專(zhuān)利名稱(chēng)：電話線路的故障檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電話線路的自動(dòng)故障檢測(cè)。
背景技術(shù)：
數(shù)字用戶線(DSL)業(yè)務(wù)是利用多個(gè)頻率通過(guò)金屬雙絞銅線進(jìn)行的。在大多數(shù)DSL系統(tǒng)中采用了離散多頻技術(shù)(DMT)，其使用了多個(gè)頻率點(diǎn)，并且在這些頻率點(diǎn)上分配數(shù)據(jù)傳輸。通常，在DMT中，將可用頻譜分為256個(gè)子載波，每一個(gè)子載波具有4.3kHz的頻率間隔，并承載一個(gè)子信道，該子信道被稱(chēng)為“bin”或音頻信道(tone)。對(duì)每一個(gè)bin分配多達(dá)16個(gè)比特。DMT使用信號(hào)幅值和相移對(duì)各個(gè)bin的這些比特進(jìn)行編碼來(lái)產(chǎn)生該音頻的脈沖串。然后將這些離散音頻轉(zhuǎn)換到時(shí)域。需要高級(jí)的測(cè)試工具(例如，寬帶測(cè)試頭)來(lái)檢測(cè)影響DSL業(yè)務(wù)的特定線路狀態(tài)/故障。
目前用于確定在DSL線路上是否存在故障的方法涉及人工操作(通?！霸囂叫蕴幚砜赡芙鉀Q(poke and hope)”導(dǎo)致派出許多工程師來(lái)解決相同的問(wèn)題)和昂貴的寬帶測(cè)試器。各種測(cè)試工具都可以顯示結(jié)果(包括DMT分配信息)，但是這些設(shè)備不能提供幫助用戶根據(jù)所顯示的分布來(lái)識(shí)別或分類(lèi)線路上的故障的任何便利。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種檢測(cè)電話線路上的故障的方法，該方法包括將所測(cè)量的線路特性與至少一個(gè)模型進(jìn)行比較，所述(多個(gè))模型模擬了電話線路的理想特性；以及如果所測(cè)量的特性與所模擬的理想特性之間的差異大于預(yù)定閾值，則響應(yīng)于該比較產(chǎn)生故障報(bào)警信號(hào)，其中所述特性包括與所述線路上的多個(gè)預(yù)定頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的特性。
當(dāng)建模時(shí)可以將線路速率作為一個(gè)參數(shù)來(lái)加以考慮。由此，各個(gè)模型可以模擬在預(yù)定數(shù)據(jù)速率下的理想線路特性。
優(yōu)選地，該比較涉及所測(cè)量的特性與模型之間的“吻合度(goodnessof fit)”測(cè)試。例如，該比較可以涉及以下的一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)容計(jì)算卡方檢驗(yàn)(Chi-squared)統(tǒng)計(jì)量；比較所測(cè)量的特性和理想特性在預(yù)定頻段中的零值數(shù)量；計(jì)算連續(xù)的預(yù)定頻段之間的絕對(duì)值差的總和；計(jì)算其數(shù)據(jù)小于理想數(shù)據(jù)(例如，小于理想數(shù)據(jù)的50％)的預(yù)定頻段的數(shù)量；或者計(jì)算其數(shù)據(jù)大于理想數(shù)據(jù)(例如，理想數(shù)據(jù)的兩倍)的預(yù)定頻段的數(shù)量。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種生成在檢測(cè)電話線路上的故障的方法中所使用的模型的方法，該故障檢測(cè)方法包括將所測(cè)量的線路特性與一模型進(jìn)行比較，所述模型模擬了電話線路的理想特性；以及如果所測(cè)量的特性與所模擬的理想特性之間的差異大于預(yù)定閾值，則響應(yīng)于該比較產(chǎn)生故障報(bào)警信號(hào)，該模型生成方法包括接收表示電話線路特性的數(shù)據(jù)；以及形成總體上表示所接收的線路特性的模型，其中所述特性包括與所述線路上的多個(gè)預(yù)定頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的特性。
可以為各種比特率下的給定類(lèi)型的線路的特性和/或?qū)τ诙鄠€(gè)預(yù)定頻段的子集為給定類(lèi)型的線路的特性進(jìn)行建模。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于檢測(cè)電話線路上的故障的裝置，該裝置包括輸入端，用于從要進(jìn)行故障測(cè)試的線路接收數(shù)據(jù)；處理器，用于測(cè)量數(shù)據(jù)的特性；比較器，用于將線路的所測(cè)量的特性與一模型進(jìn)行比較，所述模型模擬了電話線路的理想特性；以及故障報(bào)警設(shè)備，如果所測(cè)量的特性與所模擬的理想特性之間的差異大于預(yù)定閾值，則該故障報(bào)警設(shè)備響應(yīng)于該比較產(chǎn)生故障報(bào)警信號(hào)，其中所述特性包括與所述線路上的多個(gè)預(yù)定頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的特性。
本發(fā)明使用了帶寬信息，該寬帶信息是作為信息源的傳輸系統(tǒng)的特征。本發(fā)明基于對(duì)如何將DSL數(shù)據(jù)傳輸分配給不同離散多頻(DMT)的分析。通過(guò)對(duì)該分配的分析可以識(shí)別那些沒(méi)有如所期望地進(jìn)行工作的線路，由此表示可能的故障狀態(tài)。由于“概要”信息(下行損耗等)不能提取“困難”故障，所以本技術(shù)很有用。
