帶有隱式信道探頭的多種xDSL數據機的啟動的製作方法

2023-10-08 21:39:54 2

專利名稱：帶有隱式信道探頭的多種xDSL數據機的啟動的製作方法
本申請是申請號為99800365.4、申請日為1999年3月31日、申請人為「松下圖像通信系統公司」的中國專利申請的分案申請。
背景技術：
1、發明的領域現有的發明針對於一種通信設備，像例如一個數據機和一種實現數據通信的方法，具體地針對一種檢測各種通信配置並選擇適當的通信配置以建立一個通信連結的裝置和方法。
2、背景和其它信息的討論傳統的數據通信設備，像比如數據機(數字和模擬的)被已用應在公共交換電話網(PSTN)上以在第一處與第二處之間傳輸數據。這樣的數據機一般工作在PSTN的傳統話音頻帶(即大約0到4K的帶寬)以內。早期的數據機通過PSTN傳輸數據的速度為大約300比特/秒，或更低。隨著時間推移和網際網路的逐漸普及，需要並發展了更快速的通信方案(例如數據機)。目前，存在的最快的模擬數據機(稱為ITU-T V.34數據機，由國際電信聯盟電信標準化部分(ITU-T)定義)，在理想條件下傳輸數據的速率大約為33,600比特/秒。稱為ITU-T V.90數據機的混合數字模擬數據機，在理想條件下能夠獲得高達56,000比特/秒的數據傳輸速率。這些數據機連續在PSTN的約4KHz帶寬內交換數據。
傳送幾個兆字節(MB)大小的數據文件並不奇怪。使用V.34調製方法工作的數據機傳送這樣一個文件需要較長的時間。結果，產生了對更快的數據機和網際網路接入方法的要求。
相應地，許多新的通信方法被提出和/或發展以便在使用傳統的4KHz帶寬以上的頻譜的本地雙絞線上傳輸高速或寬帶數據。例如，各種「不同類型」的數字用戶線(DSL)數據機已經/正在開發，像例如DSL，ADSL，VDSL，HDSL，SHDSL和SDSL(所有這些統稱為xDSL)，但不限於這些數據機。
每個xDSL的不同類型使用一種不同的通信方案，導致了不同的上行和/或下行傳輸速度，並利用雙鉸線通信信道的不同頻帶。各種結構的雙鉸線的大範圍的物理和環境的限制導致了可行的通信帶寬能力的期待值的大範圍的變化。例如，依賴於雙絞線(例如，CAT3線對CAT5線)的性能，一個給定的xDSL方案可能無法以它最高的標稱數據傳送速率傳輸數據。
儘管xDSL技術存在並提供了決解高速數據傳送問題的希望，在快速發展和啟動xDSL設備方面還存在若干困難。
各種xDSL方案中的若干種允許在一條雙絞線上在話音頻帶和高於話音頻帶的頻帶上同時通信。要獲得聲音帶寬和高於聲音帶寬的同時通信，一些不同類型的xDSL需要濾波器，包括低通濾波器，高通濾波器，及有時稱為「分頻器」的濾波器的組合。濾波器把進行話音頻帶通信的頻帶從進行數據通信的高於話音頻帶的頻帶分離開。在安裝時濾波器的用途和類型會不同。
近來，技術和市欄位上有消除或減少這些濾波器使用的趨勢。這樣，對一個給定的通信信道，濾波器的存在和/或類型常常不知道。這就需要通信裝置在初始化通信方法前「知道」這些濾波器的存在和結構，因為這些濾波器影響到哪些通信方法是可行的。
很多不同xDSL和高速接入技術的解決方案已經在公眾的、專有的和/或事實標準中描述過了。在一個連接的各個終端的設備可能使用一種標準(或多個標準)，它們可能(或可能不)相互兼容。通常，各種標準的啟動程序和初始化方法至今還是不兼容的。
xDSL數據通信方案附近的線路環境，像例如它們與在傳統話音頻帶(即0-4KHz帶寬)以內通信的傳統模擬數據機的共存能力，中心站設備的區別，線路的質量等等，千差萬別的且複雜多樣。相應地，為建立一個優化的且無幹擾的通信連結，除了能夠確定通信設備的能力，還能夠確定通信信道的能力是必要的。
用戶的應用可能具有很寬範圍的數據帶寬要求。儘管用戶可以始終使用一個多xDSL盒中最高容量的xDSL標準，但通常那將會是最昂貴的服務，因為通信費用通常與可用的帶寬相關。當使用低帶寬應用時，用戶可能希望有把低帶寬xDSL指定為優選項的能力(相應地，廉價的通信服務)，在相反時使用寬帶寬的xDSL服務。所以，希望具有一套能夠自動向鏈路的另一端(例如，中心站)指明用戶服務和應用要求的系統。
除了通信設備和通信信道的物理構成，調節器問題也影響高速數據接入。其結果是在一個通信信道的各個終端可能的結構組合呈指數增長。
1996年美國電信法案對最初安裝金屬雙絞線對的現任電話提供者(ILEC)和競爭(CLEC)用戶都開放了該電線對的廣大基礎設施。這樣，多個提供者可能具有不同的責任和設備但使用同樣一條電線對。
在一個給定的中心站終端，一條給定的通信通道(線路)可能只用於純話音頻帶，ISDN，或者用於多種新的xDSL(ADSL，VDSL，HDSL，SDSL，等)中的一種服務。自從卡特電話案決定後，電話服務使用者(用戶)在聲音頻帶信道上放置(即安裝和使用)通信用戶站設備(例如，電話，應答機，數據機等)上擁有廣泛的自由。但是，與租用的數據電路有關的用戶站設備(CPE)通常由服務提供者配備。隨著高速通信市欄位的發展，用戶也將期待和要求在選擇和提供他們自己的CPE以在高速電路中利用高於傳統話音頻帶的頻帶的自由。這將給服務提供者增加壓力，即需要對大量的未預料到的連接到給定線路上的設備有所準備。
用戶站(家庭，「辦公室」等)的用戶室內布線狀況/結構和布線中已經與節點相連的裝置範圍各不相同並不可確知。派遣一個技術人員和/或技工去分析室內布線和/或進行安裝對服提供者來說意味著很大的代價。因此，需要一種有效且便宜(即，非人工介入)的方法以便在存在過多通信方法和配置方案的情形下為線路提供初始化。
而且，在通信信道終端和實際的通信裝置之間可能存在開關設備。這些開關設備可以用於將確定的線路導入確定類型的通信裝置。
因此急需一種解決各種設備、通信信道和常規環境中的問題的高速數據接入啟動技術(裝置和方法)。
在過去，ITU-T公布了利用話音頻帶信道進行數據通信初始化的推薦方法。具體給出了兩種建議1)建議V.8(09/94)一「利用公用電話交換網的數據傳輸的啟動對話的進程」；和2)建議V.8bis(08/96)一「對利用公用電話交換網在數據線路終接設備(DCE)和數字終端設備(DTE)之間工作的公共模式的標識和選擇的進程。
兩種建議都用從各個數據機傳輸的比特序列來識別並協商共同的公共(共享的)工作模式，像採用的調製方案、協議等。但兩種啟動序列建議都只能用於傳統的話音頻帶通信方法。而且，這些傳統的啟動序列不測試(和/或說明)數據機間通信信道的構成和/或狀況。
但是，如果想成功地建立通信連結，在實際的相互連接之前，線路狀況信息，像例如頻率特性噪聲特性、存在或不存在分頻器等，在多個xDSL數據機進行連接協商時是有用的。
聲音頻帶線路探測技術在本技術領域已知且能用於確定聲音頻帶線路的狀況信息。這些技術被用來優化一種給定的調製方法，像例如V.34，但還未被用來優化啟動方法和/或通信選擇方法。在一組有多種調製方法的裝置中，使用V.8或V.8bis協商並選擇一種具體的調製方法。在調製初始化序列開始之後，使用線路探測技術接收一些關於通信信道的狀況的說明。如果確定在該點給定的通信信道不能有效地支持一種選定的調製方法，現有技術將採用一種費時的探試(即自我學習)的低效技術以試圖找到一種有效的調製方法。
為了建立一種改進的通信連結，需要一種在試圖選擇最適合的通信方法之前觀察(檢查)線路狀況的方法。儘管已創立了提高給定調製的數據速率的技術，但是現有技術沒有提供使用信道信息幫助選擇通信方法的方法。
遺憾的是，在現在的技術狀態下，能力協商是在不知道主要的信道結構的情形下進行的。而關於頻譜、分頻等的明確知識對於最適合的通信機制(調製)的決定過程的選擇是至關重要的。
定義在以後的討論中，將用到以下的定義啟動站(呼叫站)-DTE，DCE和其它發起xDSL服務啟動的相關終端設備；應答站-DTE，DCE和其它應答GSTN中的呼叫的相關終端設備；載波組-一組和一種具體的xDSL建議的PSD表徵碼相關的一個或多個頻率；CAT3-設計並測試敷纜和敷纜元件以無障礙地傳輸16MHz通信。用於聲音和數據/LAN的10兆比特每秒的流量；CAT5-設計並測試敷纜和敷纜元件以無障礙地傳輸100MHz通信；通信方法-通信形式，有時指數據機，調製，線路代碼等；下行流-從xTU-C到xTU-R的傳輸方向；
差錯幀-含有幀檢驗序列(FCS)錯誤的幀；Galf-一個值為8116的八比特組；即，一個HDLC標誌的反碼；初始化信號-初始化啟動進程的信號；初始化站-DTE，DCE和其它初始化啟動進程的相關終端設備；無效幀-除了透明的八比特組外，在標態間少於四個八比特組的幀；消息-通過調製傳輸來傳遞的成幀的信息；金屬局域環路-通信信道5，形成局域環路的金屬線通到客戶室內。
