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Dokumentenidentifikation DE102004031851B4 10.05.2007
Titel Verfahren zum Aufbauen einer ratenadaptiven VDSL-Verbindung
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Harpak, Amnon, Holon, IL;
Bick, Eyal, Holon, IL;
Azogui, Tal, Ganot Hadar, IL
DE-Anmeldedatum 30.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004031851
Offenlegungstag 26.01.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.05.2007
IPC-Hauptklasse H04M 11/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau einer VDSL-Verbindung über eine Telefonschleife zwischen einer Vermittlungsstelleneinrichtung und einem Teilnehmermodem mittels einem Einzelträgermodulationsschema. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt in Abhängigkeit von der Länge und der Qualität der benutzten Telefonleitung die Geschwindigkeit der Verbindung anzupassen.

Aus der EP 0 397 535 A2 ist z.B. ein Verfahren zum Aufbau einer Datenverbindung über eine Zweidraht-Telefonleitung zwischen einer Vermittlungsstelle und einem Teilnehmermodem auf der Basis einer Einzelträgermodulation offenbart. Dabei wird zunächst ein periodisches Signal über den gesamten Frequenzbereich des Übertragungskanals auf der Teilnehmermodem-Seite und auf der Vermittlungsstellen-Seite erzeugt, um auf diese Weise Empfangssignalspektren zu gewinnen.

Der Hochgeschwindigkeitsteilnehmeranschluss (VDSL = very high speed digital subscriber line) erlaubt die Übertragung von asymmetrischen und symmetrischen Datenraten in einer Größenordnung von 60 Mbps auf verdrillten Doppelleitungen. VDSL nutzt das höchste über Standardkupferleitungen verfügbare Frequenzspektrum oberhalb der Frequenzen, welche für konventionelle alte Telefondienste (POTS = plain old telephone service) und das integrierte digitale Dienstenetzwerk (ISDN = integrated services digital network) genutzt werden. Somit erlaubt die VDSL-Technologie die Nutzung der existierenden Kupferinfrastruktur für die Bereitstellung von Breitbanddiensten über dieselbe physikalische Grundausstattung.

Das VDSL-Spektrum ist grob auf den Bereich zwischen 138 KHz und 12 MHz festgelegt. In der 1 ist schematisch die entsprechende Frequenzbandbreite gezeigt. Konventionelle alte Telefondienste POTS erreichen üblicherweise bis zu 4 KHz und Dienste des integrierten digitalen Netzwerks ISDN bis zu 80 KHz. Der VDSL-Frequenzbereich gemäß dem ITU-Standard G 993.1 ist zwischen 138 KHz und 12 MHz vorgesehen. Die tatsächliche Spektrumszuordnung variiert in Abhängigkeit von Verbindungsraten und ob asymmetrische oder symmetrische Raten verwendet werden sollen.

2 zeigt ein typisches VDSL-Netzwerk. An dem Kundenstandort ist ein Netzwerkabschluss oder Splitter NT vorgesehen, der POTS-Signale von VDSL-Signalen trennt und die entsprechenden Signale an übliche POTS-/ISDN-Einrichtungen und an das Teilnehmer-VDSL-Modem CPE (Customer Premises Equipment) weiterleitet. Das Teilnehmermodem arbeitet als Transceiver zum Empfangen, Senden und Kodieren von VDSL-Signalen, welche über die existierende Telefonleitung oder das verdrillte Leitungspaar TP übertragen wird. Der VDSL-Dienstleistungsanbieter hat ähnliche Transceiver als VDSL-Zugangsmultiplexer in der Vermittlungsstelle zum Abwickeln der Kundenverbindungen und zum Bereitstellen von Datenverkehr zu breitbandigen Netzwerk-Hauptleitungen bzw. Backbones – zum Beispiel Faseroptiknetzwerke FO.

Aus der WO 02/063917 A2 ist ein Verfahren zum Aushandeln von Übertragungsparametern beim Aufbau von VDSL-Verbindungen bekannt. Dabei ist vorgesehen, beim Verbindungsaufbau abwechselnd von Teilnehmer- und Vermittlungsstellen-Seite Sätze von gewünschten Übertragungsparametern auszutauschen, um dann eine VDSL-Verbindung mit bestmöglichen Übertragungseigenschaften festzulegen. Die DE 101 07 438 A1 schlägt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Qualifizieren von Übertragungsstrekken zur Datenübertragung bei xDSL-Anwendungen vor, wobei eine Qualifizierung der Übertragungsstrecke durch Übertragen von breitbandigen Signalen über den gesamten Frequenzbereich erfolgt.

