分析和减轻数字用户线路中的噪声的方法和装置

摘要

接收指示DSL链路的稳定性水平的数据。基于所接收的数据确定数据指示DSL链路的稳定性水平高于还是低于最小阈值。如果DSL链路的稳定性水平低于最小阈值，将在故障时间之前与DSL链路相关联的消失噪声与在故障时间之后与DSL链路相关联的噪声进行比较。如果故障时间之前与故障时间之后的噪声的差超过阈值，则该噪声的差被特征化为与DSL链路相关联的稳态噪声。但是如果故障时间之前与故障时间之后的噪声之差低于阈值，则确定故障与DSL链路功率损耗相关联还是与严重脉冲噪声事件相关联，相应地对该噪声的差进行特征化。最后，对与DSL链路相关联的噪声的特征被保存用于后续可能的对DSL链路的重新配置，以提高链路稳定性。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年7月31日提交的、标题为DSL SYSTEM(DSL系统)的美国临时申请No.60/834,436的优先权。

本申请涉及于2004年3月8日提交的、标题为Adaptive CodewordManagement(自适应码字管理)的美国专利申请No.10/795,593。

本申请涉及于2004年4月2日提交的、标题为DSL System Estimationand Parameter Recommendation(DSL系统估计和参数推荐)的美国专利申请No.10/817,128。

本申请涉及于2006年7月8日提交的、标题为Adaptive Margin and BandControl(自适应容限和频带控制)的国际申请No.PCT/US2006/026796。

技术领域

本发明总的来说涉及用于分析和改进数字通信系统的质量和稳定性的方法和装置。更具体地说，本发明涉及分析和减轻DSL系统中的链路故障和错误。

背景技术

数字用户线路(DSL)技术为现有电话用户线路(称为环路和/或铜设备)上的数字通信提供潜在的大带宽。电话用户线路可以提供该带宽，尽管它们的原始设计只用于语音频带模拟通信。特别地，非对称DSL(ADSL)和超高速DSL(VDSL)可以通过使用离散多音调(DMT)线路代码来调整用户线路的特性，该线路代码向各个音调(或子载波)分配若干个比特，所述各个音调可以调整到在用户线路每一端的调制解调器(通常是既作为发射机又作为接收机的收发机)的训练和初始化期间所确定的信道状况。DSL系统可以使用导引技术，其中联播发射机和/或联播接收机信号处理可以在多对之间进行，以减轻串扰的影响，从而提高性能。

通过确定导致DSL链路故障和链路误差的DSL链路不稳定和/或差的链路质量的原因，以及通过执行测量从而提高链路稳定性和/链路质量，DSL系统将进一步从中受益。

发明内容

本发明的实施例包括收集数据、对数据进行分析以特征化导致DSL链路故障和/或DSL链路出错的原因，并且一旦确定该原因，即重新配置DSL链路，以减轻故障和错误。

附图说明

本发明的实施例通过示例被描述，而并非通过附图中的图来限制，在附图中，相同的附图标记指代相同的元件。应该注意的是本公开的“一”个实施例并不必须是同一个实施例，而表示“至少一个”。

图1示出根据ITU-T G997.1标准的DSL系统的参考模型图。

图2图示出一般的DSL部署的示意图，其示出该系统的布局和操作。

图3A图示出根据本发明一个实施例的被连接为与DSL系统通信的DSL优化器。

图3B图示出根据本发明一个实施例的与DSLAM一起工作的DSL优化器。

图4图示出根据本发明一个实施例的流程框图。

图5图示出在一时间段内的脉冲噪声特性。

图6图示出根据本发明一个实施例的流程框图。

图7图示出根据本发明一个实施例的RS码字中很有可能被脉冲噪声破坏的字节的位置。

图8图示出根据本发明一个实施例的使用者和/或控制器能够使用的计算机系统。

具体实施方式

图1示出可以实施本发明实施例的根据G.997.1标准(G.ploam)的参考模型系统。这种模型应用于符合各种标准、可包括也可不包括分路器的所有ADSL系统，所述标准例如ADSL1(G.992.1)、ADSL-Lite(G.992.2)、ADSL2(G.992.3)、ADSL2-Lite(G.992.4)、ADSL2+(G.992.5)、VDSL1(G993.1)和G.993.1和G.993.2 VDSL标准，以及G.991.1和G.991.2 SHDSL标准，所有这些标准都可以具有或者不具有捆绑(bonding)。这种模型对于本领域技术人员是众所周知的。

G.997.1标准基于由G.997.1限定的清晰嵌入式运行信道(EOC)并使用由G.992.x和G.993.x标准限定的指示符比特和EOC消息，来为DSL传输系统指定物理层管理。此外，G.997.1为配置、故障和性能管理指定网络管理元件内容。在执行这些功能时，系统采用在访问节点(AN)处可用的多个运行数据。

在图1中，用户终端设备110连接到本地网络112，并进一步连接到网络终结单元(NT)120。NT 120包括xTU-R 122(例如，由ADSL标准之一所定义的收发器)或者任何其它合适的网络终结调制解调器、收发机或者其它通信单元。NT 120还包括管理实体(ME)124。ME 124可以是任何合适的硬件设备，例如微处理器、微控制器或者固件或硬件形式的电路状态机，这些设备能够根据任何可应用的标准和/或其它规范的需要完成任务。ME124采集性能数据，并将性能数据存储在其管理信息数据库(MIB)中，所述MIB是由每个ME维护的信息数据库。MIB可以通过诸如SNMP(简单网络管理协议)的网络管理协议或者TL1命令来访问，所述SNMP是一种管理协议，用来从网络设备收集信息以提供给管理员控制台/程序，而TL1是一种公知的命令语言，用来在电信网络元件之间规划响应和命令。

系统中的每个xTU-R都连接到位于中心局CO或其它中心位置中的xTU-C。在图1中，xTU-C 142位于CO 146中的接入节点(AN)140处。ME 144类似地维护一关于xTU-C 142的性能数据的MIB。AN 140可以连接到宽带网络170或者其它网络，如同本领域技术人员将认知的。xTU-R 122和xTU-C 142由环路130连接在一起，在ADSL的情况下，该环路130通常是还承载着其它通信服务的电话双绞线。

