用于预测成功的DSL线路优化的方法和装置与流程

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本发明的实施例涉及预测dsl线路的成功优化。

背景技术：

dsl线路优化是复杂的过程，其包括可能在多个闭环迭代期间调整各种物理层配置，诸如数据传输速率、噪声保护、操作裕度等。这种过程的结果不确定性是由于在通道中存在难以预测的脉冲噪声以及每个dsl线路可呈现唯一基础的诸如干扰、衰减等特性而产生的。虽然存在挑战，但预测dsl优化的结果是至关重要的，以使例如合适的资源可有效地在dsl网络中分配。例如，可给予性能改进后优化被预测为显著好于另一线路的线路更高的优先权，来发送至dsl优化器以进行优化，例如，如果对在一定时间或特定时段多少线路可被优化存在限制。

现有技术对dsl性能优化的预测限于捕获简单、普通或绝对的条件，诸如当违反了系统等级限制(例如，如果所希望的后优化速率在通道容量以上)时，或当所希望的优化方向不可行(例如，如果dsl线路不稳定并且所希望的后优化速率在当前传输速率以上，而在同一时间改进速率和稳定性两者被认为是不可能的)时。总之，现有技术在预测dsl性能优化方面的尝试相比于在为更加常见的“频谱中部”事件提供dsl优化器的综合性能量化方面，可能在捕获低概率、频谱边缘事件方面更加精确。

附图说明

通过示例的形式而非限制的形式说明了实施例，并参考如下结合附图考虑的详细描述可以更充分地理解实施例，其中：

图1图示了实施例可操作的示例性体系结构；

图2为本发明实施例的流程图。

图3为本发明实施例的流程图。

图4为根据本发明实施例的dsl线路的成功优化概率相对dsl特性的各种测量结果的当前性能状态/目标性能状态的图表。

图5为根据本发明实施例的dsl线路的成功优化概率相对dsl特性的各种测量结果的当前性能状态/目标性能状态的图表。

具体实施方式

本发明的实施例主要旨在应用于有线宽带通信系统，但也可用于无线通信和一般随机系统。其包括无源光网络(pon)、点对点光纤宽带、有源以太网宽带、利用有线电缆数据服务接口规范(docsis)的电缆宽带和数字用户线路(dsl)。

如本文所使用的，术语“dsl”指代各种dsl技术中的任何一个和/或变体，如，非对称dsl(adsl)、adsl2、adsl2+、高速dsl(hdsl)、hdsl2、对称dsl(sdsl)、shdsl、超高速/超高比特率dsl(vdsl)、vdsl2、矢量化vdsl2和/或g.fast。这些dsl技术通常根据可利用的标准实现，如用于adsl调制解调器的国际电信联盟(i.t.u.)标准g.992.1(a.k.a.g.dmt)、用于adsl2调制解调器的i.t.u.标准g.992.3(a.k.a.g.dmt.bis或g.adsl2)、用于adsl2+调制解调器的i.t.u.标准g.992.5(a.k.a.g.adsl2+)、用于vdsl调制解调器的i.t.u.标准g.993.1(a.k.a.g.vdsl)、用于vdsl2调制解调器的i.t.u.标准g.993.2、用于支持矢量化的dsl调制解调器的i.t.u.标准g.993.5、用于支持重传的dsl调制解调器的i.t.u.标准g.998.4、用于实现握手的调制解调器的i.t.u.标准g.994.1(g.hs)和/或用于管理dsl调制解调器的i.t.u.g.997.1(a.k.a.g.ploam)标准。g.997.1标准基于g.997.1中定义的清楚的嵌入式操作通道(eoc)以及标示符比特的使用和g.992.x，g.993.x和g.998.4标准中定义的eoc消息而详细说明了adsl传输系统的物理层管理。此外，g.997.1指定用于配置、故障和性能管理的网络管理元件内容。在执行所公开的功能时，系统可利用在接入节点(an)可获得的各种操作数据(包括性能数据)。

