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Die
vorliegende Erfindung betrifft Initialisierung einer digitalen Anschlussleitung
(Subscriberline), und insbesondere ein Initialisierungsverfahren für VDSL (very
high bit rate digital subscriber line) mit Mehrbetreibermodulation
(MCM, multi-carrier modulation) und ein System, das das Verfahren
unterstützt.
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1 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
eines Initialisierungsprozesses, wenn ein üblicher Tonraum von 4,3125
kHz verwendet wird. Eine Sequenz links spezifiziert einen Spezialfunktionskanal
(SOC, special operation channel), der zwischen einer VDSL-Sendeempfängereinheit
an der optischen Netzwerkeinheit (VTU-O) und einer VDSL- Sendeempfängereinheit
an der Außenstelle
(VTU-R) ausgetauscht wird. Eine Sequenz rechts spezifiziert einen
Symboltyp, der zwischen VTU-O und VTU-R ausgetauscht wird.
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Ein
Initialisierungsprozesses in einer VDSL, speziell einem VDSL mit
Mehrbetreibermodulation (MCM, multi-carrier modulation) kann in
einen Handshake-Prozess (Handschlag) und einen aktuellen Initialisierungsprozesses
eingeteilt werden. Wie in 1 gezeigt
ist, beginnt unmittelbar nachdem ein G.994.1 Handschlagprozess beendet
ist, ein aktueller Initialisierungsprozess mit einem Tonraum von 4,3125
kHz. In 1 ist nur der vordere Teil des
aktuellen Initialisierungsprozesses gezeigt.
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Im
derzeitigen VDSL-Standard wird ein Raum zwischen Tönen (kurz
ein Tonraum) mit 4,3125 kHz beschrieben. Ein Tonraum von 8,625 kHz,
dem Doppelten des Tonraums der derzeitigen VDSL, kann als Option
verwendet werden. Wenn der Tonraum von 8,625 kHz verwendet wird,
hat es den Vorteil, dass ein zweifach breiteres Frequenzband mit
der selben FFT-Größe (Fast
Fourier Transform) verwendet wird. Das Frequenzband, das derzeit
im VDSL-Standard verwendet wird, beträgt 138 kHz-12 MHz. Das Band
gleich oder kleiner als 138 kHz kann als Option verwendet werden,
und das Band gleich oder größer als
12 MHz wird als Objekt zukünftiger Studien
beschrieben. Wenn eine FFT-Vorgabegröße, die 4096 Punkte beträgt (immer
das Doppelte der Anzahl von verwendeten Tönen), verwendet wird, ist das
Frequenzband, das für
VDSL-Datenkommunikation verwendet werden kann, auf 8,832 MHz (4,3125 kHz·2048)
beschränkt.
Wenn eine FFT-Punktgröße von 8192
verwendet wird, ist klar, dass ein Band von 17,664 MHz verwendet
werden kann. Aufgrund von Schwierigkeiten beim Ausbilden eines FFT-Kerns (zum Beispiel
Komplexität,
Geschwindigkeit usw.) wird Verdoppeln eines Tonraums als Option
im VDSL-Standard beschrieben. Wenn ein Tonraum von 8,625 Hz verwendet
wird, kann mit der selben FFT-Größe ein Frequenzband
verwendet werden, das doppelt so breit ist, und erhöht daher
die Datenrate, wenn die Länge
einer Schleife (Loop) kurz ist, das heißt, wenn Daten selbst in einem
Hochfrequenzband übertragen
werden können.
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In
der im VDSL-Standard beschriebenen 8,625 kHz Tonraumoption wird,
um den 8,625 kHz Tonraum zu nutzen, einmal ein Handschlagprozess und
ein aktueller Initialisierungsprozess im Stand der Technik durchgeführt. Wenn
dann gemäß der gemessenen
Länge der
Schleife bestimmt ist, dass der 8,625 kHz Tonraum die Datengeschwindigkeit
erhöhen
kann, wird der selbe Handschlagprozess und aktuelle Initialisierungsprozess
auf Grundlage des 8625 kHz Tonraums erneut durchgeführt. Da
in diesem Fall der selbe Initialisierungsprozess zweimal durchgeführt wird,
ist die Zeit zum Initialisieren eines Modems verdoppelt.
