对使用第一本地可测回路特性和第一参数集合的第一回路特征值估计方法进行校准的过程和系统

摘要

本发明涉及一种用于对使用第一本地可测回路特性和第一参数集合的第一回路特征值估计方法进行校准的过程，包括：测量多个回路的第一本地可测回路特性；获得表示回路特征值的参考估计的参考数据集合，该参考估计通过执行使用第二本地可测回路特性和第二参数集合的已校准的第二回路特征值估计方法获得；以及确定已校准的参数，以最小化所述参考估计与如下估计之间的偏差，即通过将已校准的参数用作第一参数集合而将第一回路特征值估计方法应用到所述测量所获得的估计。本发明还包括一种用于对使用第一本地可测回路特性和第一参数集合的第一回路特征值估计方法进行校准的系统。

说明书

技术领域

本发明涉及回路测试领域，特别涉及用于评估数据传输所使用的有线回路的质量的校准方法的领域。

背景技术

由于IP-TV、视频点播及所谓的三网合一(宽带链路上的高速互联网、电话和数字电视)服务的日益兴起，对底层网络基础设施的需求变得更为紧迫。这些增长的需求必须从两个角度达成：服务提供角度，即通过提供被设计用来给出所需性能的网络，以及客户支持角度，即通过部署必要的工具来检测和补救影响终端用户所接收到的服务质量的性能问题。

发明内容

本发明各实施方式的目的是促进对用于基于本地可测物理特性来估计特征值(诸如回路长度或用户线的缺陷位置)的方法的校准。

根据本发明的一方面，提供了一种校准过程，用于对使用第一本地可测回路特性和第一参数集合的第一回路特征值估计方法进行校准，所述校准过程包括：测量第一多个回路的所述第一本地可测回路特性；获得表示所述回路特征值的参考估计的参考数据集合，所述参考估计通过执行已校准的第二回路特征值估计方法获得，所述第二回路特征值估计方法使用第二本地可测回路特性和第二参数集合；以及确定已校准的参数，以最小化所述参考估计与如下估计之间的偏差，即通过将所述已校准的参数用作所述第一参数集合而将所述第一回路特征值估计方法应用到所述测量所能够获得的估计。

因此本发明的优势是可使用相对较大的校准数据集合对所述第一回路特征值估计方法进行校准而不必诉诸大量传统的(即非本地的)回路特征值测量。所述特征值尤其可以为所述回路的长度、诸如短路这样的一个或多个缺陷的位置、一个或多个桥接抽头的位置、规格变化、电阻率变化、等等。所述本地可测特性可包括电阻、电容、电感、脉冲响应图等中的一个或多个。

所述优势是通过利用已经提前校准的第二回路特征值估计方法来生成所述校准数据集合实现的。若过去已经进行了所述第二回路特征值估计方法的校准，若其更精确，或者若其比直接校准所述第一回路特征值估计方法更容易，则根据本发明的所述方法尤其有利。

在实施方式中，本发明的校准过程进一步包括获得表示所述第一多个回路的特征值的验证估计的验证数据集合，所述验证估计是通过将未校准的参数用作所述第一参数集合而将所述第一回路特征值估计方法应用到所述测量而获得的，其中对所述已校准的参数的确定包括更新所述已校准的参数以便最小化所述验证估计与所述参考估计之间的偏差。

用于校准所述第一回路特征值估计方法的参数的任何迭代算法将需要一些初始值来操作。因此，使用可对应于实际参数的粗略估计的预定参数集合是有利的，所述粗略估计可从所述回路的理论物理模型得出。

在根据本发明的校准过程的实施方式中，获得所述第二数据集合包括：测量第二多个回路的特征值；以及确定所述第二参数集合以便最小化所述第二多个回路的所述特征值与通过执行所述第二回路特征值估计方法所获得的所述特征值估计之间的偏差；其中所述第二多个回路的电属性实质上代表所述第一多个回路的电属性。

