带有隐式信道探头的多种xDSL调制解调器的启动的制作方法

专利名称：带有隐式信道探头的多种xDSL调制解调器的启动的制作方法
背景技术：
1、发明的领域现有的发明针对于一种通信设备，像例如一个调制解调器和一种实现数据通信的方法，具体地针对一种检测各种通信配置并选择适当的通信配置以建立一个通信链接的装置和方法。
2、背景和其它信息的讨论传统的数据通信设备，像比如调制解调器(数字和模拟的)被已用应在公共交换电话网(PSTN)上以在第一处与第二处之间传输数据。这样的调制解调器一般工作在PSTN的传统话音频带(即大约0到4K的带宽)以内。早期的调制解调器通过PSTN传输数据的速度为大约300比特/秒，或更低。随着时间推移和因特网的逐渐普及，需要并发展了更快速的通信方案(例如调制解调器)。目前，存在的最快的模拟调制解调器(称为ITU-TV.34调制解调器，由国际电信联盟电信标准化部分(ITU-T)定义)，在理想条件下传输数据的速率大约为33,600比特/秒。称为ITU-TV.90调制解调器的混合数字模拟调制解调器，在理想条件下能够获得高达56,000比特/秒的数据传输速率。这些调制解调器连续在PSTN的约4KHz带宽内交换数据。
传送几个兆字节(MB)大小的数据文件并不奇怪。使用V.34调制方法工作的调制解调器传送这样一个文件需要较长的时间。结果，产生了对更快的调制解调器和因特网接入方法的要求。
相应地，许多新的通信方法被提出和/或发展以便在使用传统的4KHz带宽以上的频谱的本地双绞线上传输高速或宽带数据。例如，各种“不同类型”的数字用户线(DSL)调制解调器已经/正在开发，像例如DSL，ADSL，VDSL，HDSL，SHDSL和SDSL(所有这些统称为xDSL)，但不限于这些调制解调器。
每个xDSL的不同类型使用一种不同的通信方案，导致了不同的上行和/或下行传输速度，并利用双铰线通信信道的不同频带。各种结构的双铰线的大范围的物理和环境的限制导致了可行的通信带宽能力的期待值的大范围的变化。例如，依赖于双绞线(例如，CAT3线对CAT5线)的性能，一个给定的xDSL方案可能无法以它最高的标称数据传送速率传输数据。
尽管xDSL技术存在并提供了决解高速数据传送问题的希望，在快速发展和启动xDSL设备方面还存在若干困难。
各种xDSL方案中的若干种允许在一条双绞线上在话音频带和高于话音频带的频带上同时通信。要获得声音带宽和高于声音带宽的同时通信，一些不同类型的xDSL需要滤波器，包括低通滤波器，高通滤波器，及有时称为“分频器”的滤波器的组合。滤波器把进行话音频带通信的频带从进行数据通信的高于话音频带的频带分离开。在安装时滤波器的用途和类型会不同。
近来，技术和市字段上有消除或减少这些滤波器使用的趋势。这样，对一个给定的通信信道，滤波器的存在和/或类型常常不知道。这就需要通信装置在初始化通信方法前“知道”这些滤波器的存在和结构，因为这些滤波器影响到哪些通信方法是可行的。
很多不同xDSL和高速接入技术的解决方案已经在公众的、专有的和/或事实标准中描述过了。在一个连接的各个终端的设备可能使用一种标准(或多个标准)，它们可能(或可能不)相互兼容。通常，各种标准的启动程序和初始化方法至今还是不兼容的。
xDSL数据通信方案附近的线路环境，像例如它们与在传统话音频带(即0-4KHz带宽)以内通信的传统模拟调制解调器的共存能力，中心站设备的区别，线路的质量等等，千差万别的且复杂多样。相应地，为建立一个优化的且无干扰的通信连结，除了能够确定通信设备的能力，还能够确定通信信道的能力是必要的。
用户的应用可能具有很宽范围的数据带宽要求。尽管用户可以始终使用一个多xDSL盒中最高容量的xDSL标准，但通常那将会是最昂贵的服务，因为通信费用通常与可用的带宽相关。当使用低带宽应用时，用户可能希望有把低带宽xDSL指定为优选项的能力(相应地，廉价的通信服务)，在相反时使用宽带宽的xDSL服务。所以，希望具有一套能够自动向链路的另一端(例如，中心站)指明用户服务和应用要求的系统。
除了通信设备和通信信道的物理构成，调节器问题也影响高速数据接入。其结果是在一个通信信道的各个终端可能的结构组合呈指数增长。
1996年美国电信法案对最初安装金属双绞线对的现任电话提供者(ILEC)和竞争(CLEC)用户都开放了该电线对的广大基础设施。这样，多个提供者可能具有不同的责任和设备但使用同样一条电线对。
在一个给定的中心站终端，一条给定的通信通道(线路)可能只用于纯话音频带，ISDN，或者用于多种新的xDSL(ADSL，VDSL，HDSL，SDSL，等)中的一种服务。自从卡特电话案决定后，电话服务使用者(用户)在声音频带信道上放置(即安装和使用)通信用户站设备(例如，电话，应答机，调制解调器等)上拥有广泛的自由。但是，与租用的数据电路有关的用户站设备(CPE)通常由服务提供者配备。随着高速通信市字段的发展，用户也将期待和要求在选择和提供他们自己的CPE以在高速电路中利用高于传统话音频带的频带的自由。这将给服务提供者增加压力，即需要对大量的未预料到的连接到给定线路上的设备有所准备。
用户站(家庭，“办公室”等)的用户室内布线状况/结构和布线中已经与节点相连的装置范围各不相同并不可确知。派遣一个技术人员和/或技工去分析室内布线和/或进行安装对服提供者来说意味着很大的代价。因此，需要一种有效且便宜(即，非人工介入)的方法以便在存在过多通信方法和配置方案的情形下为线路提供初始化。
而且，在通信信道终端和实际的通信装置之间可能存在开关设备。这些开关设备可以用于将确定的线路导入确定类型的通信装置。
因此急需一种解决各种设备、通信信道和常规环境中的问题的高速数据接入启动技术(装置和方法)。
在过去，ITU-T公布了利用话音频带信道进行数据通信初始化的推荐方法。具体给出了两种建议1)建议V.8(09/94)一“利用公用电话交换网的数据传输的启动对话的进程”；和2)建议V.8bis(08/96)一“对利用公用电话交换网在数据线路终接设备(DCE)和数字终端设备(DTE)之间工作的公共模式的标识和选择的进程。
两种建议都用从各个调制解调器传输的比特序列来识别并协商共同的公共(共享的)工作模式，像采用的调制方案、协议等。但两种启动序列建议都只能用于传统的话音频带通信方法。而且，这些传统的启动序列不测试(和/或说明)调制解调器间通信信道的构成和/或状况。
但是，如果想成功地建立通信链接，在实际的相互连接之前，线路状况信息，像例如频率特性噪声特性、存在或不存在分频器等，在多个xDSL调制解调器进行连接协商时是有用的。
声音频带线路探测技术在本技术领域已知且能用于确定声音频带线路的状况信息。这些技术被用来优化一种给定的调制方法，像例如V.34，但还未被用来优化启动方法和/或通信选择方法。在一组有多种调制方法的装置中，使用V.8或V.8bis协商并选择一种具体的调制方法。在调制初始化序列开始之后，使用线路探测技术接收一些关于通信信道的状况的说明。如果确定在该点给定的通信信道不能有效地支持一种选定的调制方法，现有技术将采用一种费时的探试(即自我学习)的低效技术以试图找到一种有效的调制方法。
为了建立一种改进的通信链接，需要一种在试图选择最适合的通信方法之前观察(检查)线路状况的方法。尽管已创立了提高给定调制的数据速率的技术，但是现有技术没有提供使用信道信息帮助选择通信方法的方法。
遗憾的是，在现在的技术状态下，能力协商是在不知道主要的信道结构的情形下进行的。而关于频谱、分频等的明确知识对于最适合的通信机制(调制)的决定过程的选择是至关重要的。
定义在以后的讨论中，将用到以下的定义启动站(呼叫站)-DTE，DCE和其它发起xDSL服务启动的相关终端设备；应答站-DTE，DCE和其它应答GSTN中的呼叫的相关终端设备；载波组—一组和一种具体的xDSL建议的PSD表征码相关的一个或多个频率；CAT3-设计并测试敷缆和敷缆元件以无障碍地传输16MHz通信。用于声音和数据/LAN的10兆比特每秒的流量；CAT5-设计并测试敷缆和敷缆元件以无障碍地传输100MHz通信；通信方法—通信形式，有时指调制解调器，调制，线路代码等；下行流—从xTU-C到xTU-R的传输方向；
差错帧-含有帧检验序列(FCS)错误的帧；Galfz-一个值为8116的八比特组；即，一个HDLC标志的反码；初始化信号-初始化启动进程的信号；初始化站-DTE，DCE和其它初始化启动进程的相关终端设备；无效帧-除了透明的八比特组外，在标态间少于四个八比特组的帧；消息-通过调制传输来传递的成帧的信息；金属局域环路-通信信道5，形成局域环路的金属线通到客户室内。