Dabei beeinflussen die Länge der Telefonleitung TP zwischen dem Teilnehmermodem CPE und der Vermittlungsstelle CO, überbrückte Abzweige und Rauschquellen wie Radiosender welche Datenraten unterstützt werden können. Beispielsweise unterstützen lange Schleifen nur niedrigere Datenraten. Da sich die Leitungszustände zeitlich und räumlich ändern können, müssen VDSL-Einrichtungen mit einem Ratenanpassungsalgorithmus ausgestattet sein, der die maximal erreichbare Rate für eine vorgegebene Telefonschleife in einer vorgegebenen Qualität bestimmt. Als ein Ergebnis des Ratenanpassungsalgorithmus wird das Konfigurationsprofil einer VDSL-Verbindung zwischen der Vermittlungsstelle und dem Teilnehmermodem entschieden und eine entsprechende VDSL-Verbindung aufgebaut.

Bei einem Leitungscode für VDSL-Dienste wird eine Mehrträgermodulation (MCM = Multi Carrier Modulation) auf diskreten Multitönen (DMT) basierend verwendet. DMT ordnet Signale in dem VDSL-Frequenzband in viele einzelne Kanäle, z.B. 247 Kanäle. Jeder Kanal wird überwacht, und falls die Qualität zu sehr verschlechtert ist, werden Signale auf einen anderen Kanal verschoben. Somit muss das VDSL-System ständig Signale verschieben und nach den besten Kanälen für die Übertragung und den Empfang suchen. Das Überwachen und Sortieren der Informationen auf die Kanäle sowie die Aufrechterhaltung der Qualität aller Kanäle führt dazu, dass DMT sehr komplex auszuführen ist, jedoch zumindest eine inhärente ratenadaptive Funktionalität liefert.

Ein anderer vorteilhafter einfach implementierbarer Leitungskode nutzt Quadraturamplitudenmodulation (QAM) und trägerlose Amplitudenphase (CAP = carrierless amplitude phase). Bei diesem Ansatz ist der VDSL-Frequenzbereich in einzelne Bereiche für Upstream-Verkehr (von dem Teilnehmermodem zur Vermittlungsstelle) und Downstream-Verkehr (von der Vermittlungsstelle zu dem Teilnehmermodem) aufgeteilt. Durch die Nutzung von QAM als Modulationstechnik werden hohe Datenraten durch Modulieren und Phasenverschieben der Trägerwellen erreicht. Ein nicht moduliertes Signal stellt lediglich zwei Zustände 1 oder 0 bereit, was bedeutet, dass ein Träger pro Zyklus ein einzelnes Bit von Information senden kann. Durch das Senden einer zweiten Welle, welche um z.B. 90 Grad bzgl. der ersten phasenverschoben ist, und dann Modulieren jeder Welle, so dass zwei Amplituden, welche zwei Punkten pro Welle entsprechen, entstehen, können acht Zustände identifiziert werden. Dadurch wird erlaubt, drei Bits pro Zyklus zu senden. Die Anzahl der möglichen Zustände, welche über ein QAM-Signal übertragen werden, wird üblicherweise Konstellation genannt. Allerdings können Rauschen und Verzerrung die Datenrate einer QAM-Verbindung begrenzen und Bitfehler erzeugen.

Der G 993.1 VDSL-Standard sieht zwei Upstream-Bänder und zwei Downstream-Bänder in dem VDSL-Frequenzbereich vor. 3A zeigt schematisch die Anordnung der Upstream- und Downstream-Bandbreite gemäß dem VDSL-Standard.

VDSL sind Frequenzen zwischen f1 und f5 zugewiesen. Ein erster Frequenzbereich zwischen f1 und f2 ist einem ersten Downstream-Träger DS1 zugewiesen, und ein zweiter Frequenzbereich zwischen f2 und f3 ist einem ersten Upstream-Trägerfrequenzbereich US1 zugewiesen. Ein zweiter Frequenzbereich ist zwischen f3 und einer vierten Frequenz f4 für einen zweiten Downstream-Träger DS2 vorgesehen. Schließlich sind zwischen f4 und f5 Frequenzen für den zweiten Upstream-Träger US2 vorgesehen.