该实施方式的优势在于，它包括对所述第二回路特征值估计方法的校准，其以与所述第一回路特征值估计方法基本相同的方式有效地执行，但可选地使用不同的回路集合。

在具体的实施方式中，所述第二多个回路是所述第一多个回路的子集。

在根据本发明的校准过程的实施方式中，所述第一回路特征值估计方法或所述第二回路特征值估计方法包括MELT方法。

在具体的实施方式中，所述MELT方法使用包括线微分电容和线共模电容的参数集合。

MELT是已知的并且精确的回路长度估计方法，如这里详细描述的，其可有利地使用相对小的参数集合来校准。

在根据本发明的校准过程的实施方式中，所述第一回路特征值估计方法或所述第二回路特征值估计方法包括SELT方法。

在具体的实施方式中，所述SELT方法使用包括线串联电阻、线串联电感、线并联电导和线并联电容的参数集合。

SELT是用于估计特征值(诸如总回路长度、回路分支拓扑、缺陷位置和端子电阻)的另一已知的精确方法。在这里对其进行详细描述。SELT可有利地用相对小的参数集合来校准。

在根据本发明的校准过程的实施方式中，所述回路特征包括回路长度。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括当被执行时执行上述根据本发明的校准过程的处理器可执行指令。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于对使用第一本地可测回路特性和第一参数集合的第一回路特征值估计方法进行校准的系统，包括：第一测量设备，用于测量第一本地可测物理特性；第一回路特征值估计处理器，可操作地连接到所述第一测量设备及第一参数存储器，所述第一回路特征值估计处理器适于通过第一回路特征值估计方法来产生第一回路特征值估计，所述第一回路特征值估计方法基于所述第一可测物理特性和所述第一参数存储器中包含的第一参数集合；第二测量设备，用于测量第二本地可测物理特性；第二回路特征值估计处理器，可操作地连接到所述第二测量设备及第二参数存储器，所述第二回路特征值估计处理器适于通过第二回路特征值估计方法来产生第二回路特征值估计，所述第二回路特征值估计方法基于所述第二可测物理特性和所述第二参数存储器中包含的第二参数集合；以及用于使用所述第一回路特征值估计和所述第二回路特征值估计来更新所述第一参数集合的装置，以便随后通过所述第一回路特征值估计处理器获得的回路特征值估计与通过所述第二回路特征值估计处理器获得的回路特征值估计基本一致。

在根据本发明的系统的实施方式中，所述第一回路特征值估计方法或所述第二回路特征值估计方法包括MELT方法。

在具体的实施方式中，所述MELT方法使用包括线微分电容和线共模电容的参数集合。

在根据本发明的系统的实施方式中，所述第一回路特征值估计方法或所述第二回路特征值估计方法包括SELT方法。

在具体的实施方式中，所述SELT方法使用包括线串联电阻、线串联电感、线并联电导和线并联电容的参数集合。

根据本发明的所述计算机程序产品和所述系统的各种实施方式的优势，加上必要的变更对应于之前所述的关于根据本发明的所述方法的那些优势。

附图说明

现将仅以示例方式并结合附图来描述根据本发明各实施方式的一些装置和/或方法的实施方式，其中：

图1提供了在MELT方法中使用的低频传输线路模型的示意性表示；

图2提供了在SELT方法中使用的高频传输线路模型的示意性表示；

图3是根据本发明实施方式的方法的流程图；

图4是根据本发明实施方式的系统的框图；

图5是表示通过应用两种不同的回路长度估计方法所获得的回路长度估计对的散点图。

具体实施方式

在理想情况下，网络诊断工具能够远程地诊断实际问题的源头并采取措施以改善性能。这有助于操作者提高服务质量并通过避免对大量问题的人工干预而节省时间和金钱。

本发明涉及回路特征值的估计。回路特征值尤其可以为回路的长度、诸如短路这样的一个或多个缺陷的位置、一个或多个桥接抽头的位置、规格变化、电阻率变化等。通常，回路设备的这些属性是很难“现场”测量的，所以以本地可测的物理特性的测量为基础的估计是高度优选的。

