本発明の実施形態は、DSLシステム中で多数のループを使用することを手段とし、ここでループは結合されることができ短い(本発明はショートループだけに限られてはいないが)。ループを結合し、ループ上のデータ送信をベクトル化することは、個別のDSLループとして動作されたときの個別のループのデータレートの和よりも大きなデータレートを達成することが典型的にはできるマルチチャネルシステムの作成と動作を許容する。多数のループは、他のユーザが忙しくない時にはより一層高いデータレートを得ることができるように何人かのユーザとの間で共有されることができる。
加入者ループまたは「ループ」という用語は、各加入者またはユーザを電話オペレータの中央局(CO)(またはそのようなオペレータのリモート端末(RT)であり得る)へ接続するラインによって形成されたループを指す。DSLプラントの典型的なトポロジー100が図1に提示されている。見られるように、CO105は、フィーダー110(それはファイバーオプティックケーブル、またはある数の銅線がそれを通して流れているバインダー、あるいは高帯域幅無線システム、のような高帯域幅リンクであることができる)を介して高帯域幅送信を提供する。フィーダー110はCO105を奉仕エリアインターフェース(SAI)120(それは光ネットワーキングユニットまたはONUであるかそれを含んでいても良い)に接続しても良い。インターフェース120から、導線125が一つ以上の顧客建物設備(CPE)位置140の近くのペデスタル130(時々キャビネットと呼ばれる)までそれから伸長されても良い。そのようなペデスタルは、例えば通りや近所の各ブロック上で稀なものではない。いくつかの場合には、ペデスタルはCO、SAI、および/または他のペデスタルの間の中間点である。例えば、図1では、ラインがもう一つのペデスタルおよび一つ以上の他のCPEへと続いていく一方で、ペデスタル間リンク128は一つのCPEのためのサービスがそのCPEへ分岐されることを許容する。
ペデスタルは、図1のドロップ135におけるように、特定のまたはいくつかの顧客建物まで行くラインと他のペデスタルまで続いていても良いラインの残りの間の相互接続点(しばしば「ドロップ」と呼ばれる)を供する。しばしば既存のラインはドロップの先ではいかなる他のCPEとも接続されていないが、その端までケーブル中で続いている。典型的には、各顧客への「ドロップ」セグメント中には2から6本のラインがあり、一人以上の顧客が後に多数の電話サービスを要求するような偶発事態のために余分な銅を提供している。ONUまたは中央局に戻るケーブルは、全ての顧客によって必要とされるであろうような2−6倍多くの電話線を通常は有してしない(全ての顧客がそれほど多くの電話を要求はしないだろうから)。しかしながら、デペスタルドロップは典型的には余分の銅を有する。
この余分な銅は、ファイバーまたは他の高帯域幅メディアがペデスタルまで通る時およびこれらのペデスタルが顧客へのドロップセグメント中のラインの結合と電子的ベクトル化の両方のために格上げされる(これによって特にペデスタルまで通る銅電話線を含んだファイバーまたは他の高帯域幅メディアへの一人の顧客のラインのそのグループをインターフェースする)時に、本発明の実施形態で活用される。
ペデスタルという用語がここで議論される例では使われるが、ボックス、サービス端、キャビネット等のような多くの他の同等な名前が実際には使われる。ここの記載される本発明の実施形態は全てのそのようなロケーションに等しく適用可能である。更には、ペデスタル間の続いた接続は、他のペデスタルまたは接続点へとサービスを続けるリピーター機能の性質であることが実際にはできる。特にファイバーを使った等価なアーキテクチャは、全てのペデスタルを接続するであろう単一のファイバーのマルチユーザによる共有である、パッシブオプティカルネットワークであることができる。
ペデスタルへの接続は、もし光ファイバーであれば、単一のファイバーへのT接続として論理的に機能する光分岐器を各ペデスタルにおいて有するであろうパッシブオプティカルネットワーク(PON)の一部であることができる。将来的には、イーサネット(登録商標)PON(EPON)は、単一の波長上で10Gbps(ギガビット毎秒)まで走るファイバーと数Gbpsのレートで走るペデスタル接続を使っても良い。今日、最近のEPON標準ははファイバー上で1Gbpsで送信し、各ONTは典型的には100Mbpsの最大個別イーサネット(登録商標)速度をもつ時分割多重バーストのやり方でこの媒体を共有する。それはペデスタルが100Mbpsで走るだけであっても使うことができる。いくつかのファイバーシステムは、各々におけるGbpsのデータレートでの多数の波長の使用を許容しても良いが、より高価である。
各加入者ループの一部は、マルチペアバインダー(またはバンドル)内の他のユーザのループと一緒に配置されても良い。図1に見られるように、ペデスタル130の後、CPE140の非常に近くに、一つ以上のループがバンドルを出るドロップセグメント135の形を取る。加入者ループはよって異なる環境を横切る。その一部は典型的にはバインダーの内部に位置し、そこではループは外部の電磁気的干渉から遮蔽されているが、バインダーによってホストされる他の加入者ループからの干渉であるクロストークの対象となる。ペデスタル130の後、ドロップワイヤ135は、他のツイステッドワイヤペアからの距離次第で、クロストークにより影響されてもされなくても良いが、ドロップワイヤは典型的には遮蔽されていないので、送信は電磁気的干渉によっても損なわれることができる。
以下の議論では、4つのループを使った例が提示されるが、本発明の実施形態はここに記載されるシステム、方法および技術の中で2つ、3つ、4つまたはそれより多くのループを使うことができる。しかも、ここで議論されるマルチループセグメントは、説明の容易さのために「ドロップ」として言及され得るが、再度、本発明はペデスタルからCPEへのドロップだけに限定されない。本発明の実施形態は、DSLトポロジー中のあらゆる好適なロケーションまたは場所に適用されても良い。例えば、ペデスタル間の接続は、本発明の実施形態を使い、例えば数Gbpsを運ぶ8−20個のループを調和させる「スーパーベクトル化」されたセグメントに変換されることができる。
DSL結合は、高速送信のための単一論理チャネルに多数の独立したDSLループを合成するライン集合体を使用する。DSL結合を実装するためにはいくつかの技術がある。例えば、DSL結合はMultilink Frame Relayテクノロジー実装によるCopper Mountain’s CopperEdge DSLAMsとの関係でなすことができる。この種のDSL結合はDSLAMベースのDSL結合とも呼ばれる。他の例は、顧客のDSLルータとISPのDSL加入者管理システムまたはルータ(例えば、RedbackまたはCisco)に実装された業界標準Multilink PPP(MP)である。MP結合は2つ以上の独立したDSLループからなる結合されたまたは集成された接続を作成する。Multilink PPP(MP)上のDSL結合はDSLAMがPPPをサポートするように構成されていることを要求する。
これらのDSL結合技術のどちらかを使って、多数のDSLループは集成されて、個々のラインの帯域幅の和からオーバーヘッドのために使われた少量を引いたものである単一論理データチャネルを作成することができる。多数のDSLループを集成することに加えて、両技術はリンクに跨ったトラフィックの自動的バランス化を行い、結合された接続の性能を能動的に監視する。リンクの一つが何らかの理由により欠損するようなことがあれば、トラフィックは自動的にアクティブなリンクに転送される。欠損したリンクが復旧された時には、結合された接続も透過的に復旧される。この視点からは、DSL結合は増加された帯域幅を提供するだけでなく、ライン欠損の場合に冗長性を提供もする。
本発明の実施形態中の結合のために、様々なプロトコルが考慮され実装されることができる。例えば、時分割逆多重化(TDIM結合)、単一および多数ペアのxDSLシステムのためのイーサネット(登録商標)トランスポート(イーサネット(登録商標)結合)、ATM(非同期転送モード)ベースのマルチペア結合(ATM結合)が使われ得る。ITU(国際電気通信連合)によって公布されたG.bond標準が代替的に使われても良い。
本発明のいくつかの実施形態では、ベクトル化を使うことができる。ベクトル化は、全てのDSLラインがDMTシンボルレートで同期され、クロストークが名目上打ち消される技術である。ベクトル化は、個々のワイヤ間のクロストークを活用することによって
帯域幅を増加するのにも使うことができる。DSL中の各ループは、ツイステッドペアまたはクアッド中の2本のワイヤのどちらかからの2本のワイヤからなる。よって、4つのループは実際には8本のワイヤからなる。実効的には、共通の8番目のワイヤに関係した7本のワイヤの各々は、有用なデータの送信の機会を提示し、7本のデータを担ったワイヤ間のあらゆるクロストークは4つのループを結合することで作成された7個のチャネル上の同期され調和された送信を介して打ち消される。
