способ, устройство и программный продукт для оценки свойств линии передачи системы связи

Формула изобретения

1. Способ определения оценки, по меньшей мере, одного свойства передачи линии передачи системы связи, заключающийся в том, что:

передают в линию, по меньшей мере, один сигнал, принимают из линии, по меньшей мере, один результирующий сигнал, определяют оценку из соотношения между переданным сигналом или сигналами и принятым результирующим сигналом или сигналами, отличающийся тем, что переданный сигнал или сигналы вместе содержат, по меньшей мере, две частоты, для которых абсолютное значение постоянной распространения линии, умноженное на длину линии, меньше .

2. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, одно свойство передачи, которое должно быть определено, является одним или более из длины линии, сопротивления линии, емкости линии, индуктивности линии или типа нагрузочного импеданса линии.

3. Способ по п.1 или 2, в котором переданный сигнал или сигналы вместе содержат, по меньшей мере, три частоты, для которых абсолютное значение постоянной распространения линии, умноженное на длину линии, меньше, чем .

4. Способ по п.1 или 2, в котором выполняют вторую оценку, используя только те частоты первой оценки, для которых согласно первой оценке, абсолютное значение постоянной распространения линии, умноженное на длину линии, меньше .

5. Способ по п.4, в котором выполняют последующие дополнительные оценки таким же путем, пока абсолютное значение постоянной распространения линии, умноженное на длину линии, остается меньше для частот, используемых в соответствии с оценкой, основанной на этих частотах.

6. Способ по п.1 или 2, в котором частоты, используемые для второй оценки, выбирают в зависимости от длины линии или емкости, определенных из первой оценки.

7. Способ по п.1 или 2, в котором упомянутые, по меньшей мере, две частоты находятся в пределах диапазона частот обычной телефонной сети (POTS).

8. Способ по п.3, в котором упомянутые, по меньшей мере, три частоты находятся в пределах диапазона частот обычной телефонной сети (POTS).

9. Способ по п.1 или 2, в котором упомянутые сигнал или сигналы передают и принимают посредством приемопередатчика для нормальной работы линии передачи.

10. Способ по п.9, в котором упомянутый приемопередатчик является приемопередатчиком POTS.

11. Способ по п.9, в котором соотношение между переданными и принятыми результирующими сигналами регулируют, чтобы компенсировать влияние приемопередатчика на сигналы.

12. Способ по из п.1 или 2, причем способ используют для оценки, по меньшей мере, одного свойства передачи линии передачи длиннее, чем около 6,4 км.

13. Устройство для выполнения способа по любому из пп.1-12, содержащее средство для передачи сигнала и приема результирующего сигнала из линии передачи системы связи и средство для определения оценки из соотношения между переданным сигналом и принятым результирующим сигналом.

14. Устройство по п.13, причем устройство является линейной панелью узла связи.

15. Устройство для выполнения способа по любому из пп.1-12 во взаимодействии с, по меньшей мере, одной линейной панелью узла связи, причем линейная панель содержит средство для передачи сигнала и приема результирующего сигнала из линии передачи системы связи, и устройство содержит средство для определения оценки из соотношения между переданным и принятым результирующим сигналом.

16. Устройство по п.15, причем устройство предназначено для выполнения способа по любому из пп.1-12 во взаимодействии с, по меньшей мере, одной линейной панелью и, по меньшей мере, с одной другой частью узла связи.

17. Узел связи для выполнения способа по любому из пп.1-12, содержащий средство для передачи сигнала и приема результирующего сигнала из линии передачи системы связи и средство для определения оценки из соотношения между переданным сигналом и принятым результирующим сигналом.

18. Машиночитаемый носитель, содержащий сохраненный на нем программный продукт для осуществления, при его исполнении, способа по любому из пп.1-12 на устройстве по любому из пп.13-17.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области анализа линий передачи.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для работы сетей связи большой интерес представляет измерение свойств линий передачи сетей. Результаты таких измерений могут использоваться, например, для обнаружения отказов, определения местоположения отказов, прогнозирования некоторых отказов, которые близки - к появлению, и оценки пригодности и пропускной способности линии для некоторых услуг типа цифровой абонентской линии (DSL).