图1图示了其中实施例可按照上述标准操作的示例性体系结构100。在图1，用户的终端装置102(例如，客户端装置(cpe)设备或计算机，网络节点、lan设备等)耦接至家庭网络104，家庭网络104又耦接至网络终端(nt)单元108。可部署多个终端单元(tu)设备。终端单元提供宽带连接、环路或线路的调制。在一个实施例中，nt单元108包括终端单元接收(tu-r)设备122(例如，宽带cpe，调制解调器或网关)。

在一个实施例中，宽带cpe122收集并存储性能和/或操作数据等到其管理信息库(mib)中，管理信息库(mib)为能够经过以下协议被访问的信息数据库：诸如简单网络管理协议(snmp)和用于从网络设备收集信息以提供至管理员控制台/程序的管理协议的网络管理协议；事务语言1(tl1)命令，tl1为用于在电信网络元件之间编程响应和命令的长期建立的命令语言；嵌入式操作通道(eoc)经基于tr-69的协议在dsl线路中信令；itu-tg.984.4和g.988onu管理和控制接口(omci)信令；docsis管理信令；开放线缆应用平台(ocap)；以太网oam信令；使用siepon用于以太网pon(epon)的扩展oam；网页服务接口；网页浏览器接口；或命令线路接口(cli)。“tr-69”或“技术报告069”关于dsl论坛技术规范，命名为cpewan管理协议(cwmp)，其定义终端用户设备的远程管理的应用层协议。xml或“扩展标记语言”兼容编程和接口工具也可被使用。在另一实施例，管理设备170中的任一个或多个收集并存储性能和/或操作数据到管理设备170可直接访问或经由网络终端单元108、网络管理站(nms)116、宽带网络106和家庭网络104中的任一个或多个可访问的管理信息库(mib)中。

在一个实施例中，网络终端单元108可通信地与本文描述的管理设备170连接。在另一实施例，调制解调器或网关122可通信地与管理设备170连接。系统中的每个调制解调器122可耦接至中心局(co)、头端或其他中心位置146的传输单元(tu-o)142。tu-o142位于中心局或头端146中的接入节点(an)114处。管理设备170同样地保持与tu-o142有关的性能和/或操作数据的mib。接入节点114可耦接至宽带网络106或其他广域网(wan)，如本领域技术人员理解的。调制解调器122和tu-o142中的每个由宽带连接112耦接在一起，在dsl的情况下，宽带连接112可为除基于dsl的通信以外还可承载其他通信服务的双绞线，诸如电话线路。宽带连接还可为点对点光纤、无源光网络(pon)、有线tv网络、混合光纤同轴(hfc)网络、固定无线网络或电力线载波(plc)网络。

管理设备170可由宽带服务的服务提供商管理或操作，或可由与提供宽带服务至终端用户的实体分离的第三方来操作。因此，根据一个实施例，装置170由与负责多个数字通信线路的电信操作者分离且不同的实体来操作和管理。

图1示出的若干接口用于确定和收集性能和/或操作数据。q接口126提供操作者的网络管理系统(nms)116与接入节点114之间的接口。

图1描述了根据若干可替代实施例在各种可选位置处操作的管理设备170。例如，管理设备170位于中心局或头端146处并与家庭网络104(例如，lan)和宽带网络106(例如，wan)连接。在另一实施例中，管理设备170在宽带网络106(例如，wan)上操作。在又一实施例，装置170作为远程服务器、服务器或云计算基础设施来操作。

如本文所使用的，术语“用户”、“订户”和/或“客户”指代各种服务提供商中的任一个向其提供和/或可潜在地向其提供通信服务和/或装置的人、企业和/或组织。进一步，术语“客户端”指代服务提供商将通信服务提供到的位置。示例性客户端包括住宅或办公室建筑。如本文所使用的，术语“服务提供商”指代提供、销售、供应、检修和/或维持通信服务和/或通信装置的各种实体中的任何一个。示例性服务提供商包括电话运营公司、线缆运营公司、无线运营公司、互联网服务提供商、竞争操作者或可独立地或结合宽带通信服务提供商提供用于诊断或改进宽带通信服务(dsl、dsl服务、线缆、光纤等)的服务的任何服务。

