JP4556045B2 - デジタル加入者線の管理のための自動化されたシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、電話網におけるデジタル加入者線（「ＤＳＬ」）システムのプロビジョニング（ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｉｎｇ）、展開、管理、および保守、ならびに、ネットワーク内のクライアント加入者のブロードバンド通信用のこのようなＤＳＬループの自動化された保守およびスペクトル管理に関する。より詳細には、本発明は、漏話を減らすためにすべてのＤＳＬ伝送スペクトルを最適化するシステムおよび方法を提供すると同時に、（Ｇ．ｓｈｄｓｌなどの）シングルキャリアＤＳＬスペクトル、および（ＡＤＳＬなどの）マルチキャリアＤＳＬスペクトルの同時最適化を行うことを含めて、受信信号の帯域幅を最大限にする。

この出願は、２００２年１１月１９日に出願した「Ｊｏｉｎｔｌｙ Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ＤＳＬ Ｓｐｅｃｔｒａ」という名称の米国特許仮出願第６０／４２７，２６２号明細書の優先権の利益を主張するものである。

地域電話会社の通信網の大黒柱は、ローカル加入者回線、すなわち中央局（「ＣＯ」）から加入者へのループである。現在、ローカル加入者回線は、デジタル加入者線（「ＤＳＬ」）サービスなどのブロードバンドデジタル通信サービスを提供するために使用されている。このようなブロードバンドＤＳＬサービスには、総合デジタル通信網（「ＩＳＤＮ」）、高速デジタル加入者線（「ＨＤＳＬ」）、非対称デジタル加入者線（「ＡＤＳＬ」）、および、超高速デジタル加入者線（「ＶＤＳＬ」）技術が含まれる。ＤＳＬサービスにより、住宅顧客および企業顧客が、アナログのモデム技術を使用した以前に可能な速度よりも速い速度で、デジタルデータの送信および／または受信することが可能になる。

ＤＳＬ技術は、例えば無装荷ループ（１８キロフィート（５．４９ｋｍ））、またはＣＳＡ（搬送波サービスエリア）ループ（９から１２キロフィート（２．７４から３．６６ｋｍ））など加入者回線の種別にわたり動作するように設計されている。デジタル加入者線（ＤＳＬ）技術は、随所にある既存の銅製電話ループの設備を利用して、メガビット毎秒（Ｍｂｐｓ）の高速インターネットアクセスおよび他のサービスを提供する。住宅顧客の大多数および多くの企業顧客は、中央局（「ＣＯ」）の加入者線交換機から加入者の陸線電話に接続されたこのような金属製（銅製）のツイストペアケーブルを介してサービスされる。電話およびＤＳＬ信号は、各加入者ごとに、ツイストペア上を中央局（ＣＯ）から加入者へ移動する。

ＤＳＬ伝送には、ループ損失、漏話を含めて多くの障害がある。ＤＳＬ信号は、特に、高周波数において、またブリッジタップを有するループ上で、ループを介する伝送によって減衰し歪む。ループ上のＤＳＬ伝送の電力の一部は、漏話結合経路を介して移動し、同じケーブル内のループ上の他のＤＳＬに対し漏話雑音を生成する。さらに、漏話による障害よりも時には悪質となる無線流合雑音およびインパルス雑音による障害がある。無線流合による電磁干渉（ＥＭＩ）は、周波数領域における狭帯域ノイズスパイク（ｓｐｉｋｅ）として現れ、インパルス雑音は、時間領域における短いスパイクとして出現する。すべてのこのような障害では、重要度がループによっては１０ｄＢ単位で異なる。

一般に、漏話は、周波数が高くなると増大し、ＤＳＬの周波数は、メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の領域に及ぶため、漏話は、高速ＡＤＳＬに対し重大な制約となっている。時を経るにしたがい、より多くのＡＤＳＬユーザがさらに高速のサービスをそれぞれ要求することになることが予期される。これは、より多くの漏話と、漏話に対しさらに脆弱でより高い帯域幅のサービスに帰結することになる。漏話源はしばしば「ディスターバ（ｄｉｓｔｕｒｂｅｒ）」と呼ばれる。漏話には近端漏話（ＮＥＸＴ）と遠端漏話（ＦＥＸＴ）の２つのタイプがある。特に、多くのＤＳＬが重複するスペクトルを使用するおよそ１ＭＨｚ未満において、ＮＥＸＴはＦＥＸＴよりも強力である。１つのクロストーカ（ｃｒｏｓｓｔａｌｋｅｒ）がある場合、受信される漏話のＰＳＤは、近傍のペア上を伝送されるＰＳＤと漏話結合転送関数の積である。複数のクロストーカがある場合、受信される漏話ＰＳＤは、各成分の電力和である。

ＤＳＬまたは他のシステムで、多対ケーブルの１対で電力スペクトル密度（ＰＳＤ）が伝送される場合、このＰＳＤは、周波数領域における漏話結合関数によって乗算され、その結果の漏話は近傍のペアに結合する。スペクトル互換性は、同じツイストペアケーブルで伝送を行う異なるシステム間での漏話が、どのシステムの性能にも重大な低下はもたらさないという特性である。スペクトル管理とは、スペクトル互換性が保証されるようにループ設備においてＤＳＬを展開する処理である。現在のスペクトル管理の技術では、ＡＮＳＩ公認のＤＳＬ規格委員会ＴＩＥ１．４によって開発されたスペクトル管理標準ＡＮＳＩ Ｔ１．４１７で実施されているように、ループ設備全体に厳格なルールを均一に適用する。これらのルールでは、漏話源の個別のタイプ、および特定のケーブルの漏話結合は考慮されておらず、スペクトル管理標準で想定される近傍の最悪ケースの結合とは相当に異なることがある。

ＤＳＬ回線は、通常、４ｋＨｚより高い周波数が無視されるＰＯＴＳ回線向けに開発された試験を用いることにより保守される。高周波数の環境のために故障したＤＳＬ回線は、高い費用の手動テストを用いて精通した技術者によって修理できることがあるが、さもなければそのＤＳＬサービスは単に放棄されることもある。

現在の典型的なＤＳＬのプロビジョニングにおいては、ループの稼動している長さによって、顧客が、高速のサービス（約１．５Ｍｂｐｓ）または低速のサービス（約４００ｋｂｐｓ）を得ているか、あるいはサービスを得ていないかを決定することができる。電話のループは、通常、異なるループでは２０ｄＢ以上異なる雑音および漏話の水準を有し、高い周波数ではかなり異なる通常、顧客に提供することができる達成可能なビットレートは、現在プロビジョニングされている速度よりもかなり速い。また、予期されないサービスの障害を避けることができない。ＤＳＬモデムは、例えばビットレートを必要な場合に低下させることにより、そのループに自己適応させる。ただし、これは特定の情報または制御をＤＳＬサービスプロバイダに提供していない。

ＤＳＬは、地域電話会社（ＬＥＣ）からの比較的新しいサービスである。現行方式では、ループの長さの大まかな推定を除いて特定のループの伝送パラメータについてほとんど知識がないと想定される。すべてのＤＳＬサービスは、ケーブルの１％でのみ超過する９９％の最悪ケースの漏話結合、ならびに最悪ケースのタイプのクロストーカで満たされたバインダ（ｂｉｎｄｅｒ）を想定した統計的な最悪ケースの環境に耐える必要がある。この慎重な方法では、少数の高費用の予期されない障害（偽陽性）を達成するために、さもなければ提供できたはず（偽陰性）のＤＳＬサービスが、一部の顧客に提供されないことになる。しかし、これは、高レベルの無線流合雑音またはインパルス雑音などの無線障害を引き起こし得る多数の異なる要因が説明されていないため、偽陽性を完全に除去することには失敗する。さらに悪いことに、ＤＳＬは、必要よりも高い電力を伝送するように設定されており、それにより、それぞれ特定のループにある実際の障害に適切に対応せずに不必要に高いレベルの漏話が生成される。

米国特許出願第０９／５８７４５９号明細書 米国特許出願第０９／６７６８８１号明細書 米国特許出願第０９／６７６７４０号明細書 米国特許出願第０９／９２２０６４号明細書 米国特許出願第１０／２０９５４７号明細書