Для оценки свойств линий можно использовать множество способов и устройств.

Испытание несимметричной линии, SELT, является важным способом проведения испытаний. В этом способе свойства линии оцениваются по результатам измерений, сделанных только на одном конце линии.

Одним из классов оборудования SELT является специализированное измерительное оборудование с физическим доступом для испытания. Измерительное устройство специального назначения при проведении измерения гальванически соединяется с линией передачи.

Такие измерения могут проводиться различными способами. Емкость может быть оценена при приложении к линии напряжения и его отключении, измеряя при этом время спада напряжения.

Длина линии может измеряться, например, посылая импульс и измеряя время прихода отраженного импульса, так называемый способ измерения коэффициента отражения, TDR.

Однако гальванический доступ требует специальных мер. Он может обеспечиваться либо подключением вручную к линии, которая должна измеряться, либо с помощью линейных панелей узла связи, обслуживающих линии, нуждающиеся в специальном оборудовании (например, реле), чтобы обеспечить гальванический доступ, когда это необходимо. Это является главным недостатком.

Кроме того, испытательное устройство обычно может за один раз выполнить одно измерение. Использование множества таких испытательных устройств обходится дорого, и может быть проблематичным одновременно организовать гальванический доступ к нескольким линиям, нескольким испытательным устройствам, в зависимости от организации обеспечения гальванического доступа.

Более привлекательное решение состоит в том, чтобы для испытания получать доступ к линиям через обычные тракты сигналов линейных панелей станций связи. Доступ можно получать ко многим линиям одновременно, при этом специализированного оборудования не требуется.

Существующие линейные панели часто имеют встроенные функциональные средства для простого испытания линии, например, измерения сопротивления и напряжений между жилами пары и между каждой жилой и землей. Однако точность таких встроенных функциональных средств часто низкая.

В патентной заявке PCT/SE2004/000718 раскрыт способ, в котором длина линии передачи может быть определена, анализируя соотношение между посланным сигналом и принятым результирующим сигналом.

Соотношение регулируется для учета влияния приемопередатчика на сигналы, и вычисляется входной импеданс линии как функция частоты. Длина затем определяется по периодическому поведению абсолютного значения импеданса. Способ работает недостаточно хорошо для длин линий свыше около 1,5 км и использует частоты в диапазоне от 30 кГц до 1 МГц.

Отраженный импульс, подобный импульсу при TDR-измерении, может быть вычислен посредством обратного преобразования Фурье входного импеданса линии, в котором сначала определяется входной импеданс линии, как описано выше. Требуется широкополосное измерение входного импеданса линии. Таким способом могут измеряться длины линии до около 6,4 км. Выполнение этого способа раскрыто в документе EDA 2.1 Испытание линий, EN/LZT 108 7773 R1A, Ericsson AB, март 2005 г.

Известные способы оценки свойств линий передачи систем связи страдают теми недостатками, что требуют специализированного оборудования или физического доступа при испытаниях, имеют низкую точность или не работают для длинных линий. Обычно только одно или несколько свойств линии могут быть оценены по одному результату измерения.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков при оценке свойств передачи для линии передачи систем связи.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, не зависящего от специализированного оборудования или физического доступа для испытаний, имеющего требуемую точность, работающего для более длинных линий и способного: оценивать большее количество свойств по результату одиночного измерения. Дополнительная задача состоит в создании устройства и программного продукта для выполнения способа.

Поставленная задача решена путем создания способа, в котором сигнал посылают в линию передачи, результирующий сигнал принимают, при этом свойства при передаче оценивают по соотношению между посланными и принятыми сигналами, причем посланный сигнал содержит, по меньшей мере, две частоты, для которых абсолютное значение постоянной распространения линии, умноженное на длину линии, меньше .