一般に、与えられたループの個数Kについて、データ送信のために利用可能なチャネルの最大数はループの個数の2倍引く1(つまり、2K−1)である。更に、全てのチャネルが活性化される必要はないし全ての可能な信号が受信される必要もなく、これは1から(2K−1)個の送信機と1から(2K−1)個の受信機からなる非2乗チャネル転送を導くことができる。もしケーブルの鞘が基準として使われるのであれば、データ送信のために利用可能なチャネルは2Kに等しくなる。送信機と受信機の個数は同じである必要はないが、全てが個別の顧客へのドロップワイヤのセットのための全体的データレートに貢献しているのでベクトル化によって単に調和される。
本発明で使い得るパワーとベクトル送信を割り当てる技術は、例えばGinis他に2007年1月2日に発行され、ダイナミックデジタル通信システム制御と題された、米国特許第7,158,563号により詳しく開示されている。しかしながら、他のベクトル化の技術を代替または追加として使用しても良い。
図2では、PVU(ペデスタルベクトル化ユニット)224とCVU(顧客ベクトル化ユニット)222と、望ましければ他のコンポーネントも、の動作がシステム200を管理するコントローラ290によって制御される。図2に見られるように、コントローラ290(例えば、コンピュータシステムを使ったダイナミックスペクトルマネージャーおよび/またはDSMセンター)はVUs(ベクトル化部)222、224と連結され通信する。CVU222は、セグメント205の顧客端に連結されたMIMC(matrix impedance matching circuit)225を含む。適当なフィルタ243とアナログ−デジタル/デジタル−アナログ変換器245もMIMC225に連結されることができる。ベクトル信号処理モジュール242もセグメント205の顧客端に連結されている。ベクトル信号処理モジュール242は、セグメント205上で受信および/または送信された信号を処理するためのコンピュータ、集積回路(または「チップ」)、または他の好適なデバイスであることができる。図2に示された本発明の実施形態では、モジュール242は、セグメントに跨った送信を規制(例えば、一面的および/または二面的ベクトル化)する際に支援し、制御情報と命令(例えば、一面的および/または二面的ベクトル化のための信号処理で使われる係数)を提供することができる、コントローラ290のベクトル化制御手段292に連結されている。
同様に、PVU224は、セグメント205のペデスタル端に連結されたMIMC227を含む。適当なフィルタ246とアナログ−デジタル/デジタル−アナログ変換器247もMIMC227に連結されることができる。ベクトル信号処理モジュール244もセグメント205のペデスタル端に連結されている。モジュール244は、セグメント205上で受信および/または送信された信号を処理するためのコンピュータ、集積回路、チップ、または他の好適なデバイスであることができる。図2に示された本発明の実施形態では、モジュール244は、制御情報と命令(例えば、一面的および/または二面的ベクトル化のための信号処理で使われる係数)を提供することができる、コントローラ290のベクトル化制御手段292に連結されている。モジュール242、244は、コントローラ290の一部として実装されても良いし、それらの相当するVUsの内部以外のどこかに位置していても良い。
CVUとPVUを接続する8本の描かれたライン210−0から210−7は典型的には、ライン210−0と210−1からなる212−1として示されたペア、ライン210−2と210−3からなるペア212−2、他の2つのペア212−3と212−4についても同様、において動作させられる。結合は、ライン210−0から210−7についても示されている。ライン210は参照ワイヤ(例えば、ワイヤ210−0)と7個の利用可能なチャネルを持つ通信リンク216を含み、ここでチャネルの1から7のどこかが使われ得る(よって7×7行列までの次元を持ったチャネル行列を生み出している)。ラインはまた状況によって他のグループ分けで動作させることができる。
本発明のいくつかの実施形態では、コントローラ290は、直接ではなくリンク216を介して下流のVU222のような遠隔位置と通信しても良い。また、コントローラ290は、もし望ましければCPE232および/またはCPE234に連結されても良く、そのリンクはそれぞれのVUsと通信するために使われても良い。VUsとの通信は、様々なタイプのリンク(例えば、DSLシステム自体、電子メール、インターネット上のftp(ファイル転送プログラム)、またはその他の「外部」の通信手段等を含む)を使って各種のやり方で達成することができる。一つの実用的な区分けは、リモートコントローラ(例えば、DSMセンター)に、行列チャネルを記述しているH行列と構築し、ノイズを分析し、それからVUsによって使用されるべき適当なベクトルの決定をするのに使うことができる初期化と動作からのデータを収集させることである。このようにして、そのような演算的に苛酷な機能および決定のための遠隔の能力を共有(パワー、メモリ、演算および費用がプレミアムであるVUロケーションにおいてこの機能を埋め込むのではなく)することができる。
コントローラ290は、システム200の動作に関するデータを収集し、このデータをデータベースのようなヒストリーモジュール295に提供しても良いセグメント監視手段296を含む。ベクトル化制御手段292は、このデータを使ってそれぞれVUs222、224のためのベクトル信号処理手段242、244に送られた制御信号を生成する。これらのベクトル化制御信号は、ベクトル化されたシステム200を適切に(例えば、あらゆる与えられた制約内で利用可能な最高の集合データレートで)動作させるのに必要なビット分布、マージン、送信パワーレベルおよびその他の動作的情報の情報を提供する。再度、これはどのモードのベクトル化を使用するか(例えば、上述したような一面的または二面的)とセグメント205のための信号を処理するのに必要な係数とその他のデータ(例えば、最小/最大データレート、最小/最大マージン、要求された最小インパルスノイズ保護、最大インターリーブ遅延、FECコードワードパラメータ)を含むことができる。
コントローラ290はまた、どのような周波数帯域幅がリンク216上の通信のために使われるかを決定するのにVUs222、224によって使われる、周波数−帯域幅制御信号を生成する周波数−帯域幅制御手段294を含んでも良い。そのような制御信号は、後で説明するタイムスロット割当のテーブルの直接または非直接な決定のために使われても良い。それらのそれぞれの制御信号を生成するにあたって、手段292、294の両方は、ライブラリモジュール295等の歴史的パフォーマンスと動作的データを調べるかそうでなければ使用しても良い。上記の通り、モジュール295はコンピュータシステムに連結されたデータベースの形を取っても良い。手段292、294、296は、ソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアの両方の組み合わせ(例えば、一つ以上のコンピュータシステムおよび/または集積回路)として実装されることができる。
本発明の一つ以上の実施形態を実装するコントローラは、ダイナミックスペクトルマネージャーまたはスペクトル管理センターであることができ、適当なシステム200とそれに関するデータを監視するコンピュータ実装されたデバイスまたはデバイスの組み合わせであることができる。コントローラは、ユーザおよび/またはコントローラに連結された設備によりシステム200の動作に変化を直接的または非直接的に指令/要求しても良く、あるいは変化を推薦するだけでも良い。いくつかの実施形態では、コントローラが連結されている上流VUsは全て同じ位置(例えば、DSL中央局)に駐在していても良く、それらのそれぞれの送信チャネルのための他のリソースを共有してもしなくても良い。本発明の実施形態との関係で使用可能なコントローラの構造、プログラミングおよびその他の特定の特徴は、あらゆる特定の状況に適合するように適応されても良い。
コントローラは、一つ以上の位置に駐在することができる。例えば、コントローラは、CPEが連結されたCO中に駐在しても良い。しかも、いくつかの実施形態では、コントローラは、ペデスタルまたはDSLプラント内の他の中間位置に駐在しても良い。最後に、コントローラは、CPE(例えば、ユーザ側送受信機、モデム等の中)に駐在しても良い。
よって、本発明の実施形態は、結合とベクトル化または同様の機能を提供するその他の調和のために多数のループが利用可能である短い長さのDSLシステムのためのデータレートに実質的な向上を提供する。図2の例示的システムでは、4つのループは、ループ毎に約150Mbpsのレートを達成することが可能であるように個別にでき、4つのループ上で約600MbpsのCPEへの集成されたデータレートを生み出す。図2の7チャネルが結合されベクトル化された構成の一つを使って、1000Mbps(1Gbps)を超えるレートを実現することができ、個別のラインの集成されたデータレートに比較して65%を超える増加となる。
周波数分割多重(FDM),Echo/NEXT(近端クロストーク)打ち消しまたは2つの何らかの組み合わせは、上流と下流の送信を分離するのに使うことができる。Echo/NEXT打ち消しは、帯域幅全体が上りと下りの方向の両方で使われるので、もしドロップセグメント(同じドロップ中の他の顧客の上流CVU送信機からの上流から下流へのNEXTのドロップを含む)中に(2K−1)個より少ない独立したノイズ(つまり(2K−1)個の調和されたワイヤのいずれからも生成されていない)のソースがあるのであれば、最も高いデータレートを達成する。FDMは、同じドロップセグメント中の他の顧客のクロストークの剰余について心配がある時に使うことができ、実装するのがより簡単である。
