedoch mit dem hier dargestellten identisch.
Des Weiteren ist es möglich, festzustellen, ob das CPD-Frequenzspektrum die Folge eines Anlagenverstärkerungleichgewichts oder einer Anlagenoxidation ist. Ein Anlagenverstärkerungleichgewicht beispielsweise führt zu Mischprodukten dritter Ordnung, welche Mischprodukte zweiter Ordnung dominieren. Dieses Ungleichgewicht verändert die relative Stärke von CPD-Frequenzen in Bezug aufeinander. Das gemessene CPD-Spektrum kann daher mit durch Anlagenoxidation verursachten, simulierten CPD-Spektren verglichen werden. Somit wird bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Quelle der CPD-Spektren durch Korrelieren der FFT-Ergebnisse mit simulierten CPD-Spektren von Ursachen für CPD bestimmt, welche Anlagenoxidation und Anlagenverstärkerungleichwichte umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Bei einer derartigen Ausführungsform werden auf dem spezifischen Anlagenfrequenzplan (STD, IRC oder HRC) basierende Einstellungen in die simulierten Spektren mit einbezogen, wie vorstehend beschrieben.
Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass andere Verfahren, die sich auf die Untersuchung spezifischer CPD-Frequenzen stützen, die durch eine Ursache von CPD, nicht jedoch durch eine andere, erzeugt werden, ebenfalls entwickelt werden können. Das offenbarte Verfahren zum Unterscheiden der verschiedenen Ursachen von CPD ist nur als Beispiel und nicht als Einschränkung zu verstehen.
Bezug nehmend auf 3 meldet das Ermittlungssystem CPD-Frequenzen und die wahrscheinliche Ursache von CPD an den System-Manager 222 im Verarbeitungskern 216, wie in Schritt 322 gezeigt. Die vorliegende Erfindung verleiht dem Scheduler 218 die Fähigkeit, CPD-Frequenzen beim Frequenzspringen zu vermeiden, und ermöglicht es dem System-Manager 222, den Kabelbetreiber über die wahrscheinlichste Ursache von CPD zu informieren.
Bei einer Ausführungsform kann der FFT-Prozessor 208 ein Teil des CMTS 104 sein, wie in 2 gezeigt. Bei einer alternativen Ausführungsform befindet sich der FFT-Prozessor 208 nicht auf dem Chip des CMTS-Systems 104. Wenn jedoch kein FFT-Prozessor zur Verfügung steht, bestimmt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß dem in 9 gezeigten Verfahren, dass CPD auf dem Upstream-Kanal vorhanden ist. Das beschriebene Verfahren setzt die Symbolrate auf ein niedriges Niveau, wie in Schritt 902 gezeigt, z.B. in den Bereich von ungefähr 160–320 k-Symbole/Sek. bei einem DOCSIS-kompatiblen System, und tastet den Empfänger durch Upstream-Frequenzen ab, wie in Schritt 904 gezeigt. Da CPD-Frequenzen in Bezug auf die Zeit stationär sind, typischerweise in einer Größenordnung von Minuten oder sogar Stunden, wird das CPD-Spektrum (d.h. die in jeder Upstream-Frequenz, auf die der Empfänger eingestellt ist, erfasste Energie) über eine Zeitspanne aggregiert, bevorzugt in einer Größenordnung von Sekunden oder Minuten. Das Ermittlungssystem tastet bevorzugt im Hinblick auf Strom/Energie vom höchsten Frequenzkasten bis zum niedrigsten Frequenzkasten ab. Das Ermittlungssystem tastet den Empfänger während Zeitspannen von Upstream-Inaktivität ab, um die Energie an jeder Upstream-Frequenz zu messen, einschließlich sowohl der Nicht-CPD-Frequenzen, wie in Schritt 906 gezeigt, als auch der CPD-Frequenzen, wie in Schritt 908 gezeigt. Der Abtastalgorithmus und die Kastenbreite können variieren. Beispielsweise kann eine stufenförmige Frequenz mit einer minimalen Symbolrate verwendet werden. Es ist jedoch für Fachleute auf dem relevanten Gebiet ersichtlich, dass verschiedene Abtastalgorithmen und Kastenbreiten verwendet werden können.