Если на момент измерения неизвестно, удовлетворяют ли используемые частоты этому критерию, первая оценка может быть сделана, используя заранее определенный набор частот. Частоты для использования при второй или последующей дополнительной оценке затем выбирают на основе результатов первой или предыдущей оценки.

Несколько более подробно, свойства линии могут (как описано выше), в целом, определяться из соотношения между переданным сигналом и принятым результирующим сигналом. На сегодня определено, что если переданный сигнал соответствует определенному критерию, то могут измеряться более длинные линии, чем это было возможно ранее. При этом достигается разумная точность и несколько свойств могут быть оценены по результатам одного единственного измерения. Если желательно, линейная панель, используемая для обычной работы линии, может использоваться для передачи и приема сигналов, при этом нет необходимости в физическом доступе для испытания. Линейная панель может быть даже стандартной панелью обычной телефонной сети (POTS).

Критерий состоит в том, что переданный сигнал (или сигналы), содержит, по меньшей мере, две частоты, для которых абсолютное значение постоянной распространения линии, умноженное на длину линии, меньше . Когда этот критерий выполняется, становится возможным вычислить свойства линии иным способом, чем известный, и дающим в важных аспектах лучшие результаты.

Способ выполняется следующим образом. Входной импеданс линии, как функция частоты, определяется из соотношения между переданными и принятыми сигналами. Для диапазона частот, соответствующего критерию, можно использовать разложение в ряд Тейлора, чтобы выразить входной импеданс линии, используя постоянные линии и частоту. После отбрасывания членов более высокого порядка и подстановки измеренных значений результирующая система уравнений может быть решена, и константы линии получены при условии, что имеются, по меньшей мере, две частоты. Если имеется более двух частот, система уравнений является переопределенной и решение находится, используя метод наименьших квадратов. Большее количество частот обычно дает лучшую точность.

Таким образом, преимущество настоящего изобретения состоит в том, что способ может использоваться с помощью обычных трактов прохождения сигнала (например, трактов речевых сигналов в случае панели POTS) через линейную панель для обычной работы линии передачи, и, таким образом, никакой физический доступ при испытаниях не требуется.

Дополнительным преимуществом является то, что в настоящем изобретении используется диапазон работы POTS, причем он может использоваться через панель POTS.

Преимущество использования панели POTS состоит в том, что такие панели широко распространены на узлах связи.

Другое преимущество состоит в том, что если диапазон POTS используется для измерения (независимо от того, через панели POTS или нет), это может выполняться без нарушения текущего графика DSL.

Дополнительно, важным преимуществом является то, что свойства могут оцениваться для более длинных линий, чем это было возможно раньше, используя сравнение между переданным и принятым результирующим сигналом, измеренным через линейную панель.

Также, преимущество использования диапазона POTS (то есть относительно низких частот) заключается в том, что затухание сигнала в линии передачи обычно ниже для более низких частот. Низкое затухание означает, что приемлемая мощность принимаемого сигнала может быть получена для более длинных линий, то есть могут измеряться более длинные линии.

Другое преимущество состоит в том, что настоящее изобретение имеет лучшую точность, чем измерительные функциональные средства, встроенные в панели POTS, соответствующие предшествующему уровню техники.

Также, преимущество состоит в том, что по результатам одного измерения может быть определено большее количество параметров, чем раньше.

Дополнительное преимущество состоит в том, что много измерений могут осуществляться одновременно, не требуя больших затрат. Большие объемы измерений могут планироваться и осуществляться автоматически на обычной основе.

Другое преимущество состоит в том, что линейные панели могут быть сделаны дешевле, если реле, которые обеспечивают гальванический доступ линии к специализированному испытательному оборудованию, больше будут не нужны.