響應信號-響應於初始化信號所發出的信號；響應站-對來自遠程站的初始化通信事務作出響應的站；對話-在網絡中的計算機或設備之間，從開始到結束所測到的正在進行的通信連接；信號-由基於音調的傳輸來傳遞的信息信令族-一群載波組，其為給定的載波間隔頻率的整數倍；分頻器-設計用來將金屬局域環路分為兩個工作頻帶的高通濾波器和低通濾波器的組合；電話模式-工作模式，其中選擇聲音或其它音頻(而非經過調製的載有信息的消息)作為通信方法；事務一消息序列，以肯定的確認[ACK(1)]，否定的確定(NAK)，或者超時為結束；終端一站；和上行流從xTU-R到xTU-C的傳輸方向。
縮略語下面的縮略語在整個詳細討論中使用；ACK-確認消息；ADSL-非對稱數字用戶線路；
ANS-V.25應答音調；ANsam-V.8調製的應答音調；AOM-管理，運行和經營；CCITT-國際電報電話諮詢委員會；CDSL-消費者數字用戶線；CR-能力請求；CL-能力清單；CLR-能小清單請求；DCME-數字電路復用設備；DPSK-微分編碼二進位相移鍵控；DIS-數字標識信號；DMT-離散多音調；DSL-數字用戶線路；EC-回波消除；EOC-嵌入工作信道；ES-退出信號；FCS-幀檢驗序列；FDM-頻分復用；FSK-頻移鍵控；GSTN-公用電話交換網(與PSTN相同)；HDSL-高級數據鏈路控制；HSTU-信號交換收發機單元；IETF-網際網路工程特別工作組；ISO-國際標準化組織；ITU-T國際電信聯盟電信標準化部分；LSB-最低有效位；LTU-線路終端單元(中心站端)
MR-模式請求；MS-模式選擇；MSB-最高有效位；NAK-否定的確認消息；NTU-網絡終端單元(用戶站端)；OGM-外向消息(記錄的聲音或其它音頻)；ONU-光網絡單元；POTS-普通老式電話事務；PSD-功率譜密度；PSTN-公共電話交換網；RADLS-速率自適應DSL；REQ-請求消息型消息；RFC-請求評價；RTU-RADSL終端單元；SAVD-同步或交替聲音和數據；SNR-信噪比；VDSL-甚高速數字用戶線路；xDSL-各種數字用戶線路(DSL)中的任意類型；xTU-C-xDSL的中心終端單元；和xTU-R-DSL的遠程端單元。
其於前述，本發明致力於一種通信方法、調製解調裝置和一個數據通信系統，其檢測通信信道、相關裝置以及常規環境的不同構成、能力和限制，以便確定適合現有線路狀況的具體(xDSL)通信標準。為實現這一目標。本發明分別應用了幾項技術構成一個系統。
根據本發明的一個方面，提供一種在具有複數(多個)通信方法(即DSL標準)的數據機之間進行協商的方法和裝置，以便選擇用在通信對話期間的一個單獨的公共通信標準。通信控制部分在協商信道中執行信號交換進程(協議)以獲得關於高速數據通信的信息，包括用於通信交換的xDSL的類型標識信息。通信標準指任意類型的標準，不論是實際中的、專有的、還是由工業實體或政府發布的。
根據本發明的另一方面，通過使用檢查信號以確定在中心通信系統和運程通信系統之間的通信信道特性。檢查信號檢測缺陷，像但不限於例如頻率濾除和噪聲，其在中心系統和遠程系統之間被識別和檢測。關於通信信道質量的信息使本發明可以對涉及通信標準的選擇(例如，是否使用CDSL替代ADSL，或者使用CDSL替代VDSL)作出有根據的決定。
本發明的各個方面的組合提供了一種有效地並且高效率地對通信信道和安裝的裝置進行審核的方法和裝置，以便選擇出最最適合的通信方法。系統設計者、安裝者和提供者能夠預先確定並設置由本發明的方法和裝置在協商過程中考慮過的各種參數，以便有效地定義「最適合的通信方式」的含義。
根據本發明，可以一起(同時)執行確定可能的高速通信、為高速數據通信選擇支持的能力、以及檢查通信線路的特性，這樣可以立刻轉換到與確定了的數據通信進程相應的數據交換協議。在此方面，可以理解該進程也可以順序執行。
對於最佳協商，可以在通信信道的兩側都應用本發明。但是根據本發明的一個優點，可以只在信道的一邊引入(包含)本發明。這種設計將會準確地報告給通信系統，並且如果適合的話，通信系統可以退回到傳統的(例如，模擬)的通信方法，即如果通信系統提供這樣的支持。
本發明不必嵌入在實際的高速通信裝置中實施，而可以在終結和/或分隔通信信道的智能開關中實現。這使得一個通信系統可以在分離的裝置(或數據機)中使用不同通信標準，其中可以通過對中心系統和遠程通信系統的能力和要求的顯式協商(在「按需」的基礎上)準確地指定給各分離裝置。
根據本發明的一個優點，提供一種可在友好的環境下選擇起動載波的方法。
根據本發明的另一特點，可以使用1TU-TG.997.1來設計信息欄位寄存器。
根據本發明的另一優點，為消息提供一種單獨的數據格式、編碼格式和數據結構。
根據本發明的一個目標，建立通信連結的裝置包括一個與多個初始化通信裝置相關的協商數據傳輸部分，其向響應通信裝置傳輸載波，一個與多個初始化通信裝置相關連的協商數據接收部分，其響應於傳輸的波載，接收來自響應通信裝置的載波，及一個選擇裝置，其根據響應通信裝置，從多個通信裝置中選擇適合的通信裝置，以建立通信信道。
根據本發明的一個特點，傳輸的載波中含有與有用的載波分配相關的數據。而且，可以將傳輸的載波和接收的載波分成多個頻帶。系統選擇多個頻帶以使與話音頻帶裝置之間的幹擾最小化。
本發明的一個優點在於，協商數據傳輸部分根據相鄰的接收系統傳輸載波。傳輸裝波的傳輸特性在傳輸工作期間可以重新配置，以便使得與相鄰接收站的之間幹擾最小化。
根據本發明的一個目標，公開一種建立通信連結的方法。該方法向響應通信裝置傳輸預定的載波，根據該預定傳輸載波，接收來自響應通信裝置的預定的載波，並根據接收的預定載波，從多個通信裝置中選擇合適的通信裝置以建立通信信道。
本發明這一目標的一個特點是包括將傳輸載波和接收載波劃分成多個頻帶。
本發明的另一特點在於傳輸預定載波包括根據相鄰的接收系統傳輸載波。載波傳輸特性的傳輸包括在傳輸工作中重新構成載波，以使得與相鄰接收站的幹擾最小化。
本發明的另一目標在於提供一個至少其中的一個傳輸和接收通信信號的通信裝置，其包括一個數據交換裝置，該數據交換裝置在初始通信裝置和響應通信裝置之間通過通信信道交換數據，和一個隱式信道探測裝置，該隱式信道探測裝置分析交換的數據以獲得通信信道的特性。
本發明的數據交換裝置包括一個傳輸機，其將分析過的交換數據作為交換數據一部分傳輸。
隱式信道探測裝置包括一個分析器，其通過對交換數據進行頻譜分析來監測通信通道。該數據的交換和交換數據的分析在時間上可以基本上同時進行，也可以順序進行。
根據本發明的一個特點，交換數據包含多個初始化載波，在初始通信裝置和響應通信裝置之間交換多個初始化載波。
根據本發明的另一個目標，公布了至少其中的一個傳輸和接收通信信號的方法，其包括在初始通信裝置和響應通信裝置之間通過通信信道交換數據，並對交換數據執行隱式信道探測以獲得通信通道的特性。
本發明的一個優點在於交換數據包括將交換數據的分析結果作為交換數據的一部分傳輸。
本發明的另一優點在於執行隱式信道探測分析包括對交換數據執行頻譜分析。
根據本發明的一個特點，該方法還包括同時或者，順序地交換數據和執行分析。
本發明的一個優點在於在初始通信裝置和響應通信裝置之間交換多個初始載波。
本發明的另一目標關於一種通信裝置，其包括一個通信裝置，其用多種載波初始傳輸數據，和一個載波確定裝置，其根據預定的載波精減系統將所述通信裝置傳輸的多種載波減少到預定的載波數目。
根據本發明的一個特點，預定載波精減系統包括一對相位反轉系統、一個調製載波系統或一個載波使用和請求傳輸系統。
根據本發明的另一特點，載波確定裝置包括精減裝置，其將多種載波減少到預定數目載波，以限定初始化進程中的傳輸功率。
本發明的又一特點是關於載波確定裝置，其包括確定最有用通信信道的決定裝置。
根據此發明，多種載波的初始傳輸包括一個增加建立通信通道機會的系統，載波確定裝置將多種載波減少到預定數目的載波減少以對傳輸功率的要求。
根據本發明的另一目標，公開一種建立通信連結的方法，其包括在初始通信裝置和響應通信裝置之間交換未調製的載波，以協商一個高速通信連結，以及當初始通信裝置和響應裝置之一不能處理用於協商高速通信連結的未調製的載波時，執行退回(fallback)進程以建立預定的通信連結。
退回進程的執行包括執行預定的退出進程以便與傳統的高速通信裝置建立通信連結，或者另一方面，執行預定的顯示連接進程以便與傳統的高速通信裝置建立通信連結。
根據本發明的一個特別，退出進程的地包括執行話音調製進程以建立話音頻帶通信連結。