対称的な送信を仮定すると、FDMによって達成可能なデータレートは、あらゆる他のワイヤのグループからのNEXTが無いときNEXT/Echo打ち消しによって達成可能なデータレートの約50%である。通常参照ワイヤと理論的に考えられるまたは見なされるであろう(大半のDSLsは差動的に送信され受信されるので、ループ中の二つのワイヤの一つを「参照ワイヤ」と呼ぶことは理論的な目的では好都合である)し、従っていかなるデータも運んでいないであろうループ212からのワイヤ(例えば、図2において、ループ212−2、212−3、212−4のそれぞれについて参照ワイヤとされるであろうワイヤ210−2、210−4、210−6)は、データ搬送のためにも使うことができる。これらの余分なワイヤは、システム200の結合されベクトル化された環境に採用され組み合わされることができる。
これらの余分なワイヤの使用は、送信バインダー中の伝播の横電磁気的モードの全てを使用することと同等であり、特に、余分な信号は、ループの「センターツゥセンター」と時々呼ばれる、異なる単一のペアの二つのワイヤ間の平均電圧に対する単一ペアの二つのワイヤ間の平均電圧の間で参照されることが時々できる。そのように参照されたこれらの信号は「ファントム」と呼ばれる。
本発明のいくつかの実施形態では、図3に示されたもののような単一のマルチループシステムは、マルチループシステムへの多数のユーザのアクセスのための「トランク」として使用することができる。例えば、図3では、ユーザ310−2はマルチループシステム312にアクセスする。同様に、ユーザ310−4はマルチループシステム314にアクセスする。マルチループシステム312、314等の各々は、上述したように、単一のDSLシステムとして集合体で機能する一から何百のどこかのDSLループを有することができる。与えられたマルチループセグメントおよび/またはマルチループジャンクションタップ中で使われるDSLループの数は、与えられたバインダー中のループの数、ユーザのCPEへのドロップ中のワイヤの数等のような様々なファクターに依存する。例えば、米国の多くの家庭では、4ループドロップが一般であり、よってマルチループセグメント312、314中の適当なワイヤへドロップ中の8本のワイヤを接続する以外には、更なるワイヤリングの必要なく実装することができる。世界のいくつかの地域では、「クアッド」または一緒に捻られた4本のワイヤのグループがドロップセグメントを構成する(そしてそのようなドロップ中に一つまたは二つのクアッドがあっても良い)。
与えられたユーザの必要または望まれるパフォーマンスのために追加のループ/ワイヤを設置することも、いくつかの場合には経済的に実行可能であるかも知れない。様々なユーザからの多数のタップを使った銅の共有はPON共有およびLT(Line Termination)DSLAMと同様であるかまたは他の同様な上流がDSL次元の割当を行う。そのようなマルチループシステムを使って、約2000ループをもつシステムについて各方向に50Gbpsの全体的帯域幅を実現できる。1km範囲のそのようなシステムでは、50Mbps未満を経験するユーザはおらず、典型的には数百Mbpsが利用可能である。
個別のユーザは、マルチループジャンクションタップを使って与えられたマルチループセグメントに連結される。4つのループがマルチループセグメント312を作り上げている図3の例に見られるように、各「タップされた」ユーザ310−2は、ユーザのために設定されるべきマルチループジャンクションタップ320を許容するジャンクション320を使ってマルチループセグメント312に連結されることができる。そのようなジャンクションは、望まれるマルチループセグメントへとねじで締められるか締金で締められたワイヤ/ループのように簡単であることができる。そのようなジャンクションの典型的な位置はペデスタル130である。ユーザをマルチループセグメントに連結する他のやり方を使用しても良い。図3の例では、LT−DSLデバイス324中のPVU324は、図 2のPVU224のそれと同様なやり方で動作することができる。
各マルチループセグメントは、システムの望まれるパフォーマンス特性とユーザのアクセスのために利用可能な帯域幅によって、単一の参照ワイヤまたは多数の参照ワイヤを有して良い。よって、8本のワイヤの結合されたマルチループセグメントでは、単一の参照ワイヤと7本の利用可能な送信ワイヤ(即ち、チャネルとして振舞うデータを担ったワイヤ)、2本の参照ワイヤと6本の利用可能な送信ワイヤ(即ち、チャネル)等、があっても良い。与えられたユーザのDSL設備に行くマルチループジャンクションタップは、ジャンクションタップが接続されたワイヤの数と機能(例えば、送信ワイヤまたは参照ワイヤ)を考慮に入れる。
図3に示された実施形態では、ループの各々は、LT−DSL334における送受信機324に接続され、またユーザ310−2または310−4の一人に対応する少なくとも一つの送受信機にも接続される。これは、二つ以上の送受信機が単一のループに接続されても良いことを意味する。このアプローチは、二つ以上の送信機と二つ以上の受信機が単一のツイステッドペア上に在ることができることを意味する。そのような環境での信号の送信と受信はいくつかの挑戦を提起し、それらの挑戦を克服する方法が次に記載される。
ループセグメント314または312をユーザ310−2または310−4に接続している「タップ」320の各々は送信チャネルに影響を与える。ツイステッドペア上を伝播してジャンクション320に遭遇する信号は3つの成分に分割される:第一の部分は反射されて反対方向に進み始め、第二の部分は第一の接続されたループセグメント上を進み続け、第三の部分は第二の接続されたループセグメントを進み続ける。そのような効果は、意図された受取人によって受信される信号中に劣化を引き起こす。
この劣化は、もしワイヤの一つがLT−DSL334の送受信機かあるいはユーザ310−2または310−4の送受信機において終端されていなければ拡大される。そのような適切な終端の欠落は、信号が強く反射されることを招き、それは強い望ましくない干渉([エコー]としても知られる)を導くことができる。例えば、最も左のユーザ310−4のペアがユーザの設備に適切に接続されていないとする(例えば、設備がオフにされている)。これは、最も右のユーザ310−4によって送信された信号が反射されてこのユーザの受信機に戻り得ることを意味する。それから受信機はこのエコーからの強い干渉に遭遇し得て、そのパフォーマンスが影響され得る。
上記の問題は、以下の手順によって緩和できる。一つ以上の不適切に終端されたペアの状態は、LT−DSL334かあるいはユーザ設備310−2または310−4のどちらかによって検出できる。この状態を検出することは、探査信号を送信して受信された反射信号を測定するかあるいはLT−DSL334とユーザ310−2/310−4の一人の間で異なる周波数におけるチャネル挿入損失を測定することによって、不適切に終端されたペアを示すパターンを同定することで達成できる。
そのような状態が検出された後、以下のステップの一つ以上を取ることができる:a)LT−DSL334とユーザ設備310−2は、それらの送信パラメータを変更して不適切な終端の効果を考慮に入れても良い。送信パラメータの変更は、強いエコー干渉を持つ周波数または増加したチャネル減衰をもつ周波数が情報送信のためにより重くなく使われるようにするものであろう(例えば、対応するトーンに割り当てられたビットの数を削減することによって);b)LT−DSL334はそのソースまたは負荷インピーダンスを変更し、ユーザ設備310−2または310−4はそのソースまたは負荷インピーダンスを変更して、不適切な終端の衝撃を緩和しても良い。
一実施形態では、テーブルベースのアプローチが使われ、そこでは各テーブル行が不適切な終端のシナリオに相当する。各シナリオはユーザの一人がペアに不適切に接続されているという離散したイベントに相当するので、そのようなシナリオの数は限られている。テーブルの要素は、行のシナリオについて最適である予め演算された送信パラメータ(例えば、周波数毎のビットおよびパワー割当、等化器設定、符号化パラメータ、インピーダンス設定、アナログフロントエンド設定)を含む。
LT−DSL334によって送信された信号は、ユーザ310−2から310−4の全てによって受信されるが、異なる程度の劣化(例えば、減衰および分散)をもってである。殆どの状況では、LT−DSLから最も離れて位置しているユーザが最も多くの劣化をもって受信された信号を有する。外部ノイズも異なるユーザに異なるやり方で影響を与え得るので、同じペア上の下流送信はユーザ310−2/310−4の各々において異なる信号対雑音比(SNR)によって特徴付けされることが期待される。状況は上流についても同様である:ユーザ310−2/310−4からLT−DSL334への同じペア上の上流送信は、ソース(ユーザ310−2/310−4の一人)によって異なる受信機SNRを有する。
