专利名称：用于非对称数字用户线调制解调器的环路诊断模式的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对不能实现成功连接的非对称数字用户线(ADSL)用户环路进行错误诊断的系统和方法。
背景技术：
在数据通信中，远程访问和数据检索正变得日益流行。互联网的扩大为普通公众提供了可用的巨大的信息网络。随着互联网的增长和技术的进步，信息容量不断增加，其细节日益复杂。过去主要由文本组成的信息已发展为包括静态图像和动画以及声音。由于传统的电话调制解调器通信对高效通信而言速度太慢，这种被传输的信息的容量的增长需要高速的互联网连接。
用于高速通信的一种主张是引进数字用户线(DSL)。DSL最诱人的特征之一是它可以使用已经存在的基础设施来实现。DSL分享通常用于电话通信的铜质双绞线。然而，只有一小部分的双绞线可用带宽(0到4kHz)被用于简易老式电话业务(POTS)，DSL利用从4kHz到大约1.1MHz的频谱来传输数据。
非对称DSL(ADSL)是目前最实用的DSL技术，并因此应用最广。由于其下传(向用户)容量大于上传(来自用户)容量，因此ADSL是非对称的。通常使用离散多频(DMT)方案。将从4kHz到1.1MHz的频谱分为256个子信道或子通道，每一个带有4.3125kHz的带宽。每个子信道使用正交幅度调制(QAM)来运载2到15比特/QAM的码元。
根据ADSL标准ITU G.922.2，为初始化通信连接，要出现几个阶段。这些阶段包括信号交换(handshaking)、收发设备训练、信道分析和交换。
信号交换用于确定通信端点(如ADSL调制解调器)的性能和属性，并用于指示用于初始化后的协议。在办公中心的ADSL调制解调器或终端单元被称为ATU-C，类似地，在用户处或远程位置的ADSL调制解调器或终端单元被称为ATU-R。
用于信号交换的信令方法被设计为健壮的(robust)。二进制相移键控(BPSK)调制经常被用于调制载有相同数据的多个单子通道子载波。通常，ATU-C和ATU-R交换包含关于端点类型、频率范围和被支持的DMT子载波数的信息的报文。
在收发设备训练期间，线路各端的收发设备接收DMT码元流，调整接收机增益，执行码元时序恢复以及训练所有均衡器。在这一阶段可选地还可执行回声消除训练步骤。
在信道分析阶段，收发设备交换容量信息，并执行详细的信道特性表征。ATU-R和ATU-C试图测量特定的信道属性，如不可用的子载波、每个子载波基础上的环路衰减、SNR以及任何其它的将影响可能的传输比特率的信道缺陷。基于所发现的信道特性，ATU-C首先提供将用于连接的总比特率和编码开销。
交换阶段设置用于连接的上传和下传的最终的总的传输率。这些最终的速率基于对在信道分析阶段测得的信道参数的计算而确定，并且无需与信道分析阶段提供的最初速率一致。
另外，交换阶段设置向前纠错(FEC)和交织器配置。总的来说，该配置与用于信道的最佳比特率接近。四个载波用于调制报文的比特，每个载波使用正交相移键控(QPSK)调制技术承载2个比特。
由于ATU-C控制数据率，如果ATU-R不能支持任何提供的速率，两端将回到初始化过程的开始。否则，ATU-R以它能支持的速率作出响应。
然而，有时候收发设备可能由于差的信道条件而不能成功地到达数据传送阶段(称为SHOWTIME)。在这种情况下，需要能够诊断妨碍收发设备初始化的问题以纠正或避免这些问题的系统。
本发明的一个目的是消除或减轻至少一些上述不足之处。
发明内容
依据本发明的一个方面，提供了在线路条件非常差而使调制解调器不能以标准的适应方式(compliant manner)初始化时，用于在ATU-R和ATU-C之间交换诊断信息的过程。
本发明的一个优点是收发设备能够在训练时交换诊断信息。
本发明的进一步的优点是即便在差的信道条件下，所测出的诊断信息也能够可靠地交换。
