ES2314911T3 - Procedimiento de calculo de la atenuacion de la linea digital de abonado exterior. - Google Patents

Procedimiento de calculo de la atenuacion de la linea digital de abonado exterior. Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para el cálculo de la atenuación de una Línea Digital de Abonado (DSL), caracterizado porque dicho procedimiento comprende las etapas: el envío de una señal de prueba de baja frecuencia en la línea; la medición de una capacitancia hilo a hilo y una resistencia de bucle de la línea de acuerdo con la señal de prueba de baja frecuencia (201, 202); el cálculo de una atenuación real de la línea en base a la capacitancia hilo a hilo, la resistencia de bucle, una primera frecuencia, una primera constante, y una segunda constante (203, 204); el cálculo de una atenuación de la línea a una primera frecuencia en base a la atenuación real de la línea a la primera frecuencia, la primera frecuencia y la frecuencia de prueba (205).

Description

Procedimiento de cálculo de la atenuación de la línea digital de abonado exterior.
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de la tecnología de las mediciones de banda ancha, y concretamente a un procedimiento de cálculo de la atenuación de la línea digital de abonado (DLS).
Antecedentes de la invención
Junto con el desarrollo de las tecnologías de la comunicación, la velocidad de la transmisión de datos de la red troncal se ha incrementado de forma considerable. Por el contrario la velocidad de transmisión de datos de la red de acceso se ha convertido en un cuello de botella. La tecnología DSL es una de las soluciones principales que se ocupan de este problema del cuello de botella. La DSL incluye diversos tipos, como por ejemplo la Línea Digital de Abonado de Alta Velocidad (HDSL), la Línea Digital de Abonado Asimétrica (ADSL) y la Línea Digital de Abonado de muy Alta Velocidad de Bit (VDSL); todos los tipos son denominados con la denominación común de Línea Digital de Abonado X (XDSL).
El número de abonados de la XDSL ha ido creciendo rápidamente y la carga de mantenimiento de la XDSL para los operadores de telecomunicaciones resulta cada vez más gravosa, y de acuerdo con ello también se ha ido incrementando la demanda de sistemas de pruebas de banda ancha.
El sistema de pruebas de banda ancha puede rápidamente obtener información, como por ejemplo acerca de la calidad y la velocidad más alta de transmisión de datos de una XDSL, y puede localizar anomalías. Los sistemas actuales de pruebas de banda ancha de corriente principal pueden dividirse en dos categorías: una es la representada por el Reflectómetro de Medida Temporal (TDR) y la otra está representada por un procedimiento de medición de primeros parámetros. El TDR puede explicarse simplemente como el envío de una señal de prueba en la línea y la prueba de la señal reflejada de retorno. La atenuación de la línea es a continuación calculada en base a las características de la señal enviada y de la señal reflejada de retorno, y la velocidad máxima que la línea puede proporcionar se calcula a continuación mediante la combinación de la característica de atenuación de la línea y del ruido existente en la línea. En el esquema de medición de primeros parámetros, los primeros parámetros de la línea son medidos en primer término, esto es, la resistencia total R de los dos hilos de un par trenzado, la inductancia total L de los dos hilos del par trenzado, la conductancia hilo a hilo G del par trenzado y la capacitancia hilo a hilo C del par trenzado. Con estos primeros parámetros, la característica de atenuación de la línea puede ser calculada, y la máxima velocidad de la línea puede también calcularse en base a la característica de atenuación y del ruido de la línea. Aunque los principios de los dos esquemas son diferentes, ambos esquemas necesitan obtener en primer término la característica de atenuación de la línea. Por tanto, la mediación de la característica de la atenuación de la línea es muy
importante.
Suponiendo que la longitud del par trenzado que va a ser probado es de l metros, y que el diámetro del conductor doble torcido es d metros, la Fig. 1 muestra un proceso de obtención de la característica de atenuación de la línea utilizando el procedimiento de medición de los primeros parámetros. Como se muestra en la Fig. 1, el proceso
incluye:
Etapa 101: medir los primeros parámetros de la línea, incluyendo R(f), L(f), G y C, a una frecuencia alta f.
