ES2258246T3

ES2258246T3 - Comunicacion multiportadora con tasa de transmision variable.

Info

Publication number: ES2258246T3
Application number: ES04012683T
Authority: ES
Inventors: Michael Tzannes; Marcos Tzannes
Original assignee: Aware Inc
Current assignee: Aware Inc
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2019-06-25
Also published as: CA2641978C; JP3883384B2; CA2867539C; DE69920226C5; AU750898B2; CA2867539A1; EP2278767B1; EP2278765B1; EP2278767A2; WO2000001127A1; CA2335865A1; AU2002301627B2; JP2002519946A; DK1090490T3; PT1090490E; AU4833999A; HK1068080A1; US6522666B1; ES2230865T3; KR20010053220A

Abstract

Un método de controlar una tasa de transmisión de bits de datos suplementarios en una secuencia de tramas en comunicaciones digitales sobre una línea de abonado utilizando modulación multiportadora, caracterizándose el método por: programar la tasa de transmisión entre una tasa mínima y una tasa máxima y seleccionar un valor para un primer parámetro (nmáx) que especifica qué tramas de la secuencia de tramas contienen bits complementarios y qué tramas de la secuencia de tramas no contienen bits complementarios.

Description

Comunicación multiportadora con tasa de transmisión variable.

Remisión a solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos Número de Orden 60/090.891, presentada el 26 de junio de 1998 y titulada "Módem Multiportadora con Tasa Suplementaria Variable".

Antecedentes de la invención Campo de la invención

Esta invención se refiere en general a comunicaciones y, más en particular, a un sistema y método de comunicaciones multiportadora que pueden cambiar de manera controlable una tasa de transmisión de datos de canal suplementario.

Breve descripción de técnica anterior relacionada

La red telefónica pública conmutada (PSTN) proporciona la forma más comúnmente disponible de comunicación electrónica para la mayoría de los individuos y negocios. A causa de su fácil disponibilidad y del coste sustancial de proporcionar equipos alternativos, se invita cada vez más a acomodar las demandas en expansión de transmisión de cantidades sustanciales de datos a altas tasas. Estructurada originalmente para proporcionar comunicación de voz con sus requisitos consiguientes de anchura de banda estrecha, la PSTN se basa cada vez más en sistemas digitales para satisfacer la demanda de servicio.

Un factor limitador importante en la capacidad de ejecutar una transmisión digital de alta tasa ha sido el circuito del abonado entre la central telefónica (CO) y los locales del abonado. Este circuito comprende más corrientemente un solo par de alambres retorcidos que son muy adecuados para transportar comunicaciones de voz de baja frecuencia, para las cuales es bastante adecuada una anchura de banda de 0-4 kHz, pero que no acomodan fácilmente comunicaciones de banda ancha (es decir, anchuras de banda del orden de cientos de kilohercios o más) sin adoptar nuevas técnicas de comunicación.

Una solución a este problema ha sido el desarrollo de tecnología de línea de abonado digital de multitono discreto (DMT DSL) y su línea variante, la tecnología de línea de abonado digital de multitono wavelet (DWMT DSL). Estas y otras formas de tecnología de línea de abonado digital de multitono discreto (tal como ADSL, HDSL, etc.) se denominarán comúnmente en lo que sigue genéricamente como "Tecnología DSL" o a menudo simplemente como "DSL". El funcionamiento de los sistemas de multitono discreto, y su aplicación a tecnología DSL, se describe más detalladamente en "Modulación Multiportadora para Transmisión de Datos: Una Idea Cuyo Momento ha llegado", IEEE Communications Magazine, mayo, 1990, pp 5-14.

En la tecnología DSL, las comunicaciones sobre el circuito de abonado local entre la central telefónica y los locales del abonado es realizada modulando los datos que han de ser transmitidos sobre una multiplicidad de portadoras de frecuencia discretas que se suman juntas y luego se transmiten sobre el circuito del abonado. Individualmente, las portadoras forman subcanales discretos de comunicación no solapada de anchura de banda limitada; colectivamente forman lo que efectivamente es un canal de comunicaciones de banda ancha. En el extremo receptor, las portadoras son desmoduladas y los datos son recuperados desde las mismas.

Los símbolos de datos que son transmitidos sobre cada subcanal transportan una pluralidad de bits que pueden variar de un subcanal a otro, dependiendo de la relación de señal a ruido (SNR) del subcanal. El número de bits que pueden acomodarse en condiciones de comunicación especificadas se conoce como "asignación de bits" del subcanal, y se calcula para cada subcanal de manera conocida en función de la SNR medida del subcanal y la tasa de error de bits asociada con él.

La SNR de los respectivos subcanales se determina transmitiendo una señal de referencia sobre los diversos subcanales y midiendo las SNR de las señales recibidas. La información de carga se calcula típicamente en el extremo de recepción o "local" de la línea del abonado (por ejemplo, en los locales del abonado, en el caso de transmisión desde la central telefónica al abonado, y en la central telefónica en el caso de transmisión desde los locales del abonado a la central) y se comunica al otro extremo (de transmisión o "remoto") de manera que cada par de transmisor-receptor en comunicación entre sí utiliza la misma información para comunicación. La información de asignación de bits se almacena en ambos extremos del enlace del par de comunicación para su uso en la definición del número de bits que ha de ser utilizado en los respectivos subcanales para transmitir datos a un receptor particular. Otros parámetros de subcanal, tales como ganancias de subcanal, tiempo y coeficientes de ecualizador en el dominio de la frecuencia, y otras características pueden almacenarse para ayudar a definir el subcanal.