本發明的又一目標是關於一種在第一裝置和第二裝置之間建立通信連結的方法，其包括向第一裝置和第二裝置之一傳輸第一能力清單，響應於第一能力清單，接收由第一裝置和第二裝置中其餘一個所傳輸的第二能力清單，根據第二能力清單，從多個通信模式中選擇適合的通信模式，以建立通信信道；及在第一裝置和第二裝置之一已經進入非數據交換狀態且將要在第一裝置和第二裝置之間交換數據的時候，執行簡化的初始化進程以重新建立通信連結。
本發明的另一目標是關於一種在第一裝置和第二裝置之間建立通信連結的方法，其包括在第一裝置和第二裝置之間建立公共通信能力，根據建立的公共通信能力從多種通信模式中選擇適合的通信模式，及在第一裝置和第二裝置之一已經進入非數據交換狀態且將要在第一裝置和第二裝置之間交換數據的時候，執行簡化的初始化進程以重新建立通信連結。
本發明的另一目標是關於一種建立通信連結的方法，其包括執行協商協議以便在第一通信裝置和第二通信裝置之間建立通信連結。在建立通信連結時維持一個載波，以作為嵌入式工作信道。
根據本發明的一個特點，嵌入式工作信道傳輸管理數據。
在本發明的另一目標中，公開了一種通信裝置，其包括執行信號交換通信進程的裝置，及使用簡單網絡管理協議從終端設計信號交換通信參數的裝置。而且，該通信裝置還可以包括監測來自終端的信號交換通信參數的裝置。而且，本發明可以使用管理、運行和經營(AOM)簡單網絡管理協議(SNMP)為建立高速通信連結設計並監測信號交換進程。
本公開摘要涉及如下文件中包含的主題於1998年4月1日申請的第60/080,310號；於1998年6月19日提交的第60/089,850號；於1998年7月22日提交的第60/093,669號、於1998年7月29日提交的第60/094,479的美國專利申請，上述申請文件所公開的全部內容引用在此，以作參考。
本公開還參考下面的建議，通過參考這些建議的全文內容可以清楚地說明此處引用這些建議的主旨建議V.8bis(09/94)-「在公共電話交換網上啟動數據傳輸對話的進程」，由ITU的電信標準化部門發布；
建議V-8(08/96)-「在公共電話交換網上，在數據電路終端設備(DCE)和數據終端設備(DTE)之間識別並選擇公共工作模式的進程」，由1TU的電信標準化部門發布；建議T.35-「為非標準設備分配CCITT定義的代碼的進程」，ITU的電信標準化部門發布；及建議V.34(10/96)-「一種用在公共電話交換網和租用的點到點的2線電話型電路上工作在數據採樣率最高為33,600比特/秒的數據機，」由ITU的電信標準化部門發布。
本發明的上述和其它目的，特徵和優點通過下面對優選實施例更具體地描述將會顯得清楚，如附圖中示意的，其給出了非限定性的例子，其中所有不同視圖中的參考字符指代相同的部分，其中

圖1是使用本發明的總環境的方塊示意圖；圖2是本發明在示例情形下的方塊示意圖，其中中心站設備具有xDSL服務，遠程設備沒有採用分頻器；圖3是本發明的優選實施例的方塊示意圖，其與兩個示例性的高速(xDSL)數據機結合在一起使用，該高速數據機適用於通過通信信道互相傳輸信號；圖4是xTU-R單元的事務消息序列的狀態傳輸圖；圖5是xTU-C單元的事務消息序列的狀態傳輸圖；圖6是一個消息中八比特組中的標記和次序格式慣例；圖7是不位於單獨一個八比特組中的數據的欄位映射慣例；圖8是幀檢驗序列(FCS)的兩個八比特組的比特位順序；圖9是一個幀內八比特組的結構；圖10示意了三類信息欄位；圖11是連結了標識(I)欄位和標準信息(S)欄位的各種參數(NPars和SPars)的樹結構；圖12示意了消息中NPars和SPars傳輸的順序；
圖13示意了標識(I)欄位中八比特組的結構；圖14示意了非標準信息欄位中非標準信息塊的結構；及圖15示意了各個非標準信息塊中數據的八比特組結構。
根據本發明的第一實施例，數據通信系統包括一個中心站系統2和一個遠程系統4，其接口通過通信信道5連接起來，如圖1所示。
中心站系統2包括主配線架(MDF)1，其功能是使中心站系統2與通信信道5相連。主配線架(MDF)1用於將一側的從外部引入的例如電話線(例如通信信道5)與在另一側的內部線(例如內部的中心站的線路)連接起來。
遠程系統4包括網絡接口裝置(NID)3，該網絡接口裝置用於將遠程系統4與通信信道5連接起來。該網絡接口裝置(NID)3用於將客戶設備與通信網絡(例如，通信信道5)連接在一起。
可以理解，無需脫離發明的實質和/或範圍，本發明可以應用於其它通信設備。而且，雖然本發明是參考採用雙鉸線對的電話通信系統描述的，但是可以理解無需脫離發明的實質和/或範圍，本發明適用於其它的傳輸環境，像但不限於電纜通信系統(例如電纜數據機)、光通信系統、無線系統、紅外通信系統等等。
圖3示意了圖1中數據通信系統第一實施例的詳細方塊圖。這實施例代表著典型安裝，其中中心站系統2和遠程系統4都實施了本發明。
如圖3所示，中心站系統2包括低通濾波器34和高通濾波器38，測試協商塊46，高速數據接收部分68，高速數據傳輸部分70，和計算機82。將計算機82看作是位於中心站的網絡設備的通用接口。測試協商塊46執行所有的在實際的高速數據通信之前的協商和檢查進程。
低通濾波器34和高通濾波器38的功能是對通信信道5上傳輸的通信信號進行濾波。測試協商塊46對中心站系統2、遠程系統4及通信信道5的狀態、能力等進行測試和協商。測試協商塊46的進程的完成先於對高速數據機的接收和傳輸部分(例如數據機)68和70的選擇，並且該測試協商塊46的進程啟動對高速數據機的接收和傳輸部分的選擇。高速接收部分68的功能是接收從遠程系統4傳輸的高速數據，而高速數據傳輸部分70向遠程系統4傳輸高速數據。高速部分68和70可以包括，但不限於，例如，ADSL，HDSL，SHDSL，VDSL，CDSL數據機。高速部分68和70可以是在初始協商進程中「共用」公共塊46的多個高速傳輸設備。協商數據接收部分52和高速數據接收部分68向計算機82傳輸信號。協商數據傳輸部分54和高速數據傳輸部分70接收計算機82發出的信號。
在公開的實施例中，測試協商塊46包括協商數據接收部分52和協商數據傳輸部分54。協商數據接收部分52接收協商數據，而協商數據傳輸部分54傳輸協商數據。中心站系統2的各個部分的工作將在下面詳細描述。
遠程系統4包括低通濾波器36，高通濾波器40，測試協商塊48，高速數據接收部分72，高速數據傳輸部分66。及計算機84。將計算機84看作位於遠程系統的網絡設備的通用接口。測試協商塊48完成在實際的高速數據通信之前的所有的協商和檢查進程。
低通濾波器36和高通濾波器40對通過通信信道5傳輸的通信信號進行濾波。測試協商塊48對中心站系統2、遠程系統4及通信信道5的狀態、能力等進行測試和協商。高速數據接收部分72的功能是接收從中心站系統2傳輸的高速數據，而高速數據傳輸部分66向中心站系統2傳輸高速數據。協商數據接收部分56和高速數據接收部分72向計算機84傳輸信號。協商數據傳輸部分50和高速數據傳輸部分66接收發自計算機84的信號。
在公開的實施例中，在公開的實施例中，測試協商塊48包括協商數據接收部分56和協商數據傳輸部分50。協商數據接收部分56接收協商數據，而協商數據傳輸部分50傳輸協商數據。中心站系統4的各個部分的工作將在下面詳細描述。
遠程系統4的協商數據部分50向中心系統2的協商數據接收部分52傳輸上行的協商數據。中心系統2的數據傳輸部分54向遠程系統4的協商數據接收部分56傳輸下行的協商數據。
中心站系統2包括多個信道6，10，14，16和18，這些信道用來用來和遠程系統4的多個信道22，26，28，30和32進行通信。在這方面，應說明的是在本公開的實施例中，信道6包括一個用來直接與相應的遠程聲音信道32在傳統話音頻帶(即0Hz到大約4KHz)上通信的中心聲音信道，其經過低通濾波器34和36濾波。而且，遠程系統4提供的遠程聲音信道33不受中心站系統2的控制。遠程聲音信道33與通信信道5並聯(但在低通濾波器36之前)，這樣提供了和遠程聲音信道32相同的服務。但是，由於該信道在低通濾波器36之前連接，遠程聲音信道33中包含著高速數據信號和聲音信號。
應說明的是濾波器可以設置成具有不同的頻率特性，使得在聲音信道6和32之間可以進行使用其它低頻帶通信方法的通信，像例如ISDN。選擇高通濾波器38和40以確保高於4KHz的頻譜。