Donde R(f) es la resistencia total de los dos conductores del par trenzado a la frecuencia f, esto es, la resistencia de bucle. Cuando la frecuencia f varía, R(f) varía en una gran amplitud con la variación de la frecuencia f. L(f) es la inductancia total de los dos hilos del par trenzado a la frecuencia f; cuando la frecuencia f varía, L(f) también varía en una gran amplitud con la variación de la frecuencia f. G es la conductancia hilo a hilo del par trenzado; G no varía con la variación de la frecuencia f y la variación es generalmente ignorada en el cálculo. C es la capacitancia hilo a hilo del par trenzado; C no varía con la variación de la frecuencia f.
Etapa 102: calcular la constante de propagación \gamma de la línea en base a los primeros parámetros obtenidos.
De acuerdo con la teoría de la línea de transmisión, la constante de propagación \gamma de la línea puede obtenerse mediante la fórmula 1:
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1
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donde \varphi = 2\pi f, \pi indica pi.
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La constante de propagación \gamma determina la atenuación de la energía y el retardo de transmisión de una señal transmitida a lo largo del par trenzado. De acuerdo con el efecto pelicular, el resultado de la fórmula 1 es una función de variable compleja, y \gamma puede dividirse en una parte real y una parte imaginaria:
2
Donde \alpha/l es la parte real de \gamma, la cual determina la atenuación de energía de la señal, de forma que \alpha se llama también factor de atenuación. Y J\beta/l es la parte imaginaria de \gamma, la cual determina el retardo de fase de transmisión de la señal.
Etapa 103: calcular el factor de atenuación \alpha en base a la constante de propagación \gamma. De la fórmula 2 se desprende que \alpha es igual al resultado de la parte real de \gamma multiplicando la longitud l del par trenzado, y puede concluirse a partir de las fórmulas 1 y 2 que \alpha es igual a la parte real \sqrt{(R\ (f)) + j\varphi L(f))\ (G\ +\ j\varphi C)}, por consiguiente el factor de atenuación \alpha puede obtenerse mediante el cálculo de la parte real de la fórmula o la de \sqrt{(R\ (f))\ +\ j\varphi L(f))\ (G\ +\ j\varphi\ C)}. Debe destacarse que \sqrt{(R\ (f))\ +\ j\varphi L(f))\ (G\ +\ j \varphi\ C)}, en la fórmula 1 es una función de la frecuencia f, en consecuencia \alpha es también una función de la frecuencia f y puede expresarse también como \alpha(f).
Etapa 104: calcular la atenuación Y(f) de cada frecuencia en base al factor de atenuación \alpha(f).
La atenuación Y(f) se calcula siguiendo la fórmula 3:
3
Donde es la base del logaritmo natural, log10e^{\alpha (f)} indica el logaritmo de e^{\alpha (f)} con base 10, y log10e indica el logaritmo de e con base 10.
Puede concluirse a partir del esquema técnico precedente que los cuatro primeros parámetros R(f), L(f), G y C deben obtenerse antes del cálculo de la atenuación Y(f) a la frecuencia f, y que debe ser la frecuencia f a la cual R(f) y L(f) de la fórmula 1 se obtienen. Sin embargo, la frecuencia f es generalmente alta en aplicaciones prácticas y es difícil medir R(f) y L(f) a la frecuencia alta, y puede haber un error considerable entre la atenuación calculada y la atenuación real.
Así mismo, muchas líneas de abonado son líneas de diámetro mixto que combinan líneas de diámetro de 0,4 mm y líneas de diámetro de 0,5 mm. Para calcular la atenuación de la línea de diámetro mixto mediante el esquema técnico anterior, R(f), L(f), G y C de cada segmento de línea de diámetro mixto tienen que ser medidas de forma separada y la atenuación de cada segmento también debe calcularse separadamente antes de sumar las atenuaciones de todos los segmentos para obtener la atenuación de toda la línea. La medición y el cálculo son muy complicados. Además, es difícil medir los primeros parámetros de los segmentos y pueden producirse errores considerables. Como resultado de ello, la atenuación total obtenida es imprecisa.