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Cioffi
J.M. et al.: "Very-High-Speed
Digital Subscriber Lines",
IEEE Communications Magazine, IEEE Service Center, Piscataway, NJ,
US, Band 37, Nr. 4, April 1999, Seiten 72-79 offenbart ein Übertragungsverfahren
für eine
VDSL, in der Bitraten entsprechend veränderter Schlei fen- und Rauschzustände durch
Maßschneidern
der Informationsverteilung auf Kanalschwächung und Rauschcharakteristiken
verändert.
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EP-A-1005203
offenbart ein DSL-Übertragungssystem,
das einem einzelnen Modem ermöglicht,
viele DSL-Standards einzusetzen. Dies wird durch Verwendung einer
unterschiedlichen Anzahl von Tönen
gemäß einer
erforderlichen Übertragungsrate
erreicht.
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Die
folgenden Druckschriften ergeben Hintergrundinformation zu VDSL-Initialisierung:
Cioffi J. et al.: "Digital
Subscriber Lines",
Computer Networks, Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam, NL, Band
31, Nr. 4, 25. Februar 1999, Seiten 283-311; EP-A-0966135; und Alcatel,
Bell: "G.VDSL: Initialisation
for VDSL systems",
14. April 2000, ITU – Telecommunication
Standardization Sector, Geneva.
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In
einem ersten Aspekt wird ein Initialisierungsverfahren für eine VDSL
(very high bit rate digital subscriber line) zwischen zwei Stationen
zur Verfügung
gestellt, wobei das Verfahren umfasst: a. Handschlag in einem ersten
Tonraummodus, mit Bestimmung, ob jede der beiden Stationen einen
zweiten Tonraummodus unterstützt
oder nicht; b. wenn bestimmt ist, dass jede der beiden Stationen
den zweiten Tonraummodus unterstützt,
Erfassen einer kurzen Schleife (Short Loop) in jeder der beiden
Stationen, und Schalten vom ersten Tonraummodus in den zweiten Tonraummodus,
wenn eine kurze Schleife in jeder der beiden Stationen erfasst ist;
und c. Abschließen
des Initialisierungsverfahrens durch Austauschen übriger Information,
die notwendig ist, um Datenkommunikationen zwischen den beiden Stationen
im zweiten Tonraummodus auszubilden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auf diese Weise ein Initialisierungsverfahren
für eine
VDSL zur Verfügung,
die Tonraumeinstellung beinhaltet, in der eine Datenkommunikationsverbindung
durch einen einzigen Initia lisierungsprozess ausgebildet wird, indem
ermöglicht
wird, dass von einem ersten Tonraummodus zu einem zweiten Tonraummodus
zwischen einem Handschlagprozess und einem aktuellen Initialisierungsprozess
umgeschaltet wird.
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In
einem anderen Aspekt wird ein System, das ein Initialisierungsverfahren
für eine
VDSL unterstützt,
zur Verfügung
gestellt, wobei das System zwei Stationen aufweist, wobei jede Station
umfasst: Handschlagmittel zum Handschlag in einem ersten Tonraummodus,
mit Bestimmung, ob jede der beiden Stationen einen zweiten Tonraummodus
unterstützt oder
nicht; Erfassungs- und Schaltmittel zum Erfassen, ob bestimmt ist,
dass jede der beiden Stationen den zweiten Tonraummodus unterstützt, eine
kurze Schleife in der Station und zum Schalten vom ersten Tonraummodus
in den zweiten Tonraummodus, wenn eine kurze Schleife in der Station
erfasst ist; und Initialisierungsmittel zum Beenden des Initialisierungsverfahrens
durch Austauschen übriger
Information, die notwendig ist, um Datenkommunikationen zwischen
den beiden Stationen im zweiten Tonraummodus auszubilden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auf diese Weise ein System zum Unterstützen eines
Initialisierungsverfahrens für
eine VDSL zur Verfügung,
das Tonraumeinstellung beinhaltet, in dem zwei Stationen, die es
ermöglichen,
zwischen einem Handschlagprozess und einem aktuellen Initialisierungsprozess
von einem ersten Tonraummodus zu einem zweiten Tonraummodus umzuschalten.
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Die
obigen Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser
ersichtlich durch eine ausführliche
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug zu den
begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 ein
Diagramm zur Erläuterung
eines Initialisierungsprozesses ist, wenn ein gewöhnlicher 4,3125
kHz Tonraum verwendet wird;
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2 ein
Fließbild
zur Erläuterung
eines Initialisierungsverfahrens für eine VDSL gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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3 ein
Diagramm zur Erläuterung
eines Initialisierungsprozesses zwischen zwei Stationen für VDSL gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist;
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4a bis 4c Diagramme
sind zur Erläuterung
eines Verfahrens zum Zulassen von 8,625 kHz zwischen zwei Seiten
in einem Handschlagprozess; und
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5 ein
Beispiel einer Mitteilung und eines Mitteilungskodes darstellt,
die in einem Schaltprozess zum Einstellen eines Tonraums verwendet
werden.