比特流10，14，16和18(在中心站系統2中)和比特流22，26，28和30(在遠程系統4中)包括分別在中心計算機82和遠程計算機84之間通信的數字比特流。可以理解在本發明的範圍內，在不改變本發明的範圍和/或功能的情況下，比特流10，14，16和18可以由離散信號來實現(如所示)，也可以成群地進入接口界面、電纜或被復用為單獨的數據流來實現。例如，可以將比特流10，14，16和18設計成為(但不限於是)遵守RS-232接口、並行火線(Fire Wire)(IEEE-1394)、通用串行總線(VSB)、無線或者紅外(IrDA)標準的接口。類似地，如上所述，可以理解比特流22，26，28和30可以由離散信號來實現(如圖所示)，也可以成群地進入接口界面、電纜或被復用為單獨的數據流來實現。
相應於通信線路狀況(例如，頻率特性，噪聲特性，是否存在濾波器等)的協商數據(例如，控制信息)在中心站系統2的協商數據接收部分52及協商數據傳輸部分54和遠程系統4的協商數據接收部分56及協商數據傳輸部分50之間交換。
本發明硬體部分的基本特點是包含在測試協商塊46和48中的功能，它們對中心站系統2、遠程系統4和通信通信5的狀態、能力等進行測試和協商。實際中，中心站系統2和遠程系統4的構成變化很大。例如，外部聲音信道33的構成不受控制中心站系統2的同一實體的控制。類似地，通信信道5的能力和構成的變化也很大。在公開的實施例中，協商塊46和48嵌入在數據機42和44中。但是，另一方面，測試協商塊46和48的功能性可以與數據機42和44分離並獨立實現。利用在測試協商塊46和48之間傳輸和接收的信號測試環境自身，並與中心站系統2和遠程系統4之間的測試結果進行通信。
在說明了圖3中各信號通道的目的後，將說明用於產生這些信號的設備。下面將詳細討論各種頻率的具體值的例子。
在公開的實施例中，採用頻分復用(FDM)供中心站系統和遠程系統4之間的各種通信通道交換信息。但是，可以理使用其它技術(如，但不限於，例如，CDMA，TDMA等)，並不脫離本發明的實質和/或範圍。
0Hz到4kHz的頻率範圍通常被稱為PSTN話音頻帶。新近的通信方法試圖使用高於4kHz的頻譜進行數據通信。通常，允許傳輸功率的第一頻率出現在大約25kHz。但是，任意高於4kHz的頻率均可使用。在這方面，注意到在頻率為34.5kHz處猝發的音調用於初始化T1E1 T1.413ADSL數據機。因此，如果可能，應在先前協商方法使用的頻譜中避免該頻率。
通信通道是成對定義的，一條通道用於從遠程系統4到中心站系統2進行上行通信，而另一條通道用於從中心站系統2到遠程系統4進行下行通信。協商上行比特流由遠程系統4的協商數據傳輸部分50傳輸，並由中心站系統2的協商數據接收部分52接收。協商下行比特流由中心站系統2的協商數據傳輸部分54傳輸，並由遠程系統4的協商數據接收部分56接收。一旦完成了協商和高速訓練，中心站系統2和遠程系統4使用高速數據傳輸部分66和70，及高速數據接收部分72和68進行雙工通信。
本發明的所有消息利用一或多個使用例如微分(二進位)相移鍵控(DPSK)調製的載波來發送。如果傳輸位是1，傳輸點相對前點旋轉180度，而如果傳輸位是0，則傳輸點相對前點旋轉0度。每個消息都以任意載波相位上的一點為前導。下面將描載波的頻率，以及啟動載波和消息調製的進程。
一旦遠程系統4開始接收有效的用戶下行數據，所有不同的通信信道都已建立，並準備進行下面要說明的協商進程。
在遠程系統4接收到頻譜信息之後，其分析設備的能力、應用的需求、以及信道的限制，以便對使用的通信方法作出最終決定。
在中心站系統2收到最終決定之後，停止傳輸協商下行數據。當遠程系統4檢測到來自中心系統2的能量(載波)損失時，遠程系統4停止傳輸協商上行數據。在短暫的延時之後，協商好的通信方法開始其初始化進程。
在圖2的示例系統中，聲音信道6常與PSTN開關300相連，xTU-C 302的功能性在數據機42中實現。中心站分頻器304包括低通濾波器34和高通濾波器38。在遠程系統4中，多部電話306與聲信道32或33相連，xTU-R 308在數據機44中實現。
本發明在信號交換進程開始之前和信號交換進程中都儘量使得頻譜使用合理或儘可能地避免強制使用某一頻率。
在這方面，本發明使用一種在PSD中實現的用於選擇傳輸和接收載波(頻帶)的獨特方法(準則)。現在說明本發明優選實施例中的頻譜和載波分配。該說明首先對與POTS或ISDN服務相混合的幾種不同的xDSL服務的上行和下行PSD要求作以回顧。還將討論本發明的PSD的xDSL PSDs的含義。
中心站系統2的協商數據傳輸部分54傳輸下行載波，而遠程系統4的協商數據傳輸部分50傳輸上行載波。
本發明用於初始化或者啟動現有的和未來的多種類型的xDSL服務。在設計本發明時考慮了各種xDSL服務的要求。在本說明中提出兩個相互關聯的問題頻譜和啟動方法。在本發明中，為協商數據傳輸信道選擇了適合的頻帶。該頻帶的選擇基於許多準則，包括考慮xDSL服務中現存的整體PSDs，以及現存的xDSL服務的啟動信號。
表1給出了可由本發明協商的典型xDSL和存在的服務的各種頻譜的例子。為了定義，在表2中說明了各種xDSL服中使用的術語「上行」和「下行」的方向。表3列出了幾種xDSL的初始化啟動序列。這些表在一起勾劃出了本發明必定能夠工作的典型環境。
表1現有相關頻譜的測定記錄
表2上行與下行的定義
表3現有xDSL的啟動信號
按照ADSL數據機使用的頻帶，本發明使用下面的詳細準則為上行協商信道和下行協商信道選擇合適的載波1、考慮目前知道的所有服務/族(例如，G.992.1/G.992.2附件a，附件B，附件C，HDSL2)；2、上行和下行協商不使用相同的頻率(即，優選實施例不使用回波消除)；3、FDM濾波器設備(利用幾個非核心的附件)一例如，避免上行/下行重疊；4、避開已有的T1.413的啟動音調(例如音調號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載波。G.992.1附件c和G.992.2附件c使用相同的上行和下行載波。
6、G.992.1附件a的至少一個載波與G.992.1附件c使用的載波相同。G.992.2附件a的至少一個載波與G.992.2附件c使用的載波相同。(對上行和下行都一樣)；7、根據G.992.2，將ADSL附件a的下行頻帶減少至音調37到68；8、對互調產物有合理的容納性；9、一個十中抽一的柵格(grid)(主要用於附件a和附件B)。這允許低於奈奎斯特(Nyquist)速率的採樣時鐘仍然能夠提取所需的信息，因為信號在頻譜上的摺疊直接落在各自的頂上由於附件C的音調具有特殊的要求；它們常常不能像附件a和附件B的音調一樣在相同的柵格上對準；10、較高頻率的音調應該分得更開，以減少濾波器的洩漏；11、總之，每個附件有3種音調(但是，附件C在各路上具有2個主音調，和第三個邊線音調)；12、在TCM-ISDN環境中不能傳輸14至64之間的音調；
13、避開(如果可能的話)RADSL的啟動頻率。這樣，在上行載波中，避開了68KHz(～#16)和85KHz(～#20)。在下行載波中，避開282KHz(～#65)和306KHz(～#71)。
基於上面的討論，優選實施例#1使用下面的載波
優選實施例#2使用下面的載波
優選實施例#3使用下面的載波
優選實施例#4使用下面的載波
對選擇的載波的說明1、上行和下行載波全分離；2、保留現有T1.413的上行和下行頻帶的啟動音調；3、附件B允許對低於33號的音調的選擇使用，其中ATU-x可以使用部分但不是所有原本為附件a設計的載波；4、附件B的上行頻帶和附件a下行頻帶基本上重疊，因此公共頻帶在這兩種要求中分離；5、與附件a和B相關的音調設置為沿著公共的柵格；
表4載波優選實施例#1
6、*下行傳輸可以選擇使用音調26，從而在高頻線路上存在衰減時可以使用很低的頻率。但是，因為它在上行頻帶的中部，有些濾波器設備可以妨礙它的使用；7、音調74處在TCM-ISDN頻譜的空白處，因此那裡有正的SNR，且其與附件B是一樣的；8、選擇音調74作為附件B的C-ACT2m的頻率；及9、分配附件B上行音調的頻帶非常狹。使用3個載波，將外側兩個載波放在非常接近頻帶邊緣的地方。如果2個頻帶已經夠用，它們可以有更好的放置方法。在那種情況下，適合的上行柵格為4N-1，在表5中給出了所有修改過的上行載波值。
表5上行優波選實施例#2
表6上行優波選實施例#3
儘管表4-7描述了優選實施例，可以理解在其它環境下可以使用其它的頻率組，並且仍然遵守本發明描述的選擇準則。
載波的頻率通過將基本的族頻率(例如4.3125KHz，或4.000KHz)乘以載波指數獲得的。為了得到穩定性，對各數據位使用多個載波碼元。4.0KHz族，指定為族B，通過用5除4000碼元/秒速率得到800比特/秒的比特速率。4.3125KHz族，指定為族a，通過用8除4312.5碼元的速率，得到了539.06625比特/秒的比特速率。
