一种提高DSL线路稳定性的方法、装置及系统 【技术领域】
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种提高DSL线路稳定性的方法、装置及系统。
背景技术
DSL技术是一种通过电话双绞线，即无屏蔽双绞线进行数据传输的高速传输技术，包括非对称数字用户线(Asymmetrical Digital Subscriber Line，ADSL)、甚高速数字用户线(Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line，VDSL)、基于综合业务数字网(Integrated Services Digital Network，ISDN)的用户数字线(ISDN Digital Subscriber Line，IDSL)、单线对高速数字用户线(Single-pair High-bit-rate Digital Subscriber Line，SHDSL)、第二代非对称数字用户线(Asymmetrical Digital Subscriber Line 2，ADSL2)、扩展频段的第二代非对称数字用户线(Asymmetrical Digital Subscriber Line2plus，ADSL2plus)、第二代甚高速数字用户线(Very-high-bit-rate DigitalSubscriber Line 2，VDSL2)等。
在各种数字用户线技术(xDSL)中，除了IDSL和SHDSL等基带传输的DSL外，采用通带传输的DSL利用频分复用技术使得DSL与传统电话业务(Plain Old Telephone Service，POTS)共存于同一对双绞线上，其中DSL占据高频段，POTS占用4KHz以下基带部分，POTS信号与DSL信号通过分离/整合器(Splitter)进行分离或合并。
由于DSL所使用的双绞线各线对之间是非屏蔽的，线对间的电磁干扰会导致一对双绞线上的信号对另外一对双绞线上的信号产生影响，即串扰。随着DSL技术的发展，速率越来越高，频谱范围越来越宽。在新一代的DSL技术VDSL2中，线路速率最大双向200Mbps，频谱范围可达30MHz。如此宽的频谱范围导致VDSL2对线缆间串扰、无线电频率干扰(RFI)等耦合过来的噪声十分敏感，在实际应用中会出现误码率高，掉线率高等情况。
虚拟噪声(Virtual Noise)方案是其中一种提高线路稳定性的方法。在DSL的发送端预先配置一个发送端参考虚拟噪声，在DSL训练的过程中参考虚拟噪声将传递给接收端，接收端在训练过程中，可以得到各子载波的衰减特性Hlog(f)，并计算出在接收端的参考虚拟噪声。接收端将训练过程中得到的接收端实际噪声和接收端参考虚拟噪声取其中最大值，再决定各个子载波上的分配的比特位和增益，从而保证在DSL线路激活后，各子载波上拥有比较高的噪声容限，能够抵抗可能发生的噪声干扰，提高线路的稳定性。
发明人发现，使用上述虚拟噪声技术虽然可以在一定程度上提高线路的稳定性，但是在最大限度的保证线路的稳定的同时也牺牲了用户同样关注的线路传输速率。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种提高DSL线路稳定性的方法、装置及系统，能够避免现有技术中提高线路稳定性的同时，牺牲用户线路的传输速率。
本发明的技术方案：
一种提高DSL线路稳定性的方法，该方法包括步骤：
获取DSL子载波上的接收端的实际噪声；
对所述接收端实际噪声进行统计分析；
根据所述获取的子载波的接收端实际噪声和所述获取的子载波的接收端实际噪声的统计分析以及紧急速率降低机制SOS的相关参数，确定参考虚拟噪声；
根据SOS的相关参数和确定的参考虚拟噪声配置用户模板。
一种在DSL中配置用户模板的方法，该方法包括步骤：
A、根据紧急速率降低机制SOS的相关参数确定参考虚拟噪声；
B、根据所述SOS的相关参数和确定的参考虚拟噪声配置用户模板。
一种数字用户线接入复用器，包括壳体、发送单元以及接收单元，所述发送单元及接收单元设置在壳体内，用于数据的发送和接收，其特征在于，该数字用户线接入复用器包括：
噪声获取单元，用于获取DSL子载波上的接收端实际噪声；
统计分析单元，对所述接收端实际噪声进行统计分析；