本發(fā)明涉及一種用于識(shí)別故障DSL線路或易于發(fā)生故障的DSL線路(尤其是那些故障隱蔽或不連續(xù)的線路)的方法。通過(guò)具體分析非對(duì)稱(chēng)DSL(ADSL)線路上的多個(gè)DMT頻率點(diǎn)的比特占用率分布，發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，與無(wú)故障線路相比較，易于發(fā)生故障的ADSL線路具有不同的分布“圖(profile)”。利用標(biāo)準(zhǔn)的建模技術(shù)，根據(jù)對(duì)已知的無(wú)故障線路收集的分布樣本來(lái)生成bin占用率的一個(gè)或多個(gè)模型分布圖?？梢陨啥鄠€(gè)模型分布圖來(lái)表示在不同的總下行比特率和不同的線路長(zhǎng)度的選擇下工作的線路(例如，ADSL線路)。
可以采用一個(gè)或更多個(gè)統(tǒng)計(jì)“吻合度”測(cè)試來(lái)將特定線路的比特占用率分布與一個(gè)或更多個(gè)所選擇的模型分布圖進(jìn)行比較，以識(shí)別該線路是無(wú)故障的還是易于發(fā)生故障的，并且可以識(shí)別特定類(lèi)型故障的易發(fā)度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在分布圖比較中諸如卡方檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)測(cè)試效果較好。
本技術(shù)可以應(yīng)用于采用DMT傳輸?shù)娜魏蜠SL業(yè)務(wù)。
該比較結(jié)果使得可以只有在DSL業(yè)務(wù)真正存在問(wèn)題的那些情況下才派遣工程師。也可以用來(lái)隨時(shí)監(jiān)測(cè)線路，以使得可以在線路問(wèn)題即將影響業(yè)務(wù)時(shí)派遣工程師。
本技術(shù)的其它應(yīng)用是最終檢查已安裝的線路是否適于DSL業(yè)務(wù)的長(zhǎng)期使用。
電信部門(mén)的各個(gè)分部可能對(duì)本發(fā)明感興趣，例如·提供寬帶業(yè)務(wù)的現(xiàn)有電話公司查看他們所經(jīng)營(yíng)的線路在提供服務(wù)時(shí)或者當(dāng)報(bào)告故障時(shí)是否處于良好的工作狀態(tài)，這些測(cè)試對(duì)于檢查線路是否隨時(shí)間而劣化是很有用的·運(yùn)營(yíng)商檢查所他們所配備的線路是否能夠支持他們提供的業(yè)務(wù)，并且當(dāng)用戶報(bào)告問(wèn)題時(shí)確定線路是否處于故障狀態(tài)·DSL設(shè)備制造商使其產(chǎn)品增值·測(cè)試儀器制造商提供解釋DMT結(jié)果的方法在本發(fā)明的另一方面，提供了一種檢測(cè)電話線路上的故障的方法，該方法包括將所測(cè)量的線路特性與模型進(jìn)行比較，所述模型模擬了電話線路的理想特性，該比較步驟涉及所測(cè)量的特性與所模擬的理想特性之間的吻合度測(cè)試。如果所測(cè)量的特性與所模擬的理想特性之間的比較結(jié)果在統(tǒng)計(jì)上具有很大的差異，則響應(yīng)于該比較產(chǎn)生故障報(bào)警信號(hào)。
可以在一段時(shí)間內(nèi)周期性地執(zhí)行該比較步驟以監(jiān)測(cè)在該時(shí)間段內(nèi)電話線路的特性的變化。該周期性測(cè)試可以表明線路性能的改善或劣化。
可以在本地使用該比較測(cè)試的結(jié)果或者可以將其發(fā)送到中央單元。


現(xiàn)將參照附圖通過(guò)示例的方式說(shuō)明本發(fā)明，在附圖中圖1表示數(shù)字用戶線的典型bin占用率分布；圖2是上行bin占用率的模型的示例；圖3是具有擬合趨勢(shì)線和方程的576K比特率的“正?！鼻闆r的平均bin占用率的示例；圖4是表示具有擬合趨勢(shì)線的對(duì)于bin數(shù)量的歸一化平均bin占用率的曲線圖；圖5表示根據(jù)本發(fā)明的故障檢測(cè)裝置的實(shí)施例和使用該故障檢測(cè)裝置的典型系統(tǒng)；圖6是使用零下行bin統(tǒng)計(jì)量的可能表現(xiàn)異常的示例比特占用率分布；圖7是其中使用表示所測(cè)量的特性和理想特性的絕對(duì)差統(tǒng)計(jì)量的示例比特占用率分布；
圖8是使用“少于一半”統(tǒng)計(jì)量的示例比特占用率分布；以及圖9是使用“多于兩倍”統(tǒng)計(jì)量的可能表現(xiàn)異常的示例比特占用率分布。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及ADSL故障診斷中對(duì)數(shù)字用戶線特性的檢查。這些特性可以是傳輸數(shù)據(jù)在多頻率范圍內(nèi)的分布，例如，如何將數(shù)據(jù)傳輸分配到多個(gè)離散多頻(DMT)bin或者線路的信噪比容限。在該具體示例中，我們將考慮DMT bin的分配分布。嵌入在端用戶調(diào)制解調(diào)器和電話交換機(jī)中的調(diào)制解調(diào)器中的算法在不同的DMT頻率(也稱(chēng)為bin)之間進(jìn)行比特分配。所使用頻率的正確選擇可能基于主要考慮噪聲容限的對(duì)所接收的那些信號(hào)的分析，但是也可以考慮諸如對(duì)于頻率bin的信噪比和損耗的因素。存在很多可以確定如何使用特定bin的影響，這些影響包括損耗、電路噪聲、脈沖噪聲、失真和線路干擾，還包括以特定頻率傳輸了多少功率以及用于確定bin的使用的算法。這些數(shù)據(jù)詳細(xì)說(shuō)明了ADSL業(yè)務(wù)如何利用可用離散多頻(DMT)頻率或bin的分布(spread)。