より複雑でない実施形態では、送信された信号が最も悪いチャネルおよびノイズ状態をもつユーザ(例えば、最も悪いSNRをもつユーザ)によって信頼性をもってデコードできるように、LT−DSL334の送信機がその送信パラメータ(例えば、周波数毎のビットおよびパワー割当、前方向誤り訂正符号化パラメータ)を調節する。この場合には、下流方向に送信された信号は、下流トラフィックの単一ストリームを含む。信号は全てのユーザによってデコードされ、トラフィックは全てによって「見られる」。しかしながら、各ユーザは、それにアドレスされたトラフィックパケットを読み続けるだけで、他のユーザ宛のパケットは廃棄する。好ましい実施形態では、意図しない盗聴を防止するように暗号化が適用される。
上流方向に送信することは、多数のユーザが送信することを同時に試みる可能性のために「衝突」の挑戦を提起する。そのような衝突を防止するため、LT−DSLはユーザが上流方向に送信する時間を制御する。LT−DSLは個々のユーザに制御信号を送っても良い。そのような制御信号の各々は、上流送信のために規定された時間間隔を使うことの許可をユーザに与える。LT−DSLはそのような制御信号を送っても良く、数ミリ秒毎にそのユーザへの時間の割当を再割当しても良い。LT−DSLはよって、サービス需要および優先度に従って全てのユーザに帯域幅をタイムリーなやり方で割り当てても良い。この解決策は、上流帯域幅割当の問題を解決するためにパッシブ光ネットワークにおいて採用されたものと同様でもある。なお、この解決策は、もし全てのユーザが同期されていればより良く働き、これは例えば、VDSL2勧告(ITU-T G.993.2)に規定された同期モードを使うことによって達成でき、文献では「ジッパー」技術としても知られている。しかしながら、状況によっては、他の技術を代わりに使っても良い。
代替的実施形態では、下流送信は、信号の一部のみか各ユーザによってデコードされるようになる。周波数分割多重アクセス(FDMA)技術が使われる時、送信された信号の異なる周波数は異なるユーザのための情報を運搬する。この場合には、信号は全てのユーザによって完全にデコードされない。そのような方式では、LT−DSLから最も離れて位置するユーザに低周波数を割り当てて、LT−DSLに最も近く位置するユーザに高周波数を割り当てることが有利である。時間分割多重アクセス(TDMA)も使うことができ、それではユーザは割り当てられた時間においてだけ信号をデコードする。クラウドデコーディング、スフェアデコーディング、およびブロードキャスト送信の概念を含んだマルチユーザ技術が適用されても良い。
他の実施形態では、上流送信は、ユーザが同時に送信できるようにできる。衝突は、周波数(FDMA)または時間(TDMA)のどちらかで送信を適切に分離することによって回避することができる。連続デコーディングを含んだマルチユーザ受信機技術が可能であっても良い。これらの代替的なアプローチでは、DSLオプティマイザーがサービス需要に基づいて利用可能なリソースの割当を管理できる。
LT−DSLによる個々のユーザへの帯域幅の割当は、バースト状のデータトラフィック(例えば、ウェブブラウジング、インターネットプロトコルテレビジョン、IPTV)が存在するとより複雑となる。そのようなトラフィックは、ユーザによって経験された帯域幅需要の急激な増加を動的に考慮に入れることで改善される。そのような技術は、PONの文脈では動的帯域幅割当(DBA)として知られている。
好ましい実施形態では、ユーザとLT−DSLの間の論理コネクションは、優先度またはトラフィッククラスによって特徴付けられる。(そのような論理コネクションは、PONではトラフィックコンテイナーまたはT−CONTとして記載される。)各ユーザについて多数のそのような論理コネクションがあることができる(例えば、低優先度インターネットトラフィックのためのもの、または高優先度ビデオトラフィックのためのもの)。LT−DSLは、各論理コネクションに相当するバックログやキューサイズにういてユーザの各々を調査しても良い。LT−DSLはそれで全てのユーザによって経験されたキューサイズを知り、また各ユーザについて各コネクションの相対的優先度も知る。この情報に基づいて、LT−DSLはそれからユーザに送信帯域幅を割り当てることができる。
DBAのために使うことができるいくつかの方法がある。そのような方法の一つは、各論理コネクションにその優先度レベルを特徴付ける「重み」を割り当てる、加重ラウンドロビン(WRR)である。WRRは、リソース割当のためのラウンドロビン(RR)方法の変形バージョンであり、それでは論理コネクションの各々はラウンドロビンの形で送信する時間を与えられる。しかしながら、より高い重みは、論理コネクションがそのような送信について相対的により多くの時間を割り当てられることを意味する。
代替的な方法は、優先度キューを使用することである。そのような方式では、各論理コネクションは優先度レベルが割り当てられる。優先度キューが使われ、それは最も高い優先度レベルをもつ論理コネクションに時間がまず割り当てられるように動作する。更に別の最も効率的な方法は、キュー比例スケジューリングであり、それではユーザのデータレートはそれらの付随するキュー深さに比例する。
本発明の実施形態で使用されるコントローラは、あらゆる好適な構成のものであることができる。いくつかの例が図4Aと4Bに示されている。図4Aに示された本発明の一実施形態によると、制御部400は、システムを動作され恐らくその使用を最適化する際に、ユーザおよび/または一人以上のシステムオペレーターまたはプロバイダーを支援する、コントローラ410(例えば、DSLオプティマイザー、DSMサーバ、DSMセンターまたはダイナミックスペクトルマネージャーとしてかそれと共に機能するデバイス)のような、DSLシステムに連結された独立したエンティティの一部であっても良い。(DSLオプティマイザーは、ダイナミックスペクトルマネージャー、ダイナミックスペクトル管理センター、DSMセンター、システム維持センターまたはSMCと呼ばれても良い。)
発明のいくつかの実施形態では、コントローラ410は完全に独立したエンティティであり得る一方、他の実施形態では、コントローラ410はCOまたは他の位置からある数のDSLラインを操作しているILEC(Incumbent Local Exchange Carrier)またはCLEC(Competitive Local Exchange Carrier)であり得る。図4A中の鎖線446から見られるように、コントローラ410はCO446中にあっても良いし、またCO446およびシステム内で動作しているあらゆる会社から独立した外部のものであっても良い。しかも、コントローラ410は、DSLおよび/または多数のCO中の他の通信ラインに連結されておよび/またはそれを制御していても良い。
制御部400は、収集手段として同定されるデータ収集部420と、分析手段として同定される分析部440を含む。図4Aに見られるように、収集手段420(それはコンピュータ、プロセッサ、IC,コンピュータモジュール等であることができる)は、NMS451、AN441におけるME444および/またはME444によって維持されるMIB418に連結されても良く、それらのいずれかまたは全ては例えばADSLおよび/またはVDSLシステムの一部であっても良い。データは、ブロードバンドネットワーク471を通して(例えば、TCP/IPプロトコルまたは他のプロトコルまたは与えられたDSLシステム内の通常の内部データ通信の外にある手段を介して)収集されても良い。
これらのコネクションの一つ以上は、制御部400に、システムおよび、もし適切であればそれ以外のどこか、からの動作的データを収集することを許容する。
データは、一度または時間に渡って収集され得る。いくつかの場合には、収集手段420は周期的ベースで収集するが、それは需要に応じてまたはあらゆるその他の非周期的ベース(たとえば、DSLAMまたは他のコンポーネントが制御部にデータを送る時)でデータを収集することもでき、よって制御部400に、もし望ましければ、その情報、動作等を更新することを許容する。手段420で収集されたデータは、マルチループセグメントおよび/またはマルチループジャンクションタップおよびそれらのユーザを含んだ一つ以上のDSLシステムの動作に関する分析とあらゆる決定のための分析手段440(それもまたコンピュータ、プロセッサ、IC,コンピュータモジュール等であることができる)に提供される。
図4Aの例示的システムでは、分析手段440は、コントローラ410中の信号生成手段450に連結されている。この信号生成器450(それはコンピュータ、プロセッサ、IC,コンピュータモジュール等であることができる)は、通信システムのモジュールおよび/または他のコンポーネント(例えば、システム中のADSLおよび/またはVDSL送受信機および/または他の設備、コンポーネント等)に命令信号を生成して送るように構成されている。これらの命令は、データレート、送信パワーレベル、符号化および潜伏要求、スケジューリングおよび実装を維持すること、システム構成命令、参照および送信ワイヤ用法、周波数用法、タイムスロット割当等、に関する命令を含み得る。命令は、コントローラ410が、コントローラ410に連結された通信システムの構成するためおよび/または動作を制御するためのベースを決定した後に生成されても良い。