计算单元，用于根据所述获取的子载波的接收端实际噪声和所述获取的子载波的接收端实际噪声的统计分析以及紧急速率降低机制SOS地相关参数，确定参考虚拟噪声。
一种宽带网络系统，包括：
局端设备；
用户端设备，以及；
参考虚拟噪声确定模块，设置在局端设备或网络管理系统中，该参考虚拟噪声确定模块具有：噪声获取单元，用于获取DSL子载波上的接收端实际噪声；统计分析单元，对所述接收端实际噪声进行统计分析；以及计算单元，用于根据所述获取的子载波的接收端实际噪声和所述获取的子载波的接收端实际噪声的统计分析以及紧急速率降低机制SOS的相关参数，确定参考虚拟噪声。
本发明的有益效果：本发明的实施例结合SOS的特性来设置虚拟噪声，在使用虚拟噪声的同时，配合SOS，就不必要把虚拟噪声设置的非常大，在噪声小于虚拟噪声的情况下，可以避免用户速率的过多的不必要损失，在噪声大于虚拟噪声的情况下，可以启动SOS来保护用户业务的稳定性。同时，由于有虚拟噪声的设置，SOS的启动也不会那么频繁，速率降低的次数得到了有效的控制。这样可以充分发挥虚拟噪声技术与SOS技术的长处，避免各自的缺陷，从而达到既能保证线路稳定性又不损失过多的传输速率的目的。
【附图说明】
图1为本发明实施例的系统架构示意图；
图2为本发明实施例的方法流程图。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明实施例的宽带网络系统，包括：用户端设备12以及局端设备16，用户端设备12通常为数字用户线调制解调器，其与局端设备16链接，用户端设备12可以向局端设备16发送报文，同时也可以接收和处理局端设备16发出的报文。
局端设备16具体为数字用户线接入复用器(DSLAM，Digital SubscriberLine Access Multiplexer)，数字用户线接入复用器包括壳体、发送单元以及接收单元，所述发送单元及接收单元设置在壳体内，用于数据的发送和接收。
本发明实施例的参考虚拟噪声确定模块可以根据实际需要设置在局端设备16中或网络管理系统中，也可以独立于其它设备单独设置。参考虚拟噪声确定模块具体包括：噪声获取单元，用于获取DSL子载波上的接收端实际噪声；统计分析单元，对所述接收端实际噪声进行统计分析；以及计算单元，用于根据获取的子载波的接收端实际噪声和获取的子载波的接收端实际噪声的统计分析以及紧急速率降低机制SOS的相关参数，确定参考虚拟噪声。
如图2所示，本发明实施例的方法包括以下步骤：
S201、噪声获取单元获取DSL子载波上的接收端的实际噪声，如下表1所示：
表1
其中K表示tone的个数，T表示收集参数的次数。
本步骤中，获取DSL的接收端实际噪声的方法有多种，噪声获取单元可以通过直接测量或通过间接计算或读取已有数据来获取DSL子载波上的接收端的实际噪声，其中通过间接计算至少可以有如下三种方法：
方法一：预先使能在线重配置(On-Line Reconfiguration，OLR)特性，并设置监控时间；在监控时间内，收集在线重配置调整后的各子载波的参数，利用收集到的重配置调整后的各子载波的参数和训练过程中得到的各子载波的参数计算，通过计算得到DSL各子载波上的接收端实际噪声。
DSL标准中定义了在线重配置特性，在线路条件或外部噪声环境发生缓慢变化的时候，允许DSL在不掉线的前提下，自动地调整当前的配置参数，以保证DSL仍然可以保持较好的性能和稳定性。在线重配置特性主要包括：比特交换(Bit Swapping，BS)；动态速率修正(Dynamic RateRepartition，DRR)；无缝速率调整(Seamless Rate Adaptation，SRA)等。
其中，比特交换指的是根据当前各子载波上的信噪比，重新分配各子载波上的比特(Bi，0＜i≤子载波个数)和增益(Gi，0＜i≤子载波个数)，即调整Bi和Gi，但总速率(∑Lp)保持不变，其中Lp是每个物理媒质相关(子层)(Physical Media Dependent(sublayer)，PMD)符号中第p个延时通道承载的比特数；DRR指的是根据当前各子载波上的信噪比，重新分配各个时延通道的比特，即调整Lp，但总速率(∑Lp)保持不变；SRA指的是根据当前各子载波上的信噪比，重新分配各个时延通道的比特，即调整Lp，同时调整各个子载波的比特和增益，换句话说，调整Bi和Gi，此时总速率(∑Lp)会发生变化。