在本发明的一个实施例中，dsl管理系统(诸如前述任何管理设备170或位于任一个管理设备170中或与其相结合而操作与通信的dsl控制器)在dsl优化器实际尝试优化dsl线路性能之前，预测达到dsl线路112的改进性能。在本发明的实施例中，dsl控制器和/或dsl优化器可位于管理设备170、co146、an114、tu-o142、nt108和cpe122中的任一个中或与其结合操作。参考图2，在一个实施例200中，dsl管理系统在205开始过程，其在210获取优化前dsl线路112的当前性能状态，并且进一步在215获取优化后dsl线路的所希望的或目标性能状态。

除接收dsl线路的当前性能状态和目标性能状态外，dsl管理系统还在220获取dsl线路的dsl线路特性测量结果。在一个实施例中，被测量的dsl线路特性为dsl线路的数据传输容量和dsl线路的容量的当前利用率。一旦获取测量结果，dsl管理系统就从与多条dsl线路的性能优化相关联的信息记录存储库中识别与多条dsl线路的组或子集对应相关联的性能信息记录的特定组或子集，多条dsl线路的组或子集具有与要被预测的达到改进性能的dsl线路相似的dsl线路特性测量结果。例如，在一个实施例中，可在宽带cpe122收集并存储性能和/或操作数据到其中的mib中存储记录。在可替代的实施例，记录存储在与管理设备170耦接或通信的永久存储库(非易失性存储器)中，或存储在诸如co146、an114、tu-o142、nt108、宽带网络106和家庭网络104的管理设备可访问的其他设备中。通过搜索所有记录识别该组记录，以查找与具有和待被预测的达到改进性能的dsl线路相似的dsl线路特性测量结果的多条dsl线路有关的记录的组或子集。

在一个实施例中，dsl线路的dsl线路特性测量结果为数据传输容量的测量结果，以及dsl线路的数据传输容量的当前利用率的测量结果。在一个实施例中，dsl线路的容量被定义或表示为以下一种或多种：最大可达比特率(mabr)、dsl线路环路长度和dsl线路衰减。在一个实施例中，dsl线路的当前利用率被定义或表示为以下一种或两种：当前同步速率(sync)与mabr的比率，以及dsl线路的当前操作裕度。

管理系统在225将基于对所识别的与识别的dsl线路子集相关联的性能信息的记录子集的统计分析，来获取dsl优化器优化dsl线路的性能(将其从当前性能状态优化到目标性能状态)的概率，其中统计分析检测dsl优化器之前将dsl线路子集的性能从与当前性能状态相同或相似的状态优化到与目标性能状态相同或相似的状态来时的实例。例如，在本发明的一个实施例中，管理系统可对与所识别dsl线路子集的信息记录子集执行统计分析，统计分析检测dsl优化器之前将dsl线路子集的性能从包含或处于与当前状态近似相同的状态的当前性能状态的范围优化到包含或处于与目标性能状态近似相同的状态的目标性能状态的范围时的实例。

可以预期，各种应用可利用本发明的实施例。例如，一旦在225估计出优化概率，dsl管理系统可基于获取的dsl优化器将dsl线路的性能从当前性能状态优化为目标性能状态的概率，来确定该dsl线路的优化相对于另一dsl线路的优先级。另一dsl线路不需要以任何固定方式(无论关于容量、当前利用率、当前状态还是目标状态)与考虑中的dsl线路具有可比性。事实上，另一dsl线路的目标状态可以不同。例如，某个人可仅对比较将dsl线路的状态改进增量比率(增量＝目标利用率–当前利用率)的成功概率并保持dsl线路稳定方面感兴趣。在其它使用情况中，对于dsl线路，可将成功概率与可比较的容量或当前利用率或可比较的当前状态或可比较的目标状态或上述任何组合进行比较。