本発明の実施形態は、収集されたデータ、以前に収集されたデータ等に関係するデータベース、ライブラリ、またはその他のデータのコレクションを使うことができる。この参照データのコレクションは、例えば図4Aのコントローラ410中のライブラリ448として格納され、分析手段440および/または収集手段420によって使われても良い。本発明のいくつかの実施形態では、制御部400は、PC、ワークステーションなどの一つ以上のコンピュータおよび/または一つ以上のコンピュータプログラム製品に実装されても良い。収集手段420および分析手段440は、ソフトウェアモジュール、ハードウェアモジュール、または両方の組み合わせであっても良い。大量のモデム、ライン、ユーザ等と働いている時に、データベースが導入されて、収集されたデータの量を管理するのに使われても良い。
本発明の他の実施形態が図4Bに示されている。DSLオプティマイザー465は、DSLAM485または他のDSLシステムコンポーネント(例えば、RT,ONU/LT等)の上におよび/またはそれとの関係で動作し、そのいずれかまたは両方は電気通信会社(”telco”)の建物495上にあっても良い。DSLオプティマイザー465は、DSLオプティマイザー465にそれのための動作的データを収集、組み立て、条件付け、操作および/または供給することができるデータモジュール480を含む。モジュール480は、PCなどのような一つ以上のコンピュータに実装されることができる。モジュール480からのデータは、分析(例えば、動作的データ、与えられた通信ラインのための収集されたデータ、通信システムへの制御および動作的変更等の利用可能性および信頼性を決定すること)のためのDSMサーバモジュール470に供給される。情報はまた、telcoに関連しても関連しなくても良いライブラリまたはデータベース475から利用可能であっても良い。
動作選択器490が、通信システムの動作に影響を与える信号を実装するのに使われても良い。そのような決定は、DSMサーバ470によってまたはあらゆる他の好適なやり方によってなされても良い。選択器490によって選択された動作的モードはDSLAM485および/またはあらゆるその他の適切なDSLシステムコンポーネント設備に実装される。そのような設備は、顧客建物設備499のようなDSL設備に連結されても良い。デバイス485は、DSLオプティマイザー465によって注文されたあらゆる変更を実装するのに使うことができる。図4Bのシステムは、図4Aのシステムと類似のやり方で動作できるが、本発明の実施形態を実装したままで差異が達成可能である。
図4Aと4BのコントローラまたはDSLオプティマイザーは、図3に記載されたもののようにシステムの管理において使われても良い。そのようなコントローラまたはDSLオプティマイザーは、動作サポートシステム(OSS)あるいはtelco(電話会社)またはサービスプロバイダーのその他の管理システムを通して外部的にそれに提供されても良い、トラフィック需要およびトラフィック優先度の知識を持つことができる。そのようなコントローラまたはDSLオプティマイザーは、各ユーザと各論理コネクションに対応するトラフィック統計を追跡し、それらの統計を分析し、サービスプロバイダーのOSSシステムに報告することもできる。最後に、コントローラまたはDSLオプティマイザーは、図3に提示されたシステムの優先度とトラフィッククラスを調節しても良い。
そのような調節は、例えばITU-T G.984.4(“Gigabit-capable Passive Optical Networks: ONT management and control interface specification”)に規定されたものと同様なインターフェースを使って行うことができるが、他のインターフェースを代わりに使っても良い。トラフィックコンテイナー(T−CONT)は、ユーザとLT−DSLの間の論理コネクションを特徴付けるのに規定されても良く、そのようなT−CONTは、DSLオプティマイザーによって構成されることができる。DSLオプティマイザーは、キュー構成オプション、最大キューサイズ、バッファオーバーフローによって引き起こされたパケットの廃棄のための閾値、WRRのための重み、バックプレッシャー動作オプションおよびその他のようなT−CONTのパラメータを構成することができる。
図5は、本発明の一つ以上の実施形態に従ってユーザおよび/またはコントローラによって使われることができる典型的なコンピュータシステムを描いている。コンピュータシステム500は、主要ストレージ506(典型的にはランダムアクセスメモリ、またはRAM)と主要ストレージ504(典型的にはリードオンリーメモリ、またはROM)を含んだストレージデバイスに連結された、あらゆる数のプロセッサ502(中央処理ユニット、またはCPUとも呼ばれる)を含む。CPUとシステム500のいくつかのコンポーネントは、本発明の実施形態において使用されることができる単独のデバイスである集積回路またはチップとして実装されても良い。
主要ストレージ504は、CPUに一方向的にデータと命令を転送するように行動し、主要ストレージ506は、典型的には双方向的なやり方でデータと命令を転送するのに使われる。これらの主要ストレージデバイスの両方は、上述したコンピュータ読み取り可能な媒体のあらゆる好適なものを含んでいても良い。大容量ストレージデバイス508も、CPU502に双方向的に連結されて追加のデータ格納容量を提供し、上述したコンピュータ読み取り可能な媒体のあらゆるものを含んでいても良い。大容量ストレージデバイス508は、プログラム、データ等を格納するのに使われても良く、典型的には主要ストレージより遅いハードディスクのような二次的格納媒体である。大容量ストレージデバイス508内に保持された情報は、適切な場合には、仮想メモリとして主要ストレージ506の一部に標準的なやり方で組み込まれても良い。CD−ROM514のような特定の大容量ストレージデバイスも、CPUに一方向的にデータを渡しても良い。
CPU502はまた、ビデオモニター、トラックボール、マウス、キーボード、マイクロホン、タッチ感応式ディスプレイ、トランスデューサーカードリーダー、磁気または紙テープリーダー、タブレット、スタイラス、音声または手書き認識機、または他のコンピュータのようなその他の入力装置のような一つ以上の入出力デバイスを含んだインターフェース510に連結されている。最後に、CPU502はオプションとして、一般的に512として示されているネットワークコネクションを使ったコンピュータまたは電気通信ネットワークに連結されても良い。そのようなネットワークコネクションにより、CPUはネットワークからの情報を受信しても良いし、上述した方法ステップを行う過程でネットワークに情報を出力しても良いことが意図されている。上述したハードウェア要素は、この発明の動作を行うための多数のソフトウェアモジュールを規定しても良い。例えば、コードワード合成コントローラを実行する命令は、大容量ストレージデバイス508または514に格納され、主要メモリ506との関係でCPU502上で実行されても良い。好ましい実施形態では、コントローラはソフトウェアサブモジュールに分割されている。
図6は、本発明の実施形態で使用するのに好適な図3のDSL−LT334のような、DSL−LTの一部600の例を示す。LTは、4つのDSLループ603−1から603−4に連結され、それらを通してDSLデータがCPEsに送られ、CPEsから受信される。上述したように、ループは、マルチループセグメントとして一緒に使われ、4つのループ全てが異なるCPUs間で共有される。ループの数は、状況に合わせて適応されても良い。4つのループは、描写の目的のためだけに示されている。各ループは、それぞれ一つのLT送受信機601−1から601−4に連結されている。
その一方で、LTはネットワークトラフィックに連結されている。図6の例では、二人のユーザがサービスされている。従って、第一のユーザに送られるべき受信されたネットワークトラフィック605−1と、第二のユーザに送られるべき受信されたネットワークトラフィック605−2の第二のストリームまたはシーケンスがある。同様に、ネットワークに送られるべき第一のユーザからのネットワークトラフィックのためのコネクション607−1と、ネットワークに送られるべき第二のユーザからのネットワークトラフィックのためのコネクション607−2がある。
第一のユーザの入ってくるトラフィックは、LT中の逆マルチプレクサ609−1に適用されて、受信したデータを分離され非多重化されたトラフィックに分割する。逆マルチプレクサは、例えばイーサネット(登録商標)、ATM、またはフレームリレーといったネットワークフォーマットから、DSLラインのマルチループセグメントを通して送信するのに好適なフォーマットへ、データを変換する。これは、第一のユーザに宛てられたトラフィックを他のトラフィックの全てから分離することを含む。逆マルチプレクサは、DSLラインの各々についてLT送受信機に連結されているので、データはDSLラインのいずれの一つ以上の上で送られて良い。
同様に、DSLラインの各々からの第一のユーザの出て行くトラフィックは、マルチプレクサ611−1に連結される。マルチプレクサはマルチループセグメントからデータを集め、一緒に合成して、それをネットワークトラフィックに適当なフォーマットに変換する。
第二のユーザのための同様の逆マルチプレクサ609−2は、第二のユーザの入ってくるトラフィック605−2と送受信機601の各々に連結される。第二のユーザのための同様のマルチプレクサ611−2は、LT送受信機601からのトラフィックを受信し、それを多重化し、それをネットワーク607−2に送り出す。