Ein Vorteil des Einzelträgermodulationsschemas besteht darin, dass Upstream- und Downstream-Träger deutlich voneinander getrennt sind, was die Möglichkeit von Interferenzen zwischen den Trägern auf einer Telefonleitung vermindert. Dennoch können Bedingungen wie Leitungslänge, Leitungsrauschen und externe Faktoren, die Nutzung einiger Frequenzbereiche in dem VDSL-Frequenzband behindern. Es ist daher wichtig, ein Verfahren für das Bestimmen der genauen Konfiguration einer VDSL-Verbindung beim Aufbau der VDSL-Verbindung zwischen einer Vermittlungsstelle und dem Kunden zu schaffen. Üblicherweise tendieren höhere Frequenzen dazu, anfälliger gegenüber Verschlechterung durch die Leitungslänge und Rauschquellen zu sein. Deshalb stellt der VDSL-Standard nach G 993.1 einen Kaltstartlink bzw. Coldstart-Link bereit, der bei allen Schleifenbedingungen als minimaler Dienst arbeitet. Der Downstream-Teil DS des Coldstart-Links ist in einem relativ engen Frequenzbereich zwischen f1 und f1' in dem ersten Downstream-Band vorgesehen. Der Upstream-Träger US des Coldstart-Links (CSL) ist in einem relativ engen Frequenzbereich des ersten Upstream-Bandes USl zwischen der Frequenz f2 und f2' vorgesehen. Dies ist in 3B dargestellt. Ein Coldstart-Link kann als Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz bei einfacher Konstellation genutzt werden.

Üblicherweise wird ein Coldstart-Link als erstes aufgebaut, wenn das Teilnehmermodem hochgefahren wird. Um eine VDSL-Verbindung mit hoher Bitrate aufzubauen, fordert der ITU-Standard 993.1, dass iterativ VDSL-Verbindungen mit niedriger Performance aufgebaut werden, wobei die Datenrate bei jedem neuen Versuch erhöht wird. Falls Modem und Vermittlungsstelleneinrichtung erfolgreich eine stabile VDSL-Verbindung aufgebaut haben, kann das Signalrauschverhältnis (SNR = Signal to Noise Ratio) gemessen werden und ein entsprechender bester Dienst aufgebaut werden.

Dieses Versuchen und Fehlererzeugen, bzw. Trial and Error, kann jedoch mehrere Minuten dauern, bis eine stabile ratenangepasste VDSL-Verbindung aufgebaut ist. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Aufbau einer ratenangepassten VDSL-Verbindung zu schaffen, wobei die Verbindung zügig einen Datenaustausch zwischen einer Vermittlungsstelle und einem Teilnehmermodem ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zu jedem Zeitpunkt während des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz zum Datentransfer zwischen den beiden Parteien verwendet. Dies hat den Vorteil, dass bereits nach dem Aufbauen dieses Niedrigqualitätslinks Daten übertragen werden können und keine Leerlaufzeit während der Aufbauprozedur verursacht wird. Die Grundidee dieses erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, eines der bereitstehenden Upstream- und Downstream-Bänder aufzuspalten und zweite Probelinks aufzubauen, welche jeweils ein Frequenzprofil und eine Konstellation zum Messen der entsprechenden Signalrauschverhältnisse und Bitfehlerraten aufweisen. Diese Informationen ermöglichen einfach die optimale Konfiguration für die endgültige VDSL-Verbindung zu wählen.

Vorzugsweise ist der Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz ein Standard-Coldstart-Link und der Schritt (a) des Aufbauens eines Links mit niedriger Rate und niedriger Frequenz weist die Schritte auf:

  • (i) Aufbauen eines Standard-Coldstart-Links zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung und dem Teilnehmermodem;
  • (ii) Senden eines Probe-Befehls von der Vermittlungsstelleneinrichtung an das Teilnehmermodem; und
  • (iii) Bestätigen des Probe-Befehls durch das Teilnehmermodem.

Gemäß dem G 993.1 Standard ist der Frequenzbereich für die Coldstart-Links in die niedrigsten Frequenzen der ersten Downstream- und Upstream-VDSL-Bänder gelegt. Die übrigen Frequenzen in den entsprechenden Bändern werden dann für die Probelinks verwendet.