对于在金属有线信道诸如用于各种xDSL类的双绞电话线上所提供的服务，远程测试的关键特征在于回路长度的估计。此回路长度决定了在发送者和接收者之间的信号衰减，从而在很大程度上决定了可达比特率。估计回路长度的技术包括“金属线路检测”(MELT)和“单端线路检测”(SELT)。

在下文中，本发明的各实施方式将以估计回路长度的方法为背景进行描述。此仅为简明的目的，而不应理解为限制本发明。以校准回路长度估计方法为目的而描述的每个实施方式都应理解为包括以校准其他回路特征值估计方法为目的的类似实施方式。

MELT实质上是按照低频模型基于对电参数的测量而进行估计。在图1中示意性地示出该模型。具体的，对于所关注的线缆类型凭经验确定每单位长度的共模电容(C_l，cm)和每单位长度的微分电容(C_l，diff)，具体线缆的长度(l)可从该线缆的测量共模电容(C_{cm，measured})和微分电容(C_{diff，measured})、根据以下等式来估计：

C_{diff，measured}＝l.C_l，diff+C_term

C_{cm，measured}＝l.C_l，cm

C_l，diff和C_term的值例如可以为约50nF/m。SELT依赖反射计来估计线路的特性。估计的可靠性取决于线路校准。为了确定测试信号的各检测到的“反射”的时序如何表示线路长度(或其他拓扑特征)，必须对信号在线路上传播的速度做出假设。此速度假设需要校准。参照图2，根据SELT方法的高频传输线路模型可表达如下：

l＝v·t_r

$>t_r=\frac{t_{\mathrm{end}}-t_0}{2}$>

由于$>\gamma =\alpha +\mathrm{j\beta }=\sqrt{(R+\mathrm{j\omega L})(G+\mathrm{j\omega C})}$>

并且$>v=\frac{\omega }{\beta }$>

则v(f)＝F(R(f)，L(f)，C(f)，G(f))

其中v表示介质上的电信号速度；t_end表示由回路端部所生成的、在时间t₀传输的脉冲的反射的本地检测的时间，该反射发生在时间t_r；f表示测量电阻R、电感L、电容C及电导G时所处的频率，f通过关系式ω＝2πf与环状频率(annular frequency)ω相关；而α、β及γ是如所示那样定义在R、L、G及C的函数中的辅助变量。

通常，该校准是通过实验室测量进行的，在其中测试不同回路长度及终端阻抗的线路从而从数据中创建时间-空间模型。对于特定的回路也可以在现场直接进行此校准过程的人工细化以提高精度。所以，要求精确的实验室测试和现场干预的此过程是很耗时的。

两种方式都面对着许多类型错误的影响，包括由不完善校准或在真实环境与建模参数值之间的差异所导致的系统错误。因此本发明各实施方式的目的是通过进行自动的交叉校准来减少这些错误中的一部分，所述自动的交叉校准用于检测及补偿校准缺陷从而显著改善回路长度估计及/或模型参数。

图3示出根据本发明的方法的实施方式。本发明的主要部分由标为110-150的步骤来表示。标为200和300的方框表示可选框。各种步骤被表示的顺序纯为示例性的，而非限制本发明，除非下面的描述明确说明某步骤不能在另一步骤完成之前进行。技术人员还应理解某些步骤可组合在一起，而其组合的结果可以通过对输入数据进行不同的操作而以数学上等效的方式得到。这样的实施方式也在本发明的范围内。

所示实施方式的目的是确定在第一参数化回路长度估计方法中使用的参数。此第一回路长度估计方法用以通过测量本地可测的物理特性而确定一个或多个回路(即目标集合)的长度，其图示为第一步骤110。

参数的确定在第四图示步骤140中进行。为了进行此确定，通过第二图示步骤120中的第一回路长度估计方法所获得的回路长度的估计在第三图示步骤130中与参考估计进行比较，所述参考估计获得自详述于下文的可选框200。技术人员应理解如果未给出可选框200，则可从例如存储器获得早先时候建立的参考估计。