Еще одно преимущество состоит в том, что вычисления, используемые в способе в соответствии с изобретением, не предъявляют высоких требований в числовом отношении и могут быть реализованы при малой мощности вычислительных средств.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает блок-схему упрощенной установки центрального узла связи согласно изобретению;

Фиг.2, 3 - блок-схемы упрощенной структуры линейной панели POTS согласно изобретению;

Фиг.4 - график зависимости частот от длины кабеля для режима, когда абсолютное значение постоянной распространения, умноженной на длину линии, равно для различных типов кабелей ESTI, согласно изобретению;

Фиг.5 - упрощенная блок-схема линейной панели POTS, линии передачи и нагрузочного импеданса согласно изобретению;

Фиг.6 - блок-схема последовательности операций способа определения свойств передачи линии передачи системы связи.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Линии 60 (фиг.1) передачи системы связи обычно нагружаются на одном конце на участке 61 в помещениях клиента, а на другом конце - на установке 130 центрального узла связи. Здесь линии обычно подключаются к линейным панелям 100. Линейные панели 100 обычно управляются процессором 110 узла связи. Большой интерес представляет возможность измерения свойств линий 60 из установки 130 центральной станции.

Начальными этапами настоящего способа являются посылка сигнала по линии 60 передачи и прием результирующего сигнала. По соотношению между сигналами затем вычисляют комплексный входной импеданс линии для каждой из множества частот, присутствующих в сигналах. По этому импедансу могут быть определены другие свойства передачи линии.

Ниже описано, как на практике использовать способ, когда сигналы посылаются и принимаются через линейную панель 100 и когда линейная панель является линейной панелью POTS.

С некоторым упрощением, линейная панель 10 POTS имеет структуру, показанную на фиг.2. Линия 60 передачи подключена к аналоговому входному устройству 50, которое соединено с цифроаналоговым (D/A) преобразователем 30 и аналого-цифровым (A/D) преобразователем 40.

Аналоговое входное устройство содержат усилители и другие аналоговые схемы, такие как линейный трансформатор и гибридные схемы для разделения посылаемых и принимаемых сигналов.

Аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи вместе с аналоговым входным устройством образуют приемопередатчик 20.

Сигнал S_in(t), который должен передаваться по линии 60, подается в цифровой форме на приемопередатчик 20, где в цифроаналоговом преобразователе 30 он преобразуется в аналоговое напряжение, которое передается по линии через аналоговое входное устройство 50. Входящий сигнал принимается из линии через аналоговое входное устройство аналого-цифровым преобразователем 40, который преобразует его в цифровой сигнал и выводит из приемопередатчика как сигнал S_out (t).

Для измерительных целей измерительный сигнал MS _in(t) в цифровой форме может быть подан на приемопередатчик и затем передан по линии передачи. Результирующий сигнал будет приниматься от линии и подаваться в цифровой форме приемопередатчиком как сигнал MS_out(t).

Цифровые сигналы MS_in(t) и MS_out(t) обычно представляются во временной области. Они могут быть преобразованы в представление в частотной области с помощью обычного быстрого преобразования Фурье (FFT), при котором сигнал MS_in(t) преобразуется в сигнал V_in(f) и сигнал MS_out(t) преобразуется в сигнал V_out(f).

Соотношение между переданным и принятым сигналами в функции частоты называют передаточной функцией отраженного сигнала (эха), H_echo(f). Она определяется следующим образом:

H_echo (f)=V_out(f)/ V_in(f)

Передаточная функция отраженного сигнала H_echo(f) является комплексной и зависит как от характеристик линии, так и от характеристик приемопередатчика. Сигналы V_in(f), V_out (f) являются комплексными преобразованиями Фурье переданного и принятого сигналов.

Следовательно, чтобы определить входной импеданс линии Z_in(f) из передаточной функции отраженного сигнала H_echo(f) должны быть рассмотрены характеристики приемопередатчика 20.

Влияние приемопередатчика, для целей способа, может характеризоваться тремя калибровочными параметрами, Z_ho(f), Z_hyb(f) и H (f). Все они являются комплексными и частотно-зависимыми.