モジュール609および611における多重化および逆多重化動作の潜在的な実施形態は、例えば、「DSL結合」のためのITU−T勧告に記載されている。ITU−T勧告G.998.1は、ATMベースのマルチペア結合を記載し、ITU−T勧告G.998.2は、イーサネット(登録商標)ベースのマルチペア結合を記載し、ITU−T勧告G.998.3は、時分割逆多重化を使ったマルチペア結合を記載している。結合を行う技術はよって当業者に周知であり、それらは609および611の多重化および逆多重化動作に直接適用することができて、それぞれ:a)複数のDSLライン上で送信されるべき多数のデータストリーム上の単一のデータストリームを分解し、b)複数のDSLライン上で受信された多数のデータストリームを合成して、単一のデータストリームを再生する。
LT送受信機601は、PVU224について図2に示されるように、ベクトル化動作を行うように連結されても良い。
図7は、LT送受信機601の例をより詳細に示す。2つのデータ入力ライン、第一のユーザのための1つと第二のユーザのための1つ、の各々は、それぞれのバッファまたはキュー621−1、621−2に適用される。バッファは、トラフィックを集め、更なる処理を待つようにそれをそれぞれのキューに置く。2つのバッファからのデータは、データの2つのソースを一つのシーケンスに合成するマルチプレクサ625に適用される。マルチプレクサは、いくつかの実施形態では、データを適当なサイズのパケットに形成し、ヘッダとフッタ、同期またはいかなるその他の望ましい識別子をデータに施す。多重化されたデータはそれからエンコードされ、変調629され、連結されたDSLライン603上に送信されるようにハイブリッド633に適用される。
接続されたDSLライン603に対して、バッファ621、マルチプレクサ625、エンコーダ/変調器629およびハイブリッドは送信チェインを形成する。マルチプレクサは、2人のユーザについての送信データを取り、それらを単一のDSLループ603上に送信することができる単一のビットストリームに合成する。これは様々な異なるやり方でなすことができる。一つの例では、マルチプレクサはまずキューの一つからパケットを選択し、もし暗号化が使われているのであればパケットを暗号化し、ヘッダ、フッタ、またはその他の識別子を添付してパケットが適当なユーザに向けられていることのマークを付けて、それからパケットをエンコーダ/変調器629に提供する。
キューの一つからパケットを選択するには、様々な異なるアプローチのいずれかを使うことができる。2人のユーザだけの現行の例では、単純なアプローチを使うことができる。しかしながら、もしより多くのユーザがいれば、パケット選択に優先度および重み付けの方式を適用することに大きな利点があることができる。2人のユーザについての単純なアプローチでは、マルチプレクサは単純に2つのキューの間で交互にすることができる。一つのキューが空のとき、それはそのキューをとばして、送るデータを有するキューからのパケットだけを送る。両方のキューが空のとき、ダミーパケットまたはその他のタイプのパケットを送ることができる。ラウンドロビンアプローチを使うこともできる。これは、音声またはストリーミングアプリケーションのようなより高い優先度のパケットや、緊急サービス顧客のようなより高額支払いまたはより高い優先度の利益となるように重み付けできる。これの代わりに、最も長いキューが優先度を受けることができる。
マルチプレクサ625またはデマルチプレクサ627は、例えば、ITU−T勧告G.993.2(VDSLS2), “Transport Protocol Specific Transmission Convergence (TPS-TC) function”に記載されているように実装することもできる。この勧告は、いわゆる”gamma interface”において”User application interfaces”を通して多数のチャネルからのユーザデータが提供されるモジュールについての記載を含む。勧告は、多数のチャネルからのユーザデータを、いわゆる”alpha/beta interface”における“Physical Medium Specific Transmission Convergence (PMS-TC) function”に提供すべきデータストリームに合成するのに使われるべきプロトコルを指定する。多数のチャネルからのユーザデータは、図7に示されるUser1、User2へのトラフィックに相当しても良い。
マルチプレクサ625の出力は、”alpha/beta interface”に相当しても良い。逆に、勧告はまた、PMS-TC functionからの単一のデータストリームを多数のチャネルについてのユーザデータに分解するために使われるべきプロトコルも指定する。そのようなプロトコルは、デマルチプレクサ627の実装のために使われることができる。
受信チェインでは、データはハイブリッド633においてDSLライン603を通して受信され、ベースバンドビットストリームに変換されるように復調およびデコーディングモジュール631に適用される。このデータはそれからデマルチプレクサ627に適応され、それは第一のユーザからのデータを第一のバッファ623−1に送り、第二のユーザからのデータを第二のバッファ623−2に送る。適当なバッファ623から、特定のネットワークインターフェースについて適当であるように、データをネットワークに送り出すことができる。
受信チェイン中のデマルチオプレクサ627は、復調されデコードされたパケットを受信し、それからどのユーザがパケットを送ったかを決定する。もし暗号化が使われていれば、それはパケットをユーザ1バッファ623−1またはユーザ2バッファ623−2のどちらかに提供する前にパケットを復号することもできる。正しいバッファを選ぶことへの最良のアプローチは、それぞれのユーザのCPEsからどのようにパケットが送られたかによる。もしパケットがヘッダ、フッタ、コーディングまたは何らかの他のやり方で識別またはマークされていれば、デマルチプレクサは識別またはマーキングを使ってパケットを適当なキューに送ることができる。他の実施形態では、パケットは特定の時間割当に従って受信されても良い。パケットの受信時間はそれからタイムスロット割当または順次送信割当のテーブルと比較されて、適当なキューを決定することができる。
図8は、図6のLT送受信機601のための代替的構成を示す。図8の例では、2人のユーザのためのデータはやはりバッファ621−1、621−2に収集される。エンコードされたデータはまた、連結されたDSLライン603上の2人のユーザへの送信のためにハイブリッド633に適用される。しかしながら、この例では、両バッファからのバッファされたデータはまずマルチユーザデータシンボルエンコーダ635に適用されて、データをエンコードする。エンコードされたデータは、それからIDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)ベースの変調器637に適用される。IDFT変調の後、データはハイブリッドに適用される。
同様に、DSLラインを通して来たハイブリッド633から受信されたデータは、DFT(Discrete Fourier Transform)復調器641に適用される。復調されたデータは、それからマルチユーザデータシンボルデコーダ639に適用され、それは各ユーザからのデータを分離して、各ユーザのデータをそれ自身のバッファ631−1、631−2に適用する。バッファでは、データは行列待ちさせられ、それから図7の例でのようにネットワーク上に送り出される。
図7と図8の両方では、2人のユーザだけがサポートされている。サポートされたユーザの数は、より多くの入力および出力と、より多くのバッファを追加することによって増加させることができる。図がより容易に理解されるようにするために2人のユーザだけが示されている。いくつかの状況では、マルチループセグメントを共有するユーザの数は、ペデスタルまたはSAIを共有するユーザの数に基づいて決定することができる。他の状況では、ユーザの数は、各ユーザのトラフィック需要に基づいて決定することができる。より多くのユーザは、同時にループを使用している各ユーザについてのデータレートを削減する。
図9は、図8のマルチユーザデータシンボルエンコーダ635の例をより詳細に示す。示されているように、エンコーダは2つのキュー621−1、621−2に連結されている。2つのキューが示されているが、より大きな数のユーザをサポートするためにより多くが提供されても良い。第一のキューはバッファされたデータを第一の変換器645−1に提供し、それは離散マルチトーンのようなマルチキャリア送信システム内のQAM変調されたサブキャリアの信号点配置ポイントにデータをマップする。描かれた例では、キューからのデータは、ユーザ1のためのビット(またはバイト)1からNを示しているb(1) 1,b(1) 2,b(1) 3...b(1) Nとして示すことができる値をもったビットまたはバイトの形で来る。これらは信号点配置ポイントにマップされ、図9の例では、それはQAM信号点配置にあり、するとポイントxはx1,x2,x3,...xM1である。信号点配置ポイント値はそれから、第一および第二のユーザのデータをシンボルに合成する合成ブロック647に提供される。シンボルは、図8に示したように、IDFT変調637に渡される。