Naturalmente, la información puede ser trasmitida en cualquier sentido sobre la línea del abonado. Para muchas aplicaciones, tal como el suministro de servicios de vídeo, internet, etc., a un abonado, la anchura de banda requerida desde la central al abonado es muchas veces la anchura de banda requerida desde el abonado a la central. Un servicio recientemente desarrollado que proporciona dicha posibilidad se basa en tecnología de línea de abonado digital asimétrica de multitono discreto (DMT ADSL). En una forma de este servicio, se consagran hasta doscientos cincuenta y seis subcanales, cada uno de 4312,5 Hz de anchura de banda, a comunicaciones de sentido descendente (desde la central a los locales del abonado), mientras que treinta y dos subcanales, cada uno también de 4312,5 Hz de anchura de banda, proporcionan comunicación de sentido ascendente (desde los locales del abonado a la central). La comunicación es por medio de "tramas" de datos e información de control. En la forma actualmente utilizada de comunicaciones ADSL, sesenta y ocho tramas de datos y una trama de sincronización forman una "supertrama" que es repetida a través de toda la transmisión. Las tramas de datos transportan los datos que han de ser transmitidos; la trama de sincronización o "sync" proporciona una secuencia conocida de bits que se utiliza para sincronizar los módemes de transmisión y recepción y que facilita también la determinación de las características de los subcanales de transmisión tal como la relación de señal a ruido ("SNR"), entre otras.

Ha sido establecida una norma DMT para transmisión DSL por el código de Normas del ANSI para ADSL de tasa completa en la publicación "Interfaz T1E1.4/97-007R6" entre la red y el interfaz metálico de la línea asimétrica del abonado digital de la instalación del cliente, aparecida el 26 de septiembre de 1997 - denominada en lo que sigue "T1.413 Punto 2". Esta norma ha sido recomendada también como técnica de modulación estándar que ha de ser utilizada para funcionamiento DSL sin separador por Universal ADSL Working Group (UAWG) (Véase: "Universal ADSL Framework Document TG/98-10R1.0", publicado por el UAWG el 22 de abril de 1998, y llamado en lo que sigue "especificación UADSL"). Se espera también que se apruebe una variación de esta técnica DMT normalizada como norma, llamada G.Lite, por la Unión Internacional de Telecomunicaciones. De acuerdo con estas técnicas DMT normalizadas, se utilizan cientos de subcanales de 4,3125 kilohercios (kHz) para transmisiones DSL entre una central telefónica (CO) y equipos terminales remotos (RT) o de cliente (en un negocio o en un domicilio). Los datos son transmitidos tanto en el sentido descendente (desde la CO al RT) como en el sentido ascendente (desde el RT a la CO). Según estas normas, la anchura de banda total (es decir, la suma de las anchuras de banda utilizadas en ambas transmisiones de sentido ascendente y de sentido descendente) de un sistema ADSL de tasa completa es de más de aproximadamente 1 megahercio (MHz), mientras que la de G.Lite es de más de 500 kHz.

Una supertrama tiene una duración de 17 milisegundos. Una trama tiene efectivamente una duración de 250 microsegundos (o recíprocamente, la tasa de trama es de aproximadamente 4 kHz) y está formada por una colección de bytes (correspondiendo un byte a 8 bits).

Después de que un módem ADSL ha inicializado y establecido una sesión de comunicación activa con otro módem DSL, los módemes entran en un modo de régimen permanente o de transmisión de información. En este modo, los datos son transportados en el sentido ascendente y en el sentido descendente a tasas de datos que fueron determinadas durante el proceso de inicialización en el que se estableció la sesión. Durante el modo de régimen permanente, cada trama de datos transmitida/recibida por el módem está formada por una sección suplementaria y una sección de carga útil. La sección suplementaria transporta información que se utiliza para conseguir las comunicaciones entre los dos módemes DSL en comunicación, mientras que la sección de carga útil contiene los datos reales (por ejemplo, usuario) que han de ser comunicados entre los módemes. En comunicaciones DSL que se ajustan a las normas de comunicaciones DMT, a cuyas especificaciones se ha hecho referencia en lo que antecede, el primer byte de cada trama de datos es designado como un byte suplementario. La sección suplementaria puede comprender datos de verificación de redundancia cíclica (CRC), datos de bits indicadores (IB), datos de canal de operaciones incluído (EOC) y datos de canal suplementario (AOC) de ADSL. Los datos de redundancia cíclica se utilizan para verificar la integridad del enlace de comunicaciones entre los dos módemes DSL. Los datos de bits indicadores se utilizan para indicar ciertas condiciones de error de comunicaciones que pueden producirse durante la sesión de comunicaciones. Los datos EOC y AOC proporcionan información concerniente al estado de la sesión de comunicaciones. El formato y la información proporcionados por estas partes de datos suplementarios se describen con detalle en T1.413 Punto 2. (Véanse, por ejemplo, las Secciones 6.4.1.3, 8.1, 10.1 y la Tabla 3 del T1.413 Punto 2).

Como se describe en T1.413 Punto 2, pueden transportarse datos entre los módemes en comunicación durante una sesión dada de comunicaciones DSL con o sin intercalación de datos. Si se emplea intercalación de datos, los datos transportados son canalizados a través de una "Memoria Intermedia de Intercalación". Al contrario, si no se intercalan datos transportados, los datos pueden ser canalizados a través de una "Memoria Intermedia Rápida". Como se ha hecho observar previamente, el primer byte de cada trama es un byte suplementario de datos. Cuando se emplea intercalación de datos, este byte suplementario se denomina "byte sync"; sin embargo, cuando no se emplea intercalación, el byte suplementario puede denominarse "byte rápido".

La tabla I siguiente se toma de la Tabla 7 de la T1.413 Punto 2 e ilustra la manera en que los datos suplementarios pueden ser distribuídos en tramas transmitidas durante una sesión convencional de comunicaciones DSL, en que se emplea un "modo suplementario reducido" de funcionamiento. Como se describe con detalle en la Sección 6.4.4.2 de T1.413 Punto 2, en el "modo suplementario reducido" de funcionamiento, se "fusionan" los bytes sync o rápidos.