Параметр H (f) является частотно-зависимой передаточной функцией отраженного сигнала для приемопередатчика с соединением разомкнутой линии, т.е. отсутствует соединение линии. Параметр Z_hyb (f) является импедансом приемопередатчика, измеряемым в соединениях линии линейной панели, то есть импедансом панели, если смотреть со стороны линии. Параметр Z_ho(f) может быть выражен как Z_ho(f)=Н₀ (f)·Z_hyb (f), где параметр H₀(f) является комплексной и частотно-зависимой передаточной функцией отраженного сигнала для приемопередатчика с короткозамкнутыми соединениями линий, и параметр Z_hyb (f) определятся, как указано выше.

В дополнение к схеме аналогового входного устройства 50 приемопередатчик 20 может также обеспечивать цифровую фильтрацию сигналов в цифровых фильтрах 70 и 80 (фиг.3). Сигнал, который должен быть передан, подвергается тогда цифровой фильтрации линейной панелью перед тем, как будет передан, и принятый результирующий сигнал подвергается цифровой фильтрации после того, как был преобразован аналого-цифровым преобразователем 40. В целях способа такие фильтры могут отключаться или оставаться включенными. В последнем случае эффект цифровой фильтрации сигналов может, конечно, быть включен, когда определяются значения калибровочных параметров, чтобы компенсировать влияние фильтров на сигналы.

Сигналы MS_in(t) и MS_out(t) (а также V_in(f) и V_out (f)) относятся тогда к переданному сигналу перед фильтрацией и к принятому сигналу после фильтрации соответственно (фиг.3).

Порядок определения и использования калибровочных параметров Z_ho(f), Z_hyb(f) и H (f) описан достаточно подробно в патентных заявках PCT/SE2004/000296, PCT/SE2004/000566 и PCT/SE2004/000718 (опубликованных как WO 2004/100512, WO 2004/100513 и WO 2004/099711).

Комплексный частотно-зависимый входной импеданс линии передачи со стороны интерфейса линейной панели может быть вычислен как

Z_in(f)=(Z_ho(f)-Z_hyb (f)·H_echo(f)/(H_echo(f)-H (f))

где H_echo(f)= V_out(f)/ V_in(f)

Таким образом, когда сигнал V_in(f) был передан и сигнал V_out (f) был принят, входной импеданс линии может быть определен, как показано выше.

Выше было указано, что прикладывается напряжение и измеряется принятое результирующее напряжение. Однако, в принципе, один или оба сигнала могут быть токами, так что входной импеданс линии может быть вычислен из соотношения между сигналами.

Требуется, чтобы были представлены, по меньшей мере, две частоты, удовлетворяющие критерию сходимости, объясненному ниже. Большее количество частот обычно дает лучшую точность. Конечно, можно передавать и принимать несколько сигналов, когда сигналы вместе содержат требуемое количество частот, при условии, что возможно определить входной импеданс линии.

Сигналы могут передаваться и приниматься специализированным измерительным оборудованием или через обычные тракты передачи линейной панели, к которой подключена линия. Линейная панель может быть линейной панелью типа POTS, как описано выше, или другого типа.

В зависимости от типа сигналов и используемого оборудования формула для определения входного импеданса линии может отличаться от описанной выше.

Определение констант линии по входному импедансу

Линия передачи может быть описана удельными параметрами на единицу длины: последовательное сопротивление R, последовательная индуктивность L, шунтирующая проводимость G и шунтирующая емкость С (например, в единицах измерения Ом/км, Гн/км, См/км и Ф/км, соответственно). Они называются первичными параметрами типа кабеля.

Для частот, используемых для настоящего изобретения, первичные параметры могут быть обоснованно приняты как постоянные и независимые от частоты.

Постоянная распространения и характеристический импеданс Z₀ определяются через первичные параметры R, L, G и С, то есть,

и ,

соответственно.

Для разомкнутой на конце линии передачи длиной d входной импеданс может быть выражен следующим образом:

Z_in=Z ₀coth( d)

Используя разложение dcoth( d) в ряд Тейлора и после некоторых преобразований входной импеданс может быть выражен следующим образом:

где =R*d, =L*d, =G*d, =C*d, =2 f и f обозначает частоту.