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2 ist
ein Fließbild
zur Erläuterung
eines Initialisierungsverfahrens für eine VDSL gemäß der vorliegenden
Erfindung, und 3 ist ein Diagramm zur Erläuterung
eines Initialisierungsprozesses zwischen zwei Stationen für VDSL gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Zunächst beginnen,
wenn ein Verbindungsprozess zwischen einer VDSL-Sendeempfängereinheit
in der optischen Netzwerkeinheit (VTU-O) und einer VDSL-Sendeempfängereinheit
an der Außenstelle
(VTU-R) als die beiden Stationen beginnt, die beiden Modems einen
Initialisierungsprozess in einem ersten Tonraummodus, derzeit bevorzugt
ausgehend von einem 4,3125 kHz Tonraum. Es startet der Initialisierungsprozess,
das heißt,
ein Handschlagprozess im ersten Tonmodus wird in Schritt 200 durchgeführt. Im
Handschlagprozess wird bestimmt, ob ein Schaltprozess zum Einstellen
eines Tonraums (Escape to Switch tone spacing, ES) unterstützt werden
kann oder nicht, in Schritt 210.
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Bevorzugt
wird im Handschlagprozess durch Austausch von Mitteilungen geprüft, ob eine
8,625 kHz Kapazität
zwischen der VTU-O und der VTU-R vorhanden ist oder nicht. Dann
beginnt, wenn beide Seiten der VTU-O und der VTU-R in der Lage sind, den
8,625 kHz Raum zu unterstützen,
der ES-Prozess gemäß der vorliegenden
Erfindung in Schritt 220.
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Mit
Bezug zu 3 wird in der vorliegenden Erfindung,
um die nötige
Zeit zur Initialisierung zu reduzieren, wenn der 8,625 kHz Tonraum
genutzt wird, ein Zwischenprozess, das heißt, der ES-Prozess 312 bis 316 zwischen
dem Handschlagprozess 300 und dem aktuellen Initialisierungsprozess 320 eingesetzt. Allgemein
wird Information, die zwischen zwei Modems grundlegend benötigt wird
(zum Beispiel Betriebsweisen, FFT-Größe, zyklische Anschlusslänge, Frequenzbandinformation
usw.) im Handschlagprozess ausgetauscht. Dieser Handschlagprozess
ist im Standard ITU-T G.994.1 (G.HS) beschrieben. Im aktuellen Initialisierungsprozess
erhalten die beiden Modems alle Systemparameter, die in Showtime
verwendet werden (eine Stufe, in der Daten tatsächlich übertragen werden) durch Training,
Kanalabschätzung,
Datenratenverhandlung usw. und geben die Parameter auf jedes der
beiden Modems auf.
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In
der vorliegenden Erfindung führt
dieser Zwischenprozess eine Kurzschleifenerfassung (Short-Loop-Erfassung)
in Schritt 312 durch, wobei eine Mehrzahl von identischen
Signalen verwendet werden, die im aktuellen Initialisierungsprozess 320 verwendet
werden, und bestimmt, ob der folgende aktuelle Initialisierungsprozess
auf Basis von 8,625 kHz oder auf Basis der ursprünglichen 4,3125 kHz in Schritt 314 durchgeführt wird,
und schaltet dann in einem Schaltintervall in Schritt 316.
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Insbesondere
beginnt der ES-Prozess damit, dass die VTU-O O-P-TRAINING-ES, was ein Symbol ist, zur
VTU-R überträgt. Hier
ist das Symbol O-P-TRAINING-ES im Wesentlichen das selbe Symbol
wie O-P-TRAINING
in der aktuellen Initialisierung. Gleichzeitig wird O-SIGNATURE-ES, was
eine SOC-Mitteilung ist, von der VTU-O zur VTU-R übertragen.
Genauer gesagt, eine O-SIGNATURE-ES-Mitteilung wird kodiert und
in das übertragene
Symbol O-P-TRAINING-ES eingebettet. Hier ist die O-SIGNATURE-ES-Mitteilung,
mit Ausnahme eines Mitteilungskodes (ID), im Wesentlichen die selbe Mitteilung
wie O-SIGNATURE
in der aktuellen Initialisierung.