TABLA 1 Funciones suplementarias para modo suplementario reducido - con bytes rápidos y sync fusionados

Número de trama	(Sólo Memoria Intermedia Rápida)	(Sólo Memoria Intermedia Intercalada)
	Formato de Byte Rápido	Formato de Byte Sync
0	CRC Rápida	CRC Intercalada
1	IB0-7	IB0-7
34	IB8-15	IB8-15
35	IB16-23	IB16-23
4n + 2, 4n + 3 con n = 0...16	EOC	EOC
n \neq 8
4n, 4n+1 con n = 0...16,	AOC	AOC
n \neq 0

Como se representa en la anterior Tabla 1, el primer byte suplementario de la primera trama se utiliza para transportar datos CRC. El primer byte de la segunda trama se utiliza para transportar los 8 primeros bits indicadores. El primer byte de la trigésimocuarta trama se utiliza para transportar del octavo al décimoquinto bits indicadores. El primer byte de la trigésimoquinta trama se utiliza para transportar del décimosexto al vigésimotercero bits indicadores. El primer byte de todas las tramas restantes alterna entre datos EOC o datos AOC. Sin embargo, en este esquema convencional, cuando no se encuentran disponibles datos reales EOC o AOC para transporte, lo que puede suceder a menudo cuando, conforme al esquema, han de formarse datos EOC o AOC en una trama, se utilizan bytes ficticios predeterminados en lugar de datos reales no disponibles EOC o AOC.

Desgraciadamente, como un byte de cada trama en cada supertrama durante comunicaciones DSL convencionales se dedica a datos suplementarios, la correspondiente tasa de datos suplementarios está invariablemente fijada en 32 kbps y no se cambia cuando lo hace la tasa de transmisión de datos de carga útil o cuando no se encuentran disponibles datos reales EOC o AOC para su inclusión en la trama. Además, algunas líneas telefónicas utilizadas en comunicaciones DSL son de una calidad tan pobre que la máxima tasa posible de transmisión de datos DSL utilizando tales líneas puede que no exceda de 128 kbps. Desgraciadamente, esto significa que, cuando son realizadas comunicaciones DSL sobre tales líneas de calidad tan pobre, una proporción indeseablemente grande (por ejemplo, hasta del veinticinco por ciento) de la capacidad del sistema de comunicaciones DSL puede ser utilizada para transmitir datos suplementarios. En cualquier momento dado durante una sesión dada de comunicaciones, la anchura de banda total de comunicaciones es constante. Por tanto, como la tasa total de transmisión de comunicaciones de datos en sentido ascendente o en sentido descendente, según el caso, en cualquier momento dado durante una sesión de comunicaciones DSL, es constante, esto quiere decir que la anchura de banda de comunicaciones que de otro modo se encontraría disponible para transmitir datos de carga útil se consumiría innecesariamente en transmitir datos suplementarios.

Objetos de la invención

En general, un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema y método de comunicaciones multiportadora que supera los citados y otros inconvenientes y desventajas de la técnica anterior y, más específicamente, proporcionar un sistema y método de este tipo en que durante una sesión de comunicaciones puede cambiarse y/o seleccionarse la tasa de transmisión de datos suplementarios.

Sumario de la invención

Por consiguiente, se proporciona un sistema y método de comunicaciones multiportadora que pueden superar los citados y otros inconvenientes y desventajas de la técnica anterior. En el sistema y método de la presente invención, puede cambiarse y/o seleccionarse la tasa de transmisión de datos suplementarios. Más específicamente, esta tasa puede seleccionarse durante un proceso inicial de negociación y/o durante un modo de funcionamiento de estado permanente.

En una realización, el sistema de la presente invención puede comprender dos módemes DMT DSL, uno situado en un local de un cliente y otro situado en una central telefónica, conectada por una línea PTOS convencional, a través de la cual los módemes comunican transmitiendo y recibiendo tramas y supertramas discretas de datos. Dentro de cada supertrama hay 68 tramas de datos y un símbolo de sincronización. Dentro de cada trama hay un número de bytes que son asignados a datos de carga útil y suplementarios. La asignación de los bytes a datos suplementarios o a datos de carga útil es flexible (es decir, cambiable y/o seleccionable). Si bien en la técnica anterior el primer byte de cada trama está dedicado a datos suplementarios independientemente de si hay o no necesidad de transportar datos suplementarios, en esta realización de la presente invención, la tasa de transmisión de datos suplementarios se determina durante el arranque y puede modificarse durante el modo de estado permanente. Debido a la construcción de tramas en sistemas DSL, la disminución de la tasa de transmisión de datos suplementarios durante el modo de estado permanente da por resultado una tasa más alta de transmisión de datos de carga útil, mientras que, al contrario, el aumento de la tasa de transmisión de datos suplementarios durante un modo de estado permanente da por resultado una tasa más baja de transmisión de datos de carga útil.

Asignación suplemenentaria flexible

Como se ha hecho observar previamente, en sistemas DSL convencionales, un byte por trama se dedica a datos suplementarios. En el sistema mejorado de esta realización de la presente invención, puede seleccionarse el número de bytes y la trama o las tramas que comprenden datos suplementarios. Seleccionando el número de tramas que comprenden datos suplementarios y el número de bytes asignados a datos suplementarios en esas tramas, puede modificarse la cantidad de potencia que se dedica a datos suplementarios. Esto es una desviación acusada respecto de sistemas DSL convencionales, en que la cantidad de potencia que se dedica a datos suplementarios se fija de manera incuestionable en 32 kbps.

De manera similar, en esta realización de la presente invención, es posible seleccionar qué supertramas han de llevar tramas que contengan datos suplementarios. Esto introduce otro grado de libertad en la asignación de tasas de transmisión de datos suplementarios y de carga útil.

También ventajosamente, como la tasa de transmisión de datos suplementarios es seleccionable en esta realización de la presente invención, es posible seleccionar esa tasa basándose en las prioridades relativas que se desee que se den a la transmisión de datos de carga útil y suplementarios, y/o en si hay necesidad de tener una alta tasa de transmisión de datos suplementarios a causa de que una aplicación dada lo requiere (por ejemplo, si han de ser transportados datos de voz comprimidos a través de un canal de datos suplementarios).