為在特定類(lèi)型的線路上所觀測(cè)到的各種比特率的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)了DMT頻率bin使用的“理想”分布集合。然后將可能具有故障的線路的數(shù)據(jù)與這些“理想”分布進(jìn)行比較，以察看故障狀態(tài)是否與偏離所預(yù)測(cè)的分配的頻率使用相關(guān)。
發(fā)現(xiàn)對(duì)于某些情況而言，當(dāng)報(bào)告故障時(shí)所獲得的DMT bin使用分布與預(yù)備的“理想”分布不同，但是當(dāng)故障消除時(shí)DMT分布與理想分布“相匹配”。這表明本技術(shù)可以用于存在需要解決的業(yè)務(wù)問(wèn)題的突出情況。這些數(shù)據(jù)可以用于·識(shí)別是網(wǎng)絡(luò)所有者的責(zé)任的故障，這對(duì)于業(yè)務(wù)級(jí)別保證和業(yè)務(wù)質(zhì)量是有用的·故障地點(diǎn)，使得能夠派遣具有適當(dāng)技能的工程師·可能的故障預(yù)測(cè)，通過(guò)隨時(shí)監(jiān)測(cè)分布可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)問(wèn)題·可以識(shí)別所使用的端用戶調(diào)制解調(diào)器，這對(duì)于自安裝產(chǎn)品是有用的當(dāng)端用戶報(bào)告產(chǎn)品(例如，諸如由British Telecommunications plc提供的視頻流IP或數(shù)據(jù)流的產(chǎn)品)故障并且服務(wù)提供商不能消除該故障時(shí)，可以將該故障傳送給網(wǎng)絡(luò)所有者以進(jìn)行檢查。
傳輸可能受到諸如損耗、噪聲(電路噪聲和脈沖噪聲)、失真和干擾的問(wèn)題的影響。可以以特定頻率傳輸?shù)男畔⒌牧恳矊⑷Q于以該特定頻率傳輸了多少功率以及用來(lái)確定bin的使用的算法?；鞠敕ㄊ沁@些DMT頻率的使用對(duì)于處于良好維修狀態(tài)的線路的特定業(yè)務(wù)比特率而言通常相似的可能性，其中這些線路不受超過(guò)電信網(wǎng)絡(luò)中的預(yù)期干擾的干擾源的影響。由于調(diào)制解調(diào)器在某種程度上可以處理線路上的某些狀態(tài)，所以具有“異?！盌MT使用模式的任何線路都具有導(dǎo)致該差異的某些潛在物理原因。這些差異可能表示必須解決的線路問(wèn)題。
我們將考慮提供256(從0→255進(jìn)行編號(hào))個(gè)bin的ADSL系統(tǒng)，在這些bin中可以承載數(shù)據(jù)。bin 7→29承載上行數(shù)據(jù)，而bin 38→255承載下行數(shù)據(jù)。盡管對(duì)于所檢查的情況在某一特定的bin中看到的最大比特?cái)?shù)量為10，但是各個(gè)bin可以保持最大16比特的數(shù)據(jù)。與DMT bin相關(guān)的數(shù)量為各個(gè)bin中所承載的比特?cái)?shù)，符號(hào)率為4kHz。與特定的bin相關(guān)的頻率為bin編號(hào)乘以4.3kHz。
最初，對(duì)于所觀測(cè)的各種情況，繪制了所有測(cè)試的上行和下行bin占用率的曲線。圖1中示出了表示上行和下行bin的曲線的示例。這些曲線表示，對(duì)于所有的情況上行bin占用率分布幾乎相同。然而，下行bin占用率分布不同。從圖1中可以清楚看到bin 0-6與bin 30-37的bin占用率的明顯分界點(diǎn)。應(yīng)該注意，在該研究中所見(jiàn)到的任一情況都不是速率自適應(yīng)的，而是在上行方向進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)整。
下面將考慮四個(gè)常用的下行比特率576Kbits/s、1152Kbits/s、2272Kbits/s和2528Kbits/s。示例中最常用的兩個(gè)比特率為576K和2528K比特率。
在bin 7和bin 31之間模擬上行bin占用率，由于剛好在該范圍之外的bin保持0比特。通過(guò)對(duì)所觀測(cè)情況的上行bin占用率進(jìn)行平均，然后用一曲線來(lái)擬合該組平均值，從而進(jìn)行模擬。從該上行bin占用率的平均值獲得的模型的形式如下y＝-4E-06x5+0.0004x4-0.0148x3+0.2362x2-1.1408x+1.2793(方程1)圖2所示的曲線表示與上行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的上行模型。在該數(shù)據(jù)中所見(jiàn)到的任一情況都不是速率自適應(yīng)的，而是在頻譜的上行部分進(jìn)行調(diào)整。因此當(dāng)采用速率調(diào)整時(shí)上行模型可能不一致，并且由此可能需要多于一個(gè)的模型來(lái)模擬上行特性。
從下行bin占用率可見(jiàn)，576k情況下的bin使用分布與其它情況下的bin使用分布明顯不同。因此，分別對(duì)576k的情況和非576k的情況進(jìn)行檢查，由于576k的情況與非576k的情況遵循不同類(lèi)型的分布，所以需要單獨(dú)的“模型”。576k分布似乎比其它分布平坦得多，并且通常是每個(gè)bin 0比特或2比特。其它分布在所占用的一個(gè)bin和多個(gè)bin中存在的比特范圍方面變化更大。