La solicitud de patente internacional WO 01/01597 proporciona un procedimiento para evaluar la viabilidad de unas líneas telefónicas de cliente para la transmisión de datos. El procedimiento incluye la selección de una línea telefónica que tiene unos hilos de punta y de anillo por medio de una computadora y un conmutador, y que conecta eléctricamente los hilos de punta y anillo entre sí al nivel de un acceso de prueba adyacente a un extremo de la línea seleccionada para producir una combinación de modo común. Las mediciones eléctricas uniterminales se llevan a cabo sobre los hilos en la configuración de modo común mediante una unidad de medición conectada al acceso de prueba para determinar una propiedad eléctrica de los hilos a partir de las mediciones.
Sumario de la invención
Algunas formas de realización de la presente invención proporcionan un procedimiento para el cálculo de la atenuación de una Línea Digital de Abonado (DSL), de forma que resulte innecesario calcular la atenuación en base a cuatro primeros parámetros R(f), L(f), G, C a una frecuencia determinada f.
De acuerdo con algunas formas de realización de la presente invención, el procedimiento para el cálculo de la atenuación de una DSL comprende:
el envío de una señal de prueba de baja frecuencia en la línea;
la medición de una capacitancia hilo a hilo y de una resistencia de bucle de la línea de acuerdo con la señal de baja frecuencia,
el cálculo de una atenuación real de la línea en base a la capacitancia hilo a hilo, la resistencia de bucle, una primera frecuencia, una primera constante, y una segunda constante;
el cálculo de una atenuación de la línea a la frecuencia de prueba en base a la atenuación real de la línea a la primera frecuencia, la primera frecuencia y la frecuencia de prueba.
Preferentemente, el proceso de cálculo de la atenuación real de la línea a una primera frecuencia en base a la capacitancia hilo a hilo, la resistencia de bucle, la primera frecuencia, la primera constante y la segunda constante incluye:
el cálculo de una atenuación grosera de la línea en base a la capacitancia hilo a hilo, la resistencia de bucle y la primera frecuencia; y
la multiplicación de la atenuación grosera de la línea a la primera frecuencia mediante la primera constante y la adición de la segunda constante del resultado para obtener la atenuación real de la línea a la primera frecuencia.
Antes del proceso de multiplicación de la atenuación grosera de la línea a la primera frecuencia mediante la primera constante y la adición de la segunda constante al resultado para obtener la atenuación real de la línea a la primera frecuencia, el procedimiento incluye también:
la medición de la resistencia de bucle, de la capacitancia hilo a hilo y el cálculo de la atenuación real de una primera línea a la primera frecuencia; la medición de la resistencia de bucle, de la capacitancia hilo a hilo y el cálculo de la atenuación real de una segunda línea a la primera frecuencia;
el cálculo de la atenuación grosera de la primera línea a la primera frecuencia en base a la primera capacitancia hilo a hilo y a la resistencia de bucle de la primera línea; el cálculo de la atenuación grosera de la segunda línea a la primera frecuencia en base a la capacitancia hilo a hilo y a la resistencia de bucle de la segunda línea;
el cálculo de la primera constante y de la segunda constante mediante las fórmulas
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donde k es la primera constante y const es la segunda constante, f_{o} es la primera frecuencia, X1(f_{o}) es la atenuación grosera de la primera línea a la primera frecuencia, X2(f_{o}) es la atenuación grosera de la segunda línea a la primera frecuencia, Y1(f_{o}) es la atenuación real de la primera línea a la primera frecuencia e Y2(f_{o}) es la atenuación real de la segunda línea a la primera frecuencia.
El proceso de cálculo de la atenuación de la línea en base a la atenuación real de la línea a la primera frecuencia, a la primera frecuencia y a la frecuencia de prueba incluye:
el cálculo de la atenuación de la línea a una frecuencia de prueba de acuerdo con una fórmula
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donde f es la frecuencia de prueba, f_{o} es la primera frecuencia, Y(f) es la atenuación de la línea a la frecuencia de prueba e Y(f_{o}) es la atenuación real de la línea a la primera frecuencia.