依据本发明的另一方面，提供了一种用于在ADSL用户环路上建立通信的方法。该方法包括如下步骤确定在调制解调器之间通信的初始化期间不能进入初始化和训练完成后的数据发送阶段(SHOWTIME)；根据上述的确定，由所述调制解调器中的一个请求进入诊断模式；诊断不能以预定标准支持通信的线路条件；以及以比预定标准低的标准建立通信。
附图简要说明下面结合附图描述本发明的仅仅作为示例的实施例。附图包括
图1是环路诊断时序图；图2是报文格式示意图；图3是信道衰减报文的示意图；图4是静线噪声功率谱密度报文的示意图；图5是信噪比报文的示意图；图6是图3到图5的所有参数的综合报文的示意图。
优选实施例的详细描述为方便起见，说明书中类似的标号指代附图中类似的结构。参照图1，示出了环路诊断时序图。所示出的时序图包括两列，第一列代表从ATU-C传送的信号，第二列代表从ATU-R传送的信号。时间竖直地表示，并从列的顶部向底部进展。
在初始化期间，如果确定不能满意地进入SHOWTIME，则ATU-R或ATU-C请求进入诊断模式。一旦进入诊断模式的请求被产生，收发设备开始重复普通的初始化。然而，在信噪比SNR测量完成之后，收发设备进入诊断连接模式。在目前的标准下，在C-MEDLEY和R-MEDLEY期间确定SNR，在紧随MEDLEY状态的C-EXCHMARKER和R-EXCHMARKER之后进入诊断模式。在诊断状态期间，在先前的初始化状态收集的信道信息被交换。
在环路诊断状态序列期间，通常在所述MEDLEY状态开始时初始化的计数器持续计数。该计数器用于固定状态转移的大小。优选地，所有的状态转移都发生在计数器的值为64的倍数时。
进一步，传送信道信息的报文使用1/8比特/DMT调制是优选的。“1”被编码为8个连续的REVERB码元，而“0”被编码为8个连续的SEGUE码元。REVERB和SEGUE码元在现行标准中定义。可选地，可以将“0”编码为8个连续的REVERB码元，而将“1”编码为8个连续的SEGUE码元。64个SEGUE码元，称作C-SEGUE-LD或R-SEGUE-LD，被定义为时间标记，并在报文之前。
诊断模式优选是非常健壮的，或至少要与G.hs信号技术一样的健壮。这是由于REVERB和SEGUE信息与8码元重复技术一起使用。在REVERB和SEGUE期间，周期性的多子通道信号通过环路传送。由于信号是周期性的，码元间干扰ISI和信道间干扰ICI的影响大大降低，而时间抖动对性能的影响增强。另外，可通过在解调之前平均所重复的信号、或在通常包括相同数据的解调帧上使用选择多数的方法，来使用时间分集，从而进一步提高性能。
为了减少回声对性能的影响，ATU-C和ATU-R之间的报文传送是半双工的。优选采用该方法，因为回声消除器由于信道条件不好而不能正确地被训练。
由于回到信号交换没有好处，因而被破坏的接收报文不会触发初始化重置过程。在信噪比(SNR)差的信道上，第二次初始化失败的机会相对比较高，结果环路诊断被进一步延迟，并可能使处理进入无限环路状态。因此，报文发送协议被确定为“重复/请求”技术，采用特定数目的尝试以正确传送信息。可以由销售商(vendor)设置该特定数目，并独立地实现。
环路诊断过程的信道发现、收发设备训练和信道分析期间的状态持续时间是固定的。也就是说，一端的状态转换不依赖于对远端的状态转移检查。这使得本过程相通于依赖对环路另一端状态检测更加健壮，特别是在环路条件差的时候。
允许上传方向的报文比下传方向的报文长，在下传方向的信道条件通常更好。提供比下传报文长2倍到3倍的上传报文经常是可能的。
进一步，为训练的目的，在环路诊断程序期间，通告普通模式下的最近的初始化的失败原因的报文被交换。在一个实施例中，不在标准报文中而在初始化过程的C-MSG1和R-MSG1中交换该报文。可选地，如在说明书中下文将详细描述的那样，该报文与其它报文交换。该报文进一步包括在最后的初始化过程中成功到达的最后状态的索引。这有助于区别由于坏的环路条件引起的故障和由于其它原因(诸如互通性问题)引起的故障。