Das CPD-Ermittlungssystem vergleicht die Strom-/Energiemessungen in den Schlüssel-CPD-Frequenzen bei 6, 12, 18, 24, 30 und 36 MHz mit den gemessenen Strom-/Energieniveaus in anderen Kästen, bei denen nicht erwartet wird, dass CPD auftritt, wie in Schritt 910 gezeigt (wie vorstehend und ferner in Tabelle 1 beschrieben). Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielsweise meldet das CPD-Ermittlungssystem, wenn die Energie in den CPD-Frequenzkästen vier- bis sechsmal größer ist als die Energie in Kästen, die nicht mit typischen CPD-Tönen der spezifischen Frequenz der Anlage in Verbindung gebracht werden, dass CPD vorhanden ist, wie in Schritt 914 gezeigt. Ansonsten bestimmt das Ermittlungssystem, dass kein CPD vorhanden ist, wie in Schritt 912 gezeigt.
B. Ermittlungssystem für periodisches Impuls-/Burst-Rauschen
10 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 1000 zur Ermittlung des Vorhandenseins von periodischem Impuls-/Burst-Rauschen (PIB) gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Verfahren 1000 lässt weitere Beeinträchtigungsermittlungsverfahren zu, um beim Ermitteln und Klassifizieren von Ingress und beim Aktualisieren und/oder Adaptieren eines Ingress-Sperrfilters eine PIB-Abtastung zu vermeiden. Gemäß dem beispielhaften Verfahren 1000 wird eine FFT des gesamten Upstream-Signals dazu verwendet, das Frequenzspektrum, aus dem PIB ermittelt wird, zu erfassen, wie in Schritt 1002 gezeigt. Das Beeinträchtigungsermittlungssystem stellt dann die "sauberen Bänder" fest, wie in Schritt 1004 gezeigt, die Frequenzbänder ohne Ingress und ohne effektive Upstream-Kommunikationssignale umfassen. Bei einer Ausführungsform greift das Beeinträchtigungsermittlungssystem auf eine Eingangsdatentabelle von Frequenzen zu, die von aktuellen Upstream-Diensten verwendet werden, um Bänder ohne Upstream-Übertragungen festzustellen.
Bei weiteren Ausführungsformen werden Frequenzbänder ohne Ingress durch Feststellen von aneinander angrenzenden Frequenzkästen bestimmt, die Energiewerte besitzen, die unter dem vorgegebenen Schwellenwert liegen. Zur Minimierung der Auswirkungen von vorhandenem periodischen Impuls-/Burst-Rauschen, erfasst ein beispielhaftes Ermittlungssystem Zeitmuster unter Verwendung einer Wiederkehrfrequenz, die kein Vielfaches von 60 Hz ist. Dadurch wird verhindert, dass derselbe Abschnitt einer PIB-Wellenform in aufeinander folgenden Erfassungen erfasst werden kann, was die Ermittlung einer PIB-Wellenform verhindern könnte.
Im Betrieb nutzt ein beispielhaftes Ermittlungssystem, das über eine FFT-Verarbeitungsfähigkeit verfügt, ein erstes sauberes Band, das bevorzugt weniger als ungefähr 20 MHz beträgt und eine Breite einer Größenordnung von mindestens 1,6 MHz hat. Das Ermittlungssystem verringert die Abtastfrequenz erheblich, um die Sequenzlänge der aus diesem Band erfassten Zeitmuster deutlich zu erhöhen. Bei der beschriebenen beispielhaften Ausführungsform beträgt die Musteraufzeichnungsdauer bevorzugt wenigstens 20 ms. Das beispielhafte Ermittlungssystem wandelt den abgetasteten Datenstrom in eine DC- oder Gleichstromwellenform um, wie in Schritt 1006 gezeigt. Bei einer Ausführungsform verwendet das Ermittlungssystem eine Hüllkurvenenergiegleichrichtung, um den abgetasteten Datenstrom umzuwandeln. Es können jedoch auch andere Techniken zum Umwandeln eines Datenstroms in eine Gleichstrom-Impulswellenform verwendet werden, wie Fachleute auf dem Gebiet erkennen werden. Das Ermittlungssystem lokalisiert die ansteigenden und abfallenden Flanken der Gleichstrom-Impulswellenform und berechnet die Pulsbreiten sowie die Zeiträume zwischen den Impulsen, wie in Schritt 1008 gezeigt. Bei einer Ausführungsform kann das PIB-Ermittlungssystem wahlweise das CMTS nur dann über die PIB-Pulsbreite informieren, wenn die ermittelte Breite deutlich innerhalb der Fähigkeit des Systems liegt, Vorwärtsfehlerkorrektur- (FEC-) Techniken auf Korrekturfehler anzuwenden, die aus der PIB-Störung resultieren. Wenn die gemessene PIB-Pulsbreite größer als das ist, was leicht korrigiert werden kann, oder das System dafür eingestellt ist, die Kapazität des Netzwerks zu optimieren, kann das PIB-System angewiesen werden, die PIB-Wellenformen weiter zu charakterisieren und zu verfolgen, um rund um die Störung eine Ablaufplanung (Scheduling) durchzuführen.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sendet das Ermittlungssystem zusätzliche erfasste Muster über eine Mikroprozessor-Schnittstelle an einen Mikroprozessor. Die zusätzlichen erfassten Muster werden zum Verfolgen von Impulsen in der Wellenform verwendet. Der Mikroprozessor kann eine von mehreren bekannten Verfolgungstechniken verwenden, die die Früh-/Spätauftastimpulsverfolgung (early/late gate tracking) aus der Radar-Literatur umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Neuartige Verfolgungstechniken, die für CMTS-Kabelmodem-Wechselwirkungen typisch sind, sind unter Verwendung einer Minislot-Registrierung, FEC-Blocknummerierungsschemata und dergleichen ebenfalls möglich, um erfasste Impulse zu verfolgen, wie in Schritt 1010 gezeigt.