另一应用包括根据所获取的dsl优化器将dsl线路的性能从当前性能状态优化为目标性能状态的概率来分配dsl系统资源。又一应用涉及提供输出，该输出根据所获取的dsl优化器将dsl线路的性能从当前性能状态优化为目标性能状态的概率来建议用于dsl线路的服务产品。作为一个示例，假定服务产品由互联网服务提供商所支持的最小和最大数据传输速率定义，如果实施例确定将dsl线路状态从当前状态改进为客户的服务产品限制内的目标状态的概率非常低，则dsl系统可建议将服务产品降级为具有较低的最小数据传输速率的服务产品。可替代地，dsl管理系统可基于较佳目标状态的成功概率而建议升级至更高服务产品。

如上所述，管理系统在225将基于对所识别的与识别的dsl线路子集相关联的性能信息的记录子集的统计分析，来获取dsl优化器优化dsl线路的性能(将其从当前性能状态优化到目标性能状态)的概率，统计分析检测dsl优化器之前将dsl线路子集的性能从与当前性能状态相同或相似的状态优化到与目标性能状态相同或相似的状态来时的实例。在一个实施例中，这是通过计算所识别的与识别的dsl线路子集相关联的性能信息的记录子集表示dsl优化器之前已将dsl线路子集的性能从与当前性能状态相同或相似的状态优化到与目标性能状态相同或相似的状态的频率来实现的。

关于dsl线路的当前性能状态，在一个实施例中，当前状态被定义或表示为dsl线路的当前数据传输速率以及dsl线路的当前稳定性状态，其中当前稳定性状态为稳定状态或不稳定状态。在一个实施例中，当dsl线路代码违例和再次训练处于为dsl线路设置的阈值内时存在稳定状态，并且当dsl线路代码违例或再次训练处于为dsl线路设置的阈值以外时存在不稳定状态。

关于dsl线路的目标性能状态，dsl线路的目标性能状态被定义或表示为dsl线路的目标数据传输速率和dsl线路的目标稳定性状态，其中目标稳定性状态为稳定状态或不稳定状态，如上所定义。

参考图3，本发明的另一实施例300包括在dsl管理系统中的dsl优化器实际优化dsl线路的性能之前该dsl管理系统预测dsl线路达到改进性能。过程开始于305、算法训练阶段310，首先在315获取例如与dsl线路的性能优化相关联的性能相关的信息记录。在一个实施例中，每个记录提供dsl线路之一优化前的dsl线路特性测量结果、dsl线路优化前的第一性能状态以及dsl线路优化后的第二性能状态。根据在每个记录中提供的dsl线路特性测量结果，在320将记录分类为多个独立类别之一。在一个实施例中，每个类别由记录中表示的dsl线路特性测量结果的非重叠范围定义。

在一个实施例中，根据dsl线路特性测量结果将每个记录分类为独立类别包括：选择用于对每个记录进行分类使得与特定类别中的记录相关联的dsl线路预期具有相似的基础通道特性的dsl线路特性测量结果。在325，算法训练阶段的最后一步，针对记录的每个类别，实施例计算该类别中的记录表示相关联的dsl线路从第一性能状态被优化到第二性能状态的频率。在一个实施例中，针对第一状态和第二状态的任何值或任何范围或多个值，执行该类别中的记录从第一性能状态优化到第二性能状态的频率的计算。在一个实施例中，这些计算作为用于建立每个类别的任何可能的第一和第二状态的概率查找表的基础。

实施例接下来考虑成功优化预测阶段330，其中，作为第一步骤，在335获取dsl线路优化前的当前性能状态和dsl线路优化后的目标性能状态。该实施例在340进一步获取dsl线路的dsl线路特性测量结果，并在345搜索在算法训练阶段中编译的记录，以识别具有一dsl线路特性测量结果范围的记录的类别之一，该dsl线路特性测量结果范围包含或最类似于所获取的dsl线路的dsl线路特性测量结果，并且，在这种记录的类别中，基于计算出的所识别的类别中的记录表示相关联dsl线路从类似于当前性能状态的第一性能状态被优化到类似于目标性能状态的第二性能状态的频率，确定dsl优化器将dsl线路的性能从当前性能状态优化到目标性能状态的概率。