可能的故障的一些例子和相应的报文代码包括a)失败-原因容量不足“00010001”；b)失败-原因所接收报文中的一个CRC错误“00100010”；c)失败-原因超时“01000100”；d)失败-原因不期望的接收的报文内容“10001000”；e)失败-原因未知“00000000”；以及f)成功“11111111”。
在图1所示的实施例中，ATU-R发送了三个不同的报文，这些报文被称为R-MSG-LD1，R-MSG-LD2，R-MSG-LD3，ATU-C只发送了一个报文C-MSG-LD。本领域的技术人员应该意识到所选的报文数只是为了说明的方便。
参照图2，用于上面所列报文的格式由标号200总体指示。该报文包括序列号字段202和本体204。对于上传方向，也就是数据由ATU-R发送，序列号字段指出被发送的报文是三个报文中的哪一个，“00010001”标识第一报文R-MSG-LD1，“00100010”标识第二报文R-MSG-LD2，“01000100”标识第三报文R-MSG-LD3。只有一个下传报文C-MSG-LD1，它的序列号被设置为“00010001”。如不同的序列字段号所示，一部分标识数据的方向，即标识是上行还是下行，一部分标识报文号。
在本实施例中，不同报文的信息字段被定义如下。参照图3，用于第一报文R-MSG-LD1的数据域通常由标号300指示。第一报文中的数据代表环路的信道衰减。信道衰减(ATN)是对称为尖端与环路(tip and ring)的信道传送功能的估计。任何接收放大和过滤器从估计中排除。要考虑所有对传送器的频率整形，并从估计中减去。ATN被提供给每一个下传信道号Nds。一个字节被用于代表每个ATN(i)，其十进制值ATN(i)，i＝0，1，...，Nds-1，代表作为0.5dB的倍数的衰减。也就是，用于i集合的以dB表示的信道衰减为ATN(i)*0.5。ATN(i)值255被保留，以指示信道衰减估计对该集合不可用。
参照图4，用于第二报文R-MSG-LD2的数据字段由标号400总体指示。第二报文中的数据代表环路的静线噪声功率谱密度(PSD)。静线噪声PSD(NSD)是对称为尖端和环路(tip and ring)的静线噪声PSD的估计。从估计中排除任何接收增益和过滤机制。一个字节被用于代表每个NSD(i)，其十进制值NSD(i)，i＝0，1，...，Nds-1，代表作为-1dBm/Hz的倍数的NSD。也就是，用于i集合的NSD为-NSD(i)dBm/Hz。NSD(i)值255被保留，以指示PSD估计对该集合不可用。
参照图5，用于第三报文R-MSG-LD3的数据字段由标号500总体指示。第三报文中的数据代表环路的信噪比(SNR)。SNR是对MEDLEY状态期间所测量的信噪比的估计。从估计中排除任何接收增益和过滤机制。一个字节被用于代表每个SNR(i)，其十进制值SNR(i)，i＝0，1，...，Nds-1，代表作为0.5dB的倍数的SNR。也就是，对于i集合的SNR为SNR(i)*0.5。SNR(i)值255被保留，以指示信道衰减估计对该集合不可用。
参照图6，用于下传报文C-MSG-LD1的数据字段由标号600总体指示。上传报文中的数据代表环路的ATN、NSD以及SNR。如以上对图1的描述，有三个上传报文和一个下传报文。
通常，将16比特的循环冗余校验附加在报文上，并以与用于当前标准中使用的C/R-MSG1信号的CRC同样的方式计算。与用于传送报文的同样的调制技术用于传送16比特的CRC。
上述参数，ATN、NSD和SNR，是被认为有用的、优选的用于诊断的被传送的最小量的参数。进一步，优选还传送附加参数，也就是可达数据率(ATTNDR)。如果不传送ATTNDR，也可从其它参数中估计出来，然而，这种估计经常不精确，因此优选地也传送ATTNDR。虽然本文没有详细描述ATTNDR的传送，但对本领域的技术人员来说，它和其它参数的传送是显而易见的。
再次参照图1，本实施例的操作描述如下。一旦收发设备进入诊断模式，ATU-C传送填充信号C-TREF-LD，在当前标准中，其与C-TREF1相同，是包含单子通道的码元。填充信号持续预定的时间周期，优选地为64的倍数。这该时间中，ATU-R传送R-SEGUE-LD信号，其为报文信号的前奏，随后传送报文信号本身R-MSG-LD1。ATU-R随后传送填充信号R-QUIET-LD。