Wenn die maximale Aufzeichnungsdauer der Zeitmuster jedoch weniger als 20 ms beträgt, werden Zeitstempel jeder Zeitmustererfassung bevorzugt mit früheren Erfassungen korreliert, so dass die Impulsbreite, Impulsdauer, zeitlichen Schwankungen (Jitter) und andere Maße berechnet werden können. Des Weiteren kann die Zeitspanne zwischen Erfassungen durch den System-Manager 222 spezifisch zeitlich geplant werden, so dass periodische Erfassungen, die sich außer Phase mit periodischem Impuls-/Burst-Rauschen befinden, vermieden werden.
Das beschriebene exemplarische Ermittlungssystem kann beispielsweise die verfügbaren Zeit-Slots in einer periodischen Impulsfolge einer Zeitspanne T mit einer maximalen Aufzeichnungsdauer von erfassten Zeitmustern τ und einer minimalen Zeitspanne zwischen Erfassungen S "abtasten". Im Betrieb untersucht das Ermittlungssystem bevorzugt Zeit-Slots in der Impulsfolge, so dass jeder untersuchte Zeit-Slot einer anderen Position innerhalb der Impulsfolgedauer der Zeitspanne T entspricht.
Bei einer Ausführungsform befindet sich jede nachfolgende Erfassung, wenn die anfängliche Erfassung bei einem relativen Zeitpunkt von 0 Sek. stattfindet, bevorzugt an der Obergrenze ((S/T)*T + nτ), wobei n der Index jeder nachfolgenden Erfassung und n = 1, 2, 3, ... ist. Bezug nehmend auf 11 beispielsweise untersucht das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem bevorzugt methodisch aufeinander folgende Zeit-Slots in der Impulsfolge. Die schwarzen Bereiche oben in 11 sind die untersuchten Erfassungsintervalle.
Ein anderes Verfahren, das die Gesamtzeitspanne zum Erfassen periodischer Impulsfolgen reduziert, besteht darin, die nächste verfügbare Gelegenheit zu untersuchen (in der Zeitspanne S). Das Ermittlungssystem erfasst diesen Zeit-Slot, wenn der Zeit-Slot einem nicht untersuchten Abschnitt der Impulsfolgezeitspanne T entspricht. Alternativ inkrementiert das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem, wenn der Zeit-Slot keinem nicht untersuchten Abschnitt der Impulsfolge T entspricht, bevorzugt die Erfassungszeitspanne um die Zeitdauer einer Erfassung und bestimmt, ob dieser Slot einem nicht untersuchten Intervall entspricht. Bei einer Ausführungsform berechnet der System-Manager 222 die Startzeiten aller Slots innerhalb der Zeitspanne T (bezogen auf eine einzelne Zeitspanne) und löscht die Startzeiten aus der Tabelle, während sie untersucht werden. Das System geht dann zu dem nächsten nicht untersuchten, in der Tabelle angegebenen Zeit-Slot über.
Bei beiden dieser Algorithmen untersucht jede nachfolgende Erfassung einen anderen Bereich der Zeitspanne der erwarteten Impulsfolge. Es wird darauf hingewiesen, dass typische periodische Impulsfolgen, die auf Stromversorgungsleitungsphänomene zurückzuführen sind, Zeitspannen besitzen, die 1/m*60 Sek. entsprechen, wobei m = 1, 2, 3, ..., wie etwa 16,67 ms, 8,33 ms und so weiter. Daher besteht eine Vorgehensweise darin, die niedrigste Oberschwindungsfrequenz der Impulsfolgen, oder T = 16,67 ms, für die in den obigen Algorithmen abzutastende Zeitspanne zu wählen.