したがって、漏話、電磁雑音、背景雑音、およびループ構成の測定を用いてＤＳＬの性能を正確に決定するためのシステムを有することが望ましい。

さらに、ＤＳＬの性能の低下をもたらす問題の自動的な識別および特定のためのこのようなシステムを有することが望ましい。

また、任意のＤＳＬモデムを設置する前であっても、ＤＳＬサービスのプロビジョニング、管理、および維持を効率的に行うことができるシステムでこれらの方法が実装されることが望ましい。

このようなＤＳＬモデムを設置したあとＤＳＬサービスの問題を自動的に診断することができるシステムが提供されることが望ましい。

現在のＤＳＬ技術を使用して映像伝送をサポートすることができるより高いビットレートを可能にすることができるシステムが提供されることが望ましい。

さらに、ほとんどのＤＳＬ回線の潜在的問題を識別することができるＤＳＬ管理システムを有し、それにより、ＤＳＬが、確かなサービス品質保証制度（ＳＬＡ）を有するキャリアグレード（ｃａｒｒｉｅｒ−ｇｒａｄｅ）のサービスになることが可能になることが望ましい。

最後に、現場で努力を費やす前に修正のアドバイス（つまり、ブリッジタップを除去する）を提供するために、コストが高く診断が難しい問題のほとんどを自動的に識別するＤＳＬ管理を有することが望ましい。

本発明は、ＤＳＬサービスの自動化されたプロビジョニング、展開、管理、および保守を提供するためのシステムおよび方法である。本発明は、ループの電気測定値、およびループ内の他の銅製ツイストペアにより生じる漏話を収集する。このシステムには、単一のＤＳＬ回線の解析を行う自動化された処理、および同時に複数の非対称および対称のＤＳＬ回線を最適化する処理に用いるための、自動ループ識別、自動漏話識別、および電磁干渉（ＥＭＩ）識別を含めた多数のコンポーネントが組み込まれる。本発明では、実際の漏話環境、および特定のケーブルにある個別ＤＳＬの間の漏話結合を使用する。すべてのＤＳＬの信頼性とビットレートを同時最適化するために、漏話を、未知の最悪ケースのランダムノイズとして扱わず、そのまま人為的な干渉として取り扱う。

漏話は、自動化された試験、またはＤＳＬモデムそれ自体によって測定することができる。単一ループを測定することにより、漏話電力結合の推定を行うことができる。次いで、この情報は、互いに同時に漏話するすべてのＤＳＬの伝送を同時最適化し、事例ごとにスペクトル互換性を保証するために使用することができる。

本発明では、ループの測定、漏話結合、および受信ノイズの測定を用いる。この測定は、最悪ケースの結合を充分に下回る漏話結合を有するペアを識別することができ、これらのペアを介するシステムは、より高いビットレートで、あるいは現行方式およびＡＮＳＩ Ｔ１．４１７スペクトル管理標準が規定するよりも長い距離にわたって伝送することができる。最悪ケースの想定に基づく大まかなＤＳＬのプロビジョニングおよびスペクトル管理ルールを使用するのではなく、本発明では、伝送されるビットレート、および同じケーブルで伝送を行うＤＳＬの数を調整し、複数の漏話の測定値を受け取り処理する。１つのケーブルまたは個別のケーブルバインダにおけるクロストーカのタイプおよび数の測定、記録、および追跡を行うことができる。本発明は、スペクトル互換性を保証しながら、ＤＳＬプロビジョニングにより可能な最も高いサービスレート（ｓｅｒｖｉｃｅ ｒａｔｅ）を提供することを可能にする。本発明により、ＤＳＬがサービスできる顧客数、および顧客が受け取るビットレートを大幅に増大することができる。小さい電力和の漏話を有すると識別されたループは、高い漏話レベルを想定する現行方式よりも高いビットレートを搬送するように安全にプロビジョニングすることができる。

ＤＳＬの送信ＰＳＤは、個々のＤＳＬの性能を最大限にするだけでなく、同時にそれぞれ別のＤＳＬで発生する漏話を最小限にするように設定される。本発明は、Ｇ．ｓｈｄｓｌなどの対称ＤＳＬシステム、およびＡＤＳＬなどの非対称ＤＳＬシステム、あるいはその組み合わせを最適化するための方法を組み込む。したがって、そのアルゴリズムの組合せにより、対称と非対称のＤＳＬサービスの両方が同時最適化される。

まず、本発明のシステムおよび方法により、ループ構成についてのデータを使用して、所与のループで生じる減衰および歪みが決定される。これらの入力から、ループ構成により、受信したＤＳＬ信号の正確な計算が可能になる。それが分かると、受信された漏話およびＥＭＩノイズに関するデータにより、定常状態の受信ノイズを決定するための手段が提供される。周波数の関数としての受信信号およびノイズについての知識により、ＤＳＬの定常状態の性能を、正確にはっきりと計算することが可能になる。この方法およびシステムは、次いで、ＤＳＬ回線の障害を取り除く目的で構成ノイズ成分の影響を解析するために様々な入力と共に使用することができる。

本発明のＤＳＬスペクトル同時最適化のための方法では、ラウンドロビン（ｒｏｕｎｄ−ｒｏｂｉｎ）反復最適化を使用し、各ＤＳＬは交代でそれ自体のスペクトルをそれぞれ何回か反復して最適化する。これらのアルゴリズムは、すべての対称ＤＳＬおよび非対称ＤＳＬの伝送を同時最適化して、ケーブルの全体的なスループットを最大化する。最適な送信ＰＳＤは、反復方式で発見することができる。すべてのＤＳＬは、ある典型的な開始パラメータで開始する。次いで、各ＤＳＬの送信ＰＳＤは、ラウンドロビン方式で最適化される。所与のＤＳＬへの漏話は、それらの測定された漏話結合を通過したすべての伝送の電力和として計算される。非対称ＤＳＬでは、「ウォータフィリング（ｗａｔｅｒｆｉｌｌｉｎｇ）」技法を使用することにより、その送信ＰＳＤを最適化する。対称またはシングルキャリアＤＳＬは、単にその送信ＰＳＤを、信頼して送信することができる最大ビットレートに対応するＰＳＤとして最適化する。次いで、次のＤＳＬを最適化し、以下同様に次のものについて繰り返し、そして最初のＤＳＬに戻り、各ＤＳＬに何回か最適化が行われるまでこれを繰り返す。この計算は、モデムから測定または抽出された漏話データを使用してオフラインで行うことができる。あるいは、この計算は、サービス中の実際のモデムにより自動的に行うことができる。同時最適化アルゴリズムでは、わずか数回の反復のあと一意の値に速やかに収束する。

各モデムには全体的な送信電力レベルが割り当てられ、次いでそのビットレートが最大化される。ただし、サービスは、送達されたビットレートによっておおまかに指定され、したがって、各モデムに対し異なる送信電力を割り当てるまたは入れ替えるメカニズムには、各ＤＳＬごとに指定されるビットレートを達成することを可能にすることが必要とされることがある。つまり、最適な細粒度のスペクトルを自動的に求めることができ、また集中型のメカニズムにより、各モデムの平均送信電力、および開始シーケンスなどの全般的パラメータを指定することができる。

本発明のシステムおよび方法を使用して、さらに大幅に高いビットレートを提供するように既存の電話網（ループ設備）を最適化することができ、それにより、新しい遠隔端末またはリピータを設置することなく、より高速の速度を提供し、場合によってはデジタルエンターテイメントビデオでさえサポートすることができる。

ループのパラメータを測定しスペクトルを最適化することにより、平均ＤＳＬビットレートの数百パーセントの向上を達成することができる。このような大幅なビットレートの増大と引き換えに、信頼性の向上、距離範囲の増大、またはその組合せを得ることも容易にできる。ＤＳＬを展開し保守するための、自動化された試験、ループ特性のデータベースへの格納、およびそのデータの解析の組合せは、ＤＳＬの性能を飛躍的に増大し、電話設備のデジタルサービスへの移行に伴い、そのインテリジェントな管理のための非常に強力な方法となる。

ＤＳＬシステムの性能および信頼性は、もっぱら受信信号電力の受信雑音電力に対する比率によって決定される。ループ構成およびループ応答についての知識により受信雑音電力が決定される。