表7載波優選實施例#4
在上面的ADSL頻帶的載波選擇實施例中，同時檢查xDSL的幾種請求。為慎重起見，應該知道VDSL數據機的使用的頻譜。但是，在發明本發明的時候，VDSL傳輸技術尚未最終完全。因此在選擇用於VDSL設備(數據機)的載波時最好考慮以下的準則和問題1、部分VDSL分頻器設計在大約600KHz時開始HPF濾除。因此，部分載波應該高於600KHz(例如，ADSL音調#140)。其它的分頻器設計在大約300RHz時濾除(例如，ADSL音調#70)。這樣，可能會需要高於這些頻率的載波；2、儘管討論了一種來保證與ADSL線路無接口的與ADSL兼容的VDSL模式，但是通過在低於1.1MHZ的載波中顯著地降低功率，VDSL設備能夠以符合ADSL PSDs的方式傳輸載波。這樣，應該注意不給現有的服務，特別是ADSL服務中引入性能降低；3、在這方面，目前VDSL建議要求載波的的間隔為21.625KHz和43.125KHz。但是，設備有可能在43.125KHz的模式下初始化，所以具有43.125KHz柵格的載波為最好；4、載波應該低於3MHz(同於ADSL音調#695)，以便能在最長的VDSL電纜線路中檢測到它們；5、載波應該避開已知的HAM廣播頻帶，像例如在北美的1.8-2.0MHZ(其等同於ADSL音調#417-#464)，或在歐洲的1.81-2.0MHZ；6、選擇的載波應該能避開AM廣播電臺的幹擾；7、VDSL可能採用時分雙工(TDD)技術，相應地，上行和下行的分離不必如此嚴格；8、VDSL頻帶中高於1.1MHZ的信號應該與所選ONU』S的超幀結構同步傳輸，以避免近端串話(NEXT)進入包紮物(binder)中的其它TDD VDSL線路；和
9、至少有一組載波應該在VDSL頻譜計劃中。
根據上述，按照本發明，VDSL最好的載波如下下行柵格＝(ADSL下行柵格)×(VDSL柵格)＝(8N+2)×(10)→100，180，260，340等。
上行柵格＝(ADSL上行柵格)×(VDSL柵格)＝(4N-1)×(10)→350，390，470，510，550等。
本發明隱式信道探頭特點是能夠在信道上傳輸信息的同時獲得通信信道的特性。
信道探測通過在啟動序列中發送的所有初始化載波隱式執行，並且通過讀取表23和24中說明的相關位，以證實發送了哪些載波。在接收未調製的載波過程中，xTU-C使用協商數據接收部分52，xTU-R使用協商數據接收部分56，來監測通信信道(線路)的對信號進行頻譜分析，以計算頻譜信息。隱式信道探測的準確性不需要很精確；只須對信道的SNR獲得粗略的估計。xTU-X根據CL/CLR消息交換的內容的來自隱式信道探頭的SNR來轉換(改變)其調製和參數選擇。
本發明指出的另一個問題涉及在初始化進程中使用了太多的載波，或者消耗了太多的傳輸功率，在某些環境中，為了使頻譜更好的利用，必須減少用於傳輸協商信息的載波數目。在這種情形下，難以確定接收器實際接收到哪些音調。
根據本發明減少載波數目的第一個例子，稱為「對相位反轉」例子，上行和下行的音調是成對的。當xTU-X從一具體的對中接收到音調時，在開始調製的載波之前它按其相應的對方(對)傳輸反轉相位。
但是，本例子顯示出以下的局限性1、配對方中的一個音調可能因為網橋抽頭或者接口而無法使用，這樣，配對方中的另一方將會閒置；而且
2、載波不能總是專門成對。
第二例子稱為「先於消息調製載波」的例子。在發送了未調製的載波之後，且在發送調製載波和以標誌開始的消息之前，xTU-X調製其所有載以波說明它在接收哪些載波。可以通過傳輸連續的佔空比為50％的1和0形式的圖型來產生代碼，用不同長度表示不同的載波。固定佔空比允許不要八比特組同步的接收。
但是，本例子表現出的下局限性1、該方案的位或時間效率不高；2、最好應該先八比特組同步，然後再以數位化消息發送信息；3、本方案增加了啟動序列所需的時間；而且4、本編碼方案不包括糾錯。
第三個例子稱為「載波的使用和請求傳輸」方案。根據本方案的限定(下面討論)，例三是最好的方案。在消息事務中通過八比特組協商將用於後繼對話中的載波。
在初始狀態中，每個可用的載波都傳輸CL/CLR消息。在表23和表24中說明了傳輸載波的清單。表34和表35給出了CL/CLR消息中用於確定(協商)哪些載波將用於後繼消息的參數。在同樣的事務中，傳輸的載波的數目將比像，但不限於MR，MS，ACK，NAK消息在同樣的事務中少。而且在後繼以MS或MR消息初始化的對話和事務中傳輸的載波也減少了。和用於MS消息的MS的內容和狀態一樣，xTU-X使用某一存儲器保存有用的載波信息。
如果後來產生了信道障礙，像但不限於一種幹擾或網橋抽頭，初始xTU-X的初始化超時允許初始xTU-X使用所有可能的音調。
在xTU-R和xTU-C的初始狀態中鼓勵傳輸儘可能多的載波，以例確定是否存在共同載波。一對xTU-R和xTU-C使用上面定義的預定進程協商以規定用於後繼消息和後繼初始化的精減的載波數目的傳輸。
如果在完成事務的過程中命令xTU-X減少載波的數目，xTU-X只在傳輸標誌過程中減少載波。在傳輸完一個完整的標誌之後，xTU-X在停止以冗餘的載波傳輸之前，以冗餘的載波傳輸兩個八比特組周期時間的未調製載波。
如果xTU-R和xTU-C通過上面定義的進程協商而使用精減的初始化載波組，則將會在後繼的初始化中使用精減的載波組。如果在T1時間內未接收到預期的響應，將會忽略來自其它xTU-X的減少載波數目的先前命令，並重新開始初始化方案。
中心站(xTU-C)系統2或者遠程(xTU-R)系統4都可以始化調製信道。遠程系統4的協商數據傳輸部分50傳輸上行協商數據給中心系統2的協商數據接收部分52。中心系統2的協商數據傳輸部分54傳輸下行協商數據給遠程系統4的協商數據接收部分56。在協商調製信道建立以後，依據事務消息，遠程站通常被認為是初始數據機。相似的，中心站終端從而被稱為響應站。
現在討論xTU-R的初始化，隨後討論xTU-C的初始化。
進行初始化的xTU-R通過協商數據傳輸部分50，傳輸從上行群中的一或兩族中選擇的未調製的載波。當數據協商部分52在接收到了來自xTU-R的載波預定的時間之後(在本優選實施例中至少200ms)，響應的xTU-C通過協商數據傳輸部分54，傳輸僅從下行群中的一族中選擇的未調製的載波。使用協商數據接收部分56在接收到來自xTU-C的載波預定的時間段之後(例如，至少200ms)，xTU-R的DPSK使用協商數據傳輸部分50，僅調製載波的一個族，並將預定的標誌作為數據傳輸(例如，TE16)如果xTU-R的初始化使用了從兩族中選擇的載波，xTU-R在開始調製選擇了的族中的載波之前，停止傳輸另一族中的載波。在通過協商數據接收部分52從xTU-R接收到標誌後，xTU-C的DPSK(使用協商數據傳輸部分54)僅調製一族載波，並按數據傳輸標誌(例如，TE16)。
為實現找出一組公共的載波(如果它們存在的話)，如果xTU-C接收到一族其無法傳輸的載波，它仍然會以傳輸其能夠傳輸的一族中的載波的方式業作出響應。這使得xTU-R檢測到xTU-C的存在，並且，如果它能夠作到的話，將用其它載波族嘗試初始化進程。
在公開的實施例中，xTU-C和xTU-R在傳輸載波之前分別使用協商數據接收部分52和56，監測存在的服務的線路，以避免與存在的服務幹擾。
xTU-C在任意和所有的下行載波上以相同的時序傳輸相同的數據。
xTU-R在任意和所有的上行載波以相同的時序傳輸相同的數據。
進行初始化的xTU-C使用協商數據傳輸部分54傳輸從下行群其中一組或兩組中選出的未調製的載波。在使用協商數據接收部分56接收到來自xTU-C的載波(在本實用例中)至少200ms之後，響應的xTU-R使用協商數據傳輸部分50傳輸僅從上行群中一族中選出的未調製的載波。在xTU-R的協商數據接收部分52接收到載波至少200ms之後，xTU-C開始使用協商數據傳輸部分54僅對一族載波進行DPSK調製，並將其(FF16)作為數據傳輸。如果xTU-C是以兩族中選擇的載波初始化的，xTU-C在其開始對選擇的族裡的載波進行調製之前，將停止傳輸另一族裡的載波。在從xTU-C接收到載波之後，xTU-R僅對一族載波進行DPSK調製，並將傳輸標誌(TE16)作為數據傳輸。當接收到來自xTU-R的標誌之後，xTU-C僅對一族地波進行DPSK調製，並將傳輸標誌(TE16)作為數據傳輸。
為了實現找到一組公共的載波(如果它們存在的話)，如果xTU-R接收到一族其無法傳輸的載波，它仍然會以傳輸其能夠傳輸族裡的載波的方式來作響應。這使得xTU-C檢測到xTU-R的存在，並且嘗試以其它的載波族初始化，如果它能夠作到的話。