与本文描述的其他实施例一样，参考图3描述的实施例也可支持多个应用，诸如dsl管理系统基于所获取的dsl优化器将dsl线路的性能从当前性能状态优化到目标性能状态的概率，确定该dsl线路的优化相对于另一dsl线路的优先级，或根据所获取的dsl优化器将dsl线路的性能从当前性能状态优化到目标性能状态的概率，分配dsl系统资源，或者根据所获取的dsl优化器将dsl线路的性能从当前性能状态优化到目标性能状态的概率来提供为dsl线路建议服务产品的输出。

在该实施例，dsl线路的当前性能状态同样被定义为dsl线路的当前数据传输速率和dsl线路的当前稳定性状态，其中当前稳定性状态为稳定状态或不稳定状态，而dsl线路的目标性能状态被定义为dsl线路的目标数据传输速率和dsl线路的目标稳定性状态，其中目标稳定性状态为稳定状态或不稳定状态。

参考在图4绘制并在本发明的实施例测试期间收集的经验数据400，在算法训练阶段310，收集dsl优化被执行之前和之后dsl线路性能状态的足量的数据点。利用该数据，成功预测器阶段330能够计算后优化dsl线路状态达到目标性能状态的概率。在对本发明的一个实施例进行测试中选择的dsl线路的dsl线路特性测量结果为dsl线路的容量，以及dsl线路的容量的当前利用率。在dsl术语中，dsl线路的容量称为mabr(最大可达比特率)。本发明的实施例将当前利用率(uc)测量为synch/mabr，其中synch为当前同步速率。在本发明的一个实施例中，(mabr，uc)的选择源于mabr表示dsl线路的特征在于dsl线路的信号衰减和稳定噪声的容量。因此，具有相似的基础稳定统计的dsl线路在320被分组至同一类别。

uc表示dsl线路的容量被利用程度。选择uc的动机可用示例说明：如果dsl线路1和2具有相同的容量和相同稳定性状态，而线路2具有较低的利用率，则可预料到线路2面临更严重的非稳定噪声损伤，诸如线路的脉冲噪声。换言之，虽然线路相对利用不足，但由于出现了更严重的噪声损伤，因此线路2表现出与线路1相同的稳定性行为。因此，平均地，线路2将具有较低的可能性来成功达到优化后的目标性能状态。

图4图示说明了在本发明的一个实施例中单调递减uc的单调递减成功概率，根据经验验证使用(mabr，uc)作为dsl线路特性测量结果。参考图3的流程图，在成功预测阶段330期间，对于所考虑的dsl线路，基于mabr和uc的值来识别在340用于获取特性测量结果的dsl线路的合适类别。对于给定目标稳定状态和所希望的目标速率(ut)，从在算法训练阶段310期间在325得出的计算结果中检索成功概率。该成功概率又可用于各种dsl组件，以有效地分配网络资源。

图4包含两个图表405和410。两图表中考虑的dsl线路具有起始稳定性状态＝稳定。(提醒，在一个实施例中，当前状态包括起始稳定性和当前速率)。图表405对应于具有(4000，8000)kbps的范围的mabr的线路(提醒，在一个实施例中，dsl测量结果包括mabr和当前利用率)。水平轴对应于目标速率(提醒，目标状态由目标速率和目标稳定性组成)。目标稳定性＝稳定被考虑。两图表中的垂直轴为所计算的dsl优化器实现水平轴的目标状态的概率。图表405的每个曲线由当前利用率定义。例如，在当前稳定性状态为稳定并且当前速率＝当前利用率与mabr相乘(提醒，当前利用率＝当前同步速率/mabr)时，曲线415在具有[4000，8000kbps)的当前mabr和(0，0.2]的当前利用率的线路中提供所计算的dsl优化器实现水平轴的对应目标状态的概率。同样地，在当前稳定性状态为稳定并且当前速率＝当前利用率与mabr相乘时，曲线420、425和430在具有mabr和当前利用率的多个范围的线路中提供所计算的dsl优化器实现水平轴的对应目标状态的概率。