响应信号-响应于初始化信号所发出的信号；响应站-对来自远程站的初始化通信事务作出响应的站；对话-在网络中的计算机或设备之间，从开始到结束所测到的正在进行的通信连接；信号-由基于音调的传输来传递的信息信令族一一群载波组，其为给定的载波间隔频率的整数倍；分频器一设计用来将金属局域环路分为两个工作频带的高通滤波器和低通滤波器的组合；电话模式-工作模式，其中选择声音或其它音频(而非经过调制的载有信息的消息)作为通信方法；事务-消息序列，以肯定的确认[ACK(1)]，否定的确定(NAK)，或者超时为结束；终端一站；和上行流从xTU-R到xTU-C的传输方向。
缩略语下面的缩略语在整个详细讨论中使用；ACK-确认消息；ADSL-非对称数字用户线路；
ANS-V.25应答音调；ANsam-V.8调制的应答音调；AOM-管理，运行和经营；CCITT-国际电报电话咨询委员会；CDSL-消费者数字用户线；CR-能力请求；CL-能力清单；CLR-能小清单请求；DCME-数字电路复用设备；DPSK-微分编码二进制相移键控；DIS-数字标识信号；DMT-离散多音调；DSL-数字用户线路；EC-回波消除；EOC-嵌入工作信道；ES-退出信号；FCS-帧检验序列；FDM-频分复用；FSK-频移键控；GSTN-公用电话交换网(与PSTN相同)；HDSL-高级数据链路控制；HSTU-信号交换收发机单元；IETF-因特网工程特别工作组；ISO-国际标准化组织；ITU-T国际电信联盟电信标准化部分；LSB-最低有效位；LTU-线路终端单元(中心站端)
MR-模式请求；MS-模式选择；MSB-最高有效位；NAK-否定的确认消息；NTU-网络终端单元(用户站端)；OGM-外向消息(记录的声音或其它音频)；ONU-光网络单元；POTS-普通老式电话事务；PSD-功率谱密度；PSTN-公共电话交换网；RADLS-速率自适应DSL；REQ-请求消息型消息；RFC-请求评价；RTU-RADSL终端单元；SAVD-同步或交替声音和数据；SNR-信噪比；VDSL-甚高速数字用户线路；xDSL-各种数字用户线路(DSL)中的任意类型；xTU-C-xDSL的中心终端单元；和xTU-R-DSL的远程端单元。
其于前述，本发明致力于一种通信方法、调制解调装置和一个数据通信系统，其检测通信信道、相关装置以及常规环境的不同构成、能力和限制，以便确定适合现有线路状况的具体(xDSL)通信标准。为实现这一目标。本发明分别应用了几项技术构成一个系统。
根据本发明的一个方面，提供一种在具有复数(多个)通信方法(即DSL标准)的调制解调器之间进行协商的方法和装置，以便选择用在通信对话期间的一个单独的公共通信标准。通信控制部分在协商信道中执行信号交换进程(协议)以获得关于高速数据通信的信息，包括用于通信交换的xDSL的类型标识信息。通信标准指任意类型的标准，不论是实际中的、专有的、还是由工业实体或政府发布的。
根据本发明的另一方面，通过使用检查信号以确定在中心通信系统和运程通信系统之间的通信信道特性。检查信号检测缺陷，像但不限于例如频率滤除和噪声，其在中心系统和远程系统之间被识别和检测。关于通信信道质量的信息使本发明可以对涉及通信标准的选择(例如，是否使用CDSL替代ADSL，或者使用CDSL替代VDSL)作出有根据的决定。
本发明的各个方面的组合提供了一种有效地并且高效率地对通信信道和安装的装置进行审核的方法和装置，以便选择出最最适合的通信方法。系统设计者、安装者和提供者能够预先确定并设置由本发明的方法和装置在协商过程中考虑过的各种参数，以便有效地定义“最适合的通信方式”的含义。
根据本发明，可以一起(同时)执行确定可能的高速通信、为高速数据通信选择支持的能力、以及检查通信线路的特性，这样可以立刻转换到与确定了的数据通信进程相应的数据交换协议。在此方面，可以理解该进程也可以顺序执行。
对于最佳协商，可以在通信信道的两侧都应用本发明。但是根据本发明的一个优点，可以只在信道的一边引入(包含)本发明。这种设计将会准确地报告给通信系统，并且如果适合的话，通信系统可以退回到传统的(例如，模拟)的通信方法，即如果通信系统提供这样的支持。
本发明不必嵌入在实际的高速通信装置中实施，而可以在终结和/或分隔通信信道的智能开关中实现。这使得一个通信系统可以在分离的装置(或调制解调器)中使用不同通信标准，其中可以通过对中心系统和远程通信系统的能力和要求的显式协商(在“按需”的基础上)准确地指定给各分离装置。
根据本发明的一个优点，提供一种可在友好的环境下选择起动载波的方法。
根据本发明的另一特点，可以使用1TU-TG.997.1来设计信息字段寄存器。
根据本发明的另一优点，为消息提供一种单独的数据格式、编码格式和数据结构。
根据本发明的一个目标，建立通信链接的装置包括一个与多个初始化通信装置相关的协商数据传输部分，其向响应通信装置传输载波，一个与多个初始化通信装置相关连的协商数据接收部分，其响应于传输的波载，接收来自响应通信装置的载波，及一个选择装置，其根据响应通信装置，从多个通信装置中选择适合的通信装置，以建立通信信道。
根据本发明的一个特点，传输的载波中含有与有用的载波分配相关的数据。而且，可以将传输的载波和接收的载波分成多个频带。系统选择多个频带以使与话音频带装置之间的干扰最小化。
本发明的一个优点在于，协商数据传输部分根据相邻的接收系统传输载波。传输装波的传输特性在传输工作期间可以重新配置，以便使得与相邻接收站的之间干扰最小化。
根据本发明的一个目标，公开一种建立通信链接的方法。该方法向响应通信装置传输预定的载波，根据该预定传输载波，接收来自响应通信装置的预定的载波，并根据接收的预定载波，从多个通信装置中选择合适的通信装置以建立通信信道。
本发明这一目标的一个特点是包括将传输载波和接收载波划分成多个频带。
本发明的另一特点在于传输预定载波包括根据相邻的接收系统传输载波。载波传输特性的传输包括在传输工作中重新构成载波，以使得与相邻接收站的干扰最小化。
本发明的另一目标在于提供一个至少其中的一个传输和接收通信信号的通信装置，其包括一个数据交换装置，该数据交换装置在初始通信装置和响应通信装置之间通过通信信道交换数据，和一个隐式信道探测装置，该隐式信道探测装置分析交换的数据以获得通信信道的特性。
本发明的数据交换装置包括一个传输机，其将分析过的交换数据作为交换数据一部分传输。
隐式信道探测装置包括一个分析器，其通过对交换数据进行频谱分析来监测通信通道。该数据的交换和交换数据的分析在时间上可以基本上同时进行，也可以顺序进行。
根据本发明的一个特点，交换数据包含多个初始化载波，在初始通信装置和响应通信装置之间交换多个初始化载波。
根据本发明的另一个目标，公布了至少其中的一个传输和接收通信信号的方法，其包括在初始通信装置和响应通信装置之间通过通信信道交换数据，并对交换数据执行隐式信道探测以获得通信通道的特性。
本发明的一个优点在于交换数据包括将交换数据的分析结果作为交换数据的一部分传输。
本发明的另一优点在于执行隐式信道探测分析包括对交换数据执行频谱分析。
根据本发明的一个特点，该方法还包括同时或者，顺序地交换数据和执行分析。
本发明的一个优点在于在初始通信装置和响应通信装置之间交换多个初始载波。
本发明的另一目标关于一种通信装置，其包括一个通信装置，其用多种载波初始传输数据，和一个载波确定装置，其根据预定的载波精减系统将所述通信装置传输的多种载波减少到预定的载波数目。
根据本发明的一个特点，预定载波精减系统包括一对相位反转系统、一个调制载波系统或一个载波使用和请求传输系统。
根据本发明的另一特点，载波确定装置包括精减装置，其将多种载波减少到预定数目载波，以限定初始化进程中的传输功率。
本发明的又一特点是关于载波确定装置，其包括确定最有用通信信道的决定装置。
根据此发明，多种载波的初始传输包括一个增加建立通信通道机会的系统，载波确定装置将多种载波减少到预定数目的载波减少以对传输功率的要求。
根据本发明的另一目标，公开一种建立通信链接的方法，其包括在初始通信装置和响应通信装置之间交换未调制的载波，以协商一个高速通信链接，以及当初始通信装置和响应装置之一不能处理用于协商高速通信链接的未调制的载波时，执行退回(fallback)进程以建立预定的通信链接。
退回进程的执行包括执行预定的退出进程以便与传统的高速通信装置建立通信链接，或者另一方面，执行预定的显示连接进程以便与传统的高速通信装置建立通信链接。
根据本发明的一个特别，退出进程的地包括执行话音调制进程以建立话音频带通信链接。
本发明的又一目标是关于一种在第一装置和第二装置之间建立通信链接的方法，其包括向第一装置和第二装置之一传输第一能力清单，响应于第一能力清单，接收由第一装置和第二装置中其余一个所传输的第二能力清单，根据第二能力清单，从多个通信模式中选择适合的通信模式，以建立通信信道；及在第一装置和第二装置之一已经进入非数据交换状态且将要在第一装置和第二装置之间交换数据的时候，执行简化的初始化进程以重新建立通信链接。