图1所示接口中的一些可用来确定和采集性能数据。Q接口155在运营商的网络管理站(NMS)150和AN 140中的ME 144之间提供接口。在G.997.1标准中指定的所有参数均适用于Q接口155。ME 144所支持的近端参数从xTU-C 142得到，而来自xTU-R 122的远端参数可从U接口上的两个接口中的任意一个得到。利用嵌入式信道132发送且在PMD层处提供的指示符比特和EOC消息，可以用来在ME 144中生成xTU-R 122参数。作为替代地，运行、经营(Administration)和管理(Management)(OAM)信道以及合适的协议可以用来在ME 144请求的时候从xTU-R 122中取回参数。类似地，来自xTU-C 142的远端参数可以由U接口上的两个接口中的任意一个得到。在PMD层处提供的指示符比特和EOC消息，可以用来在NT 120的ME 122中生成xTU-C 142参数。作为替代地，OAM信道和合适的协议可以用来在ME 124请求的时候从xTU-C 142中取回参数。

在U接口(本质上是环路130)处，有两个管理接口，一个位于xTU-C142(U-C接口157)处，另一个位于xTU-R 122(U-R接口158)处。接口157为xTU-R 122提供xTU-C近端参数，以通过U接口130取回。类似地，接口158为xTU-C 142提供xTU-R近端参数，以通过U接口130取回。可适用的参数可以取决于正在使用的收发机标准(例如，G.992.1或G.992.2)。

G.997.1标准指定了通过U接口的可选OAM通信信道。如果实现该信道，xTU-C和xTU-R配对可以使用该信道来传递物理层OAM消息。于是，这种系统的收发机122、142可以共享在其各自的MIB中维护的各种运行数据和性能数据。

可以在1998年3月的DSL论坛中，从本领域技术人员众所周知的标题为“ADSL Network Element Management(ADSL网络元件管理)”的DSL论坛技术报告TR-005中，找到关于ADSL NMS的更多信息。另外，如以上提到的，2004年5月的标题为“CPE WAN Management Protocol(CPE WAN管理协议)”的DSL论坛技术报告TR-069对于本领域技术人员也是众所周知的。最后，2004年5月的标题为“LAN-Side DSL CPE ConfigurationSpecification(LAN侧DSL CPE配置规范)”的DSL论坛技术报告TR-064对于本领域技术人员是众所周知的。这些文献陈述了CPE侧管理的不同情况。关于VDSL的更多信息可以在ITU标准G.993.1(有时称为“VDSL1”)和ITU标准G993.2(有时称为“VDSL2”)以及正在编撰中的若干DSL论坛工作文本中找到，所有这些都为本领域技术人员所公知。在以下文献中可以得到更多的信息：标题为“VDSL Network Element Management(VDSL网络单元管理)”的DSL论坛技术报告TR-057(以前是WT-068v5)(2003年2月)、标题为“FS-VDSL EMS to NMS Interface Functional Requirements(FS-VDSL EMS到NMS接口功能需求)”的技术报告TR-065(2004年3月)和标题为“Data Model Template for TR-069 Enabled Devices(用于能够使用TR-069的设备的数据模型模板)”以及针对VDSL2 MIB单元的ITU标准G997.1的修订版，或ATIS动态频谱管理报告ATIS-0300007。进一步的信息可以在以下DSL论坛草案工作文本中找到：标题为“Testing &Interoperability：ADSL2/ADSL2plus Functionality Test Plan(测试&互通性：ADSL2/ADSL2+功能性测试计划)”的DSL论坛草案工作文本WT-105、标题为“Testing & Interoperability：VDSL2 Functionality Test Plan(测试&互通性：VDSL2功能性测试计划)”的DSL论坛草案工作文本WT-115和标题为“DSL Home Technical：TR-069 Implementation Guidelines(DSL本地技术：TR-069实施指南)”的DSL论坛草案工作文本WT-121。

如本领域技术人员将认知到的，这些文献所描述至少一些参数可以用于本发明实施例。此外，至少一些系统的描述同样可用于本发明实施例。可以在此找到可以从DSL NMS获得的各种类型的运行数据和信息；其它为本领域技术人员所公知。

在DSL设备的典型拓扑中，多个收发机配对正在运行并且/或者可用，而每条用户环路的一部分都与一多对捆扎(或者集束(bundle))中其它用户的环路搭配。在机架后面，非常靠近客户前端设备(CPE)，环路采用引入线(drop line)的形式并离开集束。因此，用户环路经过两种不同环境。环路的一部分可位于捆扎内部，在该处，环路有时候免于外部电磁干扰，但是由于其靠近捆扎中的其它环路因此受到串音干扰。在机架后面，当对于引入线的大部分来说该配对远离其它配对时，引入线通常不受串音影响；但是由于引入线未被屏蔽，因此传输也可能被电磁干扰明显地削弱。许多引入线具有2-8个双绞线，而在对这些线路的归属或者捆绑提供多项服务(单个服务的复用和解复用)的情况下，在引入线节段中的这些线路之间会发生额外的显著串音。

图2示出一种普通的示例性DSL部署场景。总计(L+M)个使用者的所有使用者环路291、292经过至少一个公共的捆扎240。每个使用者经专用线路连接到中心局210、220。不过，每条使用者环路可能经过不同环境以及介质。在图2中，L个使用者291使用光纤213和铜双绞线217的组合连接到CO 210，这种情况通常称为光纤到室(Fiber to the Cabinet，FTTCab)或光纤到楼群(Fiber to the Curb)。来自CO 210中的收发机211的信号被CO 210中的光线路终端212和光网络单元(ONU)218中的光网络终端215转换。ONU 218中的调制解调器216用作ONU 218和使用者291之间信号的收发机。

其余的M个使用者292的环路277只为铜双绞线，这种场景称为光纤到交换台(FTTEx)。只要可能并且经济上可行，FTTCab都优于FTTEx，因为它减小使用者环路的铜质部分的长度，并因此增大了可实现的速率。FTTCab环路的存在会对FTTEx环路造成问题。此外，FTTCab被期待成为将来日益普及的布局。这种类型的布局可导致显著的串音干扰，并意味着，不同使用者的线路由于其工作于特定环境而具有不同的数据承载能力和性能能力。这种布局可使得，光纤馈送“室”线路和交换线路可以混合在同一捆扎中。

如图2可见，从CO 220至使用者292的线路共享捆扎222，该捆扎不被CO 210和使用者291之间的线路使用。此外，另一捆扎240对于通向/来自CO 210和CO 220以及它们各自的使用者291、292的所有线路而言是公共的。