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Nach
Synchronisierung mit der VTU-O dekodiert die VTU-R O-SIGNATURE-ES und
erhält
die benötigte
Information und überträgt dann
Symbol R-P-TRAINING-ES an die VTU-O. Hier ist das Symbol R-P-TRAINING-ES im
Wesentlichen das selbe Symbol wie R-P-TRAINING in der aktuellen
Initialisierung. Gleichzeitig wird eine SOC-Mitteilung, R-MSG1-ES von der VTU-R
zur VTU-O übertragen. Genauer
gesagt, die R-MSG1-ES-Mitteilung wird kodiert und in das übertragene
R-P-TRAINING-ES-Symbol
eingebettet. Hier ist gleichermaßen R-MSG1-ES, mit Ausnahme
eines Mitteilungskodes (ID), im Wesentlichen die selbe Mitteilung
wie R-MSG1 in der aktuellen Initialisierung.
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Die
oben beschriebenen Beispiele von Symbol und Mitteilung, die zwischen
der VTU-O und der VTU-R übertragen
und empfangen werden, entsprechen Basisinformation, die in der Datenkommunikation
zwischen den Modems benötigt
wird. Zum Beispiel kann Information dazu, welches Band in einem Aufwärtskanal
verwendet wird oder dazu, welches Band in einem Abwärtskanal
verwendet wird, zueinander übertragen
werden. Die VTU-O und die VTU-R empfangen R-MSG1-ES und O-SIGNATURE-ES und
führen
gleichzeitig Erfassung einer kurzen Schleife durch.
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Um
die Länge
einer Schleife zu messen, führen
die VTU-O und die VTU-R gleichzeitig eine Erfassung der kurzen Schleife
durch. Zu diesem Zeitpunkt kann durch die Höhe der Energiespektrumsdichte (PSD;
Power Spectral Density) eines Signals, das in einem Hochfrequenzband
empfangen ist (zum Beispiel um 8 MHz) angegeben werden, ob der aktuelle Initialisierungsprozess
auf Basis des 8,625 kHz Tonraums nach dem ES-Prozess durchgeführt wird
oder nicht. Zum Beispiel informiert jedes der beiden Modems die
andere Seite über
die Energie des Signals, das von ihm selbst übertragen wird, und dann kann die
andere Seite durch den Schwächungsgrad
des empfangenen Signals eine kurze Schleife erfassen.
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Wiederum
mit Bezug zu 2, wenn im ES-Prozess eine kurze
Schleife erfasst ist, das heißt, wenn
in Schritt 230 bestimmt ist, dass die Datengeschwindigkeit
unter Verwendung des 8,625 kHz Tonraums erhöht werden kann, weil die Länge der Schleife
kurz ist, wird in Schritt 240 der aktuelle Initialisierungsprozess
in einem zweiten Tonraummodus durchgeführt, derzeit bevorzugt auf
Basis von 8,625 kHz. Ansonsten wird, wie im Handschlagprozess, in Schritt 250 der
aktuelle Initialisierungsprozess im ersten Tonraummodus durchgeführt.
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Insbesondere
kann nach Erfassen der kurzen Schleife, endgültige Verhandlung zum Eintritt
in den ersten Tonraummodus oder den zweiten Tonraummodus durchgeführt werden.
Bei der endgültigen
Verhandlung wird O-ACK-ES als positive Antwortmitteilung von der
VTU-O zur VTU-R übertragen und
in Reaktion darauf wird R-ACK-ES als positive Antwortmitteilung
von der VTU-R zur VTU-O übertragen.
Auf diese Weise wird die Absicht, dass beide Seiten den Initialisierungsprozess
ausgehend vom 8,625 kHz Tonraum durchführen werden, eindeutig zueinander übertragen.
Hier werden O-ACK-ES und R-ACK-ES durch entsprechende IDs, die zwischen den
beiden Modems vorbestimmt sind, bestätigt.
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Entsprechend
dem Ergebnis der endgültigen Verhandlung
kann jedes der beiden Modems seine eigene Modemstruktur vom ersten
Tonraummodus zum zweiten Tonraummodus umschalten. Das Schalten ist
in einem QUIET-Zyklus (QUITE) (oder einem IDLE-Zyklus) möglich, der
unmittelbar vor dem aktuellen Initialisierungsprozess erfolgt. Wenn
zum Beispiel ein Tonindex berechnet wird, ist der aktuelle Initialisierungsprozess
auf Basis von 8,625 kHz, mit Ausnahme der Tatsache, dass er auf
8,625 kHz basiert, im Wesentlichen gleich wie der aktuelle Initialisierungsprozess
auf Basis von 4,3125 kHz im Stand der Technik.