本发明的另一目标是关于一种在第一装置和第二装置之间建立通信链接的方法，其包括在第一装置和第二装置之间建立公共通信能力，根据建立的公共通信能力从多种通信模式中选择适合的通信模式，及在第一装置和第二装置之一已经进入非数据交换状态且将要在第一装置和第二装置之间交换数据的时候，执行简化的初始化进程以重新建立通信链接。
本发明的另一目标是关于一种建立通信链接的方法，其包括执行协商协议以便在第一通信装置和第二通信装置之间建立通信链接。在建立通信链接时维持一个载波，以作为嵌入式工作信道。
根据本发明的一个特点，嵌入式工作信道传输管理数据。
在本发明的另一目标中，公开了一种通信装置，其包括执行信号交换通信进程的装置，及使用简单网络管理协议从终端设计信号交换通信参数的装置。而且，该通信装置还可以包括监测来自终端的信号交换通信参数的装置。而且，本发明可以使用管理、运行和经营(AOM)简单网络管理协议(SNMP)为建立高速通信链接设计并监测信号交换进程。
本公开摘要涉及如下文件中包含的主题于1998年4月1日申请的第60/080,310号；于1998年6月19日提交的第60/089,850号；于1998年7月22日提交的第60/093,669号、于1998年7月29日提交的第60/094,479的美国专利申请，上述申请文件所公开的全部内容引用在此，以作参考。
本公开还参考下面的建议，通过参考这些建议的全文内容可以清楚地说明此处引用这些建议的主旨建议V.8bis(09/94)-“在公共电话交换网上启动数据传输对话的进程”，由ITU的电信标准化部门发布；
建议V-8(08/96)-“在公共电话交换网上，在数据电路终端设备(DCE)和数据终端设备(DTE)之间识别并选择公共工作模式的进程”，由1TU的电信标准化部门发布；建议T.35-“为非标准设备分配CCITT定义的代码的进程”，ITU的电信标准化部门发布；及建议V.34(10/96)一“一种用在公共电话交换网和租用的点到点的2线电话型电路上工作在数据采样率最高为33,600比特/秒的调制解调器，”由ITU的电信标准化部门发布。
本发明的上述和其它目的，特征和优点通过下面对优选实施例更具体地描述将会显得清楚，如附图中示意的，其给出了非限定性的例子，其中所有不同视图中的参考字符指代相同的部分，其中

图1是使用本发明的总环境的方块示意图；图2是本发明在示例情形下的方块示意图，其中中心站设备具有xDSL服务，远程设备没有采用分频器；图3是本发明的优选实施例的方块示意图，其与两个示例性的高速(xDSL)调制解调器结合在一起使用，该高速调制解调器适用于通过通信信道互相传输信号；图4是xTU-R单元的事务消息序列的状态传输图；图5是xTU-C单元的事务消息序列的状态传输图；图6是一个消息中八比特组中的标记和次序格式惯例；图7是不位于单独一个八比特组中的数据的字段映射惯例；图8是帧检验序列(FCS)的两个八比特组的比特位顺序；图9是一个帧内八比特组的结构；图10示意了三类信息字段；图11是链接了标识(I)字段和标准信息(S)字段的各种参数(NPars和SPars)的树结构；图12示意了消息中NPars和SPars传输的顺序；
图13示意了标识(I)字段中八比特组的结构；图14示意了非标准信息字段中非标准信息块的结构；及图15示意了各个非标准信息块中数据的八比特组结构。
根据本发明的第一实施例，数据通信系统包括一个中心站系统2和一个远程系统4，其接口通过通信信道5连接起来，如图1所示。
中心站系统2包括主配线架(MDF)1，其功能是使中心站系统2与通信信道5相连。主配线架(MDF)1用于将一侧的从外部引入的例如电话线(例如通信信道5)与在另一侧的内部线(例如内部的中心站的线路)连接起来。
远程系统4包括网络接口装置(NID)3，该网络接口装置用于将远程系统4与通信信道5连接起来。该网络接口装置(NID)3用于将客户设备与通信网络(例如，通信信道5)连接在一起。
可以理解，无需脱离发明的实质和/或范围，本发明可以应用于其它通信设备。而且，虽然本发明是参考采用双铰线对的电话通信系统描述的，但是可以理解无需脱离发明的实质和/或范围，本发明适用于其它的传输环境，像但不限于电缆通信系统(例如电缆调制解调器)、光通信系统、无线系统、红外通信系统等等。
图3示意了图1中数据通信系统第一实施例的详细方块图。这实施例代表着典型安装，其中中心站系统2和远程系统4都实施了本发明。
如图3所示，中心站系统2包括低通滤波器34和高通滤波器38，测试协商块46，高速数据接收部分68，高速数据传输部分70，和计算机82。将计算机82看作是位于中心站的网络设备的通用接口。测试协商块46执行所有的在实际的高速数据通信之前的协商和检查进程。
低通滤波器34和高通滤波器38的功能是对通信信道5上传输的通信信号进行滤波。测试协商块46对中心站系统2、远程系统4及通信信道5的状态、能力等进行测试和协商。测试协商块46的进程的完成先于对高速调制解调器的接收和传输部分(例如调制解调器)68和70的选择，并且该测试协商块46的进程启动对高速调制解调器的接收和传输部分的选择。高速接收部分68的功能是接收从远程系统4传输的高速数据，而高速数据传输部分70向远程系统4传输高速数据。高速部分68和70可以包括，但不限于，例如，ADSL，HDSL，SHDSL，VDSL，CDSL调制解调器。高速部分68和70可以是在初始协商进程中“共用”公共块46的多个高速传输设备。协商数据接收部分52和高速数据接收部分68向计算机82传输信号。协商数据传输部分54和高速数据传输部分70接收计算机82发出的信号。
在公开的实施例中，测试协商块46包括协商数据接收部分52和协商数据传输部分54。协商数据接收部分52接收协商数据，而协商数据传输部分54传输协商数据。中心站系统2的各个部分的工作将在下面详细描述。
远程系统4包括低通滤波器36，高通滤波器40，测试协商块48，高速数据接收部分72，高速数据传输部分66。及计算机84。将计算机84看作位于远程系统的网络设备的通用接口。测试协商块48完成在实际的高速数据通信之前的所有的协商和检查进程。
低通滤波器36和高通滤波器40对通过通信信道5传输的通信信号进行滤波。测试协商块48对中心站系统2、远程系统4及通信信道5的状态、能力等进行测试和协商。高速数据接收部分72的功能是接收从中心站系统2传输的高速数据，而高速数据传输部分66向中心站系统2传输高速数据。协商数据接收部分56和高速数据接收部分72向计算机84传输信号。协商数据传输部分50和高速数据传输部分66接收发自计算机84的信号。
在公开的实施例中，在公开的实施例中，测试协商块48包括协商数据接收部分56和协商数据传输部分50。协商数据接收部分56接收协商数据，而协商数据传输部分50传输协商数据。中心站系统4的各个部分的工作将在下面详细描述。
远程系统4的协商数据部分50向中心系统2的协商数据接收部分52传输上行的协商数据。中心系统2的数据传输部分54向远程系统4的协商数据接收部分56传输下行的协商数据。
中心站系统2包括多个信道6，10，14，16和18，这些信道用来用来和远程系统4的多个信道22，26，28，30和32进行通信。在这方面，应说明的是在本公开的实施例中，信道6包括一个用来直接与相应的远程声音信道32在传统话音频带(即OHz到大约4KHz)上通信的中心声音信道，其经过低通滤波器34和36滤波。而且，远程系统4提供的远程声音信道33不受中心站系统2的控制。远程声音信道33与通信信道5并联(但在低通滤波器36之前)，这样提供了和远程声音信道32相同的服务。但是，由于该信道在低通滤波器36之前连接，远程声音信道33中包含着高速数据信号和声音信号。
应说明的是滤波器可以设置成具有不同的频率特性，使得在声音信道6和32之间可以进行使用其它低频带通信方法的通信，像例如ISDN。选择高通滤波器38和40以确保高于4KHz的频谱。
比特流10，14，16和18(在中心站系统2中)和比特流22，26，28和30(在远程系统4中)包括分别在中心计算机82和远程计算机84之间通信的数字比特流。可以理解在本发明的范围内，在不改变本发明的范围和/或功能的情况下，比特流10，14，16和18可以由离散信号来实现(如所示)，也可以成群地进入接口界面、电缆或被复用为单独的数据流来实现。例如，可以将比特流10，14，16和18设计成为(但不限于是)遵守RS-232接口、并行火线(Fire Wire)(IEEE-1394)、通用串行总线(VSB)、无线或者红外(IrDA)标准的接口。类似地，如上所述，可以理解比特流22，26，28和30可以由离散信号来实现(如图所示)，也可以成群地进入接口界面、电缆或被复用为单独的数据流来实现。。
相应于通信线路状况(例如，频率特性，噪声特性，是否存在滤波器等)的协商数据(例如，控制信息)在中心站系统2的协商数据接收部分52及协商数据传输部分54和远程系统4的协商数据接收部分56及协商数据传输部分50之间交换。