根据图3A中示出的本发明一个实施例，分析器300可以是监控一个或多个DSL系统的独立实体的一部分，所述独立实体例如辅助用户和/或一个以上系统操作者或提供者优化或以其它方式控制他们对系统的使用的控制器310(例如，DSL优化器、动态频谱管理器或动态频谱管理中心)。(动态频谱管理器也可以被称为动态频谱管理中心、DSM中心、DSL优化器、频谱维护中心或SMC。)在一些实施例中，控制器310可以由ILEC或CLEC操作，而ILEC或CLEC操作来自CO或其它位置的DSL线路。在其它实施例中，“智能”调制解调单元可以具有与位于用户位置、中心局或其它单独位置处的调制解调器集成的控制器(例如具有处理器和存储器)。如从图3A中的虚线346所见，控制器310可以是CO146的一部分，也可以在CO 146和任何在系统内运行的部件外部并独立于它们。此外，控制器310可以连接到和/或控制多个CO。类似地，控制器310的元件可以或者不位于同一位置和/或同一设备处，和/或可替代地使控制器在不同的位置处访问。

在图3A的示例性系统中，分析器300包括收集装置320(如果需要的话，其也可以执行监控)和分析装置340。如图3A中所见，收集和/或监控装置320可以连接到并且可通过和从DSL系统内的资源收集数据，该DSL系统例如NMS 150、在AN 140处的ME144和/或由ME144维护的MIB148。数据可以通过宽带网络170(例如，通过TCP/IP协议或除给定DSL系统内的正常内部数据通信之外的其它手段)由装置320从内部资源收集。此外，收集装置320可以访问一个或多个数据库或其它资源348，其保存捆扎水平信息，例如改进信息、拓扑信息、串扰连接等，或者保存与调制解调器能力相关的信息，例如用于比特装载和功率分配的过程，以及保存业务优先级。如果EMS带宽被限或者如果EMS不配合(例如，由于设备制造商希望在其设备内执行管理而阻断报告的管理数据)，该控制器可从因特网上的xTU-R收集操作数据，或者从特网上的xTU-C收集偶校验。操作数据也可以从业务提供者的NMS处收集，该业务提供者可从其自身的各种资源处收集。

分析装置340和/或监控/收集装置320也可以连接到参数历史和/或其它这种相关信息的资源345，例如可以是也可以不是分析器300或控制器310的一部分的数据库或存储器。一个或更多的分析器的连接允许分析器300收集操作数据。数据可以只收集一次(例如，在单个收发机训练期间)，也可以长期收集。在一些情况下，监控装置320可以周期性地进行收集，尽管它也可以根据请求收集数据或以任何其它非周期性的方式收集数据，从而允许分析器300在需要的时候更新其用户和链路数据。

分析装置340能够分析提供给它的数据，以确定是否需要向一个或更多的调制解调器发送指令以辅助调制解调器减轻噪声影响。分析器300的分析装置310连接到控制器310中的指令信号发生装置350。信号发生器350配置为接受分析装置340为调制解调器产生的参数值，其中该参数值是基于操作数据并且被计算出以辅助至少一个调制解调器减轻噪声、提高稳定性、消除故障和减少误差。信号发生器350被配置为向通信系统(例如，诸如ATU-Cs的ADSL收发机)中的用户发送指令信号。如虚线347所表示，指令信号发生装置350可以是也可以不是分析器300的一部分和/或在相同的硬件中执行，例如计算机系统中执行。指令信号发生器350包括用于调节调制解调器对中的一个或多个参数值的装置。

图3B中示出了本发明的另一个实施例。DSL优化器365在DSLAM 385或其它DSL系统部件上运行，或者与DSLAM 385或其它DSL系统部件(例如RT、ONU/LT等)共同运行，所述DSL优化器365和DSLAM385中的一个或两个在电信公司(“telco”)的前端395上。DSL优化器365包括数据模块380，其可以为DSL优化器365收集、汇编、调节、操纵和/或供应运行数据。模块380可以在一个以上诸如PC或工作站的计算机中实现。来自模块380的数据被供应给DSM服务器370进行分析(例如，根据针对给定通信链路收集到的操作数据、对通信系统的控制和操作的改变、报告的调制解调器能力等，判断属性、将要执行的发送的有效性等)。还可以从与电信公司有关或无关的资料库或数据库375中获得信息。属性选择器390可以用来执行对通信系统的操作起作用的信号。如本领域技术人员将认知的那样，这种决定可由DSM服务器370或通过其它任何适合的方式作出。选择器390选择的操作模式在DSLAM358和/或任何其它合适的DSL系统部件设备中执行。这种设备可连接到诸如客户端设备399的DSL设备。装置385可用于根据DSL优化器365考虑的允许的属性、性能增强等执行任何有序的改变。图3B的系统可以以与图3A的系统相似的方式运行，如本领域技术人员将认知的，虽然有所区别仍旧实施本发明实施例。

收集装置320或数据模块380也可以连接到第二控制器或DSL优化器的相应的模块。因此，操作数据可从其它DSL链路被收集，即使这些链路不是由同样的DSL优化器、DSL中心或SMC控制。相反，控制器310或DSL优化器365可将其自身的DSL链路的操作数据提供给公共或私有数据库(例如，公共或私有被控制的网站，或DSL管理实体可适当地共享数据的连接)，用于调节器、业务提供者和/或其它的DSL优化器的使用。如本领域技术人员可认知的那样，如果控制器是完全独立的实体(即，不属于和/或不由属于CO内和/或操作CO内的链路的部件操作)，DSL系统的很多配置和操作信息都是不可用的。即使在CLEC或ILEC工作为和/或作为控制器310的情况下，很多这些数据也是不可知的。

在本发明一些实施例中，分析器300可在诸如PC和工作站(图8公开了一个示例)的计算机中执行。收集装置320、分析装置340和/或指令信号发生装置350可以是软件模块、硬件模块或其结合，如本领域技术人员可认知的那样。例如，这些部件可以位于同一个计算机系统中，或者位于分开的装置中。对于大量链路的管理，可引入和使用数据库以管理链路和控制器产生的大量数据。