數(shù)據(jù)模擬由于多種576K下行情況之間的DMT bin分配不同于其它下行比特率的情況的分布，所以計(jì)算了兩種“理想”分布。
對(duì)所獲得的所有下行bin占用率分布繪制曲線。從這些曲線可以看出，只使用了某些bin。對(duì)于576K比特率為bin 46到bin 200。對(duì)于非576K的比特率為bin 38到bin 255(由于255是最大的bin編號(hào)，所以使用了所有可能的下行bin)。這些范圍之外的bin或者具有0比特或者與上行通信量相關(guān)。
當(dāng)計(jì)算理想DMT bin分配時(shí)，使用了來(lái)自被認(rèn)為無(wú)故障的電話線路的數(shù)據(jù)。在選擇要用于生成模型的情況時(shí)可以采用人工主觀選擇的方法。
數(shù)據(jù)模擬訓(xùn)練的目的是對(duì)特定類(lèi)型的線路/比特率/線路長(zhǎng)度產(chǎn)生“一般理想”的DMT bin分配，該特定類(lèi)型的線路/比特率/線路長(zhǎng)度可以用于與在測(cè)試線路上實(shí)際觀測(cè)到的分布進(jìn)行總體比較。
現(xiàn)將針對(duì)576k比特率和非576k比特率說(shuō)明如何獲得理想分布的細(xì)節(jié)。將說(shuō)明理想下行分布的方程總結(jié)如下。
576k情況的下行數(shù)據(jù)擬合從多個(gè)無(wú)故障的電話線路測(cè)量用于計(jì)算576k情況的理想DMT bin分配的數(shù)據(jù)。
為了模擬576k比特率的情況，采用各個(gè)bin的平均bin占用率，并對(duì)該平均bin占用率進(jìn)行繪圖，并且對(duì)該平均bin占用率進(jìn)行趨勢(shì)線擬合。將所得到的與平均值擬合的趨勢(shì)線用作為576k比特率的模型(“理想”下行bin占用率分布)。
依照bin編號(hào)繪制平均bin占用率以及該趨勢(shì)線以生成圖3。
為了模擬bin占用率分布，在“目測(cè)”不同的擬合后將6次多項(xiàng)式趨勢(shì)線視為要使用的最佳模型。
根據(jù)576k比特率的bin占用率計(jì)算的理想模型的一個(gè)示例為6次多項(xiàng)式方程的形式y(tǒng)＝-1.969E-11x6+1.558E-08x5-4.979E-06x4+8.231E-04x3-7.439E-02x2+3.480E+00x-6.334E+01(方程2)擬合模型給出了各個(gè)bin的理想bin占用率。通過(guò)將特定情況的bin占用率與該擬合模型進(jìn)行比較，可以確定被懷疑的業(yè)務(wù)是否“正常”。
非576k情況的下行數(shù)據(jù)擬合由于非576k比特率的情況處理下行比特率范圍，并由此處理不同DMT bin中的理想值的范圍，所以其過(guò)程與上述576k比特率不同。由于這些不同的比特率具有大致相同的“形狀”，所以首先計(jì)算歸一化分布，因此不同DMT bin中的所有值處于相同的范圍。這意味著必須根據(jù)所考慮的業(yè)務(wù)的下行比特率來(lái)對(duì)所得到的“歸一化”分布進(jìn)行“標(biāo)度(scale)”。
將在各個(gè)無(wú)故障線路上各次讀取的bin占用率歸一化為該測(cè)試的bin占用率的總和的一部分。隨后對(duì)所有考慮的情況計(jì)算各個(gè)bin的平均歸一化占用率。計(jì)算歸一化DMT bin使用值作為各個(gè)bin分布的比特總和的一部分。然而，并非所有的DMT bin使用都是在同一點(diǎn)開(kāi)始的，如與576k的情況相關(guān)的解釋一樣，目的是為了獲得“一般理想的分布”。根據(jù)這些歸一化的bin占用率來(lái)計(jì)算所有DMT分布的平均值。
對(duì)該平均數(shù)據(jù)擬合趨勢(shì)線。再次通過(guò)“目測(cè)”觀察到6次多項(xiàng)式模型為最適合使用的模型。根據(jù)非576k比特率bin占用率計(jì)算的理想歸一化模型為6次多項(xiàng)式方程的形式y(tǒng)＝-8.264E-15x6+7.861E-12x5-3.016E-09x4+5.960E-07x3-6.392E-05x2+3.477E-03x-6.608E-02(方程3)圖4中示出了依照bin編號(hào)的歸一化平均bin占用率的曲線以及擬合的趨勢(shì)線。圖4表示趨勢(shì)線與下行歸一化bin占用率分布非常接近地?cái)M合，雖然應(yīng)該注意，在某些頻率處存在明顯偏離歸一化bin占用率分布的“缺口(bite)”。
為了根據(jù)相關(guān)的比特率(1172K、2272K或2528K)對(duì)該“歸一化”多項(xiàng)式擬合進(jìn)行“標(biāo)度”，使用線性模型來(lái)模擬依照該比特率的各個(gè)分布的所有下行比特的總和。
對(duì)于該比特率使用Excel回歸分析工具來(lái)產(chǎn)生線性模型。該線性模型的有效使用可以為要計(jì)算的模型分布產(chǎn)生標(biāo)度因子。根據(jù)該回歸輸出可以獲得該線性模型的斜率和截距，并將其與關(guān)于進(jìn)行模擬的分布的數(shù)據(jù)一起繪制曲線。用于標(biāo)度非576K情況的歸一化模型的線性模型為以下形式Y(jié)＝0.328575638x-41.50589785 (方程4)根據(jù)該線性模型和多項(xiàng)式模型可以計(jì)算各個(gè)下行速率的理想bin占用率。表1給出了這些bin的子集的計(jì)算的示例。