Pueden intercambiarse órdenes de control entre los módemes durante su negociación inicial o fase de cierre de acuerdos que pueden regular cuántas y cuáles de las tramas y/o supertramas pueden contener datos suplementarios, y el número de bytes de tales datos en las tramas afectadas. Estas órdenes de control pueden comprenden mensajes respectivos, cuya recepción por un módem durante la negociación inicial puede hacer que el módem seleccione de una pluralidad de conjuntos de parámetros, un conjunto respectivo de parámetros que regulará cuántas y qué tramas y/o supertramas contendrán datos suplementarios, el número de bytes de tales datos en las tramas afectadas, etc. durante la sesión de comunicaciones entre los módemes. Estos conjuntos de parámetros pueden almacenarse en forma de tabla en cada uno de los módemes, y puede designarse qué bytes particulares, qué trama o tramas y qué supertrama o supertramas han de dedicarse a datos suplementarios.

Asignación dinámica de potencia de datos suplementarios

Además de permitir que pueda seleccionarse la cantidad de potencia consagrada a datos suplementarios, esta realización puede permitir también ajuste dinámico de esa potencia durante funcionamiento de estado permanente.

Por ejemplo, después de establecer la tasa de transmisión de datos suplementarios durante la negociación de arranque, un nuevo proceso de mensajería puede permitir la renegociación de esta tasa de transmisión de datos durante funcionamiento de estado permanente, cuando resulte necesario. Por ejemplo, puede negociarse inicialmente durante el arranque una tasa de datos suplementarios de 4 kbps, y después, si se requiere una transferencia grande de datos EOC, podría negociarse una nueva tasa de transmisión de datos de canal suplementario (por ejemplo, 32 kbps), para permitir que se transmitan rápidamente los datos suplementarios. Tras completarse esa transferencia de datos, la tasa de transmisión de datos suplementarios puede renegociarse entonces, como resulte apropiado.

Las renegociaciones dinámicas de la tasa de transmisión de datos suplementarios durante funcionamientos de estado permanente pueden ser afectadas por el intercambio de órdenes de control entre la central y los módemes del local del cliente, de una manera similar a la usada para negociar inicialmente la tasa. Estas órdenes de control pueden intercambiarse a través de canales suplementarios. De manera similar, las órdenes intercambiadas pueden comprender mensajes respectivos, cuya recepción por un módem durante renegociaciones de la tasa de transferencia de datos suplementarios puede hacer que el módem seleccione de una pluralidad de conjuntos de parámetros un conjunto respectivo de parámetros que regulará cuántas y qué tramas y/o supertramas contendrán datos suplementarios, el número de bytes de tales datos en las tramas afectadas, etc. durante comunicaciones ulteriores entre los módemes. Estos conjuntos de parámetros pueden almacenarse en forma de tabla en cada uno de los módemes y pueden designar qué bytes particulares, trama o tramas, y supertrama o supertramas han de dedicarse a datos suplementarios. Los mensajes pueden comprenden uno o más tonos, o pueden comprender el uso de un protocolo predeterminado sobre un canal suplementario que identifique el conjunto de parámetros particular.

Una vez que se ha renegociado el cambio en la tasa de transmisión de datos suplementarios, para efectuar un intercambio ulterior de datos suplementarios, los módemes que intervengan en la renegociación tienen que sincronizar su transmisión/recepción de datos suplementarios de acuerdo con la tasa recientemente negociada. De acuerdo con esta realización de la presente invención, hay varias técnicas alternativas mediante las cuales puede realizarse esta sincronización. En la primera de tales técnicas, el módem de la central puede mantener un cómputo interno de las tramas/supertramas que han de transmitirse desde ese módem al módem del local del cliente con el que ha estado comunicando, y el módem del local del cliente puede mantener de manera similar un cómputo interno de las tramas/supertramas que ha recibido desde el módem de la central. Puede pasarse un mensaje desde uno de los módemes al otro módem que contiene un valor de cómputo de trama/supertrama al que los dos módemes tienen que ajustar sus tasas de transmisión/recepción de datos suplementarios de acuerdo con la tasa recientemente negociada. Cada módem ajusta entonces su tasa de transmisión/recepción de datos suplementarios cuando su respectivo cómputo interno de trama/supertrama alcanza ese valor.

Alternativamente, uno de los módemes puede transmitir al otro módem un mensaje de señales que indique que, cuando el otro módem transmita al módem que envía al mensaje de señales una supertrama subsiguiente especificada (por ejemplo, la siguiente supertrama), las tasas de transmisión/recepción de datos suplementarios han de ajustarse de acuerdo con la tasa recientemente negociada. Al transmitirse esa supertrama especificada, el módem que transmitió la supertrama se ajusta a la tasa recientemente negociada: de manera similar, al recibirse la supertrama especificada, el módem que recibe esa supertrama se ajusta a la tasa recientemente negociada.

Naturalmente, se apreciará que una petición de renegociar la tasa de transmisión de datos suplementarios puede originarse desde el módem de la oficina central o desde el módem del lugar del cliente. Asimismo, la petición puede ser iniciada por el bloque de transmisión o por el bloque de recepción en el módem que inicia la petición.

Estas y otras características y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a medida que prosiga la siguiente descripción detallada y haciendo referencia a las figuras de los dibujos, en que:

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema ADSL, en el que la presente invención puede ser empleada con ventaja.

La figura 2 ilustra un formato convencional de supertrama de datos.

La figura 3 es un organigrama de un procedimiento convencional para generar una trama de datos.

La figura 4 es un organigrama de una realización de un procedimiento de acuerdo con la presente invención para generar una trama de datos.

La figura 5 es un organigrama que ilustra una realización de un procedimiento de acuerdo con la presente invención para renegociar tasa de transmisión de datos suplementarios durante un modo de funcionamiento de estado permanente.

Aunque la siguiente descripción detallada proseguirá haciéndose referencia a realizaciones y métodos de uso específicos, ha de entenderse que no está previsto que la presente invención se limite a estas realizaciones y métodos de uso. Al contrario, como apreciarán los versados en la técnica, son posibles muchas alternativas, modificaciones y variaciones de los mismos sin apartarse de la presente invención. Por consiguiente, se pretende que la presente invención sea contemplada en términos generales como abarcando todas esas alternativas, modificaciones y variaciones siempre que caigan dentro del espíritu y amplio alcance de las reivindicaciones que más adelante se adjuntan.