Preferentemente, la frecuencia de la señal de prueba de baja frecuencia es inferior a 1000 KHz.
Preferentemente, la primera frecuencia es mayor de o igual a 100 KHz o inferior o igual a 500 KHz.
La DSL es una Línea Digital de Abonado Asimétrica (ADSL), o una Línea Digital de Abonado de Alta Velocidad de Bit (HDSL), o una Línea Digital de Abonado de Muy Alta Velocidad (VDSL).
En el procedimiento expuesto suministrado por las formas de realización de la presente invención, se calcula la resistencia de bucle R y la asistencia de capacitancia hilo a hilo medida utilizando una señal de prueba de baja frecuencia y la atenuación de la línea de la frecuencia f_{o}, a continuación se calcula de acuerdo con ello la atenuación de la línea a la frecuencia determinada f. En el procedimiento suministrado por la forma de realización de la presente invención, los cuatro primeros parámetros R(f), L(f), G y C a la frecuencia determinada f no son medidos y el proceso de medición grosero puede por tanto evitarse. Así mismo, la atenuación de la línea puede ser calculada en base a la frecuencia de bucle y a la capacitancia hilo a hilo a baja frecuencia a través de algunas formas de realización de la presente invención, y en consecuencia el sistema de prueba de banda ancha puede simplificarse en gran medida y su coste puede reducirse. Como la resistencia de bucle R es casi una constante a baja frecuencia, los errores en la atenuación de la línea pueden reducirse mediante el procedimiento suministrado por algunas formas de realización de la presente invención. La primera constante y la segunda constante empleadas en las fórmulas de las formas de realización de la presente invención son invariables con independencia que se apliquen en líneas del mismo diámetro o en líneas de diámetros diferentes. Por consiguiente el procedimiento suministrado por las formas de realización de la presente invención puede utilizarse para el cálculo de la atenuación de las líneas con diámetro mixto, y pueden también resolver la complejidad y el error considerable en el cálculo de la atenuación de la línea en el caso de las líneas de diámetro mixto.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es un diagrama esquemático que ilustra un proceso de obtención de la característica de atenuación de la línea de acuerdo con la técnica relacionada;
la Fig. 2 es un diagrama esquemático que ilustra un proceso de obtención de la característica de atenuación de la línea de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.
Formas de realización de la invención
La presente invención se describirá a continuación de forma detallada con referencia a determinadas formas de realización y a los dibujos que se acompañan.
En las formas de realización de la presente invención, la atenuación de un par trenzado a una primera frecuencia f_{o}, dentro de una gamma de 100 KHz a 500 KHz, se calcula en base a la resistencia de bucle y a la capacitancia hilo a hilo del par trenzado, y la atenuación de la línea a una frecuencia determinada se calcula de acuerdo con ello.
Como se muestra en la Fig. 2, el proceso de obtención de la característica de atenuación de la línea de acuerdo con una forma de realización de la presente invención incluye:
Etapa 201: medir la capacitancia hilo a hilo C del par trenzado, la medición es la misma que la de la técnica relacionada. La capacitancia hilo a hilo C no varía con la frecuencia, de forma que la capacitancia hilo a hilo C puede medirse a cualquier frecuencia. En la forma de realización, la capacitancia hilo a hilo C se mide a una frecuencia baja, esto es, la capacitancia hilo a hilo C de la línea se mide cuando una señal de prueba de baja frecuencia cuya frecuencia es inferior a 1000 Hz es enviada a la línea.
Etapa 202: enviar una señal de prueba de baja frecuencia cuya frecuencia sea inferior a 1000 Hz en la línea y medir la resistencia de bucle R de la línea. Como la frecuencia de la señal de prueba es muy baja, la resistencia de bucle obtenida R es aproximada a la resistencia de bucle de corriente continua de la línea.
Debe destacarse que no hay un condicionamiento secuencial en la ejecución de la Etapa 201 y de la Etapa 202, esto es, la capacitancia hilo a hilo C puede medirse en primer término y a continuación la resistencia de bucle R o la resistencia de bucle R puede medirse en primer término y a continuación la capacitancia hilo a hilo C, o la capacitancia hilo a hilo C y la resistencia de bucle R pueden ser medidas al mismo tiempo.