圖5表示電信網(wǎng)絡(luò)的一部分的示例。通過(guò)數(shù)字用戶線8連接本地交換機(jī)2和用戶側(cè)的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備4。通過(guò)本地交換機(jī)2和諸如調(diào)制解調(diào)器的終端設(shè)備4之間的DSL來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的故障檢測(cè)裝置由6表示。該故障檢測(cè)裝置包括線路特性測(cè)量?jī)x60，用于測(cè)量在DSL線路8上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并以所需形式輸出該數(shù)據(jù)。例如，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，線路特性測(cè)量?jī)x60測(cè)量線路8的DMT bin占用率。
將該數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)分析儀62中，該數(shù)據(jù)分析儀62將測(cè)量部件60的輸出與存儲(chǔ)在分析儀62中的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行比較。如上所述，這些模型模擬特定類(lèi)型的線路的理想線路特性。該故障檢測(cè)裝置還包括顯示器64和音頻報(bào)警發(fā)生器66。由此，該分析儀可以將所測(cè)量的特性、模型特性和由該分析儀所進(jìn)行的“吻合度”測(cè)試的結(jié)果顯示在顯示器64上。還可以將分析儀設(shè)置用來(lái)將信號(hào)發(fā)送給音頻報(bào)警器66，以在數(shù)據(jù)分析儀62進(jìn)行的比較的結(jié)果表示存在故障線路時(shí)，使故障檢測(cè)裝置6產(chǎn)生音頻報(bào)警。
所測(cè)量的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析以上說(shuō)明了如何生成模型?，F(xiàn)在我們將考慮如何使用這些模型。在使用時(shí)，將由這些模型表示的理想bin占用率與被測(cè)試線路的所觀測(cè)的實(shí)際bin占用率進(jìn)行比較，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以確定各種測(cè)試情況的數(shù)據(jù)是否符合“理想”分布。
對(duì)于各個(gè)測(cè)試線路，繪制曲線圖，以表示下行bin上的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的模擬分配。為了更加規(guī)范化地分析數(shù)據(jù)并對(duì)所觀測(cè)的數(shù)據(jù)分配和理想數(shù)據(jù)分配之間的差別賦予數(shù)值，也要確定“吻合度”。為了進(jìn)行“吻合度”測(cè)試研究了以下技術(shù)。
·“卡方檢驗(yàn)”型測(cè)試·當(dāng)根據(jù)模型分布預(yù)期分配了一大于1的值時(shí)，對(duì)所觀測(cè)的分配了0比特的bin進(jìn)行計(jì)數(shù)·對(duì)分配給整個(gè)所觀測(cè)的下行范圍內(nèi)的相鄰bin的數(shù)量之間的絕對(duì)差值進(jìn)行求和·對(duì)bin中的實(shí)際分配小于根據(jù)該bin的理想分布來(lái)預(yù)測(cè)的分配的一半的情況進(jìn)行計(jì)數(shù)·對(duì)bin中的實(shí)際分配大于根據(jù)該bin的理想分布來(lái)預(yù)測(cè)的分配的兩倍的情況進(jìn)行計(jì)數(shù)對(duì)所獲得的各個(gè)bin上的下行數(shù)據(jù)的實(shí)際分布進(jìn)行觀測(cè)，并試圖構(gòu)建數(shù)值方法來(lái)描述相對(duì)于所見(jiàn)到的理想分布的偏移之后，對(duì)這些測(cè)試進(jìn)行選擇。
這些測(cè)試旨在產(chǎn)生一系列可以計(jì)算的值，這些值可以獲得通過(guò)眼睛觀測(cè)到的偏移的類(lèi)型。調(diào)制解調(diào)器用于克服線路上的問(wèn)題，并且作為這種能力的結(jié)果，能夠在一定程度上處理處于“不良”狀態(tài)的線路，以選擇在特定頻率處承載多少數(shù)據(jù)。能夠突出與理想分布不同的分布的情況，使得可以識(shí)別具有潛在物理問(wèn)題的線路。以上的技術(shù)提供了用于識(shí)別與理想情況不同的分布的多種方法。
測(cè)試1“卡方檢驗(yàn)”型測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)卡方檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)測(cè)試適于用來(lái)測(cè)試在所有所觀測(cè)的和“模擬的”DMT bin占用率分配之間是否存在“大的差異”。方程5中給出了為卡方檢驗(yàn)測(cè)試所計(jì)算的值。