Eine andere Ausführungsform untersucht die FFT der erfassten Spur auf den niedrigsten Frequenzen oder bei harmonischen Oberschwingungen von 60 Hz im Detail und sucht nach Impulsfolgefrequenz- (PRF-/Pulse Recurrence Frequency) Linien im Spektrum. Dies kann schwierig sein, wenn eine Frequenzweiche (Diplexer) den Großteil der Spektralenergie unter 5 MHz herausfiltert, somit kann diese Technik für die Ermittlung periodischer Impulsfolgen aus Militärsignalen, wie etwa Radarwellenformen, die höhere Impulsfolgefrequenzen (PRFs) haben (zig oder hunderte von Kilohertz), und Trägerfrequenzen von ungefähr 5 MHz besser geeignet sein. Sobald die Impulsfolge ermittelt worden ist, erfasst das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem die Impulsfolge. In den Ausführungsformen verwendet das Erfassungsverfahren das kürzeste angenommene Impulsfolgeintervall von 16,67 ms für Stromversorgungsleitungsphänomene oder 1/PRF für höhere PRF-Wellenformen, die durch das vorstehend genannte PRF-Verfahren ermittelt wurden, und führt eine Ablaufplanung der Erfassungen mit Vielfachen dieser Zeitspanne durch. Das Ermittlungssystem klassifiziert Erfassungsergebnisse durch Bezeichnen eines über einem Schwellenwert liegenden Energiepegels mit "Impuls ermittelt". Zur weiteren Klassifizierung der Impulsfolge werden Erfassungen mit Vielfachen des Zweifachen der Zeitspanne und des Dreifachen der Zeitspanne, die sich nicht mit Vielfachen der Basiszeitspanne überschneiden, untersucht, um zu bestimmen, ob die periodische Impulsfolge bei einer Frequenz von 60 Hz, 120 Hz, etc. liegt.
Eine Ausführungsform des System berücksichtigt die Tatsache, dass in der periodischen Folge gelegentlich keine Impulse vorhanden sind oder auf erheblich reduzierten Pegeln vorhanden sind, und fährt daher mit dem Verfolgungsverfahren sogar dann fort, wenn Impulse, deren Ermittlung erwartet wird, nicht zu erkennen sind. Bei solchen Ausführungsformen verfolgt das System die Anzahl an nacheinander fehlenden periodischen Impulsen, wobei das System nur dann, wenn diese Anzahl einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, meldet, dass die periodische Impulsfolge verschwunden ist.
Bezug nehmend nochmals auf 10, verfolgt das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem die Impulsfolge, wie in Schritt 1010 gezeigt. Ein Verfolgen der Impulsfolge wird durch eine beliebige Anzahl traditioneller Verfahren aus der Radartheorie erreicht, wobei ein Beispiel dieser Verfahren die Früh-/Spätauftastimpulsverfolgung (early/late gate tracking) des Bereichs umfasst, wie in Introduction to Radar Systems von Skolnik, veröffentlicht von McGraw-Hill Higher Education, beschrieben, dessen Inhalt hierin in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme gewürdigt wird. Bei alternativen Ausführungsformen werden auf Taktrückgewinnung und -verfolgung basierende Verfahren verwendet.
Nach der Ermittlung und Verfolgung meldet das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem bevorzugt das Vorhandensein von periodischem Impuls-/Burst-Rauschen an den System-Manager 222 zur Adaption und/oder Vermeidung in der Zeitdomäne, wie in Schritt 1012 gezeigt. Die Meldung umfasst zum Beispiel die Impulsbreiten, Impulsbreiten-Schwankungen, die Impulsdauer und Impulsdauerschwankungen. Der System-Manager 222 vermeidet, in Verbindung mit dem Scheduler 218, die Störung, wie in Schritt 1014 gezeigt, indem während Intervallen, in denen eine Störung erwartet wird, keine Upstream-Übertragungen zeitlich geplant werden. Alternativ werden Übertragungen geringerer Priorität während erwarteter Impulsintervalle zeitlich geplant. Diese Übertragungen werden mit erhöhter Robustheit gesendet, indem sie beispielsweise mit einer Modulation niedrigerer Ordnung und einer höheren Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC)/Verschachtelung (Interleaving) gesendet werden.