Descripción detallada de realizaciones ilustrativas

La figura 1 muestra un sistema de comunicaciones DSL, en el que la presente invención puede ser utilizada de manera ventajosa. Como se muestra en la figura 1, una central telefónica ("CO") 10 está conectada a un abonado remoto 12 ("CP: Equipos de Consumidor") por una línea de abonado o circuito 14. Típicamente, la línea de abonado 14 comprende un par de cables retorcidos de cobre; éste ha sido el medio tradicional para conducir comunicaciones de voz entre el abonado o cliente del teléfono y la central. Diseñado para conducir comunicaciones de voz en una banda ancha de aproximadamente 4 kHz (kilohercios), su uso ha sido extendido en gran medida por la tecnología DSL.

La central está conectada, a su vez, a una red de datos digitales ("DDN") 16 para enviar y recibir datos digitales, así como también a una red telefónica pública conmutada ("PSTN") 18 para enviar y recibir comunicaciones de voz y otras comunicaciones de baja frecuencia. La red de datos digitales está conectada a la central a través de un multiplexor de acceso a la línea del abonado digital ("DSLAM") 20, mientras que la red telefónica conmutada está conectada a la central a través de un banco de conmutadores locales 22. El DSLAM 20 (o su equivalente, tal como una tarjeta de línea de conmutación habilitada para datos) está conectado a un "separador" 24 a través de una unidad de transceptor ADSL -oficina central ("ATU-C") 26. El conmutador local 20 está conectado también al separador.

El separador 24 separa señales de datos y voz ("POTS") recibidas desde la línea 14. En el extremo de abonado de la línea 14, un separador 30 realiza la misma función. En particular, el separador 30 pasa las señales POTS desde la línea 14 a los dispositivos apropiados tales como microauriculares 31, 32 y pasa las señales de datos digitales a un abonado de la unidad de transceptor ADSL ("ATU-R") 34 para aplicación a dispositivos de utilización de datos tales como un ordenador personal ("PC") 36 y similares. El transceptor 34 puede estar incorporado ventajosamente como una tarjeta en el propio PC; de manera similar, el transceptor 26 es ejecutado corrientemente como una tarjeta de línea en el multiplexor 20.

En este enfoque, un canal de comunicación de una anchura de banda dada está dividido en una multiplicidad de subcanales, cada uno de los cuales es una fracción de la anchura de banda de subcanal. Los datos que han de ser transmitidos desde un transceptor a otro son modulados sobre cada subcanal de acuerdo con la capacidad de transporte de información del subcanal particular. A causa de las diferentes características de señal a ruido ("SNR") de los subcanales, la cantidad de datos cargados en un subcanal puede diferir de un subcanal a otro. Por consiguiente, se mantiene una "tabla de asignación de bits" en cada transceptor para definir el número de bits que cada uno transmitirá en cada subcanal al receptor al que está conectado. Estas tablas son producidas durante un proceso de inicialización en el que señales de prueba son transmitidas por cada transceptor al otro y las señales recibidas en los respectivos transceptores son medidas para determinar el número máximo de bits que puede ser transmitido desde un transceptor a otro en la línea particular. La tabla de asignación de bits determinada por un transceptor particular es transmitida luego sobre la línea de abonado digital 14 al otro transceptor para ser usada por el otro transceptor al transmitir datos a ese transceptor particular o a cualquier transceptor similar conectado a la línea 14. La transmisión tiene que hacerse, naturalmente, en un momento en que la línea no esté sometida a perturbaciones que pudieran interferir las comunicaciones.

Deberá apreciarse que aunque el sistema I se ha mostrado como comprendiendo separadores 24, 30, si se modifica apropiadamente como se describe con detalle en la solicitud PCT número PCT/US98/21442, titulada "Módem Multiportadora sin Separador", presentada el 9 de octubre de 1998, que es del mismo titular que el de la presente solicitud, Aware, Inc., de Bedford, Massachussets, EE.UU., los separadores 24, 30 pueden en lugar de ello ser eliminados totalmente del sistema 1. La totalidad de la descripción de dicha solicitud PCT en trámite se incorpora en esta memoria por referencia.

Asimismo, aunque no se muestra en las figuras, deberá entenderse que cada uno de los transceptores o módemes 26, 34, comprende un procesador respectivo, memorias de sólo lectura y de acceso aleatorio, y bloques de circuitos transmisores y receptores que están interconectados a través de circuitos de bus convencionales, y pueden ser activados para permitir que los transceptores 26, 34 realicen procesos de comunicaciones DSL y los otros diversos procesos de acuerdo con la presente invención descritos en esta memoria. Las memorias de sólo lectura o memorias fijas y de acceso directo de estos módemes 26, 34 pueden almacenar instrucciones de códigos de programas que son ejecutables por los procesadores de los módemes y que, cuando son ejecutadas por los procesadores, hacen que los módemes realicen estos procesos.

La figura 2 muestra el formato de una supertrama convencional de datos DSL 100. La supertrama 100 está formada de sesenta y ocho tramas, estando designada la primera trama 102 de cada supertrama como trama 0, mientras que cada trama subsiguiente (llamadas en conjunto por el numero 104) hasta la sexagésimo séptima trama tiene asignada un número que corresponde a su secuencia ordinal en la supertrama (es decir, Trama 1, Trama 2, ... Trama 67). Cada supertrama termina con un símbolo de sincronización 110.

Cada trama 102, 104 tiene, a su vez, una estructura 105. En la estructura de trama 105, el primer byte 107 es el byte sync o rápido, dependiendo de si se está empleando intercalación o no, respectivamente. Los restantes bytes 108 de la estructura de trama 105 son bytes intercalados de datos o bytes rápidos de datos, dependiendo de si se emplea o no intercalación, respectivamente.