本发明硬件部分的基本特点是包含在测试协商块46和48中的功能，它们对中心站系统2、远程系统4和通信通信5的状态、能力等进行测试和协商。实际中，中心站系统2和远程系统4的构成变化很大。例如，外部声音信道33的构成不受控制中心站系统2的同一实体的控制。类似地，通信信道5的能力和构成的变化也很大。在公开的实施例中，协商块46和48嵌入在调制解调器42和44中。但是，另一方面，测试协商块46和48的功能性可以与调制解调器42和44分离并独立实现。利用在测试协商块46和48之间传输和接收的信号测试环境自身，并与中心站系统2和远程系统4之间的测试结果进行通信。
在说明了图3中各信号通道的目的后，将说明用于产生这些信号的设备。下面将详细讨论各种频率的具体值的例子。
在公开的实施例中，采用频分复用(FDM)供中心站系统和远程系统4之间的各种通信通道交换信息。但是，可以理使用其它技术(如，但不限于，例如，CDMA，TDMA等)，并不脱离本发明的实质和/或范围。
OHz到4kHz的频率范围通常被称为PSTN话音频带。新近的通信方法试图使用高于4kHz的频谱进行数据通信。通常，允许传输功率的第一频率出现在大约25kHz。但是，任意高于4kHz的频率均可使用。在这方面，注意到在频率为34.5kHz处猝发的音调用于初始化T1E1 T1.413ADSL调制解调器。因此，如果可能，应在先前协商方法使用的频谱中避免该频率。
通信通道是成对定义的，一条通道用于从远程系统4到中心站系统2进行上行通信，而另一条通道用于从中心站系统2到远程系统4进行下行通信。协商上行比特流由远程系统4的协商数据传输部分50传输，并由中心站系统2的协商数据接收部分52接收。协商下行比特流由中心站系统2的协商数据传输部分54传输，并由远程系统4的协商数据接收部分56接收。一旦完成了协商和高速训练，中心站系统2和远程系统4使用高速数据传输部分66和70，及高速数据接收部分72和68进行双工通信。
本发明的所有消息利用一或多个使用例如微分(二进制)相移键控(DPSK)调制的载波来发送。如果传输位是1，传输点相对前点旋转180度，而如果传输位是0，则传输点相对前点旋转0度。每个消息都以任意载波相位上的一点为前导。下面将描载波的频率，以及启动载波和消息调制的进程。
一旦远程系统4开始接收有效的用户下行数据，所有不同的通信信道都已建立，并准备进行下面要说明的协商进程。
在远程系统4接收到频谱信息之后，其分析设备的能力、应用的需求、以及信道的限制，以便对使用的通信方法作出最终决定。
在中心站系统2收到最终决定之后，停止传输协商下行数据。当远程系统4检测到来自中心系统2的能量(载波)损失时，远程系统4停止传输协商上行数据。在短暂的延时之后，协商好的通信方法开始其初始化进程。
在图2的示例系统中，声音信道6常与PSTN开关300相连，xTU-C 302的功能性在调制解调器42中实现。中心站分频器304包括低通滤波器34和高通滤波器38。在远程系统4中，多部电话306与声信道32或33相连，xTU-R 308在调制解调器44中实现。
本发明在信号交换进程开始之前和信号交换进程中都尽量使得频谱使用合理或尽可能地避免强制使用某一频率。
在这方面，本发明使用一种在PSD中实现的用于选择传输和接收载波(频带)的独特方法(准则)。现在说明本发明优选实施例中的频谱和载波分配。该说明首先对与POTS或ISDN服务相混合的几种不同的xDSL服务的上行和下行PSD要求作以回顾。还将讨论本发明的PSD的xDSL PSDs的含义。
中心站系统2的协商数据传输部分54传输下行载波，而远程系统4的协商数据传输部分50传输上行载波。
本发明用于初始化或者启动现有的和未来的多种类型的xDSL服务。在设计本发明时考虑了各种xDSL服务的要求。在本说明中提出两个相互关联的问题频谱和启动方法。在本发明中，为协商数据传输信道选择了适合的频带。该频带的选择基于许多准则，包括考虑xDSL服务中现存的整体PSDs，以及现存的xDSL服务的启动信号。
表1给出了可由本发明协商的典型xDSL和存在的服务的各种频谱的例子。为了定义，在表2中说明了各种xDSL服中使用的术语“上行”和“下行”的方向。表3列出了几种xDSL的初始化启动序列。这些表在一起勾划出了本发明必定能够工作的典型环境。
表1现有相关频谱的测定记录
表2上行与下行的定义
表3现有xDSL的启动信号
按照ADSL调制解调器使用的频带，本发明使用下面的详细准则为上行协商信道和下行协商信道选择合适的载波1、考虑目前知道的所有服务/族(例如，G.992.1/G.992.2附件a，附件B，附件C，HDSL2)；2、上行和下行协商不使用相同的频率(即，优选实施例不使用回波消除)；3、FDM滤波器设备(利用几个非核心的附件)一例如，避免上行/下行重叠；4、避开已有的T1.413的启动音调(例如音调号8，44，48，52，60)；5、G.992.1附件a和G.992.2附件a使用相同的上行和下行载波。G.992.1附件c和G.992.2附件c使用相同的上行和下行载波。
6、G.992.1附件a的至少一个载波与G.992.1附件c使用的载波相同。G.992.2附件a的至少一个载波与G.992.2附件c使用的载波相同。(对上行和下行都一样)；7、根据G.992.2，将ADSL附件a的下行频带减少至音调37到68；8、对互调产物有合理的容纳性；9、一个+中抽-的栅格(grid)(主要用于附件a和附件B)。这允许低于奈奎斯特(Nyquist)速率的采样时钟仍然能够提取所需的信息，因为信号在频谱上的折叠直接落在各自的顶上由于附件C的音调具有特殊的要求；它们常常不能像附件a和附件B的音调一样在相同的栅格上对准；10、较高频率的音调应该分得更开，以减少滤波器的泄漏；11、总之，每个附件有3种音调(但是，附件C在各路上具有2个主音调，和第三个边线音调)；12、在TCM-ISDN环境中不能传输14至64之间的音调；
13、避开(如果可能的话)RADSL的启动频率。这样，在上行载波中，避开了68KHz(～#16)和85KHz(～#20)。在下行载波中，避开282KHz(～#65)和306KHz(～#71)。
基于上面的讨论，优选实施例#1使用下面的载波
优选实施例#2使用下面的载波
优选实施例#3使用下面的载波
优选实施例#4使用下面的载波
对选择的载波的说明1、上行和下行载波全分离；2、保留现有T1.413的上行和下行频带的启动音调；3、附件B允许对低于33号的音调的选择使用，其中ATU-x可以使用部分但不是所有原本为附件a设计的载波；4、附件B的上行频带和附件a下行频带基本上重叠，因此公共频带在这两种要求中分离；5、与附件a和B相关的音调设置为沿着公共的栅格；
表4载波优选实施例#1
6、*下行传输可以选择使用音调26，从而在高频线路上存在衰减时可以使用很低的频率。但是，因为它在上行频带的中部，有些滤波器设备可以妨碍它的使用；7、音调74处在TCM-ISDN频谱的空白处，因此那里有正的SNR，且其与附件B是一样的；8、选择音调74作为附件B的C-ACT2m的频率；及9、分配附件B上行音调的频带非常狭。使用3个载波，将外侧两个载波放在非常接近频带边缘的地方。如果2个频带已经够用，它们可以有更好的放置方法。在那种情
<p>表6上行优波选实施例#3
尽管表4-7描述了优选实施例，可以理解在其它环境下可以使用其它的频率组，并且仍然遵守本发明描述的选择准则。
载波的频率通过将基本的族频率(例如4.3125KHz，或4.000KHz)乘以载波指数获得的。为了得到稳定性，对各数据位使用多个载波码元。4.0KHz族，指定为族B，通过用5除4000码元/秒速率得到800比特/秒的比特速率。4.3125KHz族，指定为族a，通过用8除4312.5码元的速率，得到了539.06625比特/秒的比特速率。
表7载波优选实施例#4
在上面的ADSL频带的载波选择实施例中，同时检查xDSL的几种请求。为慎重起见，应该知道VDSL调制解调器的使用的频谱。但是，在发明本发明的时候，VDSL传输技术尚未最终完全。因此在选择用于VDSL设备(调制解调器)的载波时最好考虑以下的准则和问题1、部分VDSL分频器设计在大约600KHz时开始HPF滤除。因此，部分载波应该高于600KHz(例如，ADSL音调#140)。其它的分频器设计在大约300RHz时滤除(例如，ADSL音调#70)。这样，可能会需要高于这些频率的载波；2、尽管讨论了一种来保证与ADSL线路无接口的与ADSL兼容的VDSL模式，但是通过在低于1.1MHZ的载波中显著地降低功率，VDSL设备能够以符合ADSL PSDs的方式传输载波。这样，应该注意不给现有的服务，特别是ADSL服务中引入性能降低；3、在这方面，目前VDSL建议要求载波的的间隔为21.625KHz和43.125KHz。但是，设备有可能在43.125KHz的模式下初始化，所以具有43.125KHz栅格的载波为最好；4、载波应该低于3MHz(同于ADSL音调#695)，以便能在最长的VDSL电缆线路中检测到它们；5、载波应该避开已知的HAM广播频带，像例如在北美的1.8-2.0MHZ(其等同于ADSL音调#417-#464)，或在欧洲的1.81-2.0MHZ；6、选择的载波应该能避开AM广播电台的干扰；7、VDSL可能采用时分双工(TDD)技术，相应地，上行和下行的分离不必如此严格；8、VDSL频带中高于1.1MHZ的信号应该与所选ONU’S的超帧结构同步传输，以避免近端串话(NEXT)进入包扎物(binder)中的其它TDD VDSL线路；和