Eine alternative Ausführungsform zum Adaptieren von periodischem Impuls-/Burst-Rauschen ermittelt indirekt das Vorhandensein von Rauschen durch Untersuchung von FEC-Fehlern als Funktion der Zeit. Nicht korrigierte, fehlerhafte FEC-Blöcke können beispielsweise durch den Empfänger aufgespürt und zu solch einem Zweck verfolgt werden. Bezug nehmend auf 12 ermittelt und analysiert der System-Manager 222 bevorzugt den Datenstrom, um aneinander angrenzende Gruppen von Paketen (oder FEC-Blöcken) auf dem Upstream-Kanal zu lokalisieren, die FEC-Fehler aufweisen, auf die aneinander angrenzende Gruppen von Paketen (oder FEC-Blöcken) folgen, die keine FEC-Fehler aufweisen, wie in Schritt 1202 gezeigt. Der System-Manager 222 analysiert den Datenstrom weiter, um zu bestimmen, ob sich dieses Muster in periodischen Intervallen wiederholt, die auf Stromversorgungsleitungsfrequenzen von 1/60 Hz, 1/120 Hz, etc. bezogen sind, wie in Schritt 1204 gezeigt. Diese Bestimmung kann basierend auf Zeitstempelinformationen oder basierend auf einer Paket- oder FEC-Block-Sequenzierung/Nummerierung durchgeführt werden, die auf ein Paket oder einen FEC-Block durch andere Einrichtungen oder als natürliche Folge der Anwendung, für die ein Paket gesendet wird (z.B. Voice-over-IP oder TCP-Verbindungen mit Paketsequenznummern), aufgebracht werden können. Wie in Schritt 1208 gezeigt, vermeiden der System-Manager 222 und der Scheduler 218, wenn das Muster periodisch ist, eine Kommunikation in Zeit-Slots mit FEC-Fehlern durch Verwenden einer vorstehend beschriebenen Verfolgungsmethode, wie etwa die Früh-/Spätauftastimpulsverfolgung.
Bei einer alternativen Ausführungsform bildet der Scheduler 218 eine Null-Bewilligungszone und verschiebt und/oder dehnt die Null-Bewilligungszone in der Zeitdomäne aus und engt sie ein. Wenn die FEC-Fehler eingehender Pakete unter einen vorgegebenen Schwellenwert fallen, wurde die Impulsfolge ermittelt, erfasst und verfolgt. Die Null-Bewilligungszone wird allmählich eingeengt und die FEC-Robustheit für Pakete erhöht, die zeitlich nahe dem Fenster geplant sind, wenn das System den Durchsatz erhöhen möchte. Wie zuvor werden, wenn die Größe der Störung dies zulässt, Pakete während Impulsintervallen zeitlich geplant, wenn auch mit größerer Robustheit.
Darüber hinaus ist bei einigen Implementierungen von DOCSIS eine Veränderung der FEC, der Verschachtelung und/oder der Größenordnung der Modulation auf einer Burst-zu-Burst-Basis innerhalb derselben Service-ID (SID/Dienstbezeichnung) nicht möglich. In diesen Fällen verwendet der Scheduler 218 bevorzugt verschiedene SIDs oder Service-Flows (Dienstflüsse) oder logische Kanäle (bei DOCSIS 2.0), um während Impulsereignissen und außerhalb von Impulsereignissen zeitlich geplanten Verkehr zu differenzieren. Bei einer Ausführungsform beispielsweise wird Sprachverkehr mit minimaler FEC, jedoch niedrigerer erforderlicher Latenz außerhalb von Impulsintervallen zeitlich geplant, während Datenverkehr mit höherer FEC, Verschachtelung und Modulation geringerer Größenordnung an anderer Stelle, einschließlich der Bereiche von Impulsereignissen, zeitlich geplant wird. Bei einer alternativen Ausführungsform wird der Datenverkehr während Nicht-Impulsereignissen zeitlich geplant, während Sprachverkehr mit starker FEC, Verschachtelung und Modulation niedriger Größenordnung während Impulsereignissen zeitlich geplant wird. Bei den Ausführungsformen kann die Wahl von einem oder mehreren Faktoren abhängig sein, die die Größe der Impulsstörung, das Tastverhältnis der Störung (Impulsbreite τ geteilt durch die Impulsdauer T), die Größe des Sprachverkehrs und anderer kurzer Pakete, wie etwa TCP_ACKs (TCP-Bestätigungen), im Vergleich zu Datenpaketen sowie die maximale Größenordnung der in sauberen Bereichen zulässigen Modulation umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind.
Schließlich ermittelt und verfolgt das System bei einer Ausführungsform zunächst das gesamte vorhandene periodische Impuls-/Burst-Rauschen und fährt damit fort, nach Impuls-/Burst-Rauschen zu suchen, wobei immer dann, wenn das ermittelte Impuls-/Burst-Rauschen nicht in die derzeit verfolgten Wellenformen passt, das System dieses Rauschen als weißes Rauschen klassifiziert und alle zufällig ermittelten Ereignisse verfolgt, so dass die gesamten FEC-, Verschachtelungs-, Paketgrößen- und andere Übermittlungsparameter unter der Steuerung des CMTS in globalem Umfang verändert werden können, um weiße Rauschereignisse zu berücksichtigen, die nicht verfolgt werden können.