Удельные значения , , и называются константами линии. Разложение в ряд действительно (или сходится) для | d|< .

На практике шунтирующей проводимостью линии передачи можно пренебречь (G=0). Аналогично, члены более высокого порядка, кроме первых трех или, самое большее, четырех членов, пренебрежимо малы. Это позволяет выразить Z_in как чистый полином:

где коэффициенты а_k могут быть явно связаны с константами линии, то есть:

Представление входного импеданса линии как частотного полинома упрощает оценку констант линии для абонентской линии до решения обычных уравнений. Функция квадратичной ошибки может быть представлена следующим образом:

где Z_in(j _m) - спектральная составляющая измеренного Z _in, которая используется для оценки, и N - общее количество спектральных составляющих (частот), используемых для оценки.

Решение для коэффициентов a_-1 а₂ (например, обычный метод наименьших квадратов для нахождения набора коэффициентов, которые дают минимальное значение ²) ведет к оценке с минимальной дисперсией констант линии, таких как , , и .

В дальнейшем мы рассматриваем действительную и мнимую части вышеупомянутого уравнения отдельно, то есть:

.

Обычные уравнения могут решаться в частотной области для действительной и мнимой частей отдельно, поскольку четные коэффициенты связаны исключительно с действительной частью, тогда как нечетные коэффициенты связаны с мнимой частью. Только две спектральных составляющих (частоты) входного импеданса линии Z_in требуются, чтобы найти решения для этих четырех коэффициентов a_k. Большее количество частот будет обычно давать лучшую точность.

Когда коэффициенты а_k определены, константы , , и могут быть определены следующим образом:

или альтернативно

Из опыта, определение из a₁, а не из а₂ обычно является лучшим выбором с точки зрения точности.

Определение длины линии

Когда удельная емкость линии известна, длина линии d вычисляется с помощью известного или вероятного значения С (емкость на единицу длины линии), например 50 нФ/км.

Выбор частот

Разложение в ряд Тейлора, используемое в выражении входного импеданса линии, действительно при | d|< (радиус сходимости). Следовательно, частоты должны быть выбраны так, чтобы | d|< . Это показано на фиг.4, где представлены графики | d|= для различных кабелей ETSI. Область ниже и слева от кривой для определенного типа кабеля является областью, в которой критерий сходимости выполняется для данного кабеля при различных длинах кабеля и частот.

Выбор частот измерительного сигнала, таким образом, зависит от длины и первичных параметров линии передачи, которые могут быть неизвестны. Чтобы решить эту проблему, сначала для грубой оценки длины и констант линии используют широкий диапазон частот. Затем делается более точная оценка, используя частоты, которые удовлетворяют критерию сходимости.

Это может быть сделано следующим последовательным способом. Первая оценка делается, используя много частот. Из полученных таким образом оценок , , и (где можно пренебречь, то есть принять равной нулю) можно определить, какие из используемых частот удовлетворяют критерию сходимости | d|< , где для каждой частоты .

(Таким образом, выполнение критерия сходимости может быть оценено непосредственно из констант линии без того, чтобы сначала оценивать длину линии.)

Те частоты, которые не удовлетворяют критерию сходимости, исключаются, и вычисление повторяется. И снова, те частоты, которые согласно новой оценке не удовлетворяют критерию сходимости, исключаются из вычислений. Процесс повторяется до тех пор, пока не останется набор частот, для которого оценки констант линии указывают, что критерий сходимости удовлетворяется для всех частот, используемых для оценки.

Также возможно начинать оценку только с нескольких низких частот и последовательно добавлять в оценку более высокие частоты, пока оценка не покажет, что следующая частота, которая должна быть добавлена, не удовлетворяет критерию сходимости. Например, первая оценка может основываться на тонах 3 и 4 (как определено ниже) и далее последовательно будут добавляться более высокие тона.

Точность обычно будет улучшаться с каждым добавленным тоном, главным образом из-за пониженного влияния шумов. Однако третий тон обычно будет вносить наибольший вклад в повышение точности, а вклад последующих тонов будет меньше. Следовательно, оценка, основанная на трех частотах, в некоторых реализациях является оптимальной.