9、至少有一组载波应该在VDSL频谱计划中。
根据上述，按照本发明，VDSL最好的载波如下下行栅格＝(ADSL下行栅格)×(VDSL栅格)＝(8N+2)×(10)→100，180，260，340等。
上行栅格＝(ADSL上行栅格)×(VDSL栅格)＝(4N-1)×(10)→350，390，470，510，550等。
本发明隐式信道探头特点是能够在信道上传输信息的同时获得通信信道的特性。
信道探测通过在启动序列中发送的所有初始化载波隐式执行，并且通过读取表23和24中说明的相关位，以证实发送了哪些载波。在接收未调制的载波过程中，xTU-C使用协商数据接收部分52，xTU-R使用协商数据接收部分56，来监测通信信道(线路)的对信号进行频谱分析，以计算频谱信息。隐式信道探测的准确性不需要很精确；只须对信道的SNR获得粗略的估计。xTU-X根据CL/CLR消息交换的内容的来自隐式信道探头的SNR来转换(改变)其调制和参数选择。
本发明指出的另一个问题涉及在初始化进程中使用了太多的载波，或者消耗了太多的传输功率，在某些环境中，为了使频谱更好的利用，必须减少用于传输协商信息的载波数目。在这种情形下，难以确定接收器实际接收到哪些音调。
根据本发明减少载波数目的第一个例子，称为“对相位反转”例子，上行和下行的音调是成对的。当xTU-X从一具体的对中接收到音调时，在开始调制的载波之前它按其相应的对方(对)传输反转相位。
但是，本例子显示出以下的局限性1、配对方中的一个音调可能因为网桥抽头或者接口而无法使用，这样，配对方中的另一方将会闲置；而且
2、载波不能总是专门成对。
第二例子称为“先于消息调制载波”的例子。在发送了未调制的载波之后，且在发送调制载波和以标志开始的消息之前，xTU-X调制其所有载以波说明它在接收哪些载波。可以通过传输连续的占空比为50％的1和0形式的图型来产生代码，用不同长度表示不同的载波。固定占空比允许不要八比特组同步的接收。
但是，本例子表现出的下局限性1、该方案的位或时间效率不高；2、最好应该先八比特组同步，然后再以数字化消息发送信息；3、本方案增加了启动序列所需的时间；而且4、本编码方案不包括纠错。
第三个例子称为“载波的使用和请求传输”方案。根据本方案的限定(下面讨论)，例三是最好的方案。在消息事务中通过八比特组协商将用于后继对话中的载波。
在初始状态中，每个可用的载波都传输CL/CLR消息。在表23和表24中说明了传输载波的清单。表34和表35给出了CL/CLR消息中用于确定(协商)哪些载波将用于后继消息的参数。在同样的事务中，传输的载波的数目将比像，但不限于MR，MS，ACK，NAK消息在同样的事务中少。而且在后继以MS或MR消息初始化的对话和事务中传输的载波也减少了。和用于MS消息的MS的内容和状态一样，xTU-X使用某一存储器保存有用的载波信息。
如果后来产生了信道障碍，像但不限于一种干扰或网桥抽头，初始xTU-X的初始化超时允许初始xTU-X使用所有可能的音调。
在xTU-R和xTU-C的初始状态中鼓励传输尽可能多的载波，以例确定是否存在共同载波。一对xTU-R和xTU-C使用上面定义的预定进程协商以规定用于后继消息和后继初始化的精减的载波数目的传输。
如果在完成事务的过程中命令xTU-X减少载波的数目，xTU-X只在传输标志过程中减少载波。在传输完一个完整的标志之后，xTU-X在停止以冗余的载波传输之前，以冗余的载波传输两个八比特组周期时间的未调制载波。
如果xTU-R和xTU-C通过上面定义的进程协商而使用精减的初始化载波组，则将会在后继的初始化中使用精减的载波组。如果在T1时间内未接收到预期的响应，将会忽略来自其它xTU-X的减少载波数目的先前命令，并重新开始初始化方案。
中心站(xTU-C)系统2或者远程(xTU-R)系统4都可以始化调制信道。远程系统4的协商数据传输部分50传输上行协商数据给中心系统2的协商数据接收部分52。中心系统2的协商数据传输部分54传输下行协商数据给远程系统4的协商数据接收部分56。在协商调制信道建立以后，依据事务消息，远程站通常被认为是初始调制解调器。相似的，中心站终端从而被称为响应站。
现在讨论xTU-R的初始化，随后讨论xTU-C的初始化。
进行初始化的xTU-R通过协商数据传输部分50，传输从上行群中的一或两族中选择的未调制的载波。当数据协商部分52在接收到了来自xTU-R的载波预定的时间之后(在本优选实施例中至少200ms)，响应的xTU-C通过协商数据传输部分54，传输仅从下行群中的一族中选择的未调制的载波。使用协商数据接收部分56在接收到来自xTU-C的载波预定的时间段之后(例如，至少200ms)，xTU-R的DPSK使用协商数据传输部分50，仅调制载波的一个族，并将预定的标志作为数据传输(例如，TE16)如果xTU-R的初始化使用了从两族中选择的载波，xTU-R在开始调制选择了的族中的载波之前，停止传输另一族中的载波。在通过协商数据接收部分52从xTU-R接收到标志后，xTU-C的DPSK(使用协商数据传输部分54)仅调制一族载波，并按数据传输标志(例如，TE16)。
为实现找出一组公共的载波(如果它们存在的话)，如果xTU-C接收到一族其无法传输的载波，它仍然会以传输其能够传输的一族中的载波的方式业作出响应。这使得xTU-R检测到xTU-C的存在，并且，如果它能够作到的话，将用其它载波族尝试初始化进程。
在公开的实施例中，xTU-C和xTU-R在传输载波之前分别使用协商数据接收部分52和56，监测存在的服务的线路，以避免与存在的服务干扰。xTU-C在任意和所有的下行载波上以相同的时序传输相同的数据。xTU-R在任意和所有的上行载波以相同的时序传输相同的数据。
进行初始化的xTU-C使用协商数据传输部分54传输从下行群其中一组或两组中选出的未调制的载波。在使用协商数据接收部分56接收到来自xTU-C的载波(在本实用例中)至少200ms之后，响应的xTU-R使用协商数据传输部分50传输仅从上行群中一族中选出的未调制的载波。在xTU-R的协商数据接收部分52接收到载波至少200ms之后，xTU-C开始使用协商数据传输部分54仅对一族载波进行DPSK调制，并将其(FF16)作为数据传输。如果xTU-C是以两族中选择的载波初始化的，xTU-C在其开始对选择的族里的载波进行调制之前，将停止传输另一族里的载波。在从xTU-C接收到载波之后，xTU-R仅对一族载波进行DPSK调制，并将传输标志(TE16)作为数据传输。当接收到来自xTU-R的标志之后，xTU-C仅对一族地波进行DPSK调制，并将传输标志(TE16)作为数据传输。
为了实现找到一组公共的载波(如果它们存在的话)，如果xTU-R接收到一族其无法传输的载波，它仍然会以传输其能够传输族里的载波的方式来作响应。这使得xTU-C检测到xTU-R的存在，并且尝试以其它的载波族初始化，如果它能够作到的话。
根据本发明，在传输载波之前，xTU-C和xTU-R(分别使用协商数据接收部分52和56)监测存在的服务的通信线路，以避免与存在的服务相干扰。
xTU-C在任意和所有的下行载波上以相同的时序传输相同的数据。xTU-R在任意和所有的上行载波以相同的的时序传输相同的数据。
在本发明中，错误恢复机制包括(但不限于)在不超过例如1秒的时间内，传输未调制载波(FF16)或者标志(7E16)。xTU-X可能会重新启动初始化进程，或者选择启动另一种初始化进程。
如果通信链接中仅有一个通信设备实现了本发明最好的启动方法，高速通信可能无法实现。下面描述了退回(fallback)(或者退出)(escape)到传统通信系统，像但不限于传统的DSL系统或话音频带通信系统的机制。首先描述了退回xDSL的进程，接着描述退回到话音频带的进程1、退回到传统的xDSL调制的方法；部分传统的xDSL系统(在表3中给出例子)不实现本发明。本发明包括退回到传统xDSL启动方法的进程。本发明包括致力于成为一种在出现具有未知收发信机PSD的未知设备的情况下启动多种xDSL调制的健全机制。可以用两种不同的方法解决区域标准(即传输设备)的启动隐式方法(例如通过退出启动)，或者显示方法(例如通过非标准的设备或者标准信息启动)。使用两种方法可覆盖多种初始化方法。