第ニのユーザについては、バッファされたデータb(2) 1,b(2) 2,b(2) 3...b(2) Nが同様に、QAM信号点配置にマップされるように第二のキュー621−2から変換器ブロック645−2へ提供される。この場合の変換器の出力は、y1,y2,y3,...yM2として示すことができる。マップされたQAM信号点配置ポイントはまた、上述したように、合成器647にも供給される。
合成は、様々な異なるやり方で行うことができる。2人のユーザだけをもつ一例では、2つの信号点配置ポイントを、単一のシンボルにマップされるように一緒に合成することができる。他の例では、シンボルの第一のセットが第一のユーザについて使われ、シンボルの第二のセットが第二のユーザについて使われる。この第一、第二のモデルは、時分割多重化システムにおけるように形式化された時間割当に拡張されることができる。多数のトーンまたは周波数がDSLライン603上で使われる他の例では、一人のユーザのためのシンボルはトーンの一つのセットにマップされ、他のユーザのためのシンボルはトーンの他のセットにマップされる。これは、形式化された周波数分割多重化システムに拡張されることができる。より高い周波数はより低い周波数よりも、距離に渡る減衰、ノイズおよび干渉により敏感であるので、より高い周波数をより近いユーザに割り当てて、より低い周波数をより遠くのユーザに割り当てることができる。周波数割当の選択は、どの周波数がどのユーザによって最も良く受信されたかを決定するノイズまたは信号品質測定を使って行うこともできる。更に別の例では、2つの信号点配置ポイントは、マルチ次元プリコーダを使って単一のシンボルに一緒に合成することができる。
図9の例では、合成器647の出力は、第一のユーザのためのより低い周波数におけるシンボルx1,x2,x3,...xM1の第一のセットと、より高い周波数における第二のユーザのためのシンボルy1,y2,y3,...yM2の第二のセットとして示されている。典型的な状況では、第一のユーザは第二のユーザよりも近いが、しかしながら、状況によってこの周波数の割当を決定する他のファクターがあっても良い、他の例では、両方のユーザが周波数の広い範囲に割り当てられて、両方のユーザがワイドバンドDMTシステムの恩恵をより多く受けるようにする。
図10は、図8のマルチユーザデータデコーダ639の例を示す。データは、復調の後で復調器641から受信され、抽出モジュール649に適用される。このモジュールは受信されたデータシンボルからQAM信号点配置ポイントを抽出する。これらはより低い周波数のユーザ2についてはデータポイントz1,z2,z3,...zM1として、そしてより近くより高い周波数のユーザ1についてはw1,w2,w3,...wM2として受信されていることが示されている。信号点配置ポイントの2つの別々のセットが、信号点配置ポイントをビットストリームに変換し戻すそれぞれの変換器651−1、651−2に提供される。ビットストリームは、それからユーザ1とユーザ2のためのキュー623−1、623−2にそれぞれ適用される。更に別の例では、マルチユーザデコーダは、最大尤度ジョイントデコーダかまたは連続的デコーダである。
図11は、CPE設備の一部であるか、またはシステムの別の部分で実施されることができるDSL−NT(Network Termination)デバイス700の例を示す。そのようなデバイスは、オフィスや家庭のような特定の顧客の建物において設置されて、DSLデータサービスへのアクセスを提供しても良い。デバイスは、下流チャネル703と上流チャネル701をもつ2ウェイネットワーク通信に取り付けられる。これらのチャネルは、コンピュータ、サーバ、ルータ、またはアクセスポイントに直接連結されることができる。上流チャネルは、データを別々のチャネルまたはグループに分けて、データをNT送受信機のセット709−1、709−2、709−3、709−4に供給する、逆マルチプレクサ705に連結される。本例では、マルチループDSLセグメントの各ループ711−1、711−2、711−3、711−4について一つの送受信機がある。各送受信機は、ループに直接連結されて、そのループのための2ウェイ通信を提供する。
各DSLループ711から受信されたデータは、それぞれの送受信機709に適用される。送受信機は全てデータマルチプレクサ707に連結され、それは4つの受信されたデータストリームを単一のデータのシーケンスに合成し、そのデータをネットワーク703に供給する。反対に、ネットワーク701からのデータは、4つの送受信機709−1、709−2、709−3、709−4によって送信されるべき4つのデータストリームに逆多重化される。図6でのように、図中のループの数は4つに限られているが、状況によってより多くのまたはより少ないループが使われても良い。図11では、4つのループは全て一つのユーザネットワークに連結されていることに注意されたい。同様のNTデバイスは、同じ4つのループに連結された各顧客において位置して、ユーザの全てによってマルチループセグメントが共有できるようにしても良い。
NT送受信機709は、CVUについて図2に示されるように、ベクトル化動作を行うように連結されても良い。
図12は、発明の一実施形態に従って使うことができる図11の送受信機709の例を示す。図12では、逆マルチプレクサ705からのデータはまず受信バッファ721においてバッファされ行列待ちさせられる。データはこれによってパケットに形成され、暗号化モジュール723に渡される。これら2つのモジュールは、示されて記載された他のモジュールの事実上全てについてそうであるように、合体されることができる。暗号化モジュールは要求はされておらず、特定のアプリケーションによって、様々な異なるタイプの暗号化のいずれかを使うことができる。このユーザからの送信が特定の時間において送られるべきである時には、送信スケジューリングが使われる。
上述した通り、多数のユーザまたは顧客がマルチループセグメントを共有する時、区別されるべき、異なるユーザからの送信のために異なるやり方がある。一つのやり方は送信時間を割り当てることによる。これは2人のユーザの時分割多重化の形に相当する。そのような場合には、送信スケジューラーが、適当な割り当てられたまたはスケジュールされた時間までバッファされたデータを保持し、それからデータをエンコーダおよび変調器727に送る。エンコードと変調の後、データは対応するDSLループ711を通して送られるようにハイブリッド729に渡される。送信時間は、例えば、タイムスロット割当または割り当てられた送信時間のテーブルを参照することによって決定することができる。そのようなテーブルは、埋め込まれた動作チャネルのような制御チャネルを使って送ることができる。割当のテーブルは、初期化メッセージとして送ることができる。この情報をどのようにしていつ送るかの選択は、特定のアプリケーションに基づいて行うことができる。
他の実施形態では、ユーザは周波数によって区別される。送信スケジューリングの代わりに、周波数シフターを使うことができまたは変調器を制御することができ、データが適当なトーンまたは周波数上だけに変調される。ユーザを区別するための他の方式を収容するのに他の変形が行われても良い。多数のアプローチを組み合わせることもできる。
DSLループ711から受信されたデータはハイブリッド729を通して復調およびデコードブロック731に渡される。このブロックの特定の性質は、変調とエンコードの性質に依存する。デコードされたデータは、それからパケット検査および復号モジュール733で復号されることができる。データは、それからデータキューおよびバッファ735に渡される。データは、それがそれから顧客に送信されることを許容する図11のマルチプレクサ707への送信のためにキューの中で待つ。
検査および復号モジュール733では、もし暗号化が使われていれば、パケットは復号され、この動作の特定の性質は、使われた暗号化のタイプに依存する。このモジュールのパケット検査の側面は、パケットがこの特定のユーザに向けられているかどうかを決定することを含む。一実施形態では、パケットは、パケットの意図された受取人を示すのに使われているヘッダ、フッタ、またはその他のマーカーについて検査されることができる。もしこのCPEデバイスに対応するユーザが意図された受取人であれば、パケットはキュー735に送られることができる。ヘッダ、フッタ、またはマーカーはパケットから剥ぎ取られて、パケットがユーザのネットワーク構成により良く従うようにする。一方、もしパケットがこのユーザに意図されていなければ、それは送られず、代わりに次のパケットによって上書きされるか廃棄される。
パケット検査は、CPEデバイスに、それが受信することを意図されていないパケットを受信することなく、他のユーザと多数のDSLループセグメントを共有することを許容する。他の実施形態では、このユーザのためのパケットを他のユーザのためのパケットから区別するのに復号プロセスを使うことができる。成功裡に復号することができるパケットは、このユーザのためのものであると決定することができる。成功裡に復号することができないパケットは廃棄される。