本发明实施例的特征有两部分：噪声特性和噪声减轻。下面提供对噪声特征的讨论，其后是对噪声减轻的讨论。

噪声特性

参见图4，描述了本发明的一个实施例。在模块405处，数据被收集。数据收集可以参考图3A和图3B按照上述方法执行。数据收集可执行多次。收集到的数据可包括瞬时值(数据收集时的值)，或历史值(数据收集之前在不同时间获得的值)。代表计数的数据(例如代码违例(CV)、误差秒(ES))可由矢量表示，其中矢量中的每个元素是已知时间间隔内的计数。数据可包括与中心局(CO侧，或者有时称之为近端NE)相关的参数，或者与客户前端(CP侧，或者有时称之为远端FE)相关的参数。

在本发明一实施例中，待收集的参数可包括：

来自G.997.1：

线路目录

●G.994.1卖方ID

●系统卖方ID

●版本号

●序列号

信道测试、诊断和状态参数

●实际数据速率

●实际交织延迟

●实际帧设置：

○NFEC，RS码字大小

○RFEC，RS奇偶校验字节

○LSYMB，每个符号的比特

○INTLVDEPTH，交织器深度

○INTLVBLOCK，交织器块大小

线路测试、诊断和状态参数

●LATN，线路衰减

●SATN，信号衰减

●SNRM，SNR容限

●ACTPSD，实际PSD水平

●UPBOKLE，电长度

●ACTATP，实际的总发送功率

●HLIN，复信道响应

●GLOG，信道响应的幅度

●QLN，安静线路噪声

●SNR

●BITS

●GAINS

●TSS，发送频谱整形

●MREFPSD，参考PSD

●TRELLIS

●ACTUALCE，循环延伸长度

信道性能监测参数

●CV，代码违例

●FEC，前向纠错

线路性能监测参数

●FECS，FEC秒

●ES，误差秒

●SES，严重误差秒

●LOSS，信号丢失秒

●UAS，不可用秒

●完全初始化(或REINIT)

●失败的初始化

线路故障

●LOS，信号丢失故障

●LOF，帧丢失故障

●LPR，功率损耗故障

●LINT，线路初始化故障

来自WT-135，版本4：

Object.STBService.{i}AVStreams.-AVStreams.{i}.IP.RTP.Stats

●PacketsReceived

●BytesReceived

●PacketsLost

●FractionLost

●CorruptedPackets

●Overruns

●Underruns

●ReceiveInterarrivalJitter

●AverageReceiveInterarrivalJitter

Object.STBService.{i}AVStreams.-AVStreams.{i}.MPEG2TS.Stats

●PacketsReceived

●PacketsDiscontinuityCounter

●Overruns

●Underruns

来自动态频谱管理技术报告的额外参数：

●MSE，每个音调的均方误差

●Pb，每个音调的错误概率

●Xlog，Xlin，串扰连接

●MARGIN[i]，每个音调的容限

额外参数：

●SOS通知/事件/计数(导致数据速率突然降低)

●SRA(无缝速率自适应)通知/事件/计数

●故障原因

●比特交换计数

●比特分布统计(例如，每个音调的最小-最大-中间-平均)

●噪声峰值与平均值的比率(或者时域中的噪声峰值)

●回波响应

●环路阻抗

●脉冲噪声宽度(或相关统计)

●脉冲噪声周期(或相关统计)

●脉冲噪声事件持续时间(或相关统计)

●IPTV或MPEG传送统计，例如输出量、丢失的包、误差隐藏的包、重传的数据包、丢失/插入的MPEG块、缓冲区上溢/下溢、重传等。

如图5所示，可随时间对脉冲噪声可进行特征化，这里事件持续时间520中的每个噪声脉冲510具有宽度530和周期540。可计算和报告出这些量的统计(例如，直方图、最小、最大、中间、x％的最坏情况)。

模块410评估链路稳定性和链路质量。对于链路稳定性的评估，诸如上述的链路故障、完全/失败的初始化(也称为重新训练)和不可用秒(UAS)之类的参数可参照图3A和图3B以及图4的模块405如上所述被获得。在一些实施例中，这些量随时间的分布被评估。例如，如果以15分钟为间隔计算一次LOS，对于总的测量周期为1天来说，有96个LOS计数。评估LOS的分布意味着评估在多少个时间间隔中LOS计数等于0，在多少个时间间隔中LOS计数等于1，等等。

根据这些分布可以确定链路稳定性水平。例如，在一个实施例中，如果下列所有条件成立的话，则声明链路稳定性很好：

●对于90％的间隔，LOS＝0，

●对于99％的间隔，LOS＜＝1，

●对于100％的间隔，LOS＜＝2。

如果下列所有条件成立的话，则声明链路稳定性较好：

●对于80％的间隔，LOS＝0，

●对于90％的间隔，LOS＜＝1，

●对于95％的间隔，LOS＜＝2，

●对于100％的间隔，LOS＜＝4。

在所有其它情况下，声明链路稳定性差。

可以通过诸如上述多个参数的条件的组合来确定链路稳定性水平。

图4的模块420将线路故障之前和故障之后的噪声进行比较。如果链路稳定性被确定为差，则进一步决定导致链路稳定性差的噪声/分布的类型。确定噪声/分布的类型的方法是比较链路故障之前和故障之后在DSL接收机处的噪声。(链路故障包括所谓的“SOS事件”或SRA事件，这里DSL接收机中的调制解调器保持工作，但是其数据速率降低)。测得的噪声之间的差明显指示链路故障是由于噪声水平的限制增加而发生的。链路故障之前和之后的噪声水平可比较指示链路故障是由非噪声增加导致的。

为了得到更可靠的结论，这种比较可以在与多个链路故障对应的多个时间周期执行。例如，LOS(或完全初始化)的记录可被用于标识链路故障的时间。在链路故障前后可多次获得多次噪声测量。如果观察到在链路故障总数的特定百分比内噪声水平显著变化，则噪声水平的变化可以认为是链路故障的原因。

链路故障之前的噪声测量优选至少在链路故障发生之前的几秒种时进行。链路故障之后的噪声测量应该在DSL链路已经重新初始化(或在降低数据率的SOS或SRA程序已经结束之后)之后并且处于稳定状态时(例如信噪比(SNR)容限稳定，CV计数低等)进行。

有很多技术用于评估DSL接收机的噪声。在一种方法中，接收机报告其自身的解码器的均方误差(MSE)。这种误差可对应于限幅器的输出、网格(trellis)解码器的输出或RS解码器的输出。