通过退出的方法在本发明开始协商调制之前就实现了设备的启动。这可以启动像实现预定通信标准(具有不同的PSD)的附件a，B或C的设备，以及传统的xDSL系统，像但不限于T1.413。本发明使用xTU-C的数据接收部分52或xTU-R的数据接收部分56监测几个不同的频带。这样，一个同样支持区域标准(像例如T1.413)的设备能够在监测本发明的信号的同时(或者几乎同时)监测区域标准启动信号。表8给出了与ANSI T1.413协议交互工作的进程。
表8T1.413设备的退出启动
>使用非标准设备或者标准信息启动的实施例，通过在消息中指明传统的通信系统，在信号交换调制初始化之后允许设备交互工作。该消息既可以使用非标准信息(NS)字段，也可以使用标准信息(S)字段。
本发明允许传输和接收指明不同调制的非标准消息。可以通过非标准设备明确地协商区域标准。
本发明还提供指明不同调制的标准信息消息的传输和接收。在标准信息字段中可以通过代码点明确地协商区域标准。
可以理解，不用脱离本发明的实质和/或范围，可以用和上面讨论的T1.413中一样的显式或者隐式的方法来协商其它的DSL通信系统，像但不限于例如RADSL。
2、退回到话音频带调制的方法话音频带调制的退回方法与上面描述的xDSL调制的退回方法相类；即，显式和隐式方法都存在。
在ITU-T规范V.8和ITU-T规范V.8bis中规定了话音频带调制的初始信号。在显式方法中，在MS消息中选择了V.8或V.8bis代码点后，其以ACK(1)消息进行确认，并且在本发明已经执行(已经完成)之后，开始V.8或V.8bis进程。xTU-R承担V.8呼叫站的任务，而xTU-C承担xTU-.8应答站的任务。
在隐式方法中，如果xTU-X通过传输协商音调来初始化信号交换对话，但是没有从有可能在通信信道5另一端的xTU-X收到响应，则进行初始化的xTU-X可能会认为另一xTU-X不支持高速通信，从而接着转向对使用像V.8或V.8bis话音频带进程这样的通信进行初始化。
本发明还指出现存在的当通信链接中的一个设备需要传输数据时，传输初始化时间太长或复杂的问题。
总之，xTU-C通常总是处于ON(开)状态，或者在xTU-R打开到ON之前打ON状态。xTU-R可以常保持开ON状态，但很可能在有些时段内xTU-R是OFF(关)的，或处于“休眠”模式(一种将xTU-R置于等待状态以减少电力消耗的模式)。如果xTU-R处于休眠模式，中心端在数据传输开始之前需要“唤醒”xTU-R。在表9中描述了完成这一点的四项基本事务。
表9所需的四项基本任务
由于xATU-R总是发送事务的第一个消息，而且在ATU-R初始化调制时，第一个消息应该尽可能地含义丰富，因此本发明使用表10中给出的最好的初始化协议方案。另一方面，也可以使用表11中示意的初始化协议方案，但是，可以理解，不用脱离本发明的实质和/或范围，可以对这些事务进行改变。
表10传输的最好方案
其中
尽管有和事务相关的名称和情况，但是这些名称本质上只能认为是信息性的。
需要事务中所有的消息。
RC消息只包括一位信息。设置该位为“1”表示xTU-C被推出请求“惊讶”，或处于迷惑状态。在此情况下，建议(但不是要求)xTU-C使用事务X代替W。MS总是包括所需的模式。如果处于事务X中的xTU-R NAKs，但希望继续尝试，它将发送NAK(_)，然后发送事务Z。另一方面，如果xTU-C NAKs，xTU-R将发送RC以开始事务X或W。在xTU-C已经初始化调制的情形下注明以下几点1、如果xTU-R准备由xTU-C控制，应该使用事务X或W。当ATU-C初始化调制时这应该是典型的情况；2、但是，如果xTU-U准备具有平等的控制，它应该使用事务Z；3、尽管可以使用事务Y，它只是xTU-R一方的单方决定；和4、xTU-C的调制初始化可以与电源管理系统联合使用。
表11事务最好方案#2
现说明所有的允许的事务。
涉及使用消息CL和CLR的事务允许在两站之间传输或者交换能力。涉及使用消息MS的事务允许任意一个站请求具体的模式，并允许另一个站接受或者拒绝向请求的模式传输。事务a或B用于选择无需首先建立公共能力的工作模式。事务C用于交换关于各站能力的信息。事务B设计允许响应站控制事务的结果。
图4和5示意了第二实施例的状态转换图。状态转换图给出了状态信息(例如，状态名和当前传输的消息)和转换信息(例如，引起状态变化的接收消息)。在图4和5中，后跟星号(*)的消息名说明在接收到完整的消息，或者接收到消息的一或几部分时进行状态转换。
当接收到的消息的“具有附加信息”的参数在标识字段中设为二进制的一时，接收站可能发送ACK(2)消息，以请求发送更多的信息。当收到ACK(2)消息，就发送进一步的信息。与选择模式相关的信号传输在传输ACK(1)之后立即开始。
当一个站接到请求其无法启动的模式的MS消息时，该站的发送NAK作出响应。在任意状态如果接收到无效帧，接收站发送NAK(1)并且立即回到初始状态。如果一个xTU-X传输了消息，但却未从另一个xTU-X处收到标志或者有效的消息，将应用(上述的)错误纠正进程。如果一个xTU-X传输了消息并收到标志，它在再次传输相同的消息之前将会等待预定的时间，例如1秒钟。如果该xTU-X已经传输了几次相同的消息(例如3次)，仍未从另一个xTU-X处收到有效的消息响应，则进行传输的xTU-X将传输挂起消息，并停止传输载波。如果需要，该xTU-X可以重新开始该初始化尝试，或者开始另一种初始化的进程。
在任意消息字段中八比特组的最大数目为64。如果消息超过该极限，剩余的信息可能会包含在后继的消息中。为了表明存在更多的信息，在传输的消息的标识字段中“存在附加信息”的参数将设为二进制的一。但是该信息仅当接收到远程站发送的请求更多信息的ACK(2)消息时才发送。
在消息字段中出现非标准信息的地方，标准和非标准的信息将在分开的消息中传递。如果将要用CL消息传递的信息无法在一个单独的消息中传递，并且“存在附加信息”的参数已设为二进制的一，则不论是否发送附加的信息，都要求来自接收站的响应以便传输站完成组合的CL-MS消息的传输。在此情况下，如果不需要更多的信息，应该发送ACK(1)。
本发明还指出了在协商进程中对除设备能力(例如，信道信息，服务参数，规则信息等)以外的传输信息的需要。在这方面，本发明与V.8bis和V.8相比，包括几种不同的额外类型的信息。信息的类型强调服务的要求而非“应用程序组”。应注意到，信息的类型只是参数交换的类型和方法论的例子，因此在不脱离本发明的实质和/或范围的情况下，可对进行调整(变化)。
本发明的优选实施例具有表12所示的总的组织结构。独立于调制的信息出现在“标识”字段中，而依赖于调制的信息出现在“标准信息”字段中。总之，服务参数和信道能力信息是独立于各种xDSL调制。表13给出根据第一个例子的总体消息组成，而表14示意了第二个例子。
表12信息组织结构
表13总体消息组成(实施例#1
注*NACK包括该NACK原因，其由设置有问题的参数的位来说明。
表14总体消息组成(实施例#2)
下面说明各分类中的组织细节。
为给定xDSL调制规定的参数总应该出现在适当的调制分类中。在这些调制参数中，有些可能比其它的更通用，并且在NPars/SPars树中较高的位置处。
在T1.413中协商的参数在本发明中同样要协商(除了使用T.35代码的出售商ID以外)。但是，在少数几种情形下需要本发明协商相关的参数·如果G.992.1中参数的选择性与T1.413不同时；·如果参数确实需要协商而非仅是说明时；或·如果需要说明一级参数的通用优先级时。
如果参数非常通用，它应该在标识字段的服务参数八比特组中协商。如果参数与调制紧密相关，它应该在第二级的调制标准信息八比特组中协商。即使这些调制参数在各种调制中相当相似，它们对各个调制都是分别编码的。而且，其它的xDSL调制，像例如VDSL，具有一些非常不同的参数，使得它很难具有试图满足所有xDSL请求和能力的大的参数清单。因此，在调制参数中有一定的冗余量，与V.8bis中存在的冗余量很相似。而且，在各种应用中很多参数都是相同的。
存在三种类型的参数/选项；生产，提供和协商选项。
1、生产选项生产选项被定义为生产者在产品设计中包括/选择的规定的可选部分。采用ECvx.FDM就是生产选项的一个例子。生产选项必须在启动中公开并确认，因为如果在各种设备中没有共同性，通信是不可能进行的。
2、提供选项提供选项定义为在某些方式中为固定一既定结果的可选能力。在CO中要求由CO或CP管理的环路时序就是提供选项的一个例子。正常情况下CO能力在协商之前由既定的决定来固定。注意本选项可以与生产或者协商选项合并。因此，本类中仅有几个选项。
3、协商选项协商选项被定义为条目必须从一个(可得到的必须遵守的)选项清单中选出的选项。数据传输速率就是协商选择的例子。在协商选项中，传输速率是端对端的。
现在根据表15-45说明本发明消息的编码格式。根据表15-18给出的讨论作为背景知识，表20-45针对本发明的特点。