在由第二步骤120中的第一回路长度估计方法所获得的估计与参考估计200之间的比较130可以包括确定线性回归系数。如果采用此方式，则以使线性回归系数接近1的方式确定参数(步骤140)。技术人员应理解，也可使用其他合适的算法以从估计长度与参考估计之间的所测量的偏差130获得合适的参数140。在参数足够可靠之前，可能必须对步骤120、130及140使用几次迭代。

一旦可选地通过迭代方法进行了参数确定140，用于第一回路长度估计方法的参数校准就视为完成150。

对于第一回路长度估计方法的某些选择，直接从参考估计和所测量的物理特性在数学上得出第一参数集合可能是高效的，所以将图示步骤120-140有效地组合成单个步骤，不需要迭代操作。

可选框200图示出可以如何获得参考估计。有利地，应用第二参数化回路长度估计方法，所述方法依赖于该回路的第二本地可测物理特性。假设第二回路长度估计方法是提前校准的。此校准可通过以下详述的可选框300内所示步骤进行。技术人员应理解也可应用具有同样效果的其他已知校准过程

在步骤210中测量目标集合中的每个回路的第二物理特性。基于这些特性，利用步骤220中的第二回路长度估计方法获得回路长度估计。如前所述，这些估计起到参考估计的作用，用于第一回路长度估计方法的校准。

第一回路长度估计方法可以是SELT方法，而第二回路长度估计方法可以是MELT方法，或者反之亦然。技术人员应理解，其他回路长度估计方法也可用作第一与/或第二回路长度估计方法而不背离本发明的基本观点。

因此本发明的一个优势是第一回路长度估计方法可使用相对大的校准数据集合来校准而不必诉诸大量传统的(即非本地的)回路长度测量。此优势是通过利用已提前校准的第二回路长度估计方法生成校准数据集合而实现的。若过去已进行了第二回路长度估计方法的校准，若其更精确，或者若其比直接校准第一回路长度估计方法更容易，则根据本发明的方法尤其有利。

第二回路长度估计方法可能已经根据可选框300中所图示的步骤进行了校准。此校准依赖于典型回路集合的已知回路长度。这些已知回路长度可利用非本地测量方法获得，例如通过使用传统的测量杆、光学测量等，或通过在回路的生产及/或安装期间的测量。这些获得回路实际长度的方式由测量步骤410表示。典型集合的已知回路长度被用作参考，以验证利用步骤320中所得的第一回路长度估计方法获得的估计回路长度，估计回路长度依赖于在步骤310中执行的第二物理特性的本地测量。以与关于图示为步骤120-140的第一回路长度估计方法已描述的校准完全类似的方式，基于已知回路长度以这样的方式对第二回路长度估计方法进行校准。

此典型集合可以是目标集合的子集。不过，所述典型集合也可以是完全不同的回路集合，例如可在实验室内得到的专门用于校准目的的回路集合。典型集合优选地包括与目标集合相同类型及/或规格的回路。此典型集合优选地包括长度范围与目标集合长度范围基本重合的回路。

本领域技术人员应该很容易地看出以上所描述各方法的步骤可以由编程的计算机执行。在此，一些实施方式也旨在包括程序存储设备，例如，数字数据存储介质，其是机器或计算机可读的并编码机器可执行或计算机可执行的指令程序，其中所述指令执行上面所描述的所述方法的部分或全部步骤。此程序存储设备可以是例如数字存储器、磁性存储介质比如磁盘及磁带、硬盘或光可读数字数据存储介质。所述各实施方式还旨在包括被编程用于执行上述方法的所述步骤的计算机。

根据本发明实施方式的系统图示于图4中。图4示出金属接入网络的一部分，其包括可用于将用户设备连接到接入节点600的多个金属双绞线650。参照前面对图3中所示的根据本发明的方法的实施方式的描述，将图示的双绞线650假设为目标集合的回路。

不失一般性，将测量单元500图示为集成在接入节点600内，不过此单元500也可以是装置上独立的部件或集成在其他设备内。对于目标集合的每个回路，此测量单元500至少包括用于测量第一可测物理特性的第一测量设备510和用于测量第二可测物理特性的第二测量设备520。