重要的是，(1)在405和410绘制的mabr的范围内，对于给定目标状态，随着当前利用率增加，达到目标状态的概率也会增加，并且(2)当mabr的范围改变(图表405至图表410)时，概率改变。尽管上述第(1)条支持本发明上述实施例，但(1)和(2)的合并还基于dsl测量结果验证了本文描述的dsl测量结果(mabr，当前利用率)的选择和总体上对线路组的需要。

图5以500图示说明了在本发明的一个实施例中单调递减uc的单调递减成功概率，根据经验验证了(mabr，uc)作为dsl线路特性测量结果的使用。特别地，图5包含两个图表505和510。两图表中考虑的dsl线路具有起始稳定性状态＝不稳定。图表505对应于具有[3000，5000)kbps范围的mabr的线路。水平轴对应于目标速率。目标稳定性＝稳定被考虑。两图表505和510中的垂直轴为所计算的dsl优化器实现水平轴的目标状态的概率。图表505中的每个曲线由当前利用率定义。例如，在当前稳定性状态为稳定并且当前速率＝当前利用率与mabr相乘(提醒，当前利用率＝当前速率/mabr)时，曲线515在具有当前mabr[3000，5000kbps)和当前利用率(0，0.2]的线路中提供了所计算的dsl优化器实现水平轴的对应目标状态的概率。同样地，在当前稳定性状态不稳定并且当前速率＝当前利用率与mabr相乘时，曲线520、525、530和535在具有mabr和当前利用率的多个范围的线路中提供了所计算的dsl优化器实现水平轴的对应目标状态的概率。在505和510中绘制的mabr的范围内，对于给定目标状态，随着当前利用率增加，达到目标状态的概率也增加，并且当mabr的范围改变(图表505至图表510)时，概率同样地改变。

根据本文描述的实施例，dsl管理系统或dsl控制器可为通用或专用计算机系统，在其中可执行用于使前述设备执行本文所讨论方法的任何一个或多个的指令集。在可替换实施例中，这些设备可与局域网(lan)、广域网、内联网、外联网或互联网中的其他机器相连接、联网、交互等。这些设备中的一个或多个可操作于客户端服务器网络环境中的服务器或客户端的容量内或作为对等网(或分布式)网络环境中的对等体操作。在特定实施例中，每个设备可为个人计算机(pc)、平板pc、机顶盒(stb)、个人数字助理(pda)、蜂窝电话、网络电器、服务器、网络路由器、开关或桥、计算系统、支持互联网的电视或能够(按序或以其他形式)执行指定机器要采取的动作的指令集的任何机器的形式。进一步，尽管仅说明了单个机器，但术语“机器”还被认为包括任何机器集合(例如，计算机)，其单独或联合地执行指令集(或多个指令集)以执行本文所讨论方法的任何一个或多个。

这些设备中的一个或多个可包括非暂时性机器可读存储介质(或更特别地，非暂时性机器可访问存储介质)，其上存储有实现本文描述的方法或功能的任一个或多个的一个或多个指令集(例如，软件)。软件还可驻留或可选地驻留于设备主存内，并且可进一步在由计算系统执行期间完全或至少部分地驻留于处理器，以及组成机器可读存储媒体的主存和处理器。软件可进一步通过网络经网络接口卡传输或接收。

尽管本文公开的主题已用示例的形式并根据具体实施例描述，但应当理解，所声明的实施例不限于明确枚举的公开实施例。相反，本公开意图覆盖本领域技术人员显而易见的各种修改和相似布置。因此，所附权利要求的范围应当给予最宽泛解释，以包含所有修改和相似布置。应当理解，以上描述意图为说明性而非限制性。多个其他实施例将对阅读和理解了以上描述的本领域技术人员显而易见。所公开主题的范围因此应参考所附权利要求以及权利要求的等同物的全部范围确定。