La figura 3 representa un organigrama de un proceso convencional 71 que hasta ahora se ha utilizado para determinar asignación de bytes suplementarios y de carga útil en cada estructura de trama 105 que ha de ser generada para transmisión. Es decir, antes de la presente invención, el proceso 71 ha sido utilizado por transceptores DSL convencionales cuando se generan tramas para transmisión. El proceso 71 comienza entonces inicializando un contador de bytes k al valor de k = -1 (etapa 70). Posteriormente, el contador se incrementa en 1 (etapa 75), y el valor incrementado del contador es comparado con cero (etapa 80). Si el valor incrementado del contador es igual a cero, entonces un byte de datos suplementarios es generado e insertado en la trama (etapa 90). El tipo de byte de datos suplementarios que es generado en la etapa 90 es determinado de acuerdo con la información presentada en la Tabla 1, descrita previamente. El valor incrementado del contador es comparado luego con el número de bytes (kmáx) que han de incluirse en la trama para que se genere una unidad menos (etapa 95), y si el valor incrementado del contador es igual a kmáx menos la unidad, entonces el flujo del proceso enlazará con la etapa 70. Alternativamente, si el valor incrementado del contador no es igual a kmáx menos la unidad, entonces el proceso enlazará de nuevo con la etapa 75.

Por el contrario, si en la etapa 80 el valor incrementado del contador no es cero, entonces un byte de datos de carga útil es generado y concatenado con el último byte previamente insertado en la trama. Posteriormente, el proceso 71 continúa hasta la etapa 95. La etapa 95 determina si la trama está completa, es decir, si todos los bytes kmáx que han de ser transportados en la trama están concatenados con la trama.

Como se ha hecho observar previamente, con el uso de esta construcción de trama de la técnica anterior el proceso 71 asegura una tasa estática de transmisión de datos suplementarios en un sistema convencional de comunicaciones DSL. De acuerdo con una realización de la presente invención, el sistema 1 ejecuta técnicas de negociación y generación de tramas que permiten que la tasa de transmisión de datos suplementarios en el sistema 1 sea dinámicamente ajustable.

Nueva tabla de asignación suplementaria

De acuerdo con la presente invención, el valor de una nueva variable "n_{máx}" es negociado por los transceptores 26, 34 en la inicialización y/o en el estado permanente. Negociando apropiadamente este valor, el canal de EOC/AOC puede ser programado de manera que tenga una tasa de transmisión que esté comprendida entre un mínimo de aproximadamente 2 kbps y un máximo de aproximadamente 30 kbps. La manera en que el valor seleccionado para n_{máx} afecta a las tasas de transmisión de datos suplementarios, y las tramas en que existen datos suplementarios, es resumida en la Tabla 2 infra.

Por ejemplo, seleccionando n_{máx} de manera que sea menor que 16, puede asignarse a los datos de carga útil más de la potencia del sistema 1 cuando las necesidades de EOC/AOC estén limitadas. Por ejemplo, si n_{máx} se selecciona de modo que sea 2, entonces las tramas que tienen números 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 10, 11, y 34,35 de cada supertrama tendrán un primer byte que es un byte suplementario. Las 54 tramas restantes (de las 68 tramas totales) de una supertrama no tendrán un byte suplementario como primer byte de la trama. Por tanto, se reduce la tasa total de datos suplementarios (basada en todos los datos EOC/AOC/CRC y de bits indicadores) de 32 kbps a aproximadamente 6,5 kbps.

TABLA 2 Funciones suplementarias modificadas para modo suplementario reducido - con bytes rápido y sync fusionados

Número de trama	(Sólo Memoria Intermedia Rápida)	(Sólo Memoria Intermedia de Intercalación)
	Formato de Byte Rápido	Formato de Byte Sync
0	CRC Rápido	CRC Intercalado
1	IB0-7	IB0-7
34	IB8-15	IB8-15
35	IB16-23	IB16-23
4n + 2, 4n + 3	EOC o sync	EOC o sync
con n = 0....n_{máx}n \neq 8
4n, 4n + 1 con	AOC	AOC
n = 0...n_{máx}, n \neq 0

La figura 4 es un organigrama de un proceso 190 para construir la parte 108 de cada trama transmitida en el sistema 1. Es decir, cada transceptor 26, 34 ejecuta el proceso 190 cuando se construye una trama que ha de ser transmitida al otro transceptor 34, 26, respectivamente, del sistema 1. El valor de con n_{máx} es negociado primero (según un proceso 193 que se describe más detalladamente en lo que sigue) en la etapa 200. Posteriormente, se inicializa a -1 un contador de tramas L que se incrementa en uno (etapas 210 y 215), y se inicializa a -1 un contador de bytes k que se incrementa en uno (etapas 220 y 230). Luego se compara el contador L con los valores de Li definidos en un bloque 241. Si L es igual a uno de los valores de Li como se muestra en el bloque 241, entonces se determina también si el contador de bytes k es igual a 0 (etapa 260). Si es así, entonces se genera un byte suplementario que se inserta en la trama (etapa 270). El contenido del byte suplementario se determina como se indica en la Tabla 2. Si k no es igual a cero en la etapa 260 o si L no es igual a uno de los valores de Li en el bloque 240, entonces se inserta en la trama un byte de datos suplementarios (etapa 250). Desde las etapas 250 ó 270, el proceso 190 continúa al bloque 280, en que se determina si se ha alcanzado el final de una trama verificando si el contador de bytes k es igual a kmáx menos 1. Si kmáx no es igual a kmáx menos 1, el flujo del proceso 190 vuelve a la etapa 230, y se incrementa el contador de bytes k en la etapa 230 y se repiten las etapas desde 240 en adelante. Si k es igual a k menos 1, entonces se evalúa el contador de tramas L para determinar si es igual a 67, que es el valor máximo permitido para el contador de tramas ya que hay 68 tramas de datos en una supertrama (etapa 290). Si contador de tramas L no ha alcanzado este valor máximo, el proceso 190 enlaza con la etapa 215. Al contrario, si L es igual a este valor máximo, el proceso 190 se ramifica a la etapa 300 en que el contador de supertramas (que fue inicializado a través de una etapa separada no mostrada del proceso) se incrementa en uno, y después se determina si ha de cambiarse el valor de n_{máx}.(etapa 310). Si ha de cambiarse el valor de n_{máx}, entonces se ejecuta el proceso de negociación de la etapa 200. Al contrario, si no ha de cambiarse el valor de n_{máx}, entonces el proceso 190 continúa a la etapa 210 y el contador de supertramas se incrementa en uno, y los contadores de tramas y bytes son repuestos (etapas 210, 220).