（ゲージタイプ、ブリッジタップ、およびケーブルの部分長を含めた）ループ構成が分かっている場合、ループの減衰および歪みが容易に計算される。次いで、これにより、受信したＤＳＬ信号の正確な計算が可能になる。次いで、受信ノイズが既知であるかまたは周波数の関数として測定された場合、ＤＳＬのビットレートおよび性能のレベルは、正確にはっきりと計算することができる。このデータは、データベースおよび測定から、またＤＳＬモデムに照会することにより収集することができる。解析により、ループ構成および雑音成分の個別の影響を決定しＤＳＬ回線の障害を取り除くために、ループ構成および雑音成分を変更することができる。この知識により、ＤＳＬプロビジョニングにおけるピンポイントの正確性、サービス保証、および自動化された保守が可能になり、それにより多くの高費用で予期されない現場の障害が防止される。

図１は、ＤＳＬサービスを提供する既存の電気通信ネットワークのコンポーネントと、本発明によるＤＳＬ管理システムの関係を表す概略図を示す。ＤＳＬ管理システム１００は、自動試験装置１１０からの情報を使用して、管理している様々なループについての情報を受け取る。ＤＳＬ管理システム１００は、１つまたは複数のＤＳＬモデムおよび／またはＤＳＬＡＭ（ＤＳＬアクセスマルチプライヤ（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ））１２０に接続され、これを介して加入者にＤＳＬサービスが提供される。既存ループデータベース１３０は、例えば中央局から種々の加入者への距離ならびにブリッジタップの存在など、既存のネットワークおよびループのトポロジに関する情報を、ＤＳＬ管理システムに提供する。ＤＳＬデータベース１４０は、様々なタイプの伝送環境に関する情報のリポジトリ（ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ）であり、その情報は所与の回線を介して送信され、これにより、ＤＳＬ管理システムが、さらなる加入者の追加または削除を管理する際、現在のＤＳＬ加入者に関する事前に作成された情報を使用することが可能になる。オペレーションサポートシステム（ＯＳＳ）１５０は、電話網の運用をサポートするため電気通信サービス業者に現在使用されているソフトウェアであり、プロビジョニング、請求書発行、修理、および顧客サービスなどの機能を含む。ＯＳＳ１５０は、ＤＳＬ管理システム１００を利用して、複数のＤＳＬ加入者の管理を行う。ネットワークオペレーションセンタ１６０は、物理的ネットワークの運用を受け持ち、ネットワークトポロジ上の追加データをＤＬＳ管理システム１００に提供する。

図２は、本発明による動的スペクトル管理システム１００を示し、このシステムは、（ＲＡＭなどの主メモリ、あるいは磁気ディスクドライブ、他の記憶媒体、またはその組合せなどの２次メモリを含めることができる）メモリ２２０、および入出力（Ｉ／Ｏ）装置２３０と通信しているプロセッサ２１０を有する。入出力装置２３０は、ＤＳＬループ２７０に関するデータを受け取るように適合され、ＤＳＬループ２７０のうち１つは、ＤＳＬ加入者モデムＡ２６０ａから中央局２５０に伸長され、ＤＳＬモデムが電気通信ネットワーク２９０と通信するのを可能にする。ＤＳＬ加入者モデムＡ２６０ａは、電話網の中央局（ＣＯ）２５０に収容されているＤＳＬＡＭ（デジタル加入者線アクセスマルチプライヤ）２４０を介して中央局に接続される。このＤＳＬＡＭ２４０は、ループ２４０に関するデータを送るのに使用することもできる。

一方、ＤＳＬ加入者モデムＢ２６０ｂが、ループ２７０を介して中央局２５０に接続されている。ブロードバンドテストヘッド（ｔｅｓｔ ｈｅａｄ）（ＢＢＴＨ）などの自動試験装置１１０は、ＤＳＬ管理システム１００の入出力装置２３０に情報を提供する。自動式ＢＢＴＨ装置２４５は、本発明の譲受人に譲渡され本明細書に参照により組み込まれる「Single Ended Measurement Method and System for Determining」という名称の米国特許出願（特許文献１参照）、「Method for Determining Subscriber Loop Make-Up」という名称の米国特許出願（特許文献２参照）、「System and Circuitry for Measuring Echoes on Subscriber Loops」という名称の米国特許出願（特許文献３参照）の教示に従って構築することができる。ＢＢＴＨは、中央局２５０から遠隔のＤＳＬ加入者モデム２６０ｂへのループ２７０の組成すなわち構成を識別する能力を有し、ＤＳＬサービスに対するループ２７０の適性に関する情報を提供する。

本発明では、個別のループ２７０の電気特性を測定する能力を利用している。ＢＢＴＨ２４５は、金属製のテストヘッドによって中央局２５０のループ２７０にアクセスすることができ、ループ応答および受信ノイズを直接測定することができる。ＢＢＴＨは、ループ２７０を含むペアの電線を信号で励起し、漏話結合を測定するために別のペアでの受信信号を測定することができる。あるいは、受信した漏話から漏話結合を再構成することができる。これは、まずクロストーカの送信ＰＳＤを記録から推定または決定し、次いで受信した漏話ＰＳＤの推定された送信ＰＳＤの組合せを使用して、漏話結合を推定することにより行われる。本発明により、このような推定は、いくつかの同時にあるクロストーカについて行うことができる。漏話ならびにループ２７０のＣＯ２５０側終端で受信したノイズは、直接測定されるが、まずＣＯ２５０側終端でクロストーカのタイプを推定することにより漏話および受信ノイズを推測することができる。

また本発明では、既存のＤＳＬモデムの受信機における漏話を測定する装置を利用している。受信機の用途は、受信した信号およびノイズから送信信号を推定し、それにより、各サンプルで受信した漏話雑音を実質的に推定することである。さらに、典型的なＤＳＬシステムでは、いくつかのＤＳＬモデムを中央局で１つのＤＳＬＡＭ（ＤＳＬアクセスマルチプレクサ）２４０に組み合わせてあり、通常、信号および受信した漏話ノイズは、ビットおよびゲインテーブル（ｇａｉｎ ｔａｂｌｅ）などのデータとして利用可能である。新しいＩＴＵ規格Ｇ．９９２．３など最近の規格では、ＤＳＬモデム２６０ａ、２６０ｂ、またはＤＳＬＡＭ２４０から、このような測定結果を得るための標準化されたインターフェースが提供されている。ループの両端における漏話および受信ノイズは、これらの装置によって直接測定することができる。

このシステムの追加のコンポーネントには、メモリ２２０に格納されたソフトウェアで実装されプロセッサ２１０で実行される様々な方法が含まれる。これらは、本発明の譲受人に譲渡され同時係属であり本明細書に参照により組み込まれる、「Crosstalk Identification for Spectrum Management in Broadband Telecommunications Systems」という名称の米国特許出願（特許文献４参照）、「Improved Crosstalk Identification For Spectrum Management in Broadband Telecommunications Systems」という名称の米国特許出願（特許文献５参照）に含まれる。漏話を識別するのに必要なソフトウェアに実装する方法を含む。

表示装置２６０は、ＰＳＤの測定および漏話の識別の動作に関連するグラフィックおよび／またはテキスト情報を表示する。キーボード、マウス、タッチパッド、およびトラックボールなど他の入出力装置（図示せず）は、ＤＳＬ管理システム１００にユーザインターフェースを提供するために、入出力装置２３０に関連して必要に応じ使用することができる。

プロセッサ２１０は、１つまたは複数の加入者線１８での漏話を識別するために、メモリ１２０に格納される本明細書に記載の方法ステップを実行する。入出力装置１３０を介してＰＳＤを測定インプットから生成するために追加のソフトウェアを実行することもできる。あるいは、様々な加入者回線についてＰＳＤを測定することができる個別試験測定装置を入出力装置２３０に取り付けることができる。

図３は、ループ２７０を介した中央局２５０と加入者２６０の間で発生したあるＤＬＳの障害を示し、ループ２７０は、１つまたは複数の電柱２７５で支持されているか、または地中にある。主な障害は、ループおよびブリッジタップの損失、漏話、ＥＭＩ無線流合、インパルス雑音、ならびに背景雑音である。漏話によりしばしば影が薄いものになっているが、適切に対処しなければＤＳＬを停止させるのに充分な水準の無線流合またはインパルス雑音の測定値は多くの場所で検出される。インパルス雑音は、未処理ビットエラーの長期（〜１時間またはそれ以上）の監視によって測定することができる。背景雑音は、典型的には低レベルの加法性ガウス雑音である。