Das Verfahren gemäß der Erfindung vermeidet iterative Prozeduren, um die Bedingungen für eine VDSL-Verbindung durch wiederholte Übertragung in Upstream und Downstream, wie es nach dem G 993.1 Standard vorgesehen ist, auszuhandeln. Anstelle dessen wird kein echter Träger in dem VDSL-Bereich ausgewählt, sondern es wird ein Signal mit voller Bandbreite zunächst von der Vermittlungsstelleneinrichtung gesendet und dann von dem Teilnehmermodem während jeweils der andere entsprechende Partner den VDSL-Frequenzbereich zum Erhalten eines Spektrums abtastet bzw. scannt. Dann erlaubt eine Spektralanalyse die Auswahl eines Spektrumprofils und einer Konstellation für die VDSL-Verbindung in dem Testmodus. Während eine iterative Prozedur zum Aufbau einer VDSL-Verbindung gemäß dem Standard bis zu mehreren Minuten benötigt, ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbau einer ratenangepassten VDSL-Verbindung sehr schnell und erfordert deutlich weniger Zeit.

Die vorliegende Erfindung gemäß des o.g. Verfahrens hat deutliche Vorteile gegenüber Standardprozeduren oder Prozeduren nach dem Stand der Technik zum Aufbauen einer ratenadaptiven VDSL-Verbindung. Das Scannen bzw. Abtasten über den gesamten Frequenzbereich und Messen des Signalrauschverhältnisses ist schneller als Versuchs-VDSL-Links aufzubauen und zu prüfen, ob die zugrundeliegende Telefonschleife einen Zustand aufweist, der solche Versuchsverbindungen unterstützt. Ferner wird durch das Aufteilen der Standard-Upstream- und Downstream-Bänder der Datenaustausch über einen Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz ermöglicht, während die erfindungsgemäßen Maßnahmen zum Anpassen der Datenrate an ein Optimum getroffen werden.

Im Folgenden ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen und beigefügten Figuren erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Frequenzaufteilung von üblichen Telefondiensten und Breitbanddatendiensten;

2 ein typisches VDSL-Netzwerk;

3 die Anordnung von Upstream- und Downstream-Bändern in VDSL;

4 den Steuerungsfluss gemäß einem Scanningverfahren;

5 eine schematische Abfolge von Ereignissen gemäß dem Scanningverfahren;

6 die Frequenzanordnung gemäß dem erfindungsgemäßen Probeverfahren;

7 eine schematische Abfolge von Ereignissen gemäß dem Probeverfahren; und

8 ein Blockschaltbild einer VDSL-Vorrichtung.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, falls dies nicht anders angegeben ist.

Die 1 bis 3 sind bereits in der Beschreibungseinleitung dieser Anmeldung erläutert.

4 zeigt den schematischen Steuerungsfluss gemäß einem Scanningverfahren.

Die linke Seite stellt eine Einrichtung in der Vermittlungsstelle CO und die rechte Seite ein Teilnehmer-VDSL-Modem als die kundenseitige Ausrüstung CPE (Customers Premises Equipment) dar.

Wenn das Teilnehmermodem an die Telefonschleife verbunden und eingeschaltet wird, wird zunächst ein Coldstart-Link CSL zwischen der Vermittlungsstelle und dem Modem entsprechend dem VDSL-Standard aufgebaut.

Dann gibt die Vermittlungsstelleneinrichtung CO einen Scan- bzw. Abtast-Befehl an das Teilnehmermodem aus.

Nach Empfang dieses Scan-Befehls sendet das Teilnehmermodem einen Bestätigungsbefehl ACK zurück an die Vermittlungsstelle.

Durch Ausgeben und Bestätigen des Scan-Befehls werden beide Seiten miteinander synchronisiert und in Bereitschaft versetzt, das erfindungsgemäßen Scannen abzuarbeiten.

Somit messen beide Seiten den Zeitverlauf. Das erfindungsgemäße Scannen erfordert, dass die Vermittlungsstelleneinrichtung CO ein Signal mit voller Bandbreite FBS in dem gesamten Frequenzbereich in die Telefonleitung überträgt. Gleichzeitig zeichnet das Teilnehmermodem CPE und die Vermittlungsstelleneinrichtung CO den Signalpegel mittels Durchlaufen eines eng gefilterten Empfängers über das gesamte Spektrum auf. Somit scannen das Teilnehmermodem CPE und die Vermittlungsstelleneinrichtung CO empfangene Signale und bestimmen Signalspektren.