Se prefiere el proceso de la figura 4 a causa de que permite flexibilidad en la tasa de datos suplementarios con la introducción de un solo parámetro nuevo, n_{máx}. Son también posibles técnicas que impliquen más parámetros y, por tanto, serían más complicadas de ejecutar (y se requerirían más modificaciones de las especificaciones DSL existentes), sin apartarse de la presente invención.

En esta realización ilustrativa, el parámetro n_{máx} basta para dar una cantidad importante de flexibilidad en la tasa de transmisión de datos suplementarios. Incrementando el parámetro n_{máx} mediante incrementos de números enteros, pueden incrementarse las tasas de datos suplementarios en etapas de aproximadamente 2 kbps. Cuando se disminuyen las tasas de datos suplementarios, aumentan las tasas de datos de carga útil, y viceversa.

Asimismo, en esta realización ilustrativa 1, se define una nueva orden de EOC para hacer posible que se incremente la tasa de datos de canal EOC/AOC después del arranque, permitiendo con ello que se cambie la estructura de trama "a la carrera" durante comunicaciones en marcha entre los módemes 26, 34. Esta orden EOC produce renegociación del parámetro n_{máx} desde el valor al que fue fijado originalmente durante la negociación inicial para aumentar o disminuir las tasas de datos de canal EOC/AOC. El formato de esta orden puede variar dependiendo de la manera particular en que el sistema 1 es construído.

Haciéndose ahora referencia a la figura 5, se describe un proceso 193 que es ejecutado por los transceptores 26, 34 para negociar el valor de n_{máx} que ha de ser utilizado por los transceptores 26, 34 en la construcción de tramas para ser transmitidas entre ellos. Para fines de esta negociación, se supone que los transceptores 26, 34 del sistema 1 ya han introducido el modo de estado permanente antes de comenzar el proceso 193. El bloque de circuitos de transmisión TX formado dentro de cualquiera o de ambos transceptores 26, 34 notifica al bloque RX de circuitos de recepción formado en el otro transceptor 26, 34, respectivamente, que el transceptor 26, 34 que forma el bloque TX desea cambiar la tasa de datos suplementarios (etapa 301). El bloque RX en el transceptor 34, 26, respectivamente, detecta el cambio (etapa 311) y concede la petición enviando un mensaje al bloque TX del transceptor 26, 34 (etapa 330). Después, en la etapa 320, el bloque TX del transceptor 26, 34 detecta el mensaje de la concesión de la petición de cambio y envía otro mensaje (etapa 340) al bloque RX del transceptor 34, 26 definiendo el nuevo n_{máx} que ha de ser utilizado en comunicaciones entre entre los transceptores 26, 34. Este nuevo n_{máx} puede ser una de una colección de opciones de n_{máx} que están ya almacenadas en el TX y el RX de los transceptores y, por consiguiente, el mensaje puede ser una señal para elegir una de las opciones de la colección. Sin embargo, en esta realización, cuando el bloque RX recibe el nuevo n_{máx}, el nuevo valor de n_{máx} ha sido efectivamente negociado entre los transceptores (etapa 350). En esta realización, el nuevo n_{máx} es utilizado al comienzo de la siguiente supertrama por los dos transceptores 26, 34. Las etapas mostradas en la figura 4 son seguidas entonces para construir esa supertrama. Naturalmente, el proceso 193 puede utilizarse también durante el arranque inicial de la sesión de comunicaciones para negociar el valor de n_{máx} que ha de ser utilizado por los módemes 26, 34.

Como se ha descrito previamente, hay otros numerosos modos en que puede ejecutarse esta negociación/renegocia-
ción del valor de n_{máx}. Como también se ha descrito previamente, no es necesario que el ajuste de las tasas de transferencia de datos suplementarios en el sistema 1 al nuevo valor de n_{máx} se produzca en el límite de supertrama siguiente. Podría cambiar de acuerdo con otro mensaje transmitido entre los transceptores 26, 34, o podría cambiar solamente cuando un valor de contador de supertramas transmitidas alcanzara ciertos valores. Es también posible establecer e intercambiar muchos más parámetros que sólo n_{máx}, y hacer así posible un sistema más flexible, si bien más complicado.

El modo de tramas propuesto permitirá una baja eficacia suplemenentaria y una alta eficacia de carga útil en sistemas G.lite, al tiempo que se mantiene la posibilidad de "abrir" un canal despejado de alta banda ancha EOC, si fuera necesario. Por otra parte, si un sistema G.lite no requiere canal EOC de alta tasa de datos, puede simplemente negociarse hasta menos de 2 kbps. Esta propuesta es sencilla en el sentido de que se consigue flexibilidad simplemente negociando una variable (n_{máx}).

Una aplicación que requiere asignación suplemenentaria dinámica es el transporte de voz digital comprimida sobre datos eoc/aoc en un sistema DSL. Aunque los sistemas DSL funcionan sin interrumpir las POTS en la línea telefónica en la que se está ofreciendo el servicio DSL, el uso de los datos DSL para transportar voz virtual de segunda línea (o de tercera línea, etc.) sobre una sola línea de teléfono es atractivo. Este tráfico de voz digitalizado es comprimido de manera similar utilizando cualquiera de las técnicas de compresión de voz de la industria convencional para llevar la tasa de datos de la conversación comprimida a por debajo de 24 kbps. Los EOC/AOC podrían "abrirse" cuando se necesitase un canal de voz de segunda línea y éste se utilizase para transportar el tráfico de voz digital (como bytes de EOC/AOC en los datos suplementarios) utilizando la técnica libre descrita en lo que antecede. Durante este tiempo, se disminuiría la tasa de datos de carga útil de DSL. Al completarse la transmisión de datos de voz, puede renegociarse la tasa de datos EOC/AOC de manera que sea menor, utilizando la técnica adaptiva descrita en lo que antecede y los datos de carga útil de DSL podrían enlazar con su tasa más alta.