本発明では、回線ごとの（単一回線）方式、および同時最適化方式の２つの方式のうち１つで動作を行うことができる。回線ごとの方式では、特定のループ２７０上のノイズを、ＤＳＬ管理システム１００によって測定し解析して、ループ構成、ＥＭＩノイズ、漏話源、および漏話結合を決定する。本発明では、この回線上に高速で信頼性がありスペクトル互換性のあるＤＳＬをプロビジョニングする、またはこの回線のトラブルシューティングを行うためにこの情報を使用する。単一ディスターバの漏話は、通常、その１％の最悪ケースのモデルより１０〜２０ｄＢ良好であり、２４または４９のクロストーカで充たされるバインダは、通常、１％の最悪ケースのそのモデルより３〜６ｄＢ良好である。図４に、実際のペア間の漏話結合と、１％の最悪ケースモデルの例を示す。曲線４００は、ＮＥＸＴの１％の最悪ケースモデルであり、また曲線４１０は、２つのループ間で測定されたＮＥＸＴを表し、曲線４２０は２つの追加ループ間で測定されたＮＥＸＴを表す。曲線４５０は、ＦＥＸＴの１％の最悪ケースモデルであり、また曲線４６０は、２つのループ間で測定されたＦＥＸＴを表し、曲線４７０は２つの追加ループ間で測定されたＦＥＸＴを表す。したがって、漏話の実際の測定を使用すると、ＤＳＬ管理システム１００がスループットを増大させることを可能にすることができる。

図７に、回線ごとの方法を示す。ステップ７００で、ループ２７０上に現存するノイズが測定され、ステップ７１０で、測定されたノイズは、漏話成分とＥＭＩ成分に分離される。

実際のペア間の漏話結合が決定されるべきである。平均的モデルでは深刻な劣化なしに使用することができるが、これが本発明の好ましい実施形態ではない。実際のペア間漏話結合は、まずクロストーカの送信ＰＳＤを推定し、次いで、推定した送信ＰＳＤと受信した漏話ＰＳＤの組合せを使用して、漏話結合を推定することにより、受信した漏話から再構成することができる。Ｄ_ｉ（ｆ）をペアｉで送信される漏話源信号とし、Ｈ_ｉｋ（ｆ）はペアｉとペアｋの間の漏話結合、ペアｉに送信しているシステムからペアｋで受信される漏話はＸＴ_ｉｋ（ｆ）＝Ｈ_ｉｋ（ｆ）Ｄ_ｉ（ｆ）とする。受信する漏話がＸＴ_ｉｋ（ｆ）である。次いで、上記で論じた漏話識別アルゴリズムは、ステップ７２０で、漏話源のタイプを識別するのに使用することができ、その際に送信漏話源信号スペクトル

を推定する。

は、ＩＳＤＮ、ＨＤＳＬ、ＡＤＳＬなど数少ない別個の可能性のうちの１つのものであり、したがって量子化して正確に推定することができることに留意されたい。次いで、ペアｉとペアｋの間の漏話結合は、（１）に示す方程式にしたがってＸＴ_ｉｋ（ｆ）を

で割ることによって簡単に推定することができる。

なお、次の場合

従って

である。

ループの一方の終端における漏話および受信ノイズは、まず他方の終端のクロストーカのタイプを推定することにより結論づけることができる。推定された漏話結合

が与えられると、所与のＤＳＬ内への総受信漏話ＰＳＤは、

として簡単に計算することができる。したがって、送信スペクトルＤ_ｉ（ｆ）が分かりこれを制御できる場合、漏話が分かり漏話を制御し最適化することができる。

漏話結合を推定するための代替の手順では、送信したシーケンス（場合によってはトレーニングシーケンス）ならびに受信した漏話についての知識を使用する。もちろん、ペア間の漏話結合は、同時に２つのペアに試験装置を接続することによって測定することもできる。

ＤＳＬは、漏話結合が高すぎるため、あるいは他のＤＳＬがあまりに高い電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を送信しているために大幅に劣化することがある。この処理では、ステップ７３０で、漏話が問題になっているかどうか決定する。漏話が重大な問題ではない場合、ステップ７７０にジャンプし、システムはＥＭＩノイズを解析する。漏話が問題になっている場合、ステップ７３５で、システムは、漏話を生じているＤＳＬのタイプのステップ７２０による識別、ならびにＤＳＬデータベース１４０および／または既存ループデータベース１３０からの情報を使用して、問題を生じている正確な送信器およびペアを決定する。次いで、ステップ７４０で、システムは、クロストーカのＰＳＤを低下させることにより解決策を示唆または実施する。これにより問題が修正された場合、ステップ７７０へ分岐して、システムは、ＥＭＩを解析することができる。識別された漏話ディスターバのＰＳＤを低下させることにより問題が修正されない場合、ステップ７５０で、システムは、ディスターバまたは最適化すべき回線を他の利用可能なループに再割当てする。これにより、漏話の問題が修正された場合、ステップ７５５でステップ７７０へ分岐し、システムはＥＭＩを解析する。漏話の問題が、ディスターバのＰＳＤを低下させることにより、あるいはディスターバまたはループの再割当てをすることにより訂正できない場合、ステップ７６０で、システムは、所望のビットレートが達成できないことをオペレータに通知する。次いで、オペレータは、このプロセスを反復してステップ７３０から再び開始することによりさらに改善を試みることができる。

例えば、ＤＳＬ＃１でサービスの停止が起きたとき、本発明では、その停止を引き起こした漏話が発生したシステムのタイプが決定される。次いで、スペクトル管理システムは、ＤＳＬ＃１が正常に機能するまで、ＤＳＬ＃２の送信ＰＳＤおよび／またはビットレートを最近ターンオンしたかまたは低下させたこのタイプのシステムの１つとしてクロストーカのＤＳＬ＃２を識別する。

ステップ７７０で、ＥＭＩノイズを解析し、ステップ７７５で、ＥＭＩが問題であるかどうか決定する。ＥＭＩが、ＤＭＴタイプのＤＳＬシステムにおいて深刻な性能低下を引き起こしている場合、いくつかの信号およびＤＭＴ信号のウィンドウィング（ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ）の使用を除去することからなる電子的修正を用いることができる。ＥＭＩキャンセレーション（ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）は、受信信号およびノイズからＥＭＩの推定を引くことにより電子的に実施することもできる。ステップ７８５で、システムは、電子的なＥＭＩの修正が成功したかどうかを決定する。成功した場合、最適化されたＤＳＬループのデータレート（ｄａｔａ ｒａｔｅ）を有し、ステップ７９５で終了することができる。成功しなかった場合、システムは、シールドなしの引込み線および／または加入者の内部配線を修理するかまたは保護ケーブルに交換する必要があるという修理通知をオペレータに表示する。これは、測定されたループを介して送信され背景雑音を有するのみで受信された信号が所望の性能を達成することができることをシステムが決定した場合のみ推奨される。これは、低い性能のみが可能な場合、修理が不可能な状況を修正しようとする無駄な努力よりも留意できるものである。

またＤＳＬ管理システムによる長期間の監視により、加入者の住居で大きな機器などのオンオフのサイクルによってしばしば発生するインパルス雑音の識別も可能になる。さらに、システムは、フォワードエラー訂正符号化インターリーバ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ）の深さを増すことにより電子的修正を試みることができ、あるいは、追加のシールドにより加入者の住居内の配線を改善すべきという修理通知をオペレータに送ることにより物理的修正を行うことができる。

ＤＳＬ管理システムは、漏話およびＥＭＩを減少させることにより、データレートを最適化することを主な目的としているが、このシステムは、ブリッジタップの存在を識別するためにループ構成に関する知識を利用するように拡張することもできる。このシステムは、ブリッジタップのヌルから離れるスペクトル出力の再割当てによってブリッジタップの電子的修正を試みる、かつ／または、修理スタッフを派遣して、カスタマが所望のＤＳＬサービスを受けるのを妨害している識別されたブリッジタップを除去するようにオペレータに通知することができる。