В одном из вариантов осуществления изобретения использовались следующие простые правила. Ряд частот, начиная с 125 Гц и с интервалом 125 Гц вплоть до 3625 Гц, определяется как тона 1-29.

Первая грубая оценка делается, используя все тона. Затем

- для кабелей с оценочной длиной более 4 км используются тона 1-14 (125-1750 Гц),

- для кабелей с оценочной длиной менее 3 км используются тона 14-29 (1750-3625 Гц),

- в остальных случаях используются тона 1-25 (125-3125 Гц).

В другом варианте осуществления первая грубая оценка делается, используя все тона, и затем

- для кабелей с оценочной длиной более 6 км используются тона 3-13 (375-1625 Гц),

- для кабелей с оценочной длиной более 3 км используются тона 6-26 (750-3250 Гц),

- в остальных случаях используются тона 3-15 (375-1875 Гц).

Другими факторами, которые могут рассматриваться при выборе частот, являются частотно-зависимый шум (зашумленных частот можно избегать) и тот факт, что на очень низких частотах проводимостью G нельзя пренебрегать для всех типов кабелей (очень низких частот можно избегать).

Например, чтобы избежать низких частот, можно использовать частоты выше или равные 125 Гц или, например, выше или равные 375 Гц.

Дополнительно, если не использовать специализированное измерительное оборудование, может оказаться невозможным использовать сигналы постоянного тока (например, при посылке сигналов через большинство линейных панелей), что в данном случае может налагать ограничение, что частота должна быть больше нуля.

Достигнутая и достижимая точность

Оценка , , и была проверена на имитаторах кабелей и на реальных кабелях на кабельных барабанах, а также на реальных линиях передачи в полевых условиях.

В целом, для кабелей длиной до 9 км и можно оценить с точностью приблизительно 2-6%. Кабели длиной до 11 км были измерены с ошибками приблизительно 15-20%. Точность оценки длины является такой же, как ошибка плюс любая ошибка, вводимая ошибочным значением емкости на один километр.

Оценка обычно имеет значительно более низкую точность, часто порядка 30%.

Оценка типа нагрузочного импеданса

Выше предполагалось, что линия на конце разомкнута или что нагрузочный импеданс таков, что условия линии, в сущности, эквивалентны разомкнутой линии. Когда конец линии не разомкнут, а вместо этого, как показано на фиг.5, подключен нагрузочный импеданс 62, тип нагрузочного импеданса может быть оценен.

Входной импеданс линии передачи, один конец которой нагружен на импеданс Z_T, может быть выражен следующим образом

Пренебрегая G (G=0), это выражение может быть разложено в ряд по переменной j :

Ряд действителен (сходится) для | d|< .

Нагрузочный импеданс Z_T может иметь как резистивную, так и реактивную часть, то есть Z _T=R_T+jX_T. Для наиболее распространенных на практике значений R и С и для частот, используемых для настоящего изобретения, нагрузка в виде последовательного соединения R и С может аппроксимироваться как емкостная нагрузка тогда как нагрузка в виде параллельного соединения R и С может аппроксимироваться как резистивная нагрузка

Сравнение разложения в ряд входного импеданса для короткозамкнутой линии передачи (Z_T=0)

с разложением в ряд для разомкнутой линии передачи (Z_T=0)

показывает, что мнимая часть входного импеданса изменяется приблизительно как или в зависимости от того, является ли линия разомкнутой/емкостно нагруженной или короткозамкнутой/ резистивно нагруженной.

Следовательно, мнимая часть как функция частоты может использоваться для различия между разомкнутой/емкостно нагруженной линией или короткозамкнутой/резистивно нагруженной линией. Абсолютное значение мнимой части на очень низкой частоте (например, 125 Гц) сравнивается с абсолютным значением мнимой части на частоте примерно от 1 до 2 кГц. Если абсолютное значение мнимой части на низкой частоте больше, чем абсолютное значение на более высокой частоте, то линия, вероятнее всего, разомкнута на конце или имеет емкостную нагрузку. Если абсолютное значение мнимой части на низкой частоте ниже, то линия, вероятнее всего, короткозамкнута или имеет резистивную нагрузку.