C. Ingress-Ermittlungssystem
Bezug nehmend auf 13 ermittelt und verfolgt das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem bevorzugt Ingress, nachdem CPD und periodisches Impuls-/Burst-Rauschen ermittelt worden sind, wie in Schritt 1302 gezeigt. Die Ermittlung von Ingress nach der Ermittlung von CPD und PIB reduziert in vorteilhafter Weise die Wahrscheinlichkeit, dass Frequenzen mit CPD und/oder Zeit-Slots mit Burst-Rauschen fälschlich als Ingress aufweisend klassifiziert werden. Im Betrieb führt das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem eine Imband-FFT, wie in Schritt 1304 gezeigt, an dem eingehenden Datenstrom durch, bevorzugt während einer Zeitspanne, in der die zentrale Steuereinheit kein Upstream-Signal empfängt und kein periodisches Impuls-/Burst-Rauschen erwartet wird. Das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem analysiert den Energie-/Strompegel des eingehenden Datenstroms, wie in Schritt 1306 gezeigt.
Da periodisches Impuls-/Burst-Rauschen oder weißes Impuls-/Burst-Rauschen breite Spektralcharakteristika besitzen, klassifiziert das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem, wenn mehr als eine vordefinierte Anzahl an Kästen über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, den Kasten als weißes Impuls-/Burst-Rauschereignis, wie in Schritt 1310 gezeigt, und erfasst den Ingress erneut in einem anderen Zeitintervall. Zur Erhöhung der Robustheit korreliert das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem außerdem das empfangene Signal mit den vorhergesagten Imband-CPD-Tönen, um sicherzustellen, dass keiner der ermittelten Ingress-Töne auf CPD zurückzuführen ist.
Wenn eine FFT-Erfassung frei von Impuls-/Burst-Rauschen ist, stellt das Ermittlungssystem die Frequenzkästen tabellarisch zusammen, in denen Ingress ermittelt wird (Energie über einem vorgegebenen Schwellenwert), wie in Schritt 1312 gezeigt. Das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem ist mit dem Scheduler 218 und dem System-Manager 222 verbunden, um Imband-Zeitdomäneerfassungen mit einer verringerten Abtastgeschwindigkeit und einer erhöhten Aufzeichnungsdauer zeitlich zu planen, um die Charakterisierung der Zeitdomänencharakteristika (An-/Aus-Zeiten) des Ingress zu beginnen, wie in Schritt 1314 gezeigt.
Die beschriebene beispielhafte Ausführungsform beginnt bevorzugt mit dem Ingress, der den höchsten Energiepegel und/oder die größte Bandbreite besitzt. Bei einer Ausführungsform nutzt das Ermittlungssystem aneinander angrenzende Frequenzkästen mit ähnlichen Energiepegeln bei der FFT, um den Ingress mit dem höchsten Energiepegel und/oder der größten Bandbreite zu lokalisieren. Das Ermittlungssystem summiert die Gesamtenergie und die Gesamtbandbreite in aneinander angrenzenden Frequenzkästen oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts.
Das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem führt eine Hüllkurvengleichrichtung der Zeitdomäneerfassungen durch, wie in Schritt 1316 gezeigt, um eine Basisband-Wellenform des Ingress zu erzeugen, die die Energie als Funktion der Zeit, An-/Aus-Intervalle, etc. vorsieht. Das Ermittlungssystem wandelt dann den abgetasteten Datenstrom in Gleichstrom-Wellenformen um, wie in Schritt 1318 gezeigt, beispielsweise unter Verwendung einer Hüllkurvengleichrichtung der Energie oder einer beliebigen von mehreren Techniken, die Fachleuten auf dem Gebiet zum Umwandeln eines HF-Datenstroms in eine gepulste Gleichstrom-Wellenform bekannt sind.