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5 stellt
ein Beispiel einer Mitteilung und eines Mitteilungskodes dar, die
in einem Schaltprozess zum Einstellen eines Tonraums verwendet werden.
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Die 4a bis 4c sind
Diagramme zur Erläuterung
eines Verfahrens zum Zulassen von 8,625 kHz Tonraum zwischen zwei
Seiten in einem Handschlagprozess.
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Bevorzugt
wird die Kapazitätsinformation
eines Modems zum Unterstützen
des 8,625 kHz Tonraums unter Verwendung des Handschlagprotokolls (G.HS)
G.994.1 übertragen.
Diese Kapazitätsinformation
wird durch ein nicht standardmäßiges Informationsfeld übertragen.
Wie in G.994.1 definiert, wird ein Parameter "nicht standardmäßiges Informationsfeld" als ein binäres Bit
im Identifikationsfeld einer Übertragungsmitteilung
gesetzt.
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Mit
Bezug zu 4a kann das nicht standardmäßige Informationsfeld
mit einem oder mehreren nicht standardmäßigen Informationsblöcken gebildet
sein, und mit Bezug zu 4b beschreibt ein nicht standardmäßiger Informationsblock
den 8,625 kHz Tonraum in zwei Oktaven eines anbieterspezifischen
Informationsfelds. Eine lange 14-Bit Binärsequenz von "MSB 10000110 110001
LSB (=8625dec)" wird als 8,625 kHz Modus-ID verwendet.
Wie in 4c gezeigt ist, wird die 8,625
kHz Modus-ID mit Bit 1 bis Bit 8 in der ersten Oktave abgebildet
und Bit 3 bis Bit 8 in der zweiten Oktave. Bit 1 in der zweiten Oktave
wird verwendet, um die Kapazität
des 8,625 kHz Tonraums darzustellen.
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Wenn
der 8,625 kHz Modus die einzige Information ist, die durch das nicht
standardmäßige Informationsfeld übertragen
wird, sind die beiden in 4c definierten
Oktaven die gesamte Nutzlast des anbieterspezifischen Informationsfelds
des nicht standardmäßigen Informationsblocks
im nicht standardmäßigen Informationsfeld.
Wenn ein oder mehrere nicht standardmäßige Informationsblöcke verwendet
werden, wird der 8,625 kHz Modus in den letzten beiden Oktaven des
letzten nicht standardmäßigen Informationsblocks
spezifiziert.
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So
weit wurde die vorliegende Erfindung durch bevorzugte Ausführungsformen
erläutert.
Der zweite 8,625 kHz Tonraum in der vorliegenden Erfindung ist derzeit
nur eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und kann entsprechend Ausführungsformen,
die Tonraumeinstellung benötigen,
verändert
werden. Ebenso können,
obwohl die VTU-O und die VTU-R als die beiden Stationen beschrieben
sind, andere Stationen in einer Master-Slave-Beziehung verwendet
werden. Außerdem
sind die Namen und Typen von Symbolen und Mitteilungen, die zwischen
den beiden Stationen übertragen
und empfangen werden, um ein Short-Loop zu erfassen, nur Beispiele.
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Wie
oben beschrieben kann gemäß der vorliegenden
Erfindung, wenn ein 8,625 kHz Tonraum verwendet wird, eine Datenkommunikationsverbindung
mit nur einem Initialisierungsprozess durch den ES-Prozess gemäß dem Verfahren
ausgebildet werden und dementsprechend wird die Zeit für die Initialisierung
stark reduziert. Außerdem
ist, da einige identische Signale, die im aktuellen Initialisierungsprozess
im Stand der Technik verwendet werden, auch im ES-Prozess verwendet
werden, der ein Zwischenprozess ist, zusätzliche Hardware nicht notwendig
und im Softwareaspekt ist es leicht, das System zu implementieren.
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Auf
diese Weise kann ein Programm in den Modems zur Verfügung gestellt
werden, um sie zu veranlassen, dass sie das oben angegebene Verfahren
ausführen.
Das Programm kann auf einem Datenträger aufgezeichnet sein, z.
B. einer Platte, Datenübertragungsleitung
oder dergleichen.