(方程5)理想地，對(duì)于卡方檢驗(yàn)測(cè)試，特定分類(lèi)的理想值的數(shù)量應(yīng)該大于或等于5。如果理想值數(shù)量少于該值，則應(yīng)該合并相鄰分類(lèi)。為了處理該試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)，相鄰bin將它們來(lái)自“理想”DMT bin占用率分布的值相加，以使得特定比特率的特定bin范圍內(nèi)的總和始終大于1，并且在大部分情況下大于5。將來(lái)自所觀測(cè)分布的相同bin范圍內(nèi)的總數(shù)與這些值進(jìn)行比較。應(yīng)該注意，嚴(yán)格地說(shuō)，只有少于20％的來(lái)自原始分布的理想值小于5并且都不小于1時(shí)，卡方檢驗(yàn)近似值才有效。然而，本測(cè)試的實(shí)際目的不是“科學(xué)地”確定所觀測(cè)的和理想的分布之間的差異，而更多的在于邏輯測(cè)試(利用數(shù)值)，以確定所觀測(cè)的分布是否“不同”。
在表3.1中給出了其中為各個(gè)不同比特率的卡方檢驗(yàn)測(cè)試收集了多個(gè)理想值的組的數(shù)量。需要不同分組的原因是對(duì)于較低比特率的特定DMTbin的理想分配通常低于較高比特率的特定DMT bin的理想分配。結(jié)果，必須對(duì)更多DMT bin進(jìn)行分組以獲得所需范圍內(nèi)的值。
表3.1對(duì)于不同比特率業(yè)務(wù)的卡方檢驗(yàn)測(cè)試的組的數(shù)量

為了進(jìn)行數(shù)據(jù)分組，將DMT bin的連續(xù)范圍的理想值相加，直至組合值位于4.9到11.1的范圍內(nèi)為止。有以下兩個(gè)例外·從DMT bin 187延伸到DMT bin 200并且總和為1.15的576Kbit最終分組·從DMT bin 242延伸到DMT bin 255并且值為3.5的1152Kbit最終分組可以認(rèn)為576和1152Kbit速率的最終范圍得到完全擴(kuò)展，并且將這些范圍與相鄰分組進(jìn)行組合會(huì)掩蓋多個(gè)分布中發(fā)生的變化。
可以將相同的多個(gè)分組用于2272和2528比特率以簡(jiǎn)化處理。
在1％和5％兩個(gè)顯著性級(jí)別(significance level)進(jìn)行測(cè)試。將在該一個(gè)或多個(gè)顯著性級(jí)別存在顯著差異的情況分類(lèi)為“劣質(zhì)(rogue)”分布。
方程5給出了根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算的統(tǒng)計(jì)量，將該統(tǒng)計(jì)量與測(cè)試統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行比較，該測(cè)試統(tǒng)計(jì)量可以根據(jù)如下所示使用的顯著性級(jí)別的Excel函數(shù)CHINV獲得＝CHINV(0.05，df)或＝CHINV(0.01，df)其中0.05和0.01為顯著性級(jí)別(分別為5％和1％)，而df是自由度數(shù)量。選擇兩個(gè)級(jí)別以研究應(yīng)該在什么級(jí)別進(jìn)行測(cè)試來(lái)突出“通過(guò)眼睛”觀測(cè)的與理想情況不同的那些情況。這些級(jí)別還與通常進(jìn)行分布測(cè)試的“標(biāo)準(zhǔn)”級(jí)別相對(duì)應(yīng)。可以將卡方檢驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果顯示在顯示器64上。
測(cè)試2零下行bin本測(cè)試的目的是檢測(cè)下行bin占用率分布具有多個(gè)零比特bin的情況，其中預(yù)期這些bin不應(yīng)為零。
在下述bin范圍內(nèi)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量，在該范圍中理想模型對(duì)于相關(guān)bin預(yù)測(cè)一大于1的值，并使用以下Excel公式＝IF(所觀測(cè)的bin＝0，1，0)該公式只簡(jiǎn)單地給出了其中bin占用率為0，而預(yù)期不為0的情況的數(shù)量。如果存在大量具有0占用率的下行bin，則該公式可以潛在地表示線路存在問(wèn)題。圖6中給出了可以使用該測(cè)試的分布類(lèi)型的示例。該零下行bin統(tǒng)計(jì)量使得能夠容易地識(shí)別如圖6所示的“異常”分布，因?yàn)閺腷in 150開(kāi)始存在大量0比特bin占用率。當(dāng)與卡方檢驗(yàn)測(cè)試結(jié)合使用時(shí)，本測(cè)試可能特別有用?？梢詫y(cè)試結(jié)果顯示在顯示器64上。
測(cè)試3絕對(duì)差值本測(cè)試的目的是檢測(cè)下行bin占用率中的“不穩(wěn)定性(jitteriness)”，如圖7所示。圖7的分布表示了bin 125到bin 200各處的“不穩(wěn)定性”。本測(cè)試代表用于識(shí)別相對(duì)于所觀測(cè)的理想分布的偏移類(lèi)型的另一種方法。
本測(cè)試僅將連續(xù)的bin之間的絕對(duì)值差值相加。所使用的公式為＝ABS(bin39-bin38)＝ABS(bin40-bin39)＝ABS(bin41-bin40)…等。
然后對(duì)于各個(gè)PSID將這些差值相加。為了比較不同比特率之間的差異，需要一種標(biāo)準(zhǔn)化形式，因?yàn)楸忍芈试礁撸捎谔囟―MT bin中的比特?cái)?shù)量越大，所以所預(yù)期的差值也越大。
使用下面的歸一化差值統(tǒng)計(jì)量 與根據(jù)最“正常”的觀察分布的大約為6的值相比，為圖7所示的數(shù)據(jù)計(jì)算的差值統(tǒng)計(jì)量為19.84?？梢詫y(cè)試結(jié)果顯示在顯示器64上。