可替换地，噪声可以通过其它参数直接计算出。例如，如果SNR、HLOG(信道衰减)、MREFPSD(发送的PSD)和GAINS(增益比例)由VDSL2调制解调器报告，则接收机的均方误差可通过下面的表达式估计出：

MSE(dBm/Hz)＝HLOG(dB)+MPREFPSD(dBm/Hz)+GAINS(dB)-SNR(dB)

另一可替换的方法是将SNR容限报告值作为噪声的测量结果。SNR容限可以被报告为平均值或者每个音调的值，并且以能够被用于比较故障前后的噪声的任何形式。

用于估计接收机噪声的其它技术可在于2004年4月2日递交的、在2005年6月9日以美国公开号No.2005/0123027公开的、标题为DSL SystemEstimation and Parameter Recommendation(DSL系统估计和参数推荐)的相关美国专利申请No.10/817,128中找到。

确定噪声水平的显著变化典型地是基于故障前后噪声的差进行的。该差异是与不同频率对应的一个或更多矢量值。在一个实施例中，如果发现对于特定数目的频点，该差超过特定阈值，则声明有显著变化。比重因子可以应用于特定频率的差值。

确定显著的噪声变化可以用于诊断已知的“第三线”问题。在某些国家/地区，用于电话业务的内配线(inside wiring)包括三条线，两条用于传输电话信号，一条用于振铃信号。如今这种惯例已经过时，然而，仍旧具有存在第三线的家庭设施。不幸的是，这种第三线严重损害了DSL传输，因为它降低了DSL信号传输的平衡。结果，外部噪声源对DSL造成特别强烈的干扰。更具体地，时变噪声源接着造成了显著的噪声变化，这能够导致链路故障。利用在这里描述的实施例可以检测这样的噪声变化，并且因此第三线的存在可以被指示为可能的根本原因。

确定实质性的噪声变化还可以用于诊断“内部(in-house)配线问题”的更一般的条件。有时候情况是这样的，内部配线的安装和维护情况不佳，这可能降低DSL信号传输的平衡，并且使得DSL传输受到外部噪声源的损害。再者，这里所述的检测噪声变化可以帮助诊断内部配线问题。

转向图4的模块430，本发明的一个实施例检验链路故障是否与功率损耗相关。如果发现链路故障前后的噪声没有明显的不同，则确定链路故障可能是功率损耗的结果，或者是严重脉冲噪声事件的结果(例如，线路上的电压浪涌)。为了区别这些情况，可以进行一些另外的检验：

●检验链路故障是否与正在被报告的功率损耗(LPR)相关。如果LPR与故障事件相关联，则链路故障因为功率中断而发生。

●检验在DSL链路上是否使用了CPE调制解调器(例如由个人计算机(PC)之类的计算机供电的USB CPE调制解调器)。如果使用了这种调制解调器，则给客户前端的PC循环供电(power cycling)和切断电源导致线路断开。

●检验相邻链路是否同时或在近似的时间内经历了故障。在这样的情况下，可以推断出多条链路正遭受严重脉冲噪声事件的损害。

●检验有关DSL接收机饱和、接收信号功率的增加、电路保护逻辑的激活、溢出位或类似的激活指示。如果存在这样的指示，则有可能发生严重脉冲噪声事件。

在所有其它情况下，链路故障可以归因于严重脉冲噪声事件。因此，链路稳定性差的原因可以被认为是功率损耗事件或者是严重脉冲事件。

参看模块440，如果发现链路故障与功率损耗相关，则可以记录特征化链路故障的信息，例如可以记录链路故障的时间/日期以提供关于这些事件最有可能发生的时间、日期的统计信息。

在模块450，如果发现链路故障源于严重脉冲事件，则可以记录特征化链路故障的信息，例如可以记录链路故障的时间/日期以提供关于这些事件最有可能发生的时间、日期的统计信息。

回到模块420，如果发现链路故障前后的噪声有实质性差别，则推断出所接收的噪声强度的突然变化为链路故障的原因。可以记录特征化链路故障征的信息，例如可以记录链路故障的时间/日期以提供关于这些事件最有可能发生的时间、日期的统计信息。

链路故障前后噪声的差别可以被存储并且提供有价值的信息，以供重新配置链路以减轻这些噪声变化的影响。这种差别有效地揭示了造成噪声变化的噪声源在不同频率上的功率(功率谱密度，PSD)。如果针对多个链路故障事件计算这种差别，可以计算平均值以提供更好的可靠性。作为测量噪声差别的替代，可以使用诸如比特分布的差别之类的量。

转向模块410，如以上参照图3A和图3B所述，为了评估链路质量，获取信道性能监测参数和/或线路性能监测参数。在本发明的一些实施例中，可以评估这些量在时间上的分布。还可以获取更高层的参数，以用于诸如IPTV或其它视频流传送之类的应用。本领域技术人员所熟知的是，在DSL论坛文献WT-135第4版中提供了这些参数的列表。

根据对这些分布的评估确定链路质量水平。在一个实施例中，例如，如果下列所有条件成立，则声明链路质量可接受：

●对于95％的间隔，CV＜＝1，

●对于99％的间隔，CV＜＝10，

●对于100％的间隔，CV＜＝100，

●对于95％的间隔，SES＜＝1，

●对于99％的间隔，SES＜＝15，

●对于100％的间隔，SES＜＝60。

在所有其它情况下，声明链路质量不可接受。

其它量可以从以上参数中得出。这些量可能包括求和(UAS+SES)、或更详细的表达式(例如CV/(360e3-(SES+UAS)*400))。可以针对与CO侧相关联或CP侧相关联或与CO侧和CP侧两者均相关联的参数，构造诸如此类的表达式。这样的表达式可以依卖方和/或系统ID而定。

如果在410确定链路质量差，那么可以在模块470进行错误的进一步分析以确定造成质量差的脉冲噪声事件是间歇的还是持续的。这种特征化的基本差别为脉冲噪声事件的持续时间(参看图5)。

进行这种特征化的方法是要观测代码违例(CV)计数器。CV计数器在相当大百分比的时间内为大值指示脉冲噪声事件持续时间长，并且脉冲噪声可以被划分为持续的或者重复的。声明重复脉冲噪声的实例准则是要满足至少以下条件之一：