测量单元510、520中的每一个都连接到各自的回路长度估计处理器511、521，所述处理器分别执行第一和第二回路长度估计方法。

第一回路长度估计处理器511依赖于存储在第一参数存储器512内的参数集合。此存储器最初是空的，或可以例如使用粗略估计的参数集合预编程。

第二回路长度估计处理器512依赖于存储在第二参数存储器522内的参数集合。此存储器被假定为存有精确的参数集合，即，假定第二回路长度估计处理器512是经良好校准的。

技术人员应理解，第一参数存储器512和第二参数存储器522可实现为不同的变量集合，所述变量集合存储在相同的物理存储器或不同的物理存储器内。

回路长度估计处理器511、521都有效地耦合到校准处理器530，所述校准处理器530适于比较利用两种回路长度估计方法获得的估计，并确定参数集合以获得受校准的处理器511的结果与预校准的处理器521的参考值的最佳配合。更新的参数存储在第一参数存储器512内。对用于第一回路长度估计处理器的更新参数的确定可以用迭代的方式实现。

更普遍地来说，校准处理器530实际上是专门的装置，所述装置使用(从第一回路长度估计处理器511获得的)第一回路长度估计和(从第二回路长度估计处理器521获得的)第二回路长度估计来更新第一参数集合，使得随后由第一回路长度估计处理器511获得的回路长度估计基本上和由第二回路长度估计处理器521获得的回路长度估计一致。这意味着从第二处理器521获得的估计被用于校准由第一处理器511使用的参数。

不失一般性，处理器511、521和530都图示为分立的方框。这不意味着其必须实现为分立的部件。

特别地，方框511和530也可以功能性地合并以在不同操作方式下提供数学上等效的结果。因此，根据对第一回路长度估计方法的选择，从可用数据，即从第一测量设备510获得的测量数据和从第二回路长度估计处理器521获得的参考估计，直接得出第一参数集合可能是计算上有效的。这样的安排也在本发明的范围内。

两个回路长度估计处理器511、521的输出可以以已知的方式传递到网络管理站620，以允许网络操作者从获自这些处理器的估计中得出任何有用的结论。当针对没有参与校准的回路作出回路长度估计时，在校准过程之后这一点尤为实用。

在作为本发明各实施方式的过程及系统的一部分的回路长度估计方法中所使用的参数数量，取决于实际选择的方法。以上提供了可用于已知的SELT和MELT方法的具体的参数集合。

在其上校准第一回路长度估计方法的目标回路集合的大小应由本发明的过程或系统的用户按照所选方法的功能并根据需要确定的参数的数量来谨慎选择。

图5是通过应用两种不同的回路长度估计方法所获得的回路长度估计的典型对的散点图。水平轴表示通过使用经校准的MELT方法估计的回路长度，而垂直轴表示通过使用未经校准的SELT方法获得的对应回路长度。不失一般性，假定两个轴上的测量单位为米。在理想情况下，通过两种方法获得的长度估计应该是相等的，其应使穿过原点的直线具有斜率1。不过，可用的示例性数据集合的线性回归表明，实际关系由y轴截距约500m且斜率稍微超过1的直线近似更好。非零的y轴截距可实际解释为SELT系统的模拟前端的校准偏差。斜率误差必须视为系统校准误差。在诸如此处所描述的情况下，根据本发明的校准过程的目的将是以所获得的进一步估计应基本上与对应的已校准的MELT估计一致的方式来适配SELT系统的参数。

附图中所示各种元件的功能，包括标为“处理器”的任意功能框，都可通过使用专用的硬件以及与合适的软件联合能够执行软件的硬件来提供。当由处理器提供时，所述功能可由单一的专用处理器、单一的共享处理器或部分可共享的多个分立的处理器提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应解释为排他地指代能够执行软件的硬件，也可暗含地包括，但不限于，数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)及非易失性存储器。也可包括常规的和/或定制的其他硬件。类似地，附图中所示的任何开关都只是概念性的。它们的功能可通过程序逻辑的操作、专用逻辑电路、程序控制和专用逻辑的互动甚或是人工来实现，具体技术是可由实现者根据对上下文的更具体理解来选择的。