多数のＤＳＬが同時最適化およびスペクトル互換性を提供するように調整することは、さらに複雑なプロセスである。本発明では、ＥＭＩを漏話ノイズから測定し分離し、次いでループ応答および漏話結合を決定する。次いで、上述のように測定されるＥＭＩノイズを最小限にすることを試みるとともに、送信信号を変化させて同時最適性または少なくとも許容できる動作点を達成することにより、漏話を管理することができる。

本発明は、ループのバンドル（ケーブル）で可能な最も高い総スループットを達成するために対称ＤＳＬおよび非対称ＤＳＬの伝送を自動的に同時最適化するルーチンを含む。これは、ＤＳＬ管理システム１００によって反復方式で計算される。バンドルの各ループでのＤＳＬサービスは、ある定型的な開始パラメータで開始される。次に、各ＤＳＬの送信ＰＳＤは、ラウンドロビン方式で最適化される。所与のＤＳＬへの漏話は、その測定された漏話結合を介して伝わる全ての伝送の電力和である。非対称ＤＳＬでは、その送信ＰＳＤを「ウォータフィリング」技法を使用して最適化する。対称またはシングルキャリアのＤＳＬは、その送信ＰＳＤを信頼して送信することができる最大ビットレートに対応するＰＳＤとして単純に最適化する。次いで、次のＤＳＬを最適化し、そしてその次を最適化し以下同様に行い最初のＤＳＬに戻る。この最適化は、ループで数回繰り返したあと速やかに収束する。本発明では、最適化されたビットレートは、平均して現行方式のおよそ２倍を示す。

本発明では、ループの記録およびデータベース、ならびにＤＳＬパラメータによりその正確さが向上する。本発明では、異なる時間間隔で漏話の測定を記録し、この測定を使用して、ある時間にわたって異なる複数のＤＳＬの使用パターンを識別し、漏話の少ない期間を利用するために他のＤＳＬを調整することができ、それにより、他のユーザがアクティブでないとき、アクティブのユーザがより高いビットレートで伝送することを可能にする。本発明は、「バースト（ｂｕｒｓｔｉｎｇ）」または短期の定常的漏話のどちらも識別するために使用することができる。

例示的実施形態では、本発明のこの創意に富む方法およびシステムは、高速ＤＳＬ（Ｇ．ｓｈｄｓｌ）などシングルキャリアＤＳＬの送信スペクトルを最適化するために適用される。この技術は、任意のシングルキャリアＤＳＬに適用することができ、その送信ＰＳＤは、その送信されるビットレートおよび信号レベル数により一意的に決定される。Ｇ．ｓｈｄｓｌは、ＩＴＵ Ｇ９９１．２およびＡＮＳＩ Ｔ１．４２２規格により標準化されており、Ｇ．ｓｈｄｓｌのＰＳＤは、ＡＮＳＩ規格Ｔ１．４１７で定義されている。Ｇ．ｓｈｄｓｌは、現在、レベル１６のトレリス（ｔｒｅｌｌｉｓ）符号化（ＴＣ）ベースバンドパルス振幅変調（ＰＡＭ）を使用して２３２０ｋｂｐｓまでの任意の対称ビットレートを伝送するが、さらに高いビットレートが予見される。ビットレートにより送信ＰＳＤは一意的に決定され、その逆でも同様に決定される。

Ｇ．ｓｈｄｓｌサービスを提供する複数のループの同時最適化のプロセスを以下に示す。漏話結合が、すべて測定され分かっている。すべてのＧ．ｓｈｄｓｌは、任意の典型的な開始ＰＳＤで開始される。次いで、各Ｇ．ｓｈｄｓｌの送信ＰＳＤをラウンドロビン方式で最適化する。所与のＤＳＬへの漏話は、その測定される漏話結合を介して伝わる送信ＰＳＤの電力和である。Ｇ．ｓｈｄｓｌ送信ＰＳＤ ＳＨＤＳＬ_Ｔ（ｆ）は、Ｔ１．４１７における方式を使用しまた修正することにより、信頼して送信できる最大ビットレートに対応するＰＳＤとして単純に最適化される。次いで、次のＧ．ｓｈｄｓｌを最適化し、各ＤＳＬに何回か最適化が行われるまで、以下同様にその次のものについて最適化を行い、最初のＤＳＬに戻る。

対称ＤＳＬの最適化のためのこのアルゴリズムは、各Ｇ．ｓｈｄｓｌに３〜５回最適化が行われた後、一意のビットレートに速やかに収束する。このアルゴリズムでは、測定された漏話結合を使用し、（数千の）すべての試験が行われる事例に対して、どのような開始条件でも同じビットレートに収束する。ただし、ＡＮＳＩモデルの漏話電力結合を使用すると、このアルゴリズムは、ときとして収束しないことがある。

本発明はまた、ＤＭＴ（離散マルチトーン）変調ＤＳＬの送信スペクトルの同時最適化に適用することもできる。ＤＭＴは、反復ウォータフィリングマルチトーン変調（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｗａｔｅｒ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍｕｔｉｔｏｎｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれ通常４．３１２５ｋＨｚの間隔でいくつかの副搬送波を伝送する。それぞれのトーンが変化または停止し幅広い送信ＰＳＤを生成する可能性があるのでスペクトルの最適化は複雑である。次に示すシミュレーションでは、ＤＭＴで変調を行うＡＤＳＬを使用するが、この技術は、任意のＤＭＴ ＤＳＬに適用される。

下りのＡＤＳＬの公称の総平均送信電力は、２０ｄＢｍであり、上りのＡＤＳＬの公称の総平均送信電力は、１２．５ｄＢｍである。これらは低下することができる。

ＤＭＴ ＡＤＳＬのスペクトルは、シングルキャリアのスペクトルと同様に反復して最適化される。受信した漏話は個々のＡＤＳＬに対する各々の反復において変更され、ＡＤＳＬの送信ＰＳＤが最適化される。すべてのＡＤＳＬは、順々に最適化され、各ＡＤＳＬは数回の最適化が行われるまで再度最適化が行われる。それぞれの反復では、「ウォータフィリング」技法によってＤＳＬの送信ＰＳＤが最適化される。図５に示すように、ループの電力伝達関数により除算された雑音電力のパワースペクトルの周波数プロット５００を椀状を示す形でとり、次いで、この「椀（ｂｏｗｌ）」を、平坦な「水位（ｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ）」を維持する送信電力で満たすものとしてウォータフィリングを見ることができる。総送信電力は、事前に設定された許容総平均送信電力と等しい。数学的には、｜Ｎ（ｆ）｜^２／｜Ｈ（ｆ）｜^２を、雑音電力をループの電力伝達関数により割ったものとする。したがって、ガウス雑音を仮定すると、チャネル容量を達成することができる送信スペクトルは、ｍａｘ（０，θ−｜Ｎ（ｆ）｜^２／｜Ｈ（ｆ）｜^２）であり、ここでθは定数であり、所望の総平均送信電力が送信されるようになる（図５参照）。

反復ウォータフィリングでは、ＡＤＳＬ送信ＰＳＤの変化が可能である必要がある。ＡＤＳＬの初期のバージョンでは、３．５ｄＢより大きい「通過帯域リップル（ｐａｓｓｂａｎｄ ｒｉｐｐｌｅ）」が許容されず、したがって、送信ＰＳＤは平坦（３．５ｄＢ以内）でなければならず、反復ウォータフィリングが不可能である。ＡＤＳＬ２ Ｇ９９２．３規格では、各トーンの電力を別々に調整することが可能であり、したがって反復ウォータフィリングがサポートされる。異なるＡＤＳＬには、異なる許容総送信電力を割り当てることができ、許容送信電力のベクトルが変化することにより、達成可能な容量領域（ｃａｐａｃｉｔｙ ｒｅｇｉｏｎ）と呼ばれる達成可能なレートのベクトルが変化する。つまり、各ＡＤＳＬが特定の所望のビットレートを有するとすると、各ＡＤＳＬの総送信電力は、それぞれ異なる値に調整することができ、達成される１組のビットレートは、所望のビットレートに可能な限り近く一致する。

図８は、同じケーブルバインダで伝送を行うシングルキャリアおよびマルチキャリアＤＳＬの同時最適化のための本発明の同時最適化方法を実施するデータおよび決定の流れを示す。プロセスの第１ステップ８１０で、各ＤＳＬ回線の所望の信号対雑音比（ＳＮＲ）マージン（典型的には６ｄＢ）を選択する。各ＤＳＬ回線の許容総平均送信電力を選択する。背景雑音レベルなど他のシミュレーションパラメータも選択する。ステップ８１０で選択されたパラメータは、最適化処理の剰余（ｒｅｍａｉｎｄｅｒ）のために変更しない。