Das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem verwendet ein Umwandlungsverfahren, das die Energie-/Zeit-Charakteristik aufrechterhält, so dass Energieschwankungen beobachtet werden können. Ein beispielhaftes Ermittlungssystem berechnet die ansteigenden und abfallenden Flanken der Gleichstrom-Wellenform und dann die Impulsbreiten sowie die Zeitspanne zwischen den Impulsen. Darüber hinaus berechnet ein beispielhaftes Ermittlungssystem die Energieschwankungen innerhalb der Impulse und zwischen den Impulsen. Das beschriebene beispielhafte Ermittlungssystem verarbeitet ferner die Impulsdaten, um die minimale und maximale Impulsbreite, die minimale und maximale Zeitspanne zwischen Impulsen und die Energieschwankungen festzustellen. Ein beispielhaftes Ermittlungssystem wiederholt das Verfahren für jede im Band entdeckte Ingress-Frequenz. Das Ermittlungssystem meldet bevorzugt die gesamte minimale und maximale Impulsbreite, minimale und maximale Zeitspanne zwischen Impulsen und Energieschwankungen an den System-Manager 222, wie in Schritt 1320 gezeigt, zur Adaption und ICF-Aktualisierungsgeschwindigkeitsspezifikation, wie in Schritt 1322 gezeigt.
IV. Schlusswort
Obgleich vorstehend spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, versteht es sich, dass diese nur als Beispiele angeführt worden sind und nicht der Einschränkung dienen. Fachleute auf dem Gebiet werden verstehen, dass verschiedene Abwandlungen in Form und Details daran durchgeführt werden können.

Claims

Verfahren zur Aufrechterhaltung der Integrität eines Kommunikationssystems, das umfasst: – das Ermitteln einer Beeinträchtigung eines Kommunikationskanals des Kommunikationssystems, – das Charakterisieren der Beeinträchtigung als eine oder mehrere Frequenzkomponenten, in denen Impulse ermittelt worden sind, und – das Einstellen der Betriebsparameter des Kommunikationssystems gemäß der Charakterisierung der Beeinträchtigung, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung umfasst: – das Durchführen einer Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Umwandlung an einem vom Kommunikationskanal empfangenen Signal, – das Untersuchen eines Frequenzbandes, in dem Impulsereignisse erwartet werden, – das Lokalisieren von ansteigenden und abfallenden Flanken einer DC-Wellenform in einem oder mehreren Frequenzbereichen, – das Berechnen einer Pulsbreite und einer Zeitspanne zwischen Pulsen für das Signal innerhalb des einen oder der mehreren Frequenzbereiche, und somit – das Ermitteln eines periodischen Signals in dem einen oder den mehreren Frequenzbereichen.
Verfahren zur Aufrechterhaltung der Integrität eines Kommunikationssystems, das umfasst: – das Ermitteln einer Beeinträchtigung eines Kommunikationskanals des Kommunikationssystems, – das Charakterisieren der Beeinträchtigung als einen oder mehrere Frequenzbereiche, in denen Impulse ermittelt worden sind, und – das Einstellen der Betriebsparameter des Kommunikationssystems gemäß der Charakterisierung der Beeinträchtigung, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung umfasst: – das Identifizieren zusammenhängender Gruppen von Datenpaketen mit Fehlern und Datenpaketen ohne Fehler und das Berechnen einer Burst-Periode für die zusammenhängenden Gruppen von Datenpaketen mit Fehlern, die vom Kommunikationskanal ankommen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln ferner umfasst: – das Durchführen einer Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Umwandlung an einem dem Kommunikationskanal zugeordneten Signal, – das Aggregieren einer Signalgröße in der Frequenzdomäne, – das Vergleichen der Signalgröße anhand eines Satzes spezifizierter Frequenzen mit Schwellenwerten, die jeweils einer Frequenz aus dem Satz spezifizierter Frequenzen zugeordnet sind, und – das Aufstellen einer Liste von Frequenzen aus dem Satz spezifizierter Frequenzen, bei denen die Signalgröße einer einzelnen Frequenz einen Schwellenwert übersteigt, der der einzelnen Frequenz zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Satz spezifizierter Frequenzen 6 MHz, 12 MHz, 18 MHz, 24 MHz, 30 MHz und 36 MHz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Satz spezifizierter Frequenzen ferner 4,5 MHz, 7,5 MHz, 10,5 MHz, 13,5 MHz, 19,5 MHz, 22,5 MHz, 25,5 MHz, 28,5 MHz, 31,5 MHz, 34,5 MHz und 37,5 MHz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln ferner umfasst: – das Durchführen einer Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Umwandlung an einem dem Kommunikationskanal zugeordneten Signal, – das Aggregieren einer Signalgröße in der Frequenzdomäne, – das Vergleichen der Signalgröße anhand eines Satzes spezifizierter Frequenzen mit Schwellenwerten, die jeweils einer Frequenz aus dem Satz spezifizierter Frequenzen zugeordnet sind, und – das Aufstellen einer Liste von Frequenzen aus dem Satz spezifizierter Frequenzen, bei denen die Signalgröße einer einzelnen Frequenz einen Schwellenwert übersteigt, der dem einzelnen Frequenzbereich zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Einstellen der Betriebsparameter ein Scheduling (Ablaufplanung) von Datenübertragungen mit einer Frequenz ohne die Beeinträchtigung umfasst.