一旦R-QUIET-LD1被接收，ATU-C使用C-ACK确认该报文，在本实施例中，确认报文C-ACK由“01010101”代表，并使用与用于报文的一样的1/8比特/码元调制技术传送。如果ATU-C没有识别出或没有收到该报文，那么它继续传送其填充信号C-TREF-LD。如果ATU-R在预定的时间周期内没有收到确认信号C-ACK，它通过重传R-SEGUE-LD然后传送第一报文R-MSG-LD1来传送该第一报文R-MSG-LD1。
进一步，ATU-C传送确认信号C-ACK、而ATU-R可能没有收到它。ATU-R如上所述地重传第一报文R-SEGUE-LD1，ATU-C接收该报文，并解析标识符，确定该报文已被接收。ATU-C注意到该报文是重传的并重新发送确认信号C-ACK，如果预定次数的传送报文R-MSG-LD1的尝试都失败了，那么过程终止。该预定次数由销售商(vendor)定义。
如果ATU-R收到了确认信号C-ACK，它通过传送R-SEGUE-LD然后传送第二报文R-MSG-LD2来传送该第二报文R-MSG-LD2。第二报文与第三报文的传送过程与第一报文的传送过程类似。
在响应第三报文R-MSG-LD3报文而传送了最后的确认报文C-ACK之后，ATU-C发送至少256个码元的C-TREF-LD，对ATU-R编程以传送上面所描述的三个报文ATN、NSD和SNR。仅当没有收到C-ACK时才重复。如果检测到R-SEGUE-LD状态，这表明ACK报文被破坏，ATU-R已再次传送R-MSG-LD3。
然而，一旦最后的C-ACK信号被接收，ATU-R开始传送填充信号，在本发明的实施例中，其为R-QUIET-LD或者没有信号。这样，如果在时间帧内ATU-C没有检测到R-SEGUE-LD状态，ATU-C发送C-SEGUE-LD状态及其报文C-MSG-LD1。接下来是与ATU-R传送报文时类似的状态序列。
与应用在从ATU-C接收的最后的确认报文C-ACK的条件相类似的条件应用在从ATU-R接收的最后的确认报文R-ACK上。在响应最后的C-MSG-LD1报文发送确认报文R-ACK之后，ATU-R发送至少256个码元的R-QUIET-LD，如果在该时间帧内ATU-C没有检测到C-SEGUE-LD状态，ATU-R假定环路诊断过程终止并进入R-QUIET状态。
该过程也可在从ATU-C到ATU-R的相反方向中使用，以传达所有ATU-C中的ATN、NSD和SNR值，所有报文都是反向的。
尽管已结合特定的实施例对本发明进行了描述，但在不脱离权利要求所定义的本发明的精神和范围内，对本发明的不同的改变对本领域的技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种用于在ADSL用户环路上建立通信的方法，所述方法包括如下步骤(a)确定在ATU-R和ATU-C之间通信的初始化期间不能进入SHOWTIME阶段；(b)根据所述确定，由所述ATU-R和ATU-C中的一个请求进入诊断模式；(c)诊断线路条件为不能以预定标准支持通信；以及(d)以比所述预定标准低的标准建立通信。
2.根据权利要求1所述的方法，所述ATU-R和ATU-C在所述诊断模式期间交换诊断信息。
3.根据权利要求1所述的方法，所述线路条件是预定的信噪比。
全文摘要
一种用于在ADSL用户环路中建立通信的方法，该方法包括如下步骤确定在调制解调器之间通信的初始化期间不能进入SHOWTIME阶段；根据所述确定由所述调制解调器中的一个请求进入诊断模式；诊断线路条件为不能以预定标准支持通信；以及以比预定标准低的标准建立通信。
文档编号H04M3/08GK1537362SQ02815094
公开日2004年10月13日 申请日期2002年7月30日 优先权日2001年7月30日
发明者阿尔贝托·吉内西, 斯科特·麦克莱农, 麦克莱农, 阿尔贝托 吉内西 申请人:卡提纳网络公司