表6给出消息所用的基本格式惯例。将二进制位组成八比特组。每个八比特组的位数水平给出，并从1到8编号。各个八比特组竖直地示出，并从1到N编号，1位是最先传输的位。
对于包括在一个单独八比特组中的字段，字段中最低序号的位代表最低有效(2)。当一个字段占据多个八比特组时，在包括字段的最高序号的八比特组中最低序号的位代表最低有效的位(2)。在每个八比特组中位值的次序随着位序号的增加而增加。在从八比特组到八比特组的位值的次序随着八比特组序号的减小而增加。图7示意了占两个八比特组的字段。
占两个八比特组的帧检验序列(FCS)字段是此惯例的一个例外，在此例中，八比特组中的位值的次序是颠倒的，即，第一个八比特组的位1是MSB，而第二个八比特组的位8是LSB(见图8)。
本发明的消息使用图9所示的帧结构。消息以标准的HDLC标志八比特组(O111 11102)开始和结束，如ISO/IEC3309中定义的一样。帧检验序列(FCS)字段是在ISO/IEC3309中定义的。使用八比特组填充方法的透明度在ISO/IEC3309中定义。
消息信息字段包括三个元素一个标识字段(I)，随后是一个标准信息字段(S)；和一个可选的非标准信息字段(NS)。消息信息字段的总的结构在图10中给出。
在标识(I)和标准信息(S)字段中，大多数要传递的信息中包括涉及到和两站相关的具体模式，特点或能力的参数。为了按照一组符合规定的规则对这些参数进行编码，并且为了能够以允许本发明现在或将来的设备能够对信息字段作出正确语法分析的方式对参数清单在将来进行扩充，将参数按能够扩充的树结构链接在一起。树中参数的传输次序和使树在接收机端重新恢复的定界位的使用将在下面给出的规则中说明。
将参数(Pars)分类为(1)Npars-表示参数没有与其相关的子参数，和(2)Spars-表示参数具有与其相关的子参数。图11给出该树总的结构。在树的最高级1级中，每个Spars在树的2级中有一系列的与其相关的Pars(Npars和可能的Spars)。类似地，在树的2级中，每个Spars在树的3级中有一系列与其相关的Npars。
参数按二进制编码并串行传输。按照包含整数个八比特组的数据块，依次输出同种类型(即，级，分类和关系)的参数。图12中规定了Npars和Spars的传输次序。{Par(2)n}表示与第n个1级Spar相关的一组2级参数，并且包含有NPar(2)n参数和可能的SPar(2)n参数。{Par(3)n，m}表示与第m个2级Spar相关的一组3级NPars，而该m个2级Npar与第n个1级Spar相关联。参数的传输从Npar(1)的第一个八比特组开始到Par(2)N的最后一个八比特组结束。
图12示意了定界位的使用，在信息块中每个八比特组中至少有一个比特位定义为定界位。该定界位用来定义该块中最后的八比特组。该比特位处为二进制0表示在该块中至少还有一个八比特组。该位处为二进制1表示是该块中最后的八比特组。
位8用于{NPar(1)}块、{Spar(1)}块和各个Par(2)块的分界。有“N”个Par(2)块，每个对应于使能的{Spar(1)}块中的各个能力(例如，设为二进制的1)。
位7用于对各{Npar(2)}块、各{Spar(2)}块，和各个相关联的{NPar(3)}块的定界。图12表明有“M”个NPar(3)块，每个对应于使能的{Par(2)n}块中各种能力(例如，设为二进制1)。“M”可能因不同的Par(2)块而异。
一个Par(2)块可以同时包含{NPar(2)}和SPar(2)八比特组，或者只包含NPar(2)八比特组。为了表明一个Par(2)块中只包含NPar(2)八比特组，在最后的NPar(2)八比特组中位7和位8都设为二进制1。树中1级的位1到位7和2级的位1到位6都可用于参数编码。为与将来的修订(发展)兼容，接收机应该能对所有的消息块进行语法分析，并且忽略不理解的信息。
在第一实施例中，标识字段具有三个元素；一个四位的消息类型字段(见表15)，后跟一个四位的修订号字段(见表17)，后跟一个位编码的参数字段。
在第二实施例中，标识字段具有三元素；一个八位消息类型字段(见表16)，后跟一个八位修订字段(表18)，后跟一个位编码参数字段。在表13中给出这一总体结构。
消息类型字段标明帧的消息类型。修订号字段标明设备遵守的本发明的修订号。标识字段具有的信息包括，但不限于(1)非调制的规定信息，(2)信道能力的信息，(3)数据速率信息，(4)数据流量特性，和(5)分频器信息。标识字段包括NPar(1)、SPar(1)s，和NPar(2)的几个八比特组。NPar(1)和SPar(1)的八比特组总被传输。NPar(2)八比特组仅当SPar(1)中相应的位为“1”时才传输。八比特组按表19中给出的次序传输。
出售商标识，包括例如国别代码、提供者长度和提供者代码字段，根据ITU-T建议T.35的格式，并与图15中给出的非标准字段使用的相同。
表15消息类型字段格式实施例#1
表16消息类型字段格式实施例#2
表17修订数目字段格式实施例#1
表18修改数目字段格式实施例#2
表19标识字段—八比特组的次序
标识(I)参数字段由几个NPar(1)，SPar(1)，和NPar(2)的八比特组构成。在八比特组中，将唯一的位位置(或者字段)分配给各个参数。在分配的位位置中的二进制的1表明该参数是有效的。众多参数的有效性通过在对应于有效参数的位的位置上传输二进制的1来传递。
NPar(1)和SPar(1)的八比特组总会被传输。NPar(2)的八比特组仅当SPar(1)中相应位是“1”时才传输。八比特组按表19中给出的次序传输。1级的NPar在表20中列出。1级的SPar在表21和表22中说明。2级的NPar分别在表23到表35中说明。
表20标识字段-{NPar(1)}编码
表21标识字段(能力信息)-{SPar(1)}编码-八比特组1
<p>表22.标识字段(服务请求)-{SPar(1)}编码—八比特组2
上面说明了传输的载波和族。
表23.标识字段-(CI)当前传输的载波{NPar2)}编码—八比特组1
表24.标识字段-(CI)当前传输的载波{Npar(2)}编码—八比特组2
表25-27中可用的频谱频率对于说明xTU-x的TX/RX能力(像例如一个只能通过音调68传输的xTU-C)是很有用的，并且能够说明FDMvs重叠频谱工作的可用性。
表25.标识字段-(CI)频谱的第一可用频率{NPar(2)}编码
表26.标识字段-(CI)频谱的最大频率一上行的{NPar2)}编码
表27.标识字段-(CI)频谱的最大频率—下行{NPar(2)}编码
表28.标识字段-(CI)分频器信息{NPar(2)}编码—八比特组1
表29.标识字段-(CI)分频器信息{NPar(2)}编码—八比特组2
表30.标识字段-(SR)数据速率值(平均){NPar2)}编码—八比特组1
表31.标识字段-(SR)数据速率值(最大)){NPar(2)}编码—八比特组2
表32.标识字段-(SR)数据速率值(最小){NPar(2)}编码—八比特组3
表33.标识字段-(SR)数据速率类型{NPar(2)}编码
一个xTU-X可以请求另一个xTU-X只传输确定数目的载波。如前所述，可以对剩下的任务，或者下一次初始化减少载波的数目。注意xTU-X应该只发送它知道另一个xTU-X能够完成的请求。
表34.标识字段-(SR)请求传输载波{NPar(2)}编码—八比特组1
<p>表35.标识字段-(SR)请求传输载波{NPar2)}编码—八比特组2
标准信息字段由NPar(1)，SPar(2)，和可能的NPar(2)，SPar(2)，和SPar(3)的几个八比特组组成。NPar(1)和SPar(1)的八比特组在这里说明，并且总会被传输。NPar(1)八比特组的编码在表36中说明，而SPar(1)的八比特组的编码在表37和38中说明。
NPar(2)，SPar(2)和SPar(3)八比特组的内容仅当相应的Spar(1)中的位为“1”时才传输。总之，该内容与具体的相应ITU-T建议的调制和协议细节有关。表39-45给出了一些调制编码的示意性说明。
表36.标准信息字段-{NPar(1)}编码
表37.标准信息字段-{SPar(1)}编码—八比特组1
表38.标准信息字段-{SPar(1)}编码—八比特组2
表39.调制-G992.1附件a{NPar(2)}编码—八比特组1
表40.调制-G.992.1附件a{NPar(2)}编码—八比特组2
表41.调制-G.992.1附件a{NPar(2)}编码—八比特组3
表42.调制-G.992.1附件B{NPar(2)}编码—八比特组1
表43.调制-G992.1附件C{NPar(2)}编码—八比特组1
表44.调制-G.hdsl{NPar(2)}编码
表45.调制-G.992.2{NPar(2)}编码—八比特组1