System zur Aufrechterhaltung der Integrität eines Kommunikationssystems, das umfasst: – einen analogen Empfänger, der vom Kommunikationssystem analoge Daten empfängt, – einen mit dem analogen Empfänger verbundenen Analog-Digital-Umsetzer, der die analogen Daten in digitalisierte Daten umwandelt, – einen mit dem Analog-Digital-Umsetzer verbundenen FFT-Prozessor, der die digitalisierten Daten empfängt und eine Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Umwandlung der digitalisierten Daten durchführt, und – einen mit dem FFT-Prozessor verbundenen Prozessor, der die umgewandelten digitalisierten Daten untersucht, um eine Beeinträchtigung eines Kommunikationskanals des Kommunikationssystems als Frequenzkomponente zu ermitteln und zu klassifizieren, in der Impulse ermittelt worden sind, dadurch gekennzeichnet, dass – der Prozessor die Beeinträchtigung ermittelt, indem er die digitalisierten Daten in einem Frequenzband untersucht, in dem Impulsereignisse erwartet werden, ansteigende und abfallende Flanken der DC-Wellenform in dem Frequenzband lokalisiert, eine Pulsbreite und eine Zeitspanne zwischen Pulsen für die DC-Wellenform berechnet und somit eine Impulskette von einer DC-Wellenform aufspürt.
System zur Aufrechterhaltung der Integrität eines Kommunikationssystems, das umfasst: – einen analogen Empfänger, der vom Kommunikationssystem analoge Daten empfängt, – einen mit dem analogen Empfänger verbundenen Analog-Digital-Umsetzer, der die analogen Daten in digitalisierte Daten umwandelt, – einen mit dem Analog-Digital-Umsetzer verbundenen FFT-Prozessor, der die digitalisierten Daten empfängt und eine Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Umwandlung der digitalisierten Daten durchführt, und – einen mit dem FFT-Prozessor verbundenen Prozessor, der die umgewandelten digitalisierten Daten untersucht, um eine Beeinträchtigung eines Kommunikationskanals des Kommunikationssystems als Frequenzkomponente zu ermitteln und zu klassifizieren, in der Impulse ermittelt worden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner umfasst: – einen mit dem Analog-Digital-Umsetzer verbundenen Upstream-Demodulator, der die digitalisierten Daten in demodulierte Daten demoduliert, – einen mit dem Upstream-Demodulator verbundenen Media-Access-Controller, der aus den demodulierten Daten Datenpakete extrahiert, und – einen mit dem Media-Access-Controller verbundenen Speicher, der die Datenpakete im Speicher speichert, – wobei der Prozessor die Beeinträchtigung erkennt, indem er die im Speicher gespeicherten Datenpakete untersucht, um zusammenhängende Gruppen von Datenpaketen mit Fehlern und Datenpaketen ohne Fehler zu identifizieren, und eine Burst-Periode für die zusammenhängenden Gruppen von Datenpaketen mit Fehlern berechnet.
System nach Anspruch 8, wobei der Prozessor die Beeinträchtigung durch Akkumulieren einer Größe der digitalisierten Daten über eine Zeitspanne mit einer oder mehreren spezifizierten Frequenzen ermittelt und die spezifizierten Frequenzen untersucht, um zu bestimmen, ob eine Schwelle überschritten worden ist.
System nach Anspruch 10, wobei der Satz spezifizierter Frequenzen 6 MHz, 12 MHz, 18 MHz, 24 MHz, 30 MHz und 36 MHz umfasst.
System nach Anspruch 11, wobei die spezifizierten Frequenzen ferner 4,5 MHz, 7,5 MHz, 10,5 MHz, 13,5 MHz, 16,5 MHz, 19,5 MHz, 22,5 MHz, 25,5 MHz, 28,5 MHz, 31,5 MHz, 34,5 MHz und 37,5 MHz umfassen.
System nach Anspruch 8, wobei der Prozessor die Beeinträchtigung durch Vergleichen eines die digitalisierten Daten umfassenden Frequenzspektrums mit einem oder mehreren gespeicherten Frequenzspektren ermittelt.
System nach Anspruch 9, wobei der Prozessor abgehende Übertragungen zeitlich plant, damit sie nicht mit der Burst-Periode zusammenfallen.
System nach Anspruch 8, wobei der Prozessor Datenübertragungen mit einer Frequenz ohne die Beeinträchtigung zeitlich plant.