Etapa 203: calcular la atenuación grosera X(f_{o}) de la línea a una primera frecuencia f_{o} en base a la capacitancia hilo a hilo C de la resistencia de bucle R obtenida. La primera frecuencia f_{o} es mayor de o igual a 100 KHz e inferior que o igual a 500 KHz, esto es de 100 KHz a 500 KHz.
La atenuación grosera X(f_{o}) de la línea a la primera frecuencia f_{o} se calcula siguiendo la fórmula 4, y la fórmula 4 se deriva de la ecuación de onda media de procesamiento de señal:
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Donde e es la base del logaritmo natural, log_{10} e indica el logaritmo de e con base 10, el valor de f_{o} es de entre 100 KHz y 500 KHz, R es la resistencia de bucle, C es la capacitancia hilo a hilo.
Etapa 204: calcular la atenuación real Y(f_{o}) de la línea a la primera frecuencia f_{o} en base a la atenuación grosera X(f_{o}) de la línea a la primera frecuencia f_{o}. Una fórmula experimental 5 se adopta en esta etapa:
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Donde k y const son constantes, designadas como la primera constante y la segunda constante, respectivamente. Mediante una gran cantidad de pruebas y simulaciones, se encuentra que k y const, con independencia de que las líneas sean de 0,4 mm o que las líneas sean de 0,5 mm o que sean unas líneas de diámetro mixto con un diámetro de 0,4 mm o con un diámetro de 0,5 mm son básicamente invariables a la misma frecuencia f_{o}. En base a esta premisa, la atenuación real de dos líneas Y1(f_{o}) e Y2(f_{o}) puede medirse a la primera frecuencia f_{o} y la resistencia de bucle f y la capacitancia hilo a hilo C de las dos líneas pueden medirse al mismo tiempo y la atenuación grosera de las dos líneas, esto es, X1(f_{o}) y X2(f_{o}), se calculan mediante la fórmula 4. La Ecuación 6 se obtiene introduciendo Y1(f_{o}), Y2(f_{o}) y X1(f_{o}), X2(f_{o}) respectivamente, en la Fórmula experimental 5:
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Es fácil obtener los valores de las constantes k y const mediante las Ecuaciones 6, como se muestra en la fórmula 7 y la fórmula 8:
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Puede deducirse de la fórmula 4 y de la fórmula experimental 5 que las dos fórmulas pueden combinarse en una, como se muestra en la fórmula 9:
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De acuerdo con ello, la Etapa 203 y la Etapa 204 pueden combinarse en una etapa: calculando la atenuación real Y(f_{o}) de la línea a la primera frecuencia f_{o} mediante la fórmula 9 en base a la capacitancia C hilo a hilo, la resistencia de bucle R y la primera frecuencia f_{o}.
Las constantes k y const pueden obtenerse de antemano mediante las siguientes etapas: calcular la atenuación real de las dos líneas, esto es, Y1(f_{o}) e Y2(f_{o}), de la primera frecuencia f_{o}, medir las resistencias de bucle R1 y R2 de las dos líneas, medir las capacitancias hilo a hilo C1 y C2 de las dos líneas e introduciendo Y1(f_{o}), Y2(f_{o}), R1, R2, C1, y C2 en la fórmula 9 para obtener las Ecuaciones 10:
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Es fácil obtener los valores de las constantes k y de const mediante las Ecuaciones 10, como se muestra en la fórmula 11 y la fórmula 12:
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Etapa 205: calcular la atenuación de la línea a una frecuencia de prueba f en base a la primera frecuencia f_{o}, la atenuación real Y(f_{o}) de la línea a la primera frecuencia, f_{o} y la frecuencia de prueba f.
La Fórmula 13 se emplea en esta etapa:
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La Fórmula 13 es una fórmula apropiada en la ingeniería de las características de línea y es solo válida cuando f_{o} es mayor de o igual a 100 KHz de forma que se requiere que en la Etapa 203 f_{o} debe ser mayor de 100 KHz. Es solamente una condición general que f_{o} sea inferior de o igual a 500 KHz, no una condición necesaria.