図13は、図11の送受信機709への代替的アプローチを示す。この送受信機は、図8、9,10の例でのように、DFT復調とIDFT変調をサポートし、同様のアプローチと技術が適用される。図13の例示的送受信機について、データは、マルチループセグメントのループの一つに相当する、DSLライン711上で受信される。このデータは、ハイブリッド747を通して復調器749に運ばれる。復調器は、図8の復調器641によって使われたアプローチと同様に、データを復調するのにDFTを使う。復調されたデータは、それから図10のそれと同様のマルチユーザデータシンボルデコーダ751に送られる。デコーダから、データは、それが図11のマルチプレクサ707に送られることを許容するバッファ753中に行列待ちさせられる。
他の方向では、逆マルチプレクサ705からのデータは、それがマルチユーザデータシンボルエンコーダ743に提供される前に送信バッファ741中に行列待ちさせられる。このエンコーダは、図9の例と同様に動作する。エンコードされたデータは、IDFT変調器のような変調器745に渡され、そこからハイブリッド747を通してDSLループへ渡される。
LT設備でのように、NT設備は、あらゆる数のDSLループとあらゆる数の同時または共有されたユーザをサポートするように適応されることができる。4つのループが簡単のために示されているが、多くの場合には3つから7つのループがよりあり得ても良いことを、図2から見ることができる。ループの特定の数は、どれほど多くのループが利用可能であるかと、トラフィック需要とに基づいて決定することができる。同様に、ユーザの数は、ペデスタルに接続されたユーザの数によって、またはあらゆるその他の適当な考慮によって決定されることができる。図面は、例としてのみ扱われるべきである。
図14は、どのようにしてCOにおけるLT設備または中間位置とCPEにおけるNT設備との間で通信を確立することができるかの例を提供する。CPE−NT設備が設置されてオンにされた時、それはそれからブロック801においてそれのLTとの通信を初期化することによって開始できる。これは認証、パスワードおよびパスキー交換、設備および加入の識別、通信で使われるべきあらゆる標準または慣例、および通信が始まる前に望まれ得るあらゆるその他の適当な動作を含むことができる。これらの動作は、典型的には初期化メッセージまたは(ITU−T勧告G.997.1, G994.1, G992.1, G992.3, G992.5, G993.2に記載された)埋め込まれた動作チャネル上で搬送されたメッセージを使って行われるが、しかし、あらゆる他のタイプの制御チャネルが代わりに使われることができる。この認証の後、ブロック803において、LTは送信時間のテーブルを、テーブルを使うことについての開始時間の表示と共にNTに送る。
テーブルは、多くの形式を取ることができる。NTによって維持されるマスターテーブルは、割当が行われているユーザへのポインターまたは参照によってマーク付けされたタイムスロットまたは時間間隔を有することができる。タイムスロットは、開始および終了時間によって示されても良いし、またはもしタイムスロットが均一または標準化された長さのものであれば、それらはマーカーまたはインデックスによって示されても良い。NTは、テーブル全体またはそれに関係するテーブルの部分のみを受信しても良い。代替的実施形態では、テーブルは、NTによって使われるために割り当てられた周波数またはトーンのテーブルまたはリストである。これら2つの可能性の代わりに、またはそれらに追加して、様々な他のタイプのテーブルまたはリストが使われても良い。
ブロック807において、NTは、テーブルまたはリストが正確に受信されているかどうかを決定する。もしそうでなければ、ブロック809において、否定的受領通知、NACK、がLTに送られてプロセスは終了する。別の時間に別の認証を試みることができるか、またはLTは単にテーブルまたはリストをもう一度送ることを試みることができる。
もしテーブルが正しく受信されれば、NTは、肯定的受領通知、ACK、をLTに送ることができる。テーブルはメモリに格納され、参照された開始時間がアクセスされ、ブロック813において、NTとLTが通信を開始する。
一般に、本発明の実施形態は、一つ以上のコンピュータシステムに格納されたかそれを通して転送されたデータを含んだ様々なプロセスを採用する。本発明の実施形態はまた、これらの動作を行うためのハードウェアデバイスまたは他の装置に関する。この装置は、要求された目的のために特別に構築されても良いし、またそれはコンピュータに格納されたコンピュータプログラムおよび/またはデータ構造によって選択的に活性化されたか再構成された汎用コンピュータであっても良い。ここに提示されたプロセスは、いかなる特定のコンピュータまたは他の装置にも生来的に関連するものではない。特に、ここでの教示に従って書かれたプログラムと共に様々な汎用のマシンを使っても良いし、あるいは要求された方法ステップを行うより特殊化された装置を構築するのがより好都合であっても良い。
上述した本発明の実施形態は、コンピュータシステムに格納されたデータを含む様々なプロセスステップを採用する。これらのステップは、物理的量の物理的操作を要求するものである。必然的にではないが通常、これらの量は、格納され、転送され、合成され、比較され、あるいはそうでなければ操作されることが可能な電気的または時期的信号の形を取る。これらの信号をビット、ビットストリーム、データ信号、制御信号、値、要素、変数、特性、データ構造等と呼ぶのが、主に慣例的な用法の理由のために、時々好都合である。しかしながら、これらの全ておよび同様の用語は適当な物理的量と関連付けられるべきものであって、これらの量に適用された都合の良いラベルに過ぎないことを憶えておくべきである。
更に、行われる操作は、しばしば識別する、適合する、または比較するというような用語によって呼ばれる。本発明の一部を形成する個々に記載された動作のいずれにおいても、これらの動作はマシン動作である。本発明の実施形態の動作を行うための便利なマシンには、汎用デジタルコンピュータまたは他の同様なデバイスを含む。全ての場合において、コンピュータを動作させる際の動作の方法と演算の方法自体との間の区別には留意すべきである。本発明の実施形態は、電気的または他の物理的信号を処理して他の望ましい物理的信号を生成するのにコンピュータを動作させるための方法ステップに関する。
本発明の実施形態はまた、これらの動作を行うための装置に関する。この装置は、要求された目的のために特別に構築されても良いし、またそれはコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に活性化されたか再構成された汎用コンピュータであっても良い。ここに提示されたプロセスは、いかなる特定のコンピュータまたは他の装置にも生来的に関連するものではない。特に、ここでの教示に従って書かれたプログラムと共に様々な汎用のマシンを使っても良いし、あるいは要求された方法ステップを行うより特殊化された装置を構築するのがより好都合であっても良い。種々のこれらのマシンのために要求された構造は、上に与えられた記載から現れるであろう。
加えて、本発明の実施形態は更に、様々なコンピュータ実装された動作を行うためのプログラム命令を含むコンピュータ読み取り可能な媒体に関する。媒体とプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計され構築されたものであっても良いし、またはそれらは一般的に利用可能な種類のものであっても良い。コンピュータ読み取り可能な媒体の例には、ハードディスク、フロッピー(登録商標)ディスク、磁気テープのような磁気的媒体;CD−ROMディスクのような光学的媒体;光ディスクのような磁気光学的媒体;リードオンリーメモリデバイス(ROM)およびランダムアクセスメモリ(RAM)のようなプログラム命令を格納して行うように特別に構成されたハードウェアデバイスを含むが、これらに限定はされない。プログラム命令の例には、コンパイラによって作成されるようなマシンコードと、インタープリターを使ったコンピュータによって実行されても良い高次レベルコードを含んだファイルの両方を含む。
ここでは、DMTシステムの周波数帯域幅の4096および/または8192トーンを使った例が提供されているが、しかし、より広い周波数の帯域を含んだ他の周波数帯域幅スペクトルを使っても良い。しかも、他の例示的システムでは、FDMが使われる一方で、いくつかのシステムではNEXT/echo打ち消しを使っても良い。一つの技術は、他よりも有利であっても良いしおよび/または他に対して不利を有していても良い(例えば、NEXT/echo打ち消し技術に対するFDMのより低いデータレート)。
本発明の以下の詳細な記載は、発明の一つ以上の実施形態に言及するが、そのような実施形態に限定されない。むしろ、詳細な記載は描写的であることだけを意図されている。図面に対してここで与えられた詳細な記載は説明の目的のために提供されており、発明はこれらの限定された描写的かつ例示的な実施形態を越えて広がっている。
本発明の多くの特徴および利点は記載から明白であり、よって、添付された請求項は発明のそのような特徴および利点の全てを包含することが意図されている。更に、数々の変形や変更が可能であるので、本発明は描写され記載されたその通りの構築および動作に限定されない。従って、記載された実施形態は限定的ではなく描写的なものとして取られるべきであり、発明はここに与えられた詳細に限定されるべきではなく、以下の請求項と、現在または将来において予知可能か予知不可能であるかに拘わらずそれらの等価物の全範囲によって規定されるべきである。