根據本發明，在傳輸載波之前，xTU-C和xTU-R(分別使用協商數據接收部分52和56)監測存在的服務的通信線路，以避免與存在的服務相干擾。
xTU-C在任意和所有的下行載波上以相同的時序傳輸相同的數據。xTU-R在任意和所有的上行載波以相同的的時序傳輸相同的數據。
在本發明中，錯誤恢復機制包括(但不限於)在不超過例如1秒的時間內，傳輸未調製載波(FF16)或者標誌(7E16)。xTU-X可能會重新啟動初始化進程，或者選擇啟動另一種初始化進程。
如果通信連結中僅有一個通信設備實現了本發明最好的啟動方法，高速通信可能無法實現。下面描述了退回(fallback)(或者退出)(escape)到傳統通信系統，像但不限於傳統的DSL系統或話音頻帶通信系統的機制。首先描述了退回xDSL的進程，接著描述退回到話音頻帶的進程1、退回到傳統的xDSL調製的方法；部分傳統的xDSL系統(在表3中給出例子)不實現本發明。本發明包括退回到傳統xDSL啟動方法的進程。本發明包括致力於成為一種在出現具有未知收發信機PSD的未知設備的情況下啟動多種xDSL調製的健全機制。可以用兩種不同的方法解決區域標準(即傳輸設備)的啟動隱式方法(例如通過退出啟動)，或者顯示方法(例如通過非標準的設備或者標準信息啟動)。使用兩種方法可覆蓋多種初始化方法。
通過退出的方法在本發明開始協商調製之前就實現了設備的啟動。這可以啟動像實現預定通信標準(具有不同的PSD)的附件a，B或C的設備，以及傳統的xDSL系統，像但不限於T1.413。本發明使用xTU-C的數據接收部分52或xTU-R的數據接收部分56監測幾個不同的頻帶。這樣，一個同樣支持區域標準(像例如T1.413)的設備能夠在監測本發明的信號的同時(或者幾乎同時)監測區域標準啟動信號。表8給出了與ANSI T1.413協議交互工作的進程。
表8T1.413設備的退出啟動
使用非標準設備或者標準信息啟動的實施例，通過在消息中指明傳統的通信系統，在信號交換調製初始化之後允許設備交互工作。該消息既可以使用非標準信息(NS)欄位，也可以使用標準信息(S)欄位。
本發明允許傳輸和接收指明不同調製的非標準消息。可以通過非標準設備明確地協商區域標準。
本發明還提供指明不同調製的標準信息消息的傳輸和接收。在標準信息欄位中可以通過代碼點明確地協商區域標準。
可以理解，不用脫離本發明的實質和/或範圍，可以用和上面討論的T1.413中一樣的顯式或者隱式的方法來協商其它的DSL通信系統，像但不限於例如RADSL。
2、退回到話音頻帶調製的方法話音頻帶調製的退回方法與上面描述的xDSL調製的退回方法相類；即，顯式和隱式方法都存在。
在ITU-T規範V.8和ITU-T規範V.8bis中規定了話音頻帶調製的初始信號。在顯式方法中，在MS消息中選擇了V.8或V.8bis代碼點後，其以ACK(1)消息進行確認，並且在本發明已經執行(已經完成)之後，開始V.8或V.8bis進程。xTU-R承擔V.8呼叫站的任務，而xTU-C承擔xTU-.8應答站的任務。
在隱式方法中，如果xTU-X通過傳輸協商音調來初始化信號交換對話，但是沒有從有可能在通信信道5另一端的xTU-X收到響應，則進行初始化的xTU-X可能會認為另一xTU-X不支持高速通信，從而接著轉向對使用像V.8或V.8bis話音頻帶進程這樣的通信進行初始化。
本發明還指出現存在的當通信連結中的一個設備需要傳輸數據時，傳輸初始化時間太長或複雜的問題。
總之，xTU-C通常總是處於ON(開)狀態，或者在xTU-R打開到ON之前打ON狀態。xTU-R可以常保持開ON狀態，但很可能在有些時段內xTU-R是OFF(關)的，或處於「休眠」模式(一種將xTU-R置於等待狀態以減少電力消耗的模式)。如果xTU-R處於休眠模式，中心端在數據傳輸開始之前需要「喚醒」xTU-R。在表9中描述了完成這一點的四項基本事務。
表9所需的四項基本任務
由於xATU-R總是發送事務的第一個消息，而且在ATU-R初始化調製時，第一個消息應該儘可能地含義豐富，因此本發明使用表10中給出的最好的初始化協議方案。另一方面，也可以使用表11中示意的初始化協議方案，但是，可以理解，不用脫離本發明的實質和/或範圍，可以對這些事務進行改變。
表10傳輸的最好方案
其中
儘管有和事務相關的名稱和情況，但是這些名稱本質上只能認為是信息性的。
需要事務中所有的消息。
RC消息只包括一位信息。設置該位為「1」表示xTU-C被推出請求「驚訝」，或處於迷惑狀態。在此情況下，建議(但不是要求)xTU-C使用事務X代替W。
MS總是包括所需的模式。
如果處於事務X中的xTU-R NAKs，但希望繼續嘗試，它將發送NAK(_)，然後發送事務Z。
另一方面，如果xTU-C NAKs，xTU-R將發送RC以開始事務X或W。在xTU-C已經初始化調製的情形下註明以下幾點1、如果xTU-R準備由xTU-C控制，應該使用事務X或W。當ATU-C初始化調製時這應該是典型的情況；2、但是，如果xTU-U準備具有平等的控制，它應該使用事務Z；
3、儘管可以使用事務Y，它只是xTU-R一方的單方決定；和4、xTU-C的調製初始化可以與電源管理系統聯合使用。
表11事務最好方案#2
現說明所有的允許的事務。
涉及使用消息CL和CLR的事務允許在兩站之間傳輸或者交換能力。涉及使用消息MS的事務允許任意一個站請求具體的模式，並允許另一個站接受或者拒絕向請求的模式傳輸。事務a或B用於選擇無需首先建立公共能力的工作模式。事務C用於交換關於各站能力的信息。事務B設計允許響應站控制事務的結果。
圖4和5示意了第二實施例的狀態轉換圖。狀態轉換圖給出了狀態信息(例如，狀態名和當前傳輸的消息)和轉換信息(例如，引起狀態變化的接收消息)。在圖4和5中，後跟星號(*)的消息名說明在接收到完整的消息，或者接收到消息的一或幾部分時進行狀態轉換。
當接收到的消息的「具有附加信息」的參數在標識欄位中設為二進位的一時，接收站可能發送ACK(2)消息，以請求發送更多的信息。當收到ACK(2)消息，就發送進一步的信息。與選擇模式相關的信號傳輸在傳輸ACK(1)之後立即開始。
當一個站接到請求其無法啟動的模式的MS消息時，該站的發送NAK作出響應。在任意狀態如果接收到無效幀，接收站發送NAK(1)並且立即回到初始狀態。如果一個xTU-X傳輸了消息，但卻未從另一個xTU-X處收到標誌或者有效的消息，將應用(上述的)錯誤糾正進程。如果一個xTU-X傳輸了消息並收到標誌，它在再次傳輸相同的消息之前將會等待預定的時間，例如1秒鐘。如果該xTU-X已經傳輸了幾次相同的消息(例如3次)，仍未從另一個xTU-X處收到有效的消息響應，則進行傳輸的xTU-X將傳輸掛起消息，並停止傳輸載波。如果需要，該xTU-X可以重新開始該初始化嘗試，或者開始另一種初始化的進程。
在任意消息欄位中八比特組的最大數目為64。如果消息超過該極限，剩餘的信息可能會包含在後繼的消息中。為了表明存在更多的信息，在傳輸的消息的標識欄位中「存在附加信息」的參數將設為二進位的一。但是該信息僅當接收到遠程站發送的請求更多信息的ACK(2)消息時才發送。
在消息欄位中出現非標準信息的地方，標準和非標準的信息將在分開的消息中傳遞。如果將要用CL消息傳遞的信息無法在一個單獨的消息中傳遞，並且「存在附加信息」的參數已設為二進位的一，則不論是否發送附加的信息，都要求來自接收站的響應以便傳輸站完成組合的CL-MS消息的傳輸。在此情況下，如果不需要更多的信息，應該發送ACK(1)。
本發明還指出了在協商進程中對除設備能力(例如，信道信息，服務參數，規則信息等)以外的傳輸信息的需要。在這方面，本發明與V.8bis和V.8相比，包括幾種不同的額外類型的信息。信息的類型強調服務的要求而非「應用程式組」。應注意到，信息的類型只是參數交換的類型和方法論的例子，因此在不脫離本發明的實質和/或範圍的情況下，可對進行調整(變化)。
本發明的優選實施例具有表12所示的總的組織結構。獨立於調製的信息出現在「標識」欄位中，而依賴於調製的信息出現在「標準信息」欄位中。總之，服務參數和信道能力信息是獨立於各種xDSL調製。表13給出根據第一個例子的總體消息組成，而表14示意了第二個例子。
表12信息組織結構
表13總體消息組成(實施例#1)
注*NACK包括該NACK原因，其由設置有問題的參數的位來說明。
表14總體消息組成(實施例#2)
下面說明各分類中的組織細節。
為給定xDSL調製規定的參數總應該出現在適當的調製分類中。在這些調製參數中，有些可能比其它的更通用，並且在NPars/SPars樹中較高的位置處。