Nach dem ersten Zeitintervall T1 wechseln die beiden Parteien, Vermittlungsstelle und Teilnehmermodem die Rollen, und das Teilnehmermodem CPE übermittelt ein Signal mit voller Bandbreite FBS in dem gesamten Frequenzbereich über ein zweites Zeitintervall T2 in die Telefonschleife. Gleichzeitig scannen die Vermittlungsstelleneinrichtung und das Teilnehmermodem die empfangenen Signale und erhalten so zweite Signalspektren. Beispielsweise kann das Signal voller Bandbreite Zufallsdaten aufweisen.

Nach dem Zeitintervall T1 + T2 treffen sich die beiden Seiten wieder mittels eines Coldstart-Links CSL.

Nach dem Auswerten der entsprechenden Signalspektren in der Vermittlungsstelle CO und auf der Teilnehmerseite CPE werden die Ergebnisse der Spektralauswertung TR, welche empfohlene Frequenzbereiche für die Anordnung von VDSL-Trägern aufweisen können, von dem Teilnehmermodem CPE an die Vermittlungsstelleneinrichtung über den Coldstart-Link CSL übermittelt. Auf Basis dieser Auswertung leitet die Vermittlungsstelleneinrichtung CO den Aufbau einer VDSL-Verbindung zwischen beiden Seiten in einem Testmodus ETM ein. Dieser Testmodus TM ist üblicherweise derart konfiguriert, dass Träger in dem ausgewählten Spektrum liegen, wo ein Signalrauschverhältnis, wie es durch die Spektralanalyse bestimmt ist, hoch ist, und das Signal ist mit einer niedrigen Konstellation, beispielsweise einer 2-Bit-Konstellation gewählt. Diese Testmodus-VDSL-Verbindung TM erlaubt die genaue Messung des Signalrauschverhältnisses. Das Signalrauschverhältnis für die Testverbindung wird von dem Teilnehmermodem CPE an die Vermittlungsstelleneinrichtung gesendet, und schließlich legt die Vermittlungsstelle die Konfiguration EFM für eine optimale VDSL-Verbindung FM fest, welche die höchstmögliche Konstellation für das gemessene Signalrauschverhältnis in den gewählten Frequenzbändern aufweist.

5 fasst die Abfolge von Ereignissen gemäß dem Verfahren zusammen.

Die ersten Schritte S1 führen zu einem Coldstart-link zwischen der kundenseitigen Ausrüstung und der Vermittlungsstelle. Nach Synchronisieren wird das Spektrum auf jeder Seite durch das erfindungsgemäße Scannen S2 bestimmt. Zum Übertragen der Scanergebnisse von der kundenseitigen Ausrüstung an die Vermittlungsstelle wird ein zweiter Coldstart-Link aufgebaut, und die Vermittlungsstelle wertet die Ergebnisse des Scans S3 aus. Als nächstes legt die Vermittlungsstelle ein Testprofil für eine VDSL-Verbindung auf Grundlage der Eigenschaften der gemessenen Spektren fest S4. Dann misst die Vermittlungsstelle das Signalrauschverhältnis genau mittels der aufgebauten VDSL-Verbindung in dem Testmodus S6. Schließlich entscheidet die Vermittlungsstelle über ein endgültiges Profil und baut eine entsprechende VDSL-Verbindung auf, die so ratenangepasst ist, um die höchstmögliche Datenrate für die gegebenen Leitungsbedingungen zu erreichen S7.

6 zeigt einen beispielhaften Frequenzplan für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufbau einer VDSL Verbindung.