El método de tramas descrito de acuerdo con esta realización de la presente invención permite que el canal EOC/AOC sea programado de manera que caiga dentro de un margen comprendido entre un mínimo de aproximadamente 2 kbps y un máximo de aproximadamente 30 kbps, a aproximadamente 2 kbps de granularidad. La tasa de datos del canal EOC puede aumentarse o disminuirse aún más haciendo cambios adicionales en la estructura de tramas. Por ejemplo, la máxima tasa de datos suplementarios EOC/AOC podría aumentarse permitiendo más de 1 byte sync (o byte rápido) por trama. En este caso, una nueva variable "K", que dicte el número de bytes sync (o bytes rápidos) por trama, puede ser definida y negociada por los transceptores en el arranque y/o durante el modo de estado permanente. En el caso mostrado en la Tabla 1, K = 1, ya que hay siempre un byte EOC/AOC por trama. Pero si se hace que K sea K = 2, entonces la tasa de datos del canal EOC/AOC podría doblarse, permitiendo así un máximo de 60 kbps. Con esta técnica (y también puesto que se incrementa K hasta valores incluso más altos), puede aumentarse el canal EOC/AOC para utilizar toda la anchura de banda disponible en el canal, si fuera necesario, (es decir, no se asignan bytes a carga útil). Esto podría ser beneficioso si se pretendiera que el canal EOC/AOC se utilizara para pruebas de diagnóstico prolongadas o mejoras del soporte lógico inalterable del módem durante periodos del día o de la noche cuando el usuario no estuviera pasando solicitudes sobre la conexión del módem.

Igualmente, la mínima tasa de datos de canal de canal EOC/AOC puede disminuirse aún más cambiando el formato de las tramas a fin de permitir que se asignen bytes de EOC/AOC solamente a ciertas supertramas. Con este formato de las tramas, se emplea un contador de supertramas definido como un contador de 8 bits (módulo 256). Por tanto, el contador calcula desde 0 a 255 cuando las supertramas son transmitidas (o recibidas) y después comienza de nuevo el cálculo en 0 otra vez. Puede utilizarse también una nueva variable Smáx para dictar cuántas de las 256 supertramas contienen datos EOC/AOC. Por ejemplo, si Smáx = 8, entonces las 8 primeras supertramas de las 256 supertramas contadas contienen datos EOC/AOC. Las restantes 248 supertramas contendrían bytes de carga útil en lugar de bytes EOC/AOC en cada trama. En este caso, la tasa de datos de canal EOC/AOC es disminuída por un factor de 8/256 (es decir, por un factor de 0,03125). En general con el método, la tasa de datos mínima del canal EOC/AOC puede disminuirse a (2 kbps)/256 = 0,0078 kbps en el caso de un contador de módulo 256, y puede disminuirse aún más empleando contadores de módulo mayores.

En ambos métodos descritos en lo que antecede para aumentar o disminuir aún más las tasas de canal EOC/AOC las variables adicionales, "K" y Smáx, pueden ser negociadas por los módemes 26, 34 durante la inicialización y/o funcionamiento en estado permanente.

Si bien la invención se ha descrito en relación con las realizaciones y métodos de uso preferidos, ha de entenderse que son posibles muchas alternativas, modificaciones y variaciones de la misma sin apartarse de la presente invención.

Claims

1. Un método de controlar una tasa de transmisión de bits de datos suplementarios en una secuencia de tramas en comunicaciones digitales sobre una línea de abonado utilizando modulación multiportadora, caracterizándose el método por: programar la tasa de transmisión entre una tasa mínima y una tasa máxima y seleccionar un valor para un primer parámetro (n_{máx}) que especifica qué tramas de la secuencia de tramas contienen bits complementarios y qué tramas de la secuencia de tramas no contienen bits complementarios.

2. El método según la reivindicación 1, que comprende además seleccionar un valor para un segundo parámetro (K) que especifica una pluralidad de bits complementarios contenidos en cada trama que contienen bits complementarios.

3. El método según la reivindicación 2, que comprende además negociar uno o más de los parámetros primero y segundo (n_{máx}, K) con un transceptor (26, 34) en la inicialización, o durante la comunicación de estado constante con el transceptor.

4. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además transmitir o recibir la secuencia de tramas sobre un canal de comunicaciones.

5. Un transceptor digital sobre una línea de abonado (26, 34) que usa modulación multiportadora diseñada para transmitir o recibir una secuencia de tramas sobre un canal de comunicaciones; caracterizado porque el transceptor (26, 34) está diseñado para controlar una tasa de transmisión o una tasa de recepción de datos complementarios programando la tasa de transmisión o la tasa de recepción entre una tasa mínima y una tasa máxima y seleccionado un valor para un primer parámetro (n_{máx}) que especifica qué tramas de la secuencia de tramas contienen bits complementarios y qué tramas de la secuencia de tramas no contienen bits complementarios.

6. El transceptor según la reivindicación 5, caracterizado porque puede seleccionarse un valor para un segundo parámetro (K) que especifica una pluralidad de bits complementarios contenidos en cada trama que contienen bits complementarios.

7. El transceptor según la reivindicación 6, caracterizado porque el transmisor (26, 34) está diseñado de tal manera que uno o más de los parámetros primero y segundo (n_{máx}, K) son negociados con otro transceptor (26, 34) en la inicialización, o durante la comunicación de estado constante con el otro transceptor (26, 34).

8. Un dispositivo de comunicaciones multiportadora (26, 34) para comunicación de datos complementarios y datos de carga útil que incluye un transceptor (26, 34) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, que comprende:

medios (TX) para transmitir una señal para iniciar la negociación de una tasa de transmisión de dichos datos complementarios; o

medios para permitir el cambio de un parámetro de tramas de datos usado por dicho dispositivo para controlar el formateado y el tipo de datos en tramas de datos generadas por dicho dispositivo.

9. El dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo está diseñado para ejecutar el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.