●对于10％的间隔，CV＞＝100，

●对于5％的间隔，CV＞＝1000。

可以使用替代参数，或者可以利用规则与多个如下参数的组合来构造准则：

●FEC，已校正码字的数目

●FECS，FEC秒

●ES，误码秒

●SES，严重误码秒

●LOSS，信号丢失秒

●UAS，不可用秒

CV和FEC是有利的，因为他们与秒的计数相比具有更细的粒度。从如上参数中得出的任何条件也可以合并诸如数据速率和容限之类的性能参数。

在一些实施例中，可以由DSL系统提供关于脉冲噪声的更详细信息。例如，信息可以包括：

●脉冲噪声宽度的平均、统计或分布，

●脉冲噪声周期的平均、统计或分布，

●脉冲噪声事件持续时间的平均、统计或分布。

然后，如果满足如下所有条件，则脉冲噪声可以被特征化为重复的：

●脉冲噪声事件持续时间＞x秒(例如10秒)

●脉冲噪声周期＜y毫秒(例如1000毫秒)

●脉冲噪声宽度＞z DMT符号(例如0.5DMT符号)

如果不满足这些条件，则该脉冲被划分为间歇脉冲噪声。

在其它实施例中，脉冲噪声可以通过检查关于比DSL物理层更高的网络层的信息来特征化。例如，信息可以包括：

●丢失的或被破坏(corrupted)的包/MPEG帧的平均、统计或分布。

●包两次到达时间间隔的抖动的平均、统计或分布。

●MPEG缓冲区溢出和欠载(under-run)的平均、统计或分布。

例如，如果满足以下所有条件，则脉冲噪声可以特征化为重复的：

●对于10％的测量间隔，丢失的包＞x1，或者

●对于5％的测量间隔，丢失的包＞x2，。

任何上述条件可以依卖方和/或系统ID而定。

作为下一步骤480，在声明链路质量差的原因为重复脉冲噪声之后，可以进行进一步的分析。

可以记录特征化故障的消息，例如可以记录质量差的时间/日期以提供关于这些事件最有可能发生的时间、日期的统计信息。例如，这可以通过记录在CV或某些其它信道/线路性能监测参数超过某个阈值时的间隔来实现。

还可以利用信道或线路性能监测参数并记录这些参数超过某个阈值的时间长度来估计脉冲噪声事件的持续时间。

如果使测量性能监测参数的间隔短到毫秒级，还可以估计脉冲噪声宽度和周期。即使这样短的间隔间是不可能的，仍然可以基于性能监测参数近似地特征化重复脉冲噪声。例如，如果

●对于10％的间隔，CV＞＝100，或者

●对于5％的间隔，CV＞＝1000；

则重复脉冲噪声可以被特征化为1级，

或者，如果

●对于20％的间隔，CV＞＝100，或者

●对于10％的间隔，CV＞＝1000，

则重复脉冲噪声可以被特征化为2级。

重复脉冲噪声可能比其它噪声更多地影响某些频率。接下来说明识别受影响的频率的方法。

已经观察到重复脉冲噪声可能对DSL接收机受到的平均噪声有影响。如果在脉冲噪声事件开始之前且脉冲噪声事件正在进行时进行噪声测量，则这些噪声测量可能在显著不同。(通过进行SNR容限测量可以注意到相同的影响。)通过记录噪声显著不同的频率，可以识别对重复脉冲噪声具有最高敏感度的频率。下面更详细地讨论利用这种知识的方法。

如果在470声明间歇脉冲噪声为链路质量差的原因，则还可以进行进一步的分析。可以记录特征化链路故障的信息，例如可以记录质量差的时间/日期以提供有关这些事件最有可能发生的时间或日期的统计信息。这可以通过例如记录CV或某些其它信道/线路性能监测参数超过某个阈值时的间隔来实现。

还可以利用类似于针对重复脉冲噪声的方法来估计脉冲噪声事件的持续时间、脉冲噪声宽度以及脉冲噪声周期。注意在声明原因时，噪声特征化不必是唯一的。例如，可以确定链路稳定性和链路质量都是差的，且突发噪声变化导致链路不稳定，间歇脉冲噪声致使链路质量差。在这样的情况下，本发明的实施例可以顺序或者并行实施步骤420和470之后的步骤。

噪声减轻

参见图6，噪声减轻行动依赖于上述讨论中所概述的噪声特征化605的结果。在本发明的实施例中，如图3A和3B所示，噪声减轻通过DSL链路的重新配置来完成。可以进行多轮数据纠正和链路重新配置以实现合适的噪声减轻。

可以被控制的参数列表包括：

来自G.997.1：

线路配置参数

●MAXNOMPSD，最大标称PSD

●MAXNOMATP，最大标称发送器总功率

●MAXRXPWR，最大接收功率

●CARMASK，载波掩码

●PSDMASK，PSD掩码

●RFIBANDS，RFI频段

●DPBOSHAPED，下游功率补偿

●UPBOSHAPED，上游功率补偿

●TARSNRM，目标SNR容限

●MAXSNRM，最大SNR容限

●MINSNRM，最小SNR容限

●MSGMIN，消息开销信道的最小速率

信道配置参数

●最小数据速率

●最大数据速率

●最大交织延迟

●最小脉冲噪声保护

●FEC冗余比率

来自DSM TR的额外参数：

●容限上限(cap)模式

●频段优选

额外的参数：

●TARSNRM[n]，每个音调的目标SNR容限

●BCAP[n]，每个音调的比特上限

●重新训练阈值

●DSL层的重传参数

如果在605确定稳态噪声610为链路不稳定的原因，则在615，根据本发明的实施例对DSL链路进行一次或多次特定的重新配置可以减轻该问题。稳态噪声分析产生对链路故障前后噪声变化的估计。对新噪声的功率谱密度的估计可以给受影响的频率提供特别的保护，并且防止在这种噪声变化重复出现时链路故障。

可以在615中使用以增加对受影响的频率的保护的可能对策的概要遵循：

1、可以为DSL链路规定额外的SNR容限，以便噪声变化不会造成SNR容限下降到负值。这可以通过减小DSL链路的最大数据速率或者通过要求较大的TARSNRM(目标SNR容限)来实现。

2、可以禁用受突发噪声变化影响最大的频率。这可以通过利用CARMASK(载波掩码)或PSDMASK(PSD掩码)以确保这些频率未被装载以任何比特来实现。这样，突发噪声变化将对DSL具有较小的影响。