6 zeigt den üblichen VDSL-Frequenzbereich von f1 bis f5. Für den Standard-Coldstart-Link sind die niedrigen Frequenzen zwischen f1 und f2 reserviert. Der Frequenzteilbereich PD1 zwischen f1' und f2 wird nicht für einen Coldstart-Link benutzt. Der Upstream-Anteil eines Coldstart-Links ist in den niedrigen Frequenzen zwischen f2 und f2' des ersten Upstream-Bandes vorgesehen, welches von f2 bis f3 reicht; das zweite Downstream-Band zwischen f3 und f4 und das zweite Upstream-Band zwischen f4 und f5 verbleiben ebenfalls ungenutzt für den Coldstart-Link.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbau einer VDSL-Verbindung unter Verwendung eines Einzelträgermodulationsschemas, wo mindestens zwei Upstream- und zwei Downstream-Frequenzbänder vorgesehen sind, baut zunächst einen Coldstart-Link zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung und dem Teilnehmermodem auf, wobei der Coldstart-Link einen ersten Frequenzteilbereich DS des ersten Downstream-Bandes und einen ersten Frequenzteilbereich US des ersten Upstream-Bandes für Datenaustausch verwendet.

Parallel dazu wird ein erster Probe-VDSL-Link aufgebaut, welcher die übrigen Frequenzen PD1 des ersten Downstream-Bandes zwischen f1' und f2 verwendet und den restlichen Frequenzbereich des ersten Upstream-Bandes PU1 zwischen den Frequenzen f2' und f3 nutzt. Gleichzeitig wird ein zweiter Probe-VDSL-Link aufgebaut, welcher die Frequenzen des zweiten Downstream-Bandes PD2 zwischen der Frequenz f3 und f4 nutzt und das zweite Upstream-Band PU2 zwischen den Frequenzen f4 und f5 nutzt. Die entsprechenden Träger für die Probe-VDSL-Links sind daher in den Bändern PD1, PU1, PD2 und PU2 vorgesehen.

Die Träger für die Probelinks werden nun für genaue Signalrauschmessungen und Bitfehlerratenmessungen verwendet. Während der größte Teil des Frequenzbandes für das Probing verwendet wird, wird der Coldstart-Link in seinen zugewiesenen Downstream- und Upstream-Bändern DS, US für den Datentransfer genutzt. Dies bedeutet, dass beinahe unmittelbar nach dem Einschalten des Teilnehmermodems oder der Vermittlungsstelleneinrichtung eine Datenverbindung aufgebaut wird.

Vorzugsweise sieht die Vermittlungsstelle ein wiederholtes Wechseln der Modi für die Probelinks vor, um eine optimale VDSL-Verbindung aufzufinden. Die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kann weiter durch ein kombiniertes Verfahren, welches den Scanning-Ansatz und das Probing-Verfahren verwendet, verbessert werden.

7 zeigt eine schematische Abfolge von Ereignissen, wenn Scanning und Probing miteinander kombiniert werden, um ein schnelles und zuverlässiges Verfahren zum Aufbau einer VDSL-Verbindung zu erreichen.

Es ist von besonderem Vorteil zunächst den gesamten Frequenzbereich des VDSLs unter Verwendung eines relativ groben Rasters abzutasten, beispielsweise in 100 KHz-Schritten, und eine vorläufige Auswertung des Leitungszustandes durchzuführen. In einem zweiten Teil des Verfahrens können dann die Probelinks effizienter konfiguriert werden.

In einem ersten Schritt S21 wird ein Coldstart-Link aufgebaut, und eine Vermittlungsstelle gibt einen Scan-Befehl aus, welcher durch das Teilnehmermodem bestätigt wird, so dass in einem zweiten Schritt S22 das oben beschriebene Scan-Verfahren durchgeführt wird.

In den folgenden Schritten S23 wertet die Vermittlungsstelle die Ergebnisse aus und definiert mögliche Konfigurationen für die Probe-VDSL-Links.

Dann setzt die Vermittlungsstelle das System in den Probemodus S24 und beginnt die Signalrauschverhältnisse in den Frequenzteilbereichen zu messen, wie sie in der obigen Beschreibung des Probeverfahrens definiert sind, in Schritt S25. Da durch die Scanning-Schritte S22 ein grobes Bild der Telefonleitungszustände über den gesamten Frequenzbereich vorliegt, wählt die Vermittlungsstelle nur geeignete alternative Konfigurationen für die Probe-VDSL-Links aus.

Schließlich legt die Vermittlungsstelle ein optimales Profil für die VDSL-Verbindung bei den gegebenen Leitungsverhältnissen fest S26.

8 zeigt ein Blockschaltbild einer VDSL-Einrichtung für Einzelträgermodulations-VDSL zum Ausführen der erfindungsgemäßen Verfahren.