測(cè)試4少于一半本測(cè)試旨在檢測(cè)特別低的觀測(cè)bin占用率。公式為＝IF(所觀測(cè)的bin＜0.5*理想bin，1，0)“少于一半”統(tǒng)計(jì)量提取分布中的“陡坡(drop-off)”。圖8中的特定測(cè)試的統(tǒng)計(jì)量為119，這主要是由于bin 145之后的bin占用率的總體不足。通常，“少于一半”圖形的階數(shù)為20-25。可以將測(cè)試結(jié)果顯示在顯示器64上。
測(cè)試5多于兩倍本測(cè)試特別檢測(cè)高bin占用率，當(dāng)所觀測(cè)的分布變得傾斜時(shí)可能導(dǎo)致這種情況。該公式為＝IF(所觀測(cè)的bin＞2*理想bin，1，0)該“多于兩倍”統(tǒng)計(jì)量能夠突出在DMT bin使用分布中分配何時(shí)朝向較高頻率bin“傾斜”。圖9中示出了這種情況的示例。圖9中的特定情況的多于兩倍的統(tǒng)計(jì)量為45。對(duì)于大部分無(wú)故障線路而言，統(tǒng)計(jì)量處于0到5的范圍。可以將此測(cè)試結(jié)果顯示在顯示器64上。
結(jié)果對(duì)要進(jìn)行測(cè)試的各條線路計(jì)算上述測(cè)量和統(tǒng)計(jì)量，并將這些測(cè)量和統(tǒng)計(jì)量與用于提供各種情況的清楚信息的曲線圖進(jìn)行比較，這些曲線圖隨后可以由有經(jīng)驗(yàn)的工程師來(lái)查看。另選地，可以將故障檢測(cè)裝置6設(shè)置用來(lái)向中央單元發(fā)送自動(dòng)故障報(bào)警以記錄該故障。
可以分別或者以組合的方式來(lái)提供比較測(cè)試結(jié)果。例如，從故障檢測(cè)裝置輸出的數(shù)據(jù)可以包括所有上述測(cè)試的各個(gè)讀數(shù)。另外地或者另選地，故障檢測(cè)裝置可以執(zhí)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理以將各個(gè)測(cè)試的結(jié)果合并為單個(gè)讀數(shù)。
與那些理想分布不同的分布可以表示其它測(cè)試所不能突出的線路問(wèn)題。實(shí)際上，對(duì)于所檢測(cè)的某些故障，只有根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)才能表示存在線路問(wèn)題，而所有其它測(cè)試的返回值都在理想范圍之內(nèi)。
已經(jīng)表明了線路數(shù)據(jù)包含反映線路和設(shè)備狀況的信息。本發(fā)明提供了一種診斷工具，該診斷工具能夠利用該數(shù)據(jù)并相對(duì)于該線路的比特率的適當(dāng)模型進(jìn)行測(cè)試。
由于具有在故障診斷中使用這些線路數(shù)據(jù)的可能性，所以預(yù)計(jì)這些信息可用于所有線路。
以上說(shuō)明涉及所考慮的特定比特率。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解這些比特率只是示例性的，并且對(duì)本發(fā)明沒(méi)有限制作用。本發(fā)明可以應(yīng)用于具有不同比特率、長(zhǎng)度和類(lèi)型(例如，雙絞銅線或光纖)等的線路。數(shù)據(jù)分析儀62可以包括被認(rèn)為適用于線路測(cè)試的任何模型。同樣，以上描述了線路的bin占用率的具體特性。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，可以考慮其它線路特性，例如線路的信噪比容限。
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的其它修改和變化對(duì)于閱讀了本說(shuō)明書(shū)的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的，并且這些修改和變化落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)電話線路上的故障的方法，該方法包括將所測(cè)量的所述線路的特性與至少一個(gè)模型進(jìn)行比較，所述一個(gè)模型或多個(gè)模型模擬了所述電話線路的理想特性；以及如果所測(cè)量的特性與所模擬的理想特性之間的差異大于一預(yù)定閾值，則響應(yīng)于所述比較產(chǎn)生故障報(bào)警信號(hào)，其中所述特性包括與所述線路上的多個(gè)預(yù)定頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中一模型模擬預(yù)定數(shù)據(jù)速率下的所述理想特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述比較涉及吻合度測(cè)試。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述比較涉及計(jì)算卡方檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中所述比較涉及對(duì)于所測(cè)量的特性和所述理想特性將所述預(yù)定頻段內(nèi)的零的數(shù)量進(jìn)行比較。
6.根據(jù)權(quán)利要求3到5中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述比較涉及計(jì)算連續(xù)的所述預(yù)定頻段之間的絕對(duì)差值的總和。