3、可以为受突发噪声变化影响最大的频率提供额外的容限。这可以通过对配置参数进行适当编程以保证这些频率与其它频率相比具有更大的容限来实现，例如通过利用如由Amati(阿玛蒂)通信公司的John M.Cioffi所著的标准文献T1E1.4/1992-203中所描述的音调相关的TARSNRM[n]参数。另一种非常有效方法是使用音调相关的比特上限(BCAP[n])来防止受影响的频率被装载过多比特，从而保证特别保护。

4、一种提供额外保护的新方法是使用音调相关的MAXSNRM[n]参数或最大SNR容限。该方法允许由超额容限特征化的系统进行功率削减，以便允许某些音调与其它音调相比受到更多保护以防噪声。例如，可以允许被观察到受突发噪声变化的冲击的音调有20dB的MAXSNRM，而仅允许没有受这种冲击的音调有6dB的MAXSNRM。这种实践将在结合超额容限的情况下具有MAXSNRM设置、强制功率减少的益处与给予某些频率优先处理以便它们能够更有效地应付突发噪声变化的益处相结合。

5、另一种为这些经受突发噪声变化的音调提供更好保护的新方法是对这些音调进行标记以便比特交换行为对这些音调更加稳妥。在一个实施例中，利用比特交换防止已标记的音调增加它们装载比特(loaded bit)的数目。这种措施确保时变噪声可以仅仅使那些音调减少它们装载的比特的数目。这样，初始化之后的噪声情况的某些暂时性改进并不导致噪声随后可能突然增加且有可能造成不期望的线路故障的那些音调具有更大量的比特。

6、在另一实施例中，仅仅在已标记的音调的装载比特数目达到一定数目的装载比特之后，才可以利用比特交换防止已标记的音调增加它们的装载比特的数目。该方法可以被看成是BCAP[n]的变种，而明显的区别在于在运行时间(SHOWTIME)期间将“比特上限”约束应用于该操作，并且在初始化期间不必请求装载算法。

如果在605确定严重噪声脉冲620是链路不稳定性的原因，则根据本发明的实施例，一个或更多个特定的步骤625可以减轻该问题。造成这种链路不稳定的严重噪声脉冲通常由具有强到足够使得DSL调制解调器浪涌保护电路被激活的电压的脉冲噪声信号特征化。在那时，所接收的信号被严重破坏，并且可以激活启动重新训练的逻辑。对重新训练进行触发可以基于诸如容限损耗(LOM)指示、在短时段内过量的代码违例以及其它之类的准则。

可能的减轻策略是要调整重新训练的触发条件，以便当观测到严重噪声脉冲时，并不立即启动重新训练。如果知道了存在影响链路的严重噪声脉冲，则使重新训练条件更严格将使重新训练事件更少发生。然后DSL系统可能能够从这种严重噪声脉冲中恢复，而在运行时间继续存在，并且使用运行时间自适应技术。对这些触发条件进行调整的实例遵循：

●将MINSNRM调整至最小值，以便容限损耗并不触发重新训练。

●调整触发重新训练的每单位时间代码违例的阈值。

●调整触发重新训练的每单位时间解码器误差的阈值。

这些触发条件还可能与SOS事件有关。在接收器检测到信号严重恶化时，对应的DSL调制解调器可以使用SOS协议对数据速率的显著降低进行协商。该方法可以比完整的重新训练过程快得多，使得DSL服务没有中断或中断最少。触发这种SOS事件的条件可以类似于上述重新训练的条件，例如容限损耗指示、在一段时间内过量的代码违例、一段时间内过量的解码器误差等等。

如果调制解调器的模拟前端中包括检测严重噪声脉冲的发生的逻辑，则可以进一步增强这些方法。这种逻辑的输出可以是给调制解调器的控制器电路的信号，该信号可以指示在严重噪声脉冲的持续时间和噪声脉冲消失后的几秒内不应该进行重新训练。

如果在605，确定功率损耗事件630是线路不稳定的原因，则根据本发明的实施例，在635不采取任何DSL重新配置的步骤来减轻这种影响。然而，可以采取诸如通知操作或将该问题通知客户之类的其它行动。

如果在605，确定间歇脉冲噪声事件640是线路质量差的原因，则在步骤645，根据本发明实施例的对DSL链路的一个或多个特定的重新配置可以减轻该问题。

知道或具有对脉冲噪声宽度和周期的估计可以帮助适当地配置DSL链路以提供合适的脉冲噪声保护。对脉冲噪声宽度的估计有助于选择最小脉冲噪声保护的参数。具体来说，最小脉冲噪声保护必须被选择为至少与所估计的脉冲噪声宽度一样长。同时，码字跨距必须比所估计的脉冲噪声周期更短。码字跨距可以由交织器延迟量来近似。配置DSL链路的条件集合遵循：

1、最小脉冲噪声保护＞估计脉冲噪声宽度；

2、最大延迟＜估计脉冲噪声周期。

如果不能满足第二个条件，则必须进一步增加最小脉冲噪声保护，以便RS码可以处理码字跨距内发生的多次脉冲噪声。

类似的准则可以用于配置DSL系统的重传模块以提供合适的脉冲噪声保护。在PHY层实现重传技术的可能DSL系统中，存在用于重传的配置参数，例如最小脉冲噪声保护、最大延迟、到达间隔的最小时间以及最小RS开销。这些配置参数可以被编程如下：

1、最小脉冲噪声保护＞估计脉冲噪声宽度

2、到达间隔的最小时间＜估计脉冲噪声周期

3、最大延迟＜延迟预算

4、最小RS开销＞x^*(作为RS码字中所有字节的百分比的估计错误字节的数目)，其中在没有擦除解码的情况下，x＝2，且在有擦除解码的情况下，1＝＜x＜2。(注意最小RS开销可以例如通过控制用于FEC的参数直接或间接来控制。)

进一步说明用于选择配置参数的以上规则：某些DSL调制解调器可以同时使用重传模块以及用于实现前向纠错(FEC，例如RS编码/解码)和交织的模块。在这样的情况下，配置参数可以包括与重传模块以及FEC和交织模块均有关的参数。对于这样的实施例，在使用重传和FEC来校正脉冲噪声之间存在折衷。两种之间的相对优先选择依赖于脉冲噪声特性。