Las expuestas son solo formas de realización preferentes de la presente invención y no se ofrecen como limitativas de la misma, cualquier modificación sustitución o mejora equivalente efectuada con arreglo a la invención se incluye en el alcance de protección de la presente invención.

Claims (7)

1. Un procedimiento para el cálculo de la atenuación de una Línea Digital de Abonado (DSL), caracterizado porque dicho procedimiento comprende las etapas:
el envío de una señal de prueba de baja frecuencia en la línea;
la medición de una capacitancia hilo a hilo y una resistencia de bucle de la línea de acuerdo con la señal de prueba de baja frecuencia (201, 202);
el cálculo de una atenuación real de la línea en base a la capacitancia hilo a hilo, la resistencia de bucle, una primera frecuencia, una primera constante, y una segunda constante (203, 204);
el cálculo de una atenuación de la línea a una primera frecuencia en base a la atenuación real de la línea a la primera frecuencia, la primera frecuencia y la frecuencia de prueba (205).
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el proceso de cálculo de una atenuación real de la línea a la primera frecuencia en base a la capacitancia hilo a hilo, la resistencia de bucle, la primera frecuencia, la primera constante y la segunda constante incluye:
el cálculo de una atenuación grosera de la línea a la primera frecuencia en base a la capacitancia hilo a hilo, la resistencia de bucle y la primera frecuencia, y la multiplicación de la atenuación grosera de la línea a la primera frecuencia mediante la primera constante y la adición de la segunda constante al resultado para obtener la atenuación real de la línea a la primera frecuencia.
3. El procedimiento de la reivindicación 2, antes del proceso de multiplicación de la atenuación grosera de la línea a la primera frecuencia mediante la primera constante y la adición de la segunda constante al resultado para obtener la atenuación real de la línea a la primera frecuencia, comprendiendo también el procedimiento:
la medición de la resistencia de bucle, la capacitancia hilo a hilo, y el cálculo de la atenuación real de una primera línea a la primera frecuencia; la medición a la resistencia del bucle, la capacitancia hilo a hilo y el cálculo de la atenuación real de la segunda línea a la primera frecuencia;
el cálculo de la atenuación grosera de la primera línea a la primera frecuencia en base a la capacitancia hilo a hilo y a la resistencia de bucle de la primera línea; el cálculo de la atenuación grosera de la segunda línea a la primera frecuencia en base a la capacitancia hilo a hilo y a la resistencia de bucle de la segunda línea;
el cálculo de la primera constante y de la segunda constante mediante las fórmulas
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donde k es la primera constante y const es la segunda constante, f_{o} es la primera frecuencia, X1(f_{o}) es la atenuación grosera de la primera línea a la primera frecuencia, X2(f_{o}) es la atenuación grosera de la primera línea a la primera frecuencia, Y1(f_{o}) es la atenuación real de la primera línea a la primera frecuencia e Y2(f_{o}) es la atenuación real de la segunda línea a la primera frecuencia.
4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el proceso de cálculo de una atenuación de la línea en base a la atenuación real de la línea a la primera frecuencia, la primera frecuencia y la frecuencia de prueba comprende:
el cálculo de la atenuación de la línea a la primera frecuencia de prueba de acuerdo con una fórmula
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donde f es la frecuencia de prueba, f_{o} es la primera frecuencia, Y(f) es la atenuación de la línea a la primera frecuencia e Y(f_{o}) es la atenuación real de la línea a la primera frecuencia.
5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la frecuencia de la señal de prueba de baja frecuencia es inferior a 1000 Hz.
6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la primera frecuencia es mayor de o igual a 100 KHz y es menor de o igual a 500 KHz.
7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la DSL es una Línea Digital de Abonado Asimétrica (ADSL), o una Línea Digital de Abonado de Alta Velocidad de Bit (HDSL), o una Línea Digital de Abonado de Muy Alta Velocidad (VDSL).
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