Die VDSL-Einrichtung 1 weist ein Treibermittel 2 zum Senden und Empfangen von Signalen in und von der Telefonschleife TP auf, welche an ein Anschlusspaar 3, 4 verbunden ist. Ein Filtermittel 5 zum Bandpassfiltern empfangener Signale ist an das Treibermittel 2 verbunden. Die VDSL-Einrichtung 1 weist einen QAM-Modulator 6 zum Modulieren von zu sendenden VDSL-Signalen auf und einen QAM-Demodulator 7 zum Demodulieren empfangener Signale. Ferner ist ein Steuerungsmittel 8 an die Filtermittel 5 verbunden, welches zum Aufbauen von VDSL-Verbindungen entsprechend dem Testmodus, dem optimalen Modus und dem Probemodus, zum Festlegen der entsprechenden Konfigurationen, zum Auswerten empfangener Signale und zum Steuern der Filtern, Treiber, Modulator- und Demodulatormittel vorgesehen ist. Das Steuerungsmittel ist an ein Speichermittel 10 verbunden, in dem empfangene Signale abgespeichert werden.

Das Steuerungsmittel liefert entsprechende digitale Signale an eine Schnittstelle 9, von der aus digitale Signale an einen Breitband-Backbone oder den PC des Kunden gekoppelt werden. Das Steuerungsmittel 8 steuert insbesondere die Filtermittel 5 zum Ausführen des Abtastens bzw. Scannings. Während des Probing-Verfahrens spaltet das Demodulatormittel 7 den Empfangspfad in die o.g. Frequenzteilbereiche des Upstream- und Downstream-Bandes.

Zusammenfassend schafft die vorliegende Erfindung ein zuverlässiges und sehr schnelles Verfahren zum Aufbau einer VDSL-Verbindung über eine Telefonschleife zwischen einer Vermittlungsstelle und einem Teilnehmermodem. Die Datenrate ist entsprechend der tatsächlichen Telefonleitungsbedingungen angepasst und optimiert. Durch Verwenden des erfindungsgemäßen Scanning- und Probing-Ansatzes wird innerhalb einer kurzen Verzögerungszeit eine Datenverbindung aufgebaut. Die erfindungsgemäßen Verfahren sind deutlich schneller als Verfahren nach dem Stand der Technik oder dem zugrundeliegenden G 993.1 VDSL-Standard.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von speziellen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurde, ist der Gegenstand der Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern durch die beigelegten Patentansprüchen definiert. Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf irgendwelche angegebene absoluten Frequenzbereiche oder Zeitskalen beschränkt.


Anspruch[de]
Verfahren zum Aufbau einer VDSL Verbindung über eine Telefonschleife (TP) zwischen einer Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) und einem Teilnehmermodem (CPE) mittels Einzelträgermodulation (SCM), wobei mindestens zwei Upstream- (US1, US2) und zwei Downstream- (DS1, DS2) Frequenzbänder vorgesehen sind, mit den Schritten:

(a) Aufbauen eines Links mit niedriger Rate und niedriger Frequenz (CSL) zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) und dem Teilnehmermodem (CPE), wobei ein erster Frequenzteilbereich (US) des ersten Upstream-Bandes (US1) und ein erster Frequenzteilbereich (DS) des ersten Downstream-Bandes (DS1) für Datentransfer genutzt wird;

(b1) Aufbauen eines ersten Probe-VDSL-Links wobei ein erster Probeträger in einem zweiten Frequenzteilbereich (TU1) des ersten Upstream-Bandes (US1) und ein zweiter Probeträger in einem zweiten Frequenzteilbereich (PD1) des ersten Downstream-Bandes (DS1), genutzt wird, wobei die zweiten Frequenzteilbereiche (PD1, PU1) nicht von dem Link niedriger Rate und niedriger Frequenz verwendet werden, und gleichzeitig

(b2) Aufbauen eines zweiten Probe-VDSL-Links, wobei ein dritter Probeträger in dem zweiten Upstream-Band (PU2) und ein vierter Probeträger in dem zweiten Downstream-Band (PD2) verwendet wird;

(c) genaues Messen des Signalrauschverhältnisses (SNR) und der Bitfehlerrate (DER) mittels der Probe-VDSL-Links in den Frequenzteilbereichen (PD1, PU1, PD2, PU2), die nicht von dem Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz genutzt werden, wobei der Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz ständig zum Senden und Empfangen von Daten zwischen der Vermittlungsstelle (CO) und dem Teilnehmermodem (CPE) verwendet wird;