更为具体的是，如果估计脉冲噪声周期与DMT符号的持续时间相比相对较短，则这指示脉冲噪声是持续的，并且指示独自使用的重传方案可能没有能力提供适当的保护。如果脉冲噪声影响许多连续的DMT符号，则尝试重传这些符号将导致进一步的故障，并且最终可能造成重传缓冲区溢出。另一方面，如果RS编码可以对连续DMT符号中的错误字节进行校正，则重传与RS编码的结合将产生无差错传输。在这样的情况下，选择如上所示的配置参数将会是最有利的。

最小脉冲噪声的配置参数指的是在RS解码器(或重传模块)的输入点处而非在调制解调器的振铃接头点(tip-to-ring)处提供的保护。在信号线对振铃线处的特定长度的脉冲可以延伸并在经过接收机处理后具有较大的宽度。还应注意的是，实际的设计对最小脉冲噪声保护、最大延迟和数据速率的可能选择有限制。在配置DSL链路时可以考虑这些限制。

用于减少间歇脉冲噪声的冲击的额外技术是调整对那些已知的或怀疑受到这种噪声的强烈影响的音调上的比特装载。这里概述实例方法：

1、使用BCAP[n]强制音调装载较少的比特。这种对BCAP[n]的编程减少具有很多比特的音调的数目，并且有可能增加具有较少比特的音调的数目。这对增加脉冲噪声抗扰性有影响，特别是当脉冲噪声是接收机削波(clipping)的结果时。假设脉冲噪声在那些受影响的音调上具有近似相同的强度(与接收机削波的情况一样)，则与装载有许多比特的音调相比，装载有少数比特的音调具有改进的抗扰性。这样，通过不允许音调被装载很多比特，改进了总的脉冲噪声抗扰性。

2、对那些受到脉冲噪声的强烈影响的音调增加保护。实现这种保护的实例技术包括：

a.通过利用CARMASK、PSDMASK或其它等同参数禁用那些音调。

b.使用那些音调的BCAP[n]强制少量比特。

c.使用那些音调的PSDMASK或TARSNRM[n]强制商量位。

下面详细说明另一种用于改进DSL链路对脉冲噪声的鲁棒性的技术是要使用有关受这种噪声影响最大的音调的知识，以便帮助DSL接收机的里德所罗门(Reed Solemon)解码器。

RS编码向若干个“有效载荷”字节添加特定数目个“奇偶校验”字节以形成RS码字。在RS解码器处，每个RS码字可以被纠正的错误字节的数目通常等于奇偶校验字节的数目的一半。然而，如果关于错误字节的位置的信息可用，则纠错能力加倍，并且变成与奇偶校验字节的数目相等。在该后一种情况下，进行所谓的“擦除”解码。实现具有擦除解码器的接收机的挑战在于需要具有关于错误字节或擦除的位置的信息。

然而，知道脉冲噪声具有最强烈影响的音调对于擦除解码是有价值的。从本发明的实施例提供的音调信息出发，可以构造可靠的擦除预测过程，该擦除预测过程可以识别RS码字内被脉冲噪声破坏概率高的字节的位置。在图7中对此进行图示说明。

如果在605确定重复脉冲噪声事件650是线路不稳定的原因，则在步骤655，特定的DSL重新配置可以帮助减轻这种影响。

可以应用与针对间歇脉冲噪声所描述的相同技术，但是一个重要的区别是：利用重复脉冲噪声，接收机平均噪声(或者等同地，测得的容限或测得的SNR水平)受到这些脉冲的影响。在噪声特性化期间可以有利地使用该影响以更精确地识别脉冲噪声具有最强烈影响的频率。

通知了解这些频率，可以使得通过调整比特装载减少脉冲噪声的冲击的技术更加有效。接下来概述实例方法：

1、对于n的对应于受影响的频率的值，设置BCAP[n]＝BITS[n]-2。BITS[n]是先前获得的位分布。

2、对于n的对应于受影响的频率的值，设置BCAP[n]＝0，(或者设置CARMASK[n]＝1，或者设置PSDMASK[n]＝-100dBm/Hz)。

3、对于n的对应于受影响的频率的值，设置PSDMASK[n]＝-70dBm/Hz，(或者设置TARSNRM[n]＝40dB)。

图8图示说明可以被根据本发明的一个或多个实施例的使用者和/或控制器使用的典型计算机系统。计算机系统800包括与包括主存储器806(通常为随机存取存贮器，或者RAM)和主存储器804(通常为只读存储器，或ROM)的存储设备相连接的任何数目的处理器802(也称为中央处理单元，或者CPU)。正如现有技术人员所熟知的，主存储器804用于向CPU单向传输数据和指令，主存储器806通常用于以双向方式传输数据和指令。这两种主存储器均可以包括任何合适的上述计算机可读介质。大容量存储器808还可以与CPU 802双向连接并且提供额外的数据存储容量并且可以包括任何上述计算机可读介质。大容量存储设备808可以用于存储程序、数据等等，并且通常是速度慢于主存储器的诸如硬盘之类的从存储介质。可以理解，在恰当的情况下，保留在大容量存储设备808中的信息可以以标准方式并入，作为主存储区806的一部分，从而成为虚拟存储器。诸如CD-ROM 814之类的特定的大容量存储设备还可能向CPU单向传送数据。

CPU 802还连接至包括输入/输出设备的接口810，所述输入/输出设备例如视频监视器、轨迹球、鼠标、键盘、麦克风、触摸屏、变换读卡器、磁带或纸带读出器、书写板、手写笔、语音或笔迹识别器，或者其它公知的输入设备，当然还例如其它计算机。最后，CPU 802可选地可以利用如由812一般性地示出的网络连接连接至计算机或电信网络。利用这种网络连接，可以预期，在执行上述方法步骤期间，CPU可以从网络接收信息，也可以向网络输出信息。上述设备和材料是计算机硬件和软件领域的技术人员所熟悉的。上述硬件元件可以定义执行本发明的操作的多个软件模块。例如，用于运行码字组成控制器的指令可以存储在大容量存储器804或814中，并且在CPU 802连同主存储器806上执行。在优选实施例中，控制器被分成软件子模块。

本发明的许多特征和优点从所写出的描述中变得清晰，因此，所附权利要求书意在涵盖本发明的所有这些特征和优点。进一步，由于本领域技术人员易于进行多种改造和改变，因此本发明并不限于如图示和描述的确切构造和操作。因此，所描述的实施例应该被认为是示意性而非限制性的，并且本发明不应限于在此给出的具体内容，而应该由权利要求书及其等同物的全部范围限定，无论这些范围在现在或将来是可预期的还是不可预期的。