在T1.413中協商的參數在本發明中同樣要協商(除了使用T.35代碼的出售商ID以外)。但是，在少數幾種情形下需要本發明協商相關的參數·如果G.992.1中參數的選擇性與T1.413不同時；·如果參數確實需要協商而非僅是說明時；或·如果需要說明一級參數的通用優先級時。
如果參數非常通用，它應該在標識欄位的服務參數八比特組中協商。如果參數與調製緊密相關，它應該在第二級的調製標準信息八比特組中協商。即使這些調製參數在各種調製中相當相似，它們對各個調製都是分別編碼的。而且，其它的xDSL調製，像例如VDSL，具有一些非常不同的參數，使得它很難具有試圖滿足所有xDSL請求和能力的大的參數清單。因此，在調製參數中有一定的冗餘量，與V.8bis中存在的冗餘量很相似。而且，在各種應用中很多參數都是相同的。
存在三種類型的參數/選項；生產，提供和協商選項。
1、生產選項生產選項被定義為生產者在產品設計中包括/選擇的規定的可選部分。採用ECvx.FDM就是生產選項的一個例子。生產選項必須在啟動中公開並確認，因為如果在各種設備中沒有共同性，通信是不可能進行的。
2、提供選項提供選項定義為在某些方式中為固定一既定結果的可選能力。在CO中要求由CO或CP管理的環路時序就是提供選項的一個例子。正常情況下CO能力在協商之前由既定的決定來固定。注意本選項可以與生產或者協商選項合併。因此，本類中僅有幾個選項。
3、協商選項協商選項被定義為條目必須從一個(可得到的必須遵守的)選項清單中選出的選項。數據傳輸速率就是協商選擇的例子。在協商選項中，傳輸速率是端對端的。
現在根據表15-45說明本發明消息的編碼格式。根據表15-18給出的討論作為背景知識，表20-45針對本發明的特點。
表6給出消息所用的基本格式慣例。將二進位位組成八比特組。每個八比特組的位數水平給出，並從1到8編號。各個八比特組豎直地示出，並從1到N編號，1位是最先傳輸的位。
對於包括在一個單獨八比特組中的欄位，欄位中最低序號的位代表最低有效(2)。當一個欄位佔據多個八比特組時，在包括欄位的最高序號的八比特組中最低序號的位代表最低有效的位(2)。在每個八比特組中位值的次序隨著位序號的增加而增加。在從八比特組到八比特組的位值的次序隨著八比特組序號的減小而增加。圖7示意了佔兩個八比特組的欄位。
佔兩個八比特組的幀檢驗序列(FCS)欄位是此慣例的一個例外，在此例中，八比特組中的位值的次序是顛倒的，即，第一個八比特組的位1是MSB，而第二個八比特組的位8是LSB(見圖8)。
本發明的消息使用圖9所示的幀結構。消息以標準的HDLC標誌八比特組(0111 11102)開始和結束，如ISO/IEC3309中定義的一樣。幀檢驗序列(FCS)欄位是在ISO/IEC3309中定義的。使用八比特組填充方法的透明度在ISO/IEC3309中定義。
消息信息欄位包括三個元素一個標識欄位(I)，隨後是一個標準信息欄位(S)；和一個可選的非標準信息欄位(NS)。消息信息欄位的總的結構在圖10中給出。
在標識(I)和標準信息(S)欄位中，大多數要傳遞的信息中包括涉及到和兩站相關的具體模式，特點或能力的參數。為了按照一組符合規定的規則對這些參數進行編碼，並且為了能夠以允許本發明現在或將來的設備能夠對信息欄位作出正確語法分析的方式對參數清單在將來進行擴充，將參數按能夠擴充的樹結構連結在一起。樹中參數的傳輸次序和使樹在接收機端重新恢復的定界位的使用將在下面給出的規則中說明。
將參數(Pars)分類為(1)Npars-表示參數沒有與其相關的子參數，和(2)Spars-表示參數具有與其相關的子參數。圖11給出該樹總的結構。在樹的最高級1級中，每個Spars在樹的2級中有一系列的與其相關的Pars(Npars和可能的Spars)。類似地，在樹的2級中，每個Spars在樹的3級中有一系列與其相關的Npars。
參數按二進位編碼並串行傳輸。按照包含整數個八比特組的數據塊，依次輸出同種類型(即，級，分類和關係)的參數。圖12中規定了Npars和Spars的傳輸次序。{Par(2)n}表示與第n個1級Spar相關的一組2級參數，並且包含有NPar(2)n參數和可能的SPar(2)n參數。{Par(3)n，m}表示與第m個2級Spar相關的一組3級NPars，而該m個2級Npar與第n個1級Spar相關聯。參數的傳輸從Npar(1)的第一個八比特組開始到Par(2)N的最後一個八比特組結束。
圖12示意了定界位的使用，在信息塊中每個八比特組中至少有一個比特位定義為定界位。該定界位用來定義該塊中最後的八比特組。該比特位處為二進位0表示在該塊中至少還有一個八比特組。該位處為二進位1表示是該塊中最後的八比特組。
位8用於{NPar(1)}塊、{Spar(1)}塊和各個Par(2)塊的分界。有「N」個Par(2)塊，每個對應於使能的{Spar(1)}塊中的各個能力(例如，設為二進位的1)。
位7用於對各{Npar(2)}塊、各{Spar(2)}塊，和各個相關聯的{NPar(3)}塊的定界。圖12表明有「M」個NPar(3)塊，每個對應於使能的{Par(2)n}塊中各種能力(例如，設為二進位1)。「M」可能因不同的Par(2)塊而異。
一個Par(2)塊可以同時包含{NPar(2)}和SPar(2)八比特組，或者只包含NPar(2)八比特組。為了表明一個Par(2)塊中只包含NPar(2)八比特組，在最後的NPar(2)八比特組中位7和位8都設為二進位1。樹中1級的位1到位7和2級的位1到位6都可用於參數編碼。為與將來的修訂(發展)兼容，接收機應該能對所有的消息塊進行語法分析，並且忽略不理解的信息。
在第一實施例中，標識欄位具有三個元素；一個四位的消息類型欄位(見表15)，後跟一個四位的修訂號欄位(見表17)，後跟一個位編碼的參數欄位。
在第二實施例中，標識欄位具有三元素；一個八位消息類型欄位(見表16)，後跟一個八位修訂欄位(表18)，後跟一個位編碼參數欄位。在表13中給出這一總體結構。
消息類型欄位標明幀的消息類型。修訂號欄位標明設備遵守的本發明的修訂號。標識欄位具有的信息包括，但不限於(1)非調製的規定信息，(2)信道能力的信息，(3)數據速率信息，(4)數據流量特性，和(5)分頻器信息。標識欄位包括NPar(1)、SPar(1)s，和NPar(2)的幾個八比特組。NPar(1)和SPar(1)的八比特組總被傳輸。NPar(2)八比特組僅當SPar(1)中相應的位為「1」時才傳輸。八比特組按表19中給出的次序傳輸。
出售商標識，包括例如國別代碼、提供者長度和提供者代碼欄位，根據ITU-T建議T.35的格式，並與圖15中給出的非標準欄位使用的相同。
表15消息類型欄位格式實施例#1
表16消息類型欄位格式實施例#2
表17修訂數目欄位格式實施例#1
表18修改數目欄位格式實施例#2
表19標識欄位-八比特組的次序
標識(I)參數欄位由幾個NPar(1)，SPar(1)，和NPar(2)的八比特組構成。在八比特組中，將唯一的位位置(或者欄位)分配給各個參數。在分配的位位置中的二進位的1表明該參數是有效的。眾多參數的有效性通過在對應於有效參數的位的位置上傳輸二進位的1來傳遞。
NPar(1)和SPar(1)的八比特組總會被傳輸。NPar(2)的八比特組僅當SPar(1)中相應位是「1」時才傳輸。八比特組按表19中給出的次序傳輸。1級的NPar在表20中列出。1級的SPar在表21和表22中說明。2級的NPar分別在表23到表35中說明。
表20標識欄位-{NPar(1)}編碼
表21標識欄位(能力信息)-{SPar(1)}編碼-八比特組1
表22.標識欄位(服務請求)-{SPar(1)}編碼-八比特組2
上面說明了傳輸的載波和族。
表23.標識欄位-(CI)當前傳輸的載波{NPar(2)}編碼-八比特組1
表24.標識欄位-(CI)當前傳輸的載波{Npar(2)}編碼-八比特組2
表25-27中可用的頻譜頻率對於說明xTU-x的TX/RX能力(像例如一個只能通過音調68傳輸的xTU-C)是很有用的，並且能夠說明FDMvs重疊頻譜工作的可用性。
表25.標識欄位-(CI)頻譜的第一可用頻率{NPar(2)}編碼
表26.標識欄位-(CI)頻譜的最大頻率-上行的{NPar(2)}編碼
表27.標識欄位-(CI)頻譜的最大頻率-下行{NPar(2)}編碼
表28.標識欄位-(CI)分頻器信息{NPar(2)}編碼-八比特組1
表29.標識欄位-(CI)分頻器信息{NPar(2)}編碼-八比特組2
表30.標識欄位-(SR)數據速率值(平均){NPar(2)}編碼-八比特組1