ステップ８２０で、同じバインダ内の各ＤＳＬごとに、すべてのＤＳＬ間のペア対ペアの漏話電力結合を測定または推定し記録する。ＤＳＬが送信するループ構成またはループ応答を、測定しまたはデータベースから抽出する。ループ構成が分かる場合、ループ電力伝達関数｜Ｈ（ｆ）｜^２は直ちに計算される。一般的に、同じバインダ内のループは、同様の長さおよび太さを有し、したがって、それらは、エラーがほとんどないすべて同じループ構成を有すると仮定することができる。異なるバインダ間の漏話は少なく無視することができる。

ステップ８３０では、すべてのＡＤＳＬを、その許容平均電力でフラットなＰＳＤ（すべての周波数で同じ電力）を送信するように初期設定し、すべてのＧ．ｓｈｄｓｌを、その許容平均電力で、所与のループ上でそれが達成できるのとほぼ等しいビットレートを送信するように初期設定する。シミュレーションでは、Ｇ．ｓｈｄｓｌの開始ビットレートを、最悪ケースの漏話モデルで予測されるビットレートの２倍と同じに設定する。この選択された開始ビットレートは、より的確な選択によって収束を少し速め得ることを除き重要ではない。

ステップ８４０で、ＡＤＳＬ反復カウンタをゼロに設定する。このカウンタは、バインダに存在するＮ個のＡＤＳＬループにわたりループを行うために使用される。ステップ８５０で、ＡＤＳＬ反復カウンタのＮを増分し、初期の送信ＰＳＤおよび漏話結合電力を所与としてＡＤＳＬ_Ｎへのすべての漏話結合の和を計算する。この漏話結合ＰＳＤの和、およびループ構成は、｜Ｎ（ｆ）｜^２／｜Ｈ（ｆ）｜^２を計算するために使用され、またステップ８６０で、ウォータフィリングされた最適のＡＤＳＬ_Ｎの送信ＰＳＤを求めるために使用される。このウォータフィリングされたＰＳＤは、ｍａｘ（０，θ−｜Ｎ（ｆ）｜^２／｜Ｈ（ｆ）｜^２）に等しいＰＳＤを送信するように各ＡＤＳＬトーンの送信出力を調整し、所望の総平均電力が送信されるように定数θを反復して求めることにより求められる。

ステップ８６５で、プロセスは、ステップ８５０および８６０がバインダ内のＮ本すべてのＡＤＳＬについて実行されたかどうかを決定する。すべてのＡＤＳＬについて実行されていない場合、次のＡＤＳＬのためにプロセスはステップ８５０に戻り、以下同様に行われる。残りのすべてのＡＤＳＬについてその送信ＰＳＤが同様にウォータフィリングによって最適化されると、ステップ８７０にプロセスは分岐してバインダ内のＧ．ｓｈｄｓｌの最適化を行う。

ステップ８７０で、Ｇ．ｓｈｄｓｌ反復カウンタが初期設定される。ステップ８８０で、カウンタが増分され、すべてのＤＳＬおよび漏話電力結合の現在の送信ＰＳＤが与えられると、ＡＤＳＬとＧ．ｓｈｄｓｌの両方からのＧ．ｓｈｄｓｌ_Ｎへの漏話の和が計算される。ステップ８９０で、このＧ．ｓｈｄｓｌ_Ｎで送信することができる最大ビットレートは、その許容総平均送信電力およびＳＮＲマージンを用いて計算される。続いて、第１のＧ．ｓｈｄｓｌ（Ｎ＝１）は、この最大ビットレートおよび許容層平均送信電力に対応するＰＳＤを送信するものと想定される。

ステップ８９５で、プロセスはＮ本すべてのＧ．ｓｈｄｓｌループが最適化されているかどうか決定し、すべてが最適化されていない場合、ステップ８８０に戻り、次のＧ．ｓｈｄｓｌ回線への漏話を計算し、ステップ８８０および８９０での第１のＧ．ｓｈｄｓｌと同様にそのビットレートを最大限にする。Ｇ．ｓｈｄｓｌ反復カウンタが、バインダ内のＧ．ｓｈｄｓｌループの数と同じになるまで、このプロセスを続行する。

最後のステップ９００では、停止基準に達しているかどうかを決定する。基準に達している場合、反復最適化プロセスは収束し、プロセスは終了９１０となる。この場合、最適化された送信ＰＳＤおよびビットレートは、ＤＳＬ管理システム１００によって実装することができる。停止基準に達していない場合、ステップ８４０にプロセスは戻り、最も新しく計算されたＰＳＤを前提にして漏話を計算する。ステップ８５０〜８９０は、停止基準に達するまで、すなわち、どのＤＳＬの計算されたビットレートも、ある少量（シミュレーションでは１ｋｂｐｓ）よりも大きい差異がそれぞれの反復の間でなくなるまで繰り返される。次いで、このビットレートおよび対応するＰＳＤは、最終の同時最適化された値となる。

さらに、上記のアルゴリズムは、各ＤＳＬに割り当てられた異なる総平均送信電力の値で複数回実行することもでき、その結果異なる複数の組のビットレートをもたらす。次いで、最も望ましいビットレートに一致する組のビットレートは、選択し、このビットレートは、その対応する総平均送信電力の値によって達成することができる。シミュレーションでは、このアルゴリズムは、わずか３から６回の反復のあと速やかに一意の値に収束する。

このアルゴリズムは、サービス中の実際のＤＳＬモデムで実装することができる。ＤＳＬ管理システム１００は、このプロセスを制御するために使用することができ、ＤＳＬモデムは、実際にその最適のＰＳＤを送信する。漏話を計算するかわりに単にモデムで受信するという点でのみステップ８５０とステップ８８０は実質的に変更される。

一般にシミュレーションでは、ＡＮＳＩスペクトル管理標準Ｔ１．４１７に定義されている標準化されたパラメータを使用する。実際の個々のＡＤＳＬ回線を模擬するために、Ｔ１．４１７におけるパラメータに対して以下の修正を行う。

ＡＤＳＬのＤＭＴトーン間隔は、ｆ_{ｄｅｌｔａ}＝４．３１２５ｋＨｚであり、トーンの４０から２５５が、下り信号を搬送する。ＡＤＳＬのトーンは、理想的な帯域スペクトルを有するとは想定されず、代わりに各トーンは、（ｓｉｎ（π（ｆ−ｆｃ）Ｔ）／（π（ｆ−ｆｃ）Ｔ））^２と等しいＰＳＤを有し、ここではトーンの中心周波数はｆｃ、ブロックレートは１／Ｔ＝８ｋＨｚとなっている。

測定されたＮＥＸＴおよびＦＥＸＴ結合がシミュレーションで使用される。すべての上りと下りのＧ．ｓｈｄｓｌおよびＡＤＳＬからのＮＥＸＴおよびＦＥＸＴのすべてのソースが合計されて受信漏話が作られる。すべてのＤＳＬは、ここでは簡単にするために同時に同じループ構成を介して送信を行うが必ずしもその必要はない。

ＦＥＸＴの測定は、１００ｋＨｚから２ＭＨｚの４０１個の各周波数点で行われる。２５ペア、２４ゲージ、長さ８９９フィート（２７４．０１５ｍ）の屋外用空芯ＰＩＣケーブルにある異なるペアの組合せで、３００個の別個のペア間ＦＥＸＴ結合が測定される。これらは、デシベル単位で１０ｌｏｇ_１０（ｌ／８９９）＋１０ｌｏｇ_１０（｜Ｈ（ｆ）｜^２／｜Ｈ_ＦＥＸＴ（ｆ）｜^２）を追加することにより、ループの長さおよび応答［１］の関数としてＦＥＸＴに関するＡＮＳＩモデルを使用してシミュレートされる特定のループに対して調整される。ただし、ｌは、ループのフィート単位の長さであり、｜Ｈ（ｆ）｜^２は、ループの電力伝達関数であり、｜Ｈ_ＦＥＸＴ（ｆ）｜^２は、そこでＦＥＸＴが測定される８９９フィート（２７４ｍ）、２４ゲージのケーブルの電力伝達関数である。