(d) Aufbauen einer optimalen VDSL-Verbindung mit einer höchstmöglichen Konstellation für die gemessenen Signalrauschverhältnisse.
Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass der Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz ein Standard-Coldstart-Link (CSL) ist und der Schritt (a) des Aufbauens eines Links mit niedriger Rate und niedriger Frequenz die Schritte aufweist:

(i) Aufbauen eines Standard-Coldstart-Links (CLS) zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) und dem Teilnehmermodem (CPE);

(ii) Senden eines Probebefehls (PROBE) von der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) an das Teilnehmermodem (CPE); und

(iii) Bestätigen des Probebefehls (PROBE) durch das Teilnehmermodem (CPE).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe-VDSL-Links wiederholt gemäß vorbestimmter Konstellationen zum Auffinden hoher Signalrauschverhältnisse aufgebaut werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfiguration für die optimale VDSL-Verbindung in der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) berechnet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass vor dem Schritt (a) des Aufbauens des Links mit niedriger Rate und niedriger Frequenz die folgenden Schritte durchgeführt werden:

(A1) Senden eines Signals mit voller Bandbreite (FBS) in dem gesamten VDSL-Frequenzbereich von der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) während eines ersten vorbestimmten Zeitintervalls (T1), und gleichzeitig

(A2) Abtasten von empfangenen Signalen in der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) und dem Teilnehmermodem (CPE) zum Bestimmen erster Signalspektren;

(B1) Senden eines Signals mit voller Bandbreite (FBS) in dem gesamten Frequenzbereich von dem Teilnehmermodem (CPE) während eines zweiten vorbestimmten Zeitintervalls (T2) und gleichzeitig

(B2) Abtasten von empfangenen Signalen in der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) und dem Teilnehmermodem (CPE) zum Bestimmen zweiter Signalspektren;

(C) Auswerten der Signalspektren in der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) und dem Teilnehmermodem (CPE);

(D) Übermitteln des Ergebnisses (TR) der Spektralauswertung in dem Teilnehmermodem (CPE) an die Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) über einen Link mit niedriger Rate und niedriger Frequenz;

wobei die Konfigurationen der Probe-VDSL-Links in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Spektralanalysen bei der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass vor dem Schritt (A1) des Sendens des Signals mit voller Bandbreite die folgenden Schritte ausgeführt werden:

(i) Aufbauen eines ersten Standard-Coldstart-Links (CSL) zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) und dem Teilnehmermodem (CPE);

(ii) Senden eines Abtast-Befehls (SCAN) von der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) an das Teilnehmermodem (CPE);

(iii) Bestätigen des Abtast-Befehls (SCAN) durch das Teilnehmermodem (CPE); und

(iv) Fallen lassen des ersten Standard-Coldstart-Links (CSL).
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Schritt (D) des Übertragens der Auswertungsergebnisse die Schritte aufweist:

(v) Aufbauen eines zweiten Standard-Coldstart-Links (CSL) zwischen der Vermittlungsstelleneinrichtung (CO) und dem Teilnehmermodem (CPE); und

(vi) Übertragen des Ergebnisses (TR) der Spektralauswertung im Teilnehmermodem (CPE) an die Vermittlungsstelleneinrichtung (CO).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Zeitintervall (T1, T2) gleich sind. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale mit voller Bandbreite Zufallsdaten tragen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5–9, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangenen Signale in einem Speicher (10) in der entsprechenden Einrichtung (1) abgespeichert werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5–10, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten der ersten und zweiten Spektren die Berechnung von Signalrauschverhältnissen (SRNs) aufweist. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten der ersten und zweiten Spektren die Bestimmung von Frequenzbereichen, in denen das Signalrauschverhältnis (SNR) über einem vorbestimmten Schwellwert liegt, aufweist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfigurationen der Probe-VDSL-Links durch Festlegen von Upstream- und Downstream-Trägern in Frequenzbereiche entsprechend der Auswertung und durch Setzen eines niedrigen Konstellationstypen gewählt wird. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die niedrige Konstellation für die Probe-VDSL-Links eine 2-Bit-Konstellation ist. Verfahren nach Anspruch 5–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungen der Spektren das Erkennen von überbrückten Zweigen und Rauschquellen umfasst.






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