表31.標識欄位-(SR)數據速率值(最大)){NPar(2)}編碼-八比特組2
表32.標識欄位-(SR)數據速率值(最小){NPar(2)}編碼-八比特組3
表33.標識欄位-(SR)數據速率類型{NPar(2)}編碼
一個xTU-X可以請求另一個xTU-X只傳輸確定數目的載波。如前所述，可以對剩下的任務，或者下一次初始化減少載波的數目。注意xTU-X應該只發送它知道另一個xTU-X能夠完成的請求。
表34.標識欄位-(SR)請求傳輸載波{NPar(2)}編碼-八比特組1
表35.標識欄位-(SR)請求傳輸載波{NPar(2)}編碼-八比特組2
標準信息欄位由NPar(1)，SPar(2)，和可能的NPar(2)，SPar(2)，和SPar(3)的幾個八比特組組成。NPar(1)和SPar(1)的八比特組在這裡說明，並且總會被傳輸。NPar(1)八比特組的編碼在表36中說明，而SPar(1)的八比特組的編碼在表37和38中說明。
NPar(2)，SPar(2)和SPar(3)八比特組的內容僅當相應的Spar(1)中的位為「1」時才傳輸。總之，該內容與具體的相應ITU-T建議的調製和協議細節有關。表39-45給出了一些調製編碼的示意性說明。
表36.標準信息欄位-{NPar(1)}編碼
表37.標準信息欄位-{SPar(1)}編碼-八比特組1
表38.標準信息欄位-{SPar(1)}編碼-八比特組2
表39.調製-G992.1附件a{NPar(2)}編碼-八比特組1
表40.調製-G.992.1附件a{NPar(2)}編碼-八比特組2
表41.調製-G.992.1附件a{NPar(2)}編碼-八比特組3
表42.調製-G.992.1附件B{NPar(2)}編碼-八比特組1
表43.調製-G992.1附件C{NPar(2)}編碼-八比特組1
表44.調製-G.hdsl{NPar(2)}編碼
表45.調製-G.992.2{NPar(2)}編碼-八比特組1
在非標準信息欄位中可以選擇性地包括MS，CL，CLR消息以傳遞超出這裡定義的信息。當要發送非標準信息欄位時，在要傳輸的消息的標識欄位中將「非標準欄位」參數設為二進位1。非標準信息欄位可以選擇性地包括一個或多個非標準信息塊(見圖14)。
每個非標準信息塊(見圖15)包括(1)一個長度說明碼(一個八比特組)，其規定該塊剩餘的長度；(2)一個國別代碼(K個八比特組)，同建議T.35中的定義；(3)一個長度說明碼(一個八比特組)，其規定提供者代碼的長度(例如，八比特組的值表明後跟L個八比特組)；(4)一個提供者代碼，其由在建議T.35中標明的國家規定；和(5)非標準信息(M個八比特組)。
本發明允許在協商調製制結束之後繼續傳輸本發明使用的調製。根據本發明的一個特點，調製可用作，例如一個無幹擾的信道EOC。例如，標準信息NPar(1)位表明CL/CLR消息的可獲得性，並且該位還用於表明MS消息中的選擇。在傳輸完本發明的帶有ACK消息的協商協議之後，載波將保持ON狀態以提供無幹擾EOC信道。
在過去，終端通過使用AT命令，或者其它的專有方法來進行ATU-R信號交換的設計。根據本發明，在終端和ATU-R之間，以及在ATU-C和網絡管理系統之間類似的通信通道上使用AOM管理協議。在優選實施例中，終端使用SNMP協議(1990年5月發布的LETF RFC1157)來設計並監測ATU-R中本發明的信號交換進程。由於本發明信號交換進程的數據速率低於100位元組/秒，需要提供合理的時間以便終端有效地進入信號交換過程。
總之，可以在數據交換進程開始之前設置CL和CLR消息的參數。本發明使終端可以詢問(ATU-R的)幾個參數的狀態。
可以使用SNMP收集器來表示所接收消息關鍵部分，其中如果終端想要影響像例如MS或ACK/NAK這樣的消息條目，則該終端必須對所接收的消息的關鍵部分產生影響。
雖然參考優選實施例具體示意並說明了本發明，可以理解對於本領域技術人員，在不脫離本發明的實質和/或範圍的情況下，可以在形式和/或細節上進行各種改變。儘管參考具體的裝置，材料和實施例說明了本發明，應該理解本發明並不限於這裡公開的具體形式，而是延伸到權利要求範圍內的所有等效形式。
權利要求
1.一種通信裝置，它選擇性地與第二通信裝置交換數據，所述通信裝置包括協商數據傳輸機，以第一組頻率向所述第二通信裝置傳輸協商數據；及協商數據接收機，以第二組頻率從所述第二通信裝置接收協商數據，其中，所述第一組頻率和所述第二組頻率屬於相互不同的頻帶。
2.根據權利要求1的通信裝置，其中，所述第二通信裝置包括一個中心通信裝置。
3.根據權利要求2的通信裝置，其中，所述第一組頻率和所述第二組頻率符合與G.992.1附件A和G.992.2附件A一起使用的頻率。
4.根據權利要求2的通信裝置，其中，所述第一組頻率和所述第二組頻率符合與G.992.1附件C和G.992.2附件C一起使用的頻率。
5.根據權利要求1的通信裝置，其中，所述第二通信裝置包括一個遠程通信裝置。
6.根據權利要求5的通信裝置，其中，所述第一組頻率和所述第二組頻率符合與G.992.1附件A和G.992.2附件A一起使用的頻率。
7.根據權利要求5的通信裝置，其中，所述第一組頻率和所述第二組頻率符合與G.992.1附件C和G.992.2附件C一起使用的頻率。
8.一種在第一通信裝置和第二通信裝置之間進行數據通信的方法，包括以第一組頻率向第一通信裝置傳輸協商數據；及以第二組頻率從第一通信裝置接收協商數據，其中，該第一組頻率和該第二組頻率屬於相互不同的頻帶。
9.根據權利要求8的方法，其中，該第一通信裝置包括一個中心通信裝置。
10.根據權利要求9的方法，其中，所述第一組頻率和所述第二組頻率符合與G.992.1附件A和G.992.2附件A一起使用的頻率。
11.根據權利要求9的方法，其中，所述第一組頻率和所述第二組頻率符合與G.992.1附件C和G.992.2附件C一起使用的頻率。
12.根據權利要求8的方法，其中，該第一通信裝置包括一個遠程通信裝置。
13.根據權利要求12的方法，其中，所述第一組頻率和所述第二組頻率符合與G.992.1附件A和G.992.2附件A一起使用的頻率。
14.根據權利要求12的方法，其中，所述第一組頻率和所述第二組頻率符合與G.992.1附件C和G.992.2附件C一起使用的頻率。
15.一種數據通信方法，包括在位於第一位置的第一通信裝置和位於第二位置的第二通信裝置之間建立連接；及在該第一通信裝置和該第二通信裝置之間交換協商數據，其中，用於從該第一通信裝置和該第二通信裝置之一裝置向該第一通信裝置和該第二通信裝置之另一裝置傳輸協商數據的第一組頻率、以及用於從該第一通信裝置和該第二通信裝置之該另一裝置向該第一通信裝置和該第二通信裝置之該一裝置傳輸協商數據的第二組頻率屬於相互不同的頻帶。
16.根據權利要求15的方法，其中，所述第一組頻率和所述第二組頻率符合與G.992.1附件A和G.992.2附件A一起使用的頻率。
17.根據權利要求15的方法，其中，所述第一組頻率和所述第二組頻率符合與G.992.1附件C和G.992.2附件C一起使用的頻率。
18.根據權利要求15的方法，其中，該第一通信裝置包括位於中心位置的中心通信裝置，該第二通信裝置包括位於遠距離位置的遠程通信裝置。
19.根據權利要求15的方法，其中，該第一通信裝置包括位於遠距離位置的遠程通信裝置，該第二通信裝置包括位於中心位置的中心通信裝置。
20.根據權利要求16的方法，其中，該第一通信裝置包括位於中心位置的中心通信裝置，該第二通信裝置包括位於遠距離位置的遠程通信裝置。
21.根據權利要求16的方法，其中，該第一通信裝置包括位於遠距離位置的遠程通信裝置，該第二通信裝置包括位於中心位置的中心通信裝置。
22.根據權利要求17的方法，其中，該第一通信裝置包括位於中心位置的中心通信裝置，該第二通信裝置包括位於遠距離位置的遠程通信裝置。
23.根據權利要求17的方法，其中，該第一通信裝置包括位於遠距離位置的遠程通信裝置，該第二通信裝置包括位於中心位置的中心通信裝置。
全文摘要
一種通信裝置，它選擇性地與第二通信裝置交換數據，該通信裝置包括以第一組頻率向所述第二通信裝置傳輸協商數據的協商數據傳輸機；該通信裝置包括以第二組頻率從所述第二通信裝置接收協商數據的協商數據接收機。所述第一組頻率和所述第二組頻率屬於相互不同的頻帶。該第一組頻率和該第二組頻率屬於相互不同的頻帶。
文檔編號H04L5/14GK1501591SQ0310920
公開日2004年6月2日 申請日期1999年3月31日 優先權日1998年4月1日
發明者史蒂芬·帕姆, 史蒂芬 帕姆 申請人:松下圖像通信系統公司