ＮＥＸＴの測定は、１０ｋＨｚから２ＭＨｚの４０１個の各周波数点で行われる。４つの異なる２５ペアケーブルにおける異なるペアの組合せで、１２００個の別個のペア間ＮＥＸＴ結合が測定される。１つのケーブルは、長さ８９９フィート（２７４ｍ）の２４ゲージ屋外用空芯ＰＩＣケーブルであり、もう１つのケーブルは、１０００フィート（３０４．８ｍ）で２６ゲージの空芯ＰＩＣ、別の１つのケーブルは、５０００フィート（１５２４ｍ）で２４ゲージのＰＩＣ、さらに別の１つのケーブルは、１０１０フィート（３０７．８ｍ）で２６ゲージのＰＩＣである。

ＦＥＸＴは、その効果を含めてしばしば低出力であり、シミュレーションでは、測定される３００個のうち１００の別個の最高電力ＦＥＸＴ結合を使用し、一部のシミュレーションについては、ＦＥＸＴ結合が１０．０ｄＢ増加する。１２００すべての別個の測定されたペア間ＮＥＸＴ結合が使用される。このシミュレーションでは、同時最適化アルゴリズムが実行される各時間の前に、すべてのＤＳＬそれぞれの間の異なるＮＥＸＴおよびＦＥＸＴ結合をランダムに選ぶ。Ｇ．ｓｈｄｓｌを評価するための周波数間隔は１００Ｈｚであり、ＡＤＳＬを評価するための周波数間隔は４．３１２５ｋＨｚである。測定されたＮＥＸＴおよびＦＥＸＴは、デシベル単位で評価周波数間隔に線形補間される。

いくつかのシミュレーションでは、パワーバックオフ（ｐｏｗｅｒ ｂａｃｋ ｏｆｆ）（ＰＢＯ）をＤＳＬのいくつかに適用する。フルパワーのＡＤＳＬは、下りで２０ｄＢｍの総平均電力を送信する。フルパワーのＧ．ｓｈｄｓｌは、下りで１３．５ｄＢｍの総平均電力を送信する。ＰＢＯがある場合、平均総電力はこれらの数よりもＰＢＯによって減少する。ＳＮＲマージンは、６ｄＢである。ＡＤＳＬのＰＳＤをウォータフィリングするとき、平均電力が所望の平均電力の０．１ｄＢの範囲内になるまで、反復してパラメータＢが調整される。各ＤＳＬのビットレートの変更が１ｋｂｐｓより小さくなるまで反復が行われる。

簡単にするため、この結果は下り信号だけに関するが、下りのＡＤＳＬ信号は、上りよりも高い周波数なので、それにより上りよりも多くの漏話が発生し受信される。上りのＡＤＳＬは、Ｔ１．４１７に定義されている固定されたスペクトルを単純に使用する。参照ビットレートは、シミュレーションと同じ漏話ディスターバの数およびタイプでＰＢＯのない１％の最悪ケースのＡＮＳＩ漏話結合を用いて計算する。まず参照Ｇ．ｓｈｄｓｌビットレートを計算し、次いでその参照ビットレートのときのＧ．ｓｈｄｓｌからの漏話を用いて参照ＡＤＳＬビットレートを計算する。参照ビットレートを計算するときパワーバックオフ（ＰＢＯ）は存在しない。最適化されたＧ．ｓｈｄｓｌビットレートは、その最大値の２３２０ｋｂｐｓにしばしば達し、このため、いくつかのパラメータが変化するときもほとんど変化を示さない。

表１〜８は、同じバインダにあるＡＤＳＬおよびＧ．ｓｈｄｓｌで同時最適化アルゴリズムによって達成される下りのビットレートを示す。各テーブルでは、ランダムに選択した異なるペア間のＮＥＸＴおよびＦＥＸＴ結合を用いて６００回別々にアルゴリズムが実行され、参照ビットレートと比較した百分率での増加分の統計量が示されている。最大および最小のビットレートは、すべての異なるＡＤＳＬまたはＧ．ｓｈｄｓｌ、および、すべての６００の異なる漏話結合にわたっている。参照ビットレートはＰＢＯを有していないが、このＰＢＯを有する結果では、性能はこの参照値を上回り大幅にデシベルが増加する。

いくつかのテーブルでは、ＡＤＳＬについて最小増加率が負を示しているが、これは少なくとも漏話結合の６００事例のうち１つにおけるＡＤＳＬの１つに関してビットレートが低下したことを示す。このような事例は、ここで想定される測定がなければ実地で動作が失敗することになるＡＤＳＬ回線を表している。

表１は、同じバインダにある４つのフルパワーのＡＤＳＬおよび４つのフルパワーのＧ．ｓｈｄｓｌを有する１５キロフィート（４．５７２ｋｍ）、２６ゲージのループに対して同時最適化アルゴリズムを用いた際のビットレートの増大を示す。測定されたＦＥＸＴ結合は、１０ｄＢ増加した。

表２は、同じバインダ内の５つのフルパワーのＡＤＳＬおよび５つのフルパワーのＧ．ｓｈｄｓｌを有する１７キロフィート（５．１８２ｋｍ）、２６ゲージのループに対して同時最適化アルゴリズムを用いた際のビットレートの増大を示す。

ＦＥＸＴ結合は増加していない。

表３は、同じバインダ内の５つのフルパワーのＡＤＳＬおよび５つのフルパワーのＧ．ｓｈｄｓｌを有する１４キロフィート（４．２６７ｋｍ）、２６ゲージのループに対して同時最適化アルゴリズムを用いた際のビットレートの増大を示す。ＦＥＸＴ結合は増加していない。

表４は、同じバインダ内の６つのフルパワーのＡＤＳＬおよび２つのフルパワーのＧ．ｓｈｄｓｌを有する１６キロフィート（４．８７７ｋｍ）、２６ゲージのループに対して同時最適化アルゴリズムを用いた際のビットレートの増大を示す。ＦＥＸＴ結合は増加していない。

表５は、同じバインダ内の３つのフルパワーのＡＤＳＬおよび５つのフルパワーのＧ．ｓｈｄｓｌを有する１２キロフィート（３．６５８ｋｍ）、２６ゲージのループに対して同時最適化アルゴリズムを用いた際のビットレートの増大を示す。ＦＥＸＴ結合は増加していない。

表６は、同じバインダ内の３つのフルパワーのＡＤＳＬおよび５つのフルパワーのＧ．ｓｈｄｓｌを有する１７キロフィート（５．１８２ｋｍ）、２６ゲージのループに対して同時最適化アルゴリズムを用いた際のビットレートの増大を示す。ＦＥＸＴ結合は増加していない。

Ｇ．ｓｈｄｓｌのビットレートは、たいていＡＤＳＬのビットレートよりも大きく増大している。これは、Ｇ．ｓｈｄｓｌの帯域幅がビットレートに比例するためである。いくつかのＤＳＬ回線が、他よりも高いまたは低い、ビットレートもしくはサービスレベルを提供することが必要とされることがある。このような問題は、それぞれのＤＳＬ回線の全体的な送信電力を変えることによって取り扱うことができる。パワーバックオフ（ＰＢＯ）をいくつかのＤＳＬに適用し他のものに適用しない場合、同時最適化するビットレートにどのように影響が与えられるのかを調べるために、いくつかのこのような事例をシミュレートした。

表７は、同じバインダ内の、２つのフルパワーのＡＤＳＬ、１０ｄＢのＰＢＯを有する２つのＡＤＳＬ、２つのフルパワーのＧ．ｓｈｄｓｌ、および２０ｄＢのＰＢＯを有する２つのＧ．ｓｈｄｓｌを備える、１５キロフィート（４．５７２ｋｍ）、２６ゲージのループに対して同時最適化アルゴリズムを用いた際のビットレートの増大を示す。測定されたＦＥＸＴ結合は、１０ｄＢ増加した。

表８は、同じバインダ内の、１つのフルパワーのＡＤＳＬ、５ｄＢのＰＢＯを有する２つのＡＤＳＬ、１つのフルパワーのＧ．ｓｈｄｓｌ、および１０ｄＢのＰＢＯを有する２つのＧ．ｓｈｄｓｌを備える、１８キロフィート（５．４８６ｋｍ）、２６ゲージのループに対して同時最適化アルゴリズムを用いた際のビットレートの増大を示し、ＦＥＸＴ結合は増加していない。