7.根據(jù)權(quán)利要求3到6中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述比較涉及計(jì)算其數(shù)據(jù)小于理想數(shù)據(jù)的所述預(yù)定頻段的數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述比較涉及計(jì)算其數(shù)據(jù)小于理想數(shù)據(jù)的50％的所述預(yù)定頻段的數(shù)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求3到8中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述比較涉及計(jì)算其數(shù)據(jù)大于理想數(shù)據(jù)的所述預(yù)定頻段的數(shù)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述比較涉及計(jì)算其數(shù)據(jù)為理想數(shù)據(jù)的200％的所述預(yù)定頻段的數(shù)量。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述線路的特性表示通過(guò)所述線路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的頻率分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述線路的特性表示離散多音的bin占用率分布。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述電話線路為數(shù)字用戶線。
14.一種生成在檢測(cè)電話線路故障的方法中使用的模型的方法，所述故障檢測(cè)方法包括將所測(cè)量的線路特性與一模型進(jìn)行比較，所述模型模擬了所述電話線路的理想特性；以及如果所測(cè)量的特性和所模擬的理想特性之間的差異大于一預(yù)定閾值，則響應(yīng)于所述比較產(chǎn)生故障報(bào)警信號(hào)，所述模型生成方法包括接收表示電話線路特性的數(shù)據(jù)；以及形成總體上表示所述線路的所接收特性的模型，其中所述特性包括與所述線路上的多個(gè)預(yù)定頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的特性。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括形成各種比特率的線路特性的模型。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，還包括為所述預(yù)定頻段的子集生成線路特性的模型。
17.一種用于檢測(cè)電話線路上的故障的裝置，所述裝置包括輸入端，用于接收來(lái)自要進(jìn)行故障測(cè)試的線路的數(shù)據(jù)；處理器，用于測(cè)量所述數(shù)據(jù)的特性；比較器，用于將所測(cè)量的線路特性與一模型進(jìn)行比較，所述模型模擬了電話線路的理想特性；以及故障報(bào)警設(shè)備，如果所測(cè)量的特性與所模擬的理想特性之間的差異大于一預(yù)定閾值，則響應(yīng)于所述比較產(chǎn)生故障報(bào)警信號(hào)，其中所述特性包括與所述線路上的多個(gè)預(yù)定頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的特性。
18.一種用于監(jiān)測(cè)電話線路的質(zhì)量的方法，該方法包括將所述線路的測(cè)量特性與一模型進(jìn)行比較，所述模型模擬了所述電話線路的理想特性，所述比較步驟包括所測(cè)量的特性和所模擬的理想特性之間的吻合度測(cè)試，其中所述特性包括與所述線路上的多個(gè)預(yù)定頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的特性。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，如果所測(cè)量的特性與所模擬的理想特性之間的比較在統(tǒng)計(jì)上具有顯著差異，則響應(yīng)于所述比較產(chǎn)生故障報(bào)警信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，還包括在一段時(shí)間內(nèi)周期性地執(zhí)行所述比較步驟以監(jiān)測(cè)該時(shí)間段內(nèi)的所述電話線路特性的變化。
全文摘要
一種用于檢測(cè)電話線路上的故障的方法和裝置，所述方法包括將所測(cè)量的線路特性與一模型進(jìn)行比較，所述模型模擬了所述電話線路的理想特性；以及如果所測(cè)量的特性和所模擬的理想特性之間的差異大于一預(yù)定閾值，則響應(yīng)于所述比較產(chǎn)生故障報(bào)警信號(hào)，其中所述特性包括與所述線路上的多個(gè)預(yù)定頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的特性。
文檔編號(hào)H04M3/22GK1643885SQ03807261
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月28日
發(fā)明者尼古拉斯·倫特, 保羅·伯索爾, 麥克爾·威廉·貝克福德, 安德魯·大衛(wèi)·查特爾 申請(qǐng)人:英國(guó)電訊有限公司