在线重配置特性允许DSL在激活的过程中，根据线路状况发生的变化和预先设定的目标噪声容限，在一定范围内调整各个子载波上的比特承载数目和发送功率，从而达到适应线路噪声变化，保持线路稳定性的目的。反过来，在线重配置的调整也反应了线路上的噪声变化情况。因此，通过收集在线重配置调整后的各参数，以及训练过程中得到的各子载波的参数，可以计算得出此时线路噪声的大小，即各子载波的接收端实际噪声。通过一段时间(即预设的监控时间)的统计，可以得出线路上的各子载波的接收端实际噪声的最大噪声值。根据此最大噪声值可以确定参考虚拟噪声，利用确定的参考虚拟噪声对DSL参考虚拟噪声参数进行配置，从而保证了激活后的DSL线路噪声容限，可以抵抗可能发生的噪声干扰。
其中，所收集的各子载波的参数包括：各子载波的功率谱密度、信噪比余量和分配的比特位；训练过程中得到的各子载波的参数包括：各子载波的衰减特性。或者，所收集的各子载波的参数包括：各子载波的信噪比余量、分配的比特位和增益；训练过程中得到的各子载波的参数包括：各子载波的衰减特性和参考功率谱密度。
方法二：预先设置重训练监控时间，或重训练次数；在重训练监控时间内，或重训练次数内，收集训练后的各子载波的参数；利用收集到的各子载波的参数计算，通过计算得到DSL各子载波上的接收端实际噪声。
因为在DSL的训练过程中，接收端会对信道特性进行测量，得到信道上各个子载波的衰减特性Hlog(i)和接收端实际噪声Actual_Received_Noise(i)，从而计算出各个子载波的信噪比SNR(i)，并计算出各个子载波的分配的比特位(Bi，0＜i≤子载波个数)和增益(Gi，0＜i≤子载波个数)。反过来，发送端与接收端通过标准规定的调制方式及协议，相互交换参数，得到接收端的Bi，Gi，Hlog(i)等，可以计算出接收端实际噪声Actual_Received_Noise(i)。经过“多次重训练”，可以得出线路上的各子载波的接收端实际噪声的最大噪声值。
其中，所收集的训练后的各子载波的参数可以包括：各子载波的功率谱密度、信噪比余量、分配的比特位和衰减特性；所收集的训练后的各子载波的参数也可以包括：各子载波的信噪比余量、分配的比特位、增益、衰减特性和参考功率谱密度。
方法三：预先设置双端测试DELT次数；在双端测试次数内，从双端测试的测试结果中，得到DSL各子载波上的接收端实际噪声。
因为在DSL中定义了双端测试特性，双端测试特性是在DSL训练过程中，进入线路诊断模式(Loop Diagnostic mode)来进行的，并且双端测试的输出结果中包括线路上的静态噪声QLN(i)等参数，该静态噪声即为DSL相应子载波上的接收端实际噪声。经过执行多次双端测试，可以得出线路上的各子载波的接收端实际噪声的最大噪声值。根据此最大噪声值可以确定参考虚拟噪声，利用确定的参考虚拟噪声对DSL的参考虚拟噪声参数进行配置，从而保证了激活后的DSL线路噪声容限，可以抵抗可能发生的噪声干扰。
因此，该方法中进行单次或多次双端测试，并从测试结果中得到DSL各子载波上的接收端实际噪声。
实际应用中，上述三种方法还可以组合使用，例如，组合其中的任意两种，或同时使用上述三种。所收集DSL子载波上的接收端实际噪声的次数多一些更好。
S202、统计分析单元根据所收集的DSL子载波上的接收端实际噪声，对实际噪声进行统计分析。
可以根据各子载波的噪声进行统计分析，也可以把几个子载波合并成组，对组进行统计分析。在此步骤中，将每个子载波上或每个组中的所有接收端实际噪声排序，然后统计计算参数：pik。
假设虚拟噪声为Noise(i)，pik表示在第k个子载波上或第k个组中Noise＞VN+Margin(dB)的概率，如下表2所示：
表2
Index i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10... T Noisek -61 -65 -68 -71 -72 -75 -77 -89 -83 -88... -86 Number Num1 Num2 Num3 Num4 Num5 Num6 Num7 Num8 Num9 Num10... NumT pik p1k p2k p3k p4k p5k p6k p7k p8k p9k p10k... pTk