いくつかのＤＳＬが中央局（ＣＯ）から展開され、また、いくつかのＤＳＬはリモート端末（ＲＴ）から展開されている場合には、スペクトル最適化もまた非常に有用であり得る。このとき、ＲＴベースのＤＳＬは５０ｄＢほど低下する可能性があり、スペクトルを最適化すると、ＣＯベースのＤＳＬの性能を大幅に向上させることができる。

ループ情報をデータベースに格納すべきであり、それによって、繰り返し起きる障害が次に発生したときにそれを簡単に識別し修理することができるようになる。ある種のインフラストラクチャでは、図１に示すように高度なＤＳＬ管理が必要とされる。データは、中央局内の自動試験装置１１０によって収集することができ、あるいは、ＤＳＬモデムおよびＤＳＬＡＭ（ＤＳＬアクセスマルチプレクサ）１２０から抽出することもできる。ＤＳＬＡＭからＤＳＬ管理システム１００への通信路があるものとするが、このＤＳＬ管理システムは、既存ループデータベース１３０、およびＤＳＬデータベース１４０へアクセスすることができ、また、解析エンジン、ならびに既存のオペレーションサポートシステム１５０との通信を提供する。ＤＳＬデータベース１４０をポピュレート（ｐｏｐｕｌａｔｅ）し維持する必要がある。これには費用がかかる。しかし、それはＣＯの多数の回線にわたり共用することができ、そうすれば手動による力ずくの屋外での改修よりもかなり費用が低くなるはずである。通信を追加しそれを知的アルゴリズムおよび制御と結びつけることにより、管理システムは「戦力多重増強要員（ｆｏｒｃｅ ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）」となり、これにより、既存の銅製ループ設備、および屋外の保守技術要員が活用され、設備およびサービスに対する的確な制御が得られる。

最悪ケースの漏話をいつも想定する代わりに、ＤＳＬ管理システム１００が個々のケーブルバインダ内の漏話結合および漏話源に合わせて調整され、これによりスペクトル互換性を保証しながらＤＳＬが可能な最高のサービスレートを提供することが可能になる。低度の漏話結合を有すると識別されたループは、最悪ケースより高いビットレートを搬送することができる。また、多数のＤＳＬは、それ自体のサービス品質を低下させることなく、その送信電力を大幅に低下させることができ、それにより他のＤＳＬへの漏話が低減され、より高いサービス水準が可能になる。これにより複数のＤＳＬ送信スペクトルの全体的な同時最適化がもたらされ、この同時最適化により漏話が低減し、通常、既存のＤＳＬを有する長いループ、またはより広い帯域幅を使用したより短いループ上で、ビットレートを２または３倍増大させることができる。ＤＳＬ管理システム１００を使用した結果のサンプルを図６に示す。ここでは、スペクトルは、同じケーブルバインダ内の測定された漏話を使用して、４つのＧ．ｓｈｄｓｌおよび４つのＡＤＳＬの多くの異なる送信電力レベルについて反復同時最適化が行われた。１％の最悪ケースの漏話を伴う参照ビットレートは、Ｇ．ｓｈｄｓｌでは３９７ｂｐｓ、下りのＡＤＳＬでは２３０ｋｂｐｓである。データポイント６１０は、フルパワーの送信電力での最悪ケースの漏話結合であり、データ曲線セット６２０は、測定された複数の異なる漏話結合を示し、これは本発明の反復同時最適化方法を用いて達成することができる。

上記の説明は、本発明を例示し説明するために提示したにすぎない。網羅的であることも、本発明を開示のいずれかの厳密な形に限定することも意図するものではない。上記の教示に鑑みて多数の修正形態および変形形態が可能である。例えば、他のタイプのＤＳＬシステムにこの教示を適用することができる。ここに記載の適用を選択し説明したのは、本発明の原理およびその実用的な適用を最も良く説明することにより、企図される具体的な用途に適した様々な適用および修正形態で本発明を当業者が最も適切に利用することを可能にするためである。

本発明によるＤＳＬ管理システムのインフラストラクチャのコンポーネントを示す概略図である。 本発明の方法を実装するためのＤＳＬ管理システムの例示的実施形態を示す図である。 中央局から加入者への接続を示す概略図である。 １％の最悪ケースの単一漏話ディスターバの漏話電力結合モデル、ならびにＮＥＸＴおよびＦＥＸＴのペア間の測定値を示すグラフである。 本発明のウォータフィリング技法を示すグラフである。 ＡＤＳＬおよびＧ．ｓｈｄｓｌの送信電力が変化していく時の、管理されたときと最悪ケースの下りのＡＤＳＬおよびＧ．ｓｈｄｓｌのビットレートの比較を示す図である。 単一回線の最適化の事例のデータおよび決定のフローを示す流れ図である。 同時最適化の事例のデータおよび決定のフローを示す流れ図である。

Claims (12)

1. 対称および非対称の伝送を用いて中央局と１または複数の加入者との間で広帯域データ伝送を提供することができる電気通信ネットワークにおける、複数のデジタル加入者線の自動管理のための方法であって、
   各デジタル加入者線ごとの許容総平均送信電力および信号対雑音比マージンを選択するステップと、
   各デジタル加入者線ごとにループ応答関数を決定するステップと、
   各デジタル加入者線ごとに開始送信電力およびビットレートを設定するステップと、
   各非対称デジタル加入者線ごとのすべての漏話の和を計算し、前記選択された総平均送信電力に基づき、ウォータフィリング技法を用いて、前記各非対称デジタル加入者線ごとの最適送信電力を求める計算ステップと、
   各対称デジタル加入者線ごとのすべての漏話の和を計算し、前記選択された総平均送信電力と前記選択された信号対雑音比マージンとに基づいて、前記各対称デジタル加入者線ごとの最大ビットレートを求める計算ステップと、
   所定の停止基準に達するまで２つの前記計算ステップを反復実施するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記所定の停止基準は、ある反復からその次の反復への、各デジタル加入者線ごとの最大ビットレートにおける差分に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記所定の停止基準は、ある反復からその次の反復への、各デジタル加入者線ごとの最大ビットレートにおける前記差分が、約１ｋｂｐｓのときであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 各デジタル加入者線ごとに前記ループ応答関数を決定する前記ステップは、既存ループデータベースから情報を取り出すことをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 各非対称デジタル加入者線ごとの前記開始送信電力は、前記許容平均電力で送信される各周波数にわたってフラットなパワースペクトル密度に設定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 各非対称デジタル加入者線ごとの前記開始ビットレートは、最悪ケースの漏話モデルにより予測されるビットレートの約２倍に設定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記信号対雑音比マージンは、約６ｄＢとして選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 対称および非対称の伝送を用いて中央局と１または複数の加入者との間で広帯域データ伝送を提供することができる電気通信ネットワークにおける複数のデジタル加入者線の自動管理のためのシステムであって、
   各デジタル加入者線ごとに許容総平均送信電力および信号対雑音比マージンを選択する手段と、
   各デジタル加入者線ごとにループ応答関数を決定する手段と、
   各デジタル加入者線ごとに開始送信電力およびビットレートを設定する手段と、
   所定の停止基準に達するまで、各非対称デジタル加入者線ごとのすべての漏話の和を反復して計算し、前記選択された総平均送信電力に基づき、ウォータフィリング技法を用いて、前記各非対称デジタル加入者線ごとの最適送信電力を求める手段と、
   所定の停止基準に達するまで、各対称デジタル加入者線ごとのすべての漏話の和を反復して計算し、前記選択された総平均送信電力と前記選択された信号対雑音比マージンとに基づいて、前記各対称デジタル加入者線ごとの最大ビットレートを求める手段と
   を具備することを特徴とするシステム。
9. １つまたは複数のデジタル加入者線の構成を決定することができる自動試験装置と通信する手段をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. １つまたは複数のデジタル加入者線の構成に関する情報を提供するための既存ループデータベースと通信する手段をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
11. オペレーションサポートシステムと通信する手段をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
12. ２つの前記反復計算する手段の少なくとも１つは、加入者モデムに常駐することを特徴とする請求項８に記載のシステム。

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