<p>在非标准信息字段中可以选择性地包括MS，CL，CLR消息以传递超出这里定义的信息。当要发送非标准信息字段时，在要传输的消息的标识字段中将“非标准字段”参数设为二进制1。非标准信息字段可以选择性地包括一个或多个非标准信息块(见图14)。
每个非标准信息块(见图15)包括(1)一个长度说明码(一个八比特组)，其规定该块剩余的长度；(2)一个国别代码(K个八比特组)，同建议T.35中的定义；(3)一个长度说明码(一个八比特组)，其规定提供者代码的长度(例如，八比特组的值表明后跟L个八比特组)；(4)一个提供者代码，其由在建议T.35中标明的国家规定；和(5)非标准信息(M个八比特组)。
本发明允许在协商调制制结束之后继续传输本发明使用的调制。根据本发明的一个特点，调制可用作，例如一个无干扰的信道EOC。例如，标准信息NPar(1)位表明CL/CLR消息的可获得性，并且该位还用于表明MS消息中的选择。在传输完本发明的带有ACK消息的协商协议之后，载波将保持ON状态以提供无干扰EOC信道。
在过去，终端通过使用AT命令，或者其它的专有方法来进行ATU-R信号交换的设计。根据本发明，在终端和ATU-R之间，以及在ATU-C和网络管理系统之间类似的通信通道上使用AOM管理协议。在优选实施例中，终端使用SNMP协议(1990年5月发布的LETF RFC1157)来设计并监测ATU-R中本发明的信号交换进程。由于本发明信号交换进程的数据速率低于100字节/秒，需要提供合理的时间以便终端有效地进入信号交换过程。
总之，可以在数据交换进程开始之前设置CL和CLR消息的参数。本发明使终端可以询问(ATU-R的)几个参数的状态。
可以使用SNMP收集器来表示所接收消息关键部分，其中如果终端想要影响像例如MS或ACK/NAK这样的消息条目，则该终端必须对所接收的消息的关键部分产生影响。
虽然参考优选实施例具体示意并说明了本发明，可以理解对于本领域技术人员，在不脱离本发明的实质和/或范围的情况下，可以在形式和/或细节上进行各种改变。尽管参考具体的装置，材料和实施例说明了本发明，应该理解本发明并不限于这里公开的具体形式，而是延伸到权利要求范围内的所有等效形式。
权利要求
1.一种用于建立通信链接的装置，包括协商数据传输部分，与多个进行初始化的通信装置相关，其向响应通信装置传输载波；协商数据接收部分，与多个进行初始化的通信装置相关，其响应所述传输的载波而接收来自所述响应通信装置的载波，和选择装置，其根据所述的响应通信装置，从多个通信装置中选出适合的通信装置以建立通信信道。
2.权利要求1的装置，其中所述的传输载波包括与可用的载波分配相关的数据。
3.权利要求1的装置，其中将所述的传输载波和所述的接收载波划分成多个频带。
4.权利要求1的装置，其中所述的协商数据的传输部分根据相邻的接收系统传输所述的载波。
5.权利要求4的装置，其中对所述的传输载波的传输特性在传输工作期间进行重新设计，以使得与相邻接收站的接口最小化。
6.权利要求3的装置，包括一个系统，该系统选择多个频带以使得与话音频带装置之间的干扰最小化。
7.一种建立通信链接的方法，包括向响应通信装置传输预定的载波；响应于预定的传输载波，从响应通信装置接收预定的载波；和根据接收的预定载波，从多个通信装置中选出适合的通信装置，以建立通信信道。
8.权利要求7的方法，还包括将传输的载波和接收的载波划分成多个频带。
9.权利要求7的方法，其中传输预定载波包括根据相邻的接收系统传输载波。
10.权利要求9的方法，其中载波的传输特性的传输包括在传输工作期间重新构成载波，以使得与相邻接收站之间的干扰最小化。
11.一种通信装置，至少其中的一个传输和接收通信信号，该装置包括数据交换装置，其通过通信信道，在进行初始化的通信装置和响应的通信装置之间交换数据；和隐式信道探测装置，其分析所述的交换数据以获得所述通信信道的特性。
12.权利要求11的通信装置，其中所述的数据交换装置包括一个传输机，其将所述的交换数据的分析结果作为所述的交换数据的一部分来传输。
13.权利要求11的通信装置，其中所述隐式信道探测装置包括一个分析仪，其通过对所述的交换数据进行频谱分析来监测所述的通信信道。
14.权利要求13的通信装置，其中所述的数据交换和所述的交换数据的分析基本上同时进行。
15.权利要求13的通信装置，其中所述的数据交换和所述的交换数据的分析顺序进行。
16.权利要求13的通信装置，其中所述的交换数据包括多个初始化载波，所述的多个初始化载波在所述初始化通信装置和所述响应通信装置之间交换。
17.一种用于至少其中的一个发送和接收通信信号的方法，包括在初始化通信装置和响应通信装置间，通过通信信道交换数据；和对交换数据进行隐式信道探测分析以获得通信信道的特性。
18.权利要求17的方法，其中数据交换包括将交换数据的分析结果作为交换数据的一部分来传输。
19.权利要求17的方法，其中所述的进行隐式信道探测分析包括对交换数据进行频谱分析。
20.权利要求17的方法，还包括在基本上相同的时间里进行交换数据和进行分析。
21.权利要求17的方法，其中交换数据和进行数据分析顺序进行。
22.权利要求17的方法，其中交换数据包括在初始化通信装置和响应通信装置之间交换多个初始化载波。
23.一个通信装置，包括通信装置，其初始时用多种载波传输数据；和载波确定装置，其根据预定的载波精减系统，将所述通信装置传输的多种载波减少至预定的数目。
24.权利要求23的通信装置，其中所述的预定载波精减系统包括一对相位反转系统。
25.权利要求23的通信装置，其中所述的预定载波精减系统包括一个调制载波系统。
26.权利要求23的通信装置，其中所述的预定载波精减系统包括一个载波使用和请求传输系统。
27.权利要求23的通信装置，其中所述的预定载波精减系统包括一个精减装置，其将多种载波减小至所述预定的载波数目以限制初始化进程的传输功率。
28.权利要求23的通信装置，其中所述的载波确定装置包括一个确定装置，其确定最有用的通信信道。
29.权利要求23的通信装置，其中所述的多种载波的初始传输包括一个增加建立通信信道可能性的系统。
30.权利要求29的通信装置，其中所述的载波确定装置将所述多种载波减少至所述预定的载波数目以减少传输功率的要求。
31.建立通信链接的方法，包括在初始化通信装置和响应通信装置之间交换未调制的载波，以协商一条高速通信链接；和如果当初始化通信装置和响应通信装置之一不能处理所述的用于协商高速通信链接的未调制载波时，执行退回进程以建立预定的通信链接。
32.权利要求31的方法，其中执行退回进程包括执行预定的退出进程以和传统的高速通信装置建立通信链接。
33.权利要求31的方法，其中执行退回进程包括执行预定的显式连接进程以和传统的高速通信装置建立通信链接。
34.权利要求31的方法，其中执行退回进程包括执行话音频带调制进程以建立话音频带通信链接。
35.在第一装置和第二装置之间建立通信链接的方法，包括向第一装置和第二装置中的一个装置传输第一能力清单；接收由第一装置和第二装置中其余的一个响应于第一能力清单而传输的第二能力清单；根据第二能力清单，从多个通信模式中选出适合的通信模式，以建立通信信道；和在第一装置和第二装置之一已经进入非数据交换状态并且要在第一装置和第二装置之间交换数据的情况下，执行简化的初始进程，以重新建立通信链接。
36.在第一装置和第二装置之间建立通信链接的方法，包括在第一装置和第二装置之间建立公共通信能力；根据建立的公共通信能力，从多个通信模式中选出适合的通信模式；和在第一装置和第二装置之一已经进入非数据交换状态并且要在第一装置和第二装置之间交换数据的情况下，执行简化的初始进程，以重新建立通信链接。
37.一种建立通信链接的方法，包括执行协商协议，以便在第一通信装置和第二通信装置之间建立通信链接；在建立通信链接时保持协商协议的一个载波，以作为嵌入工作信道。
38.权利要求37的方法，其中嵌入工作信道传输管理数据。
39.一个通信装置，包括进行信号交换通信进程的装置；和由终端使用简单网络管理协议设计信号交换通信参数的装置。
40.权利要求39的通信装置，还包括监测来自所述终端的所述信号交换通信参数的装置。
41.一种通信方法，包括使用管理、运行和经营(AOM)简单网络管理协议(SNMP)设计和监测数据交换进程以建立高速通信链接。
全文摘要
一种建立通信链接的装置和方法。协商数据传输部分(54)向响应通信装置传输载波。协商数据接收部分(54)响应于传输的载波接收来自响应通信装置的载波。一个选择装置,根据响应通信装置(4)从多个通信装置中选出适合的通信装置以建立通信信道。
文档编号H04L27/26GK1266558SQ99800365
公开日2000年9月13日 申请日期1999年3月31日 优先权日1998年4月1日
发明者斯蒂芬·帕姆 申请人:松下图像通信系统公司