由于在线路激活时有噪声裕量(Margin)以保护线路的稳定性，所以当线路上的某个子载波k或某个组k中出现Noise＞VN+Margin(dB)的情况时，子载波k或组k中的循环冗余校验CRC增多，威胁到线路的稳定性。
S203、计算单元根据所述获取的子载波的接收端实际噪声和所述获取的子载波的接收端实际噪声的统计分析以及紧急速率降低机制SOS的相关参数，确定参考虚拟噪声。SOS相关的参数至少包括SOS子载波个数SOS_NTONES、或SOS循环冗余校验SOS_CRC或SOS的启动概率之一。在本实施例中，SOS相关的参数为SOS_NTONES和SOS的目标启动概率。
SOS是另一种提高线路稳定性的方法，在激活(showtime)后，某段时间内由于噪声的干扰，当这些子载波的个数超过预先设置的最大限制和循环冗余校验(CRC，cyclic redundancy check)超过预先设置的最大值，将启动SOS，降低误码率超出正常水平的这些子载波上所加载的比特，使得这些子载波拥有更多的噪声容量。
由于紧急速率降低机制(SOS)启动后会避免DSL线路由于噪声影响而导致的重训练，但会降低DSL线路的速率，所以，结合SOS设置一个虚拟噪声可以最大化用户能够达到的速率。
根据步骤S202对实际噪声的统计，当第k个子载波可能引发SOS的概率为pik，所以SOS的启动概率和SOS-NTONES以及pik有关并且服从项分布，所以启动SOS的概率可以用下面的表达式表示：
Psosik=Σt=N:KCkt·(pik)t·(1-pik)K-t]]>
如果把在第k个子载波上把不同的Noiseik作为VN，可以得到不同的pik，然后得到不同的Psosik。
遍历所有Noiseik，分别令不同的Noiseik为VN，针对每一个VN计算出一个Psosik，再把所有的VN计算出Psosik与用户的SOS目标启动概率相比较，找出与SOS目标启动概率最为接近的Psosik，则该Psosik所定的VN即为所求参考虚拟噪声。
具体可以按照下面的步骤执行：
取i＝1，则pik=p1k,]]>VNk=Noise1k,]]>k∈K
1、计算Psosik=Σt=N:KCKt·(pik)t·(1-pik)K-t]]>
2、比较Psosik与SOS的目标启动概率：
3、如果的目标启动概率，则i＝i+1，重复步骤1～3；
如果的目标启动概率，则Noiseik就是所求的虚拟噪声；
如果的目标启动概率，则Noisei-1k就是所求的虚拟噪声。
虚拟噪声的大小可以根据用户的要求来调整：如果用户对传输速率的要求不是很高，也不希望频繁启动SOS，则可以适当加大虚拟噪声；如果用户对传输速率的要求较高，而且可以容忍SOS的频繁启动，则可以适当减小虚拟噪声，以便在实际噪声较小的情况下具有更高的数据传输速率。
本领域的普通技术人员应当知道，通过上述步骤S201、S202以及S203所得到的参考虚拟噪声比较准确，但是流程相对复杂一些。技术人员在考虑SOS的情况下，直接根据经验粗略地确定一个参考虚拟噪声的经验值也是可以的。
S204：根据确定的参考虚拟噪声和SOS相关参数配置用户模板。
由于在本实施例的步骤S204中确定虚拟噪声是根据参数SOS_NTONES和SOS的启动概率。所以在配置用户模板时，要按照所获得的SOS_NTONES和SOS的启动概率以及计算出的参考虚拟噪声来配置用户模板。
并且在模板中的SOS_CRC参数的配置要尽量小，这样才能使得SOS_NTONES成为控制是否启动SOS的主要参数。
当然，如果启动SOS，降低DSL线路的速率后，子载波上的误码率仍然超出正常水平时，则发送端与接收端可以重新开始激活，进一步增大所发送的虚拟噪声。
本发明的实施例结合SOS的特性来设置虚拟噪声，在使用虚拟噪声的同时，配合SOS，就不必要把虚拟噪声设置的非常大，在噪声小于虚拟噪声的情况下，可以避免用户速率的过多的不必要损失，在噪声大于虚拟噪声的情况下，可以启动SOS来保障用户业务的稳定性。同时，由于有虚拟噪声的设置，SOS的启动也不会那么频繁，速率降低的次数得到了有效的控制。这样可以充分发挥虚拟噪声技术与SOS技术的长处，避免各自的缺陷，从而达到既能保证线路稳定性又不损失过多的传输速率的目的。
以上是对本发明具体实施例的说明，在具体的实施过程中可对本发明的方案进行适当的改进，以适应具体情况的需要。因此，本发明的具体实施方式只是起示范作用，并不用以限制本发明的保护范围。