Описание блок-схемы последовательности операций способа

Способ, описанный выше, показан на блок-схеме последовательности операций способа (фиг.6). Способ начинают на этапе 200, на котором сигнал MS_in(t) передается в линию передачи. На этапе 201 результирующий сигнал MS_out(t) принимают. На этапе 202 переданный и принятый сигналы преобразуют в частотную область посредством быстрого преобразования Фурье. На основе преобразованных таким образом сигналов на этапе 203 вычисляют передаточную функцию отраженного сигнала H_echo(f). На этапе 204 на основе H_echo(f) вычисляют входной импеданс линии Z_in (f) и калибровочные параметры Z_ho(f), Z_hyb (f) и H (f). На этапе 205 находят коэффициенты a_-1 -а₂, которые минимизируют функцию квадратичной ошибки ², решая соответствующие обычные уравнения. На этапе 206 константы , , и линии вычисляют на основе коэффициентов а_-1 -а₂. На этапе 207 длину линии вычисляют на основе емкости линии.

На этапе 220 мнимую часть Z _in вычисляют для очень низкой частоты (f1, например, 125 Гц) и высокой частоты (f2, например, 1,5 кГц). На этапе 221 проверяют, является ли абсолютное значение мнимой части Z_in(f) для самой низкой частоты f1 большим, чем абсолютное значение мнимой части Z_in{f) для высокой частоты f2. Если да, то линия на конце, скорее всего, разомкнута или имеет емкостную нагрузку (этап 222). Если нет, то линия на конце, скорее всего, короткозамкнута или имеет резистивную нагрузку (этап 223).

Устройства и схемы для выполнения способа

Способ согласно изобретению может быть осуществлен на установке, показанной на фиг.1. Передачу и прием сигналов по линиям передачи выполняют с помощью линейных панелей 100, тогда как последующую обработку сигналов выполняют на отдельной автоматизированной рабочей станции 120. Линейные панели могут иметь стандартную функцию передачи сигнала по линии передачи и приема результирующего сигнала, которая может использоваться в настоящем изобретении. Цифровое представление сигнала, который должен передаваться, будет выгружаться из автоматизированной рабочей станции 120 в линейную панель. По команде из автоматизированной рабочей станции в линейную панель сигнал передают в линию 60 передачи и принимают результирующий сигнал, который затем передается назад в автоматизированную рабочую станцию. Затем на автоматизированной рабочей станции выполняется оценка согласно способу.

Автоматизированная рабочая станция 120 может управлять испытаниями линий согласно способу для нескольких тысяч линий. Испытания могут планироваться и выполняться на плановой основе, чтобы контролировать любые изменения во времени в свойствах линий. Сравнение с предыдущими результатами для конкретной линии может давать индикацию, что произошла ошибка, что ошибка может произойти в ближайшее время или что какое-то свойство линии постепенно ухудшается. Такая индикация может обнаруживаться автоматически и вызывать срабатывание аварийной сигнализации.

Естественно, функции автоматизированной рабочей станции могут быть распределены по нескольким компьютерам или находиться на одном и том же компьютере вместе с другими функциональными возможностями. Автоматизированная рабочая станция или компьютеры могут также находиться в другом месте, чем установка 130 центрального узла, и осуществлять связь через сеть.

В конкретной реализации такая другая функциональная возможность представляет собой общее управление линейными панелями для DSL. В другой реализации такая другая функциональная возможность относится к другому управлению линиями передачи, так что все или большинство функциональных возможностей в отношении управления линиями передачи выполняются в одном месте. Такая автоматизированная рабочая станция может называться "Copper Plant Manager".

Альтернативно, способ согласно изобретению может быть осуществлен полностью в специализированном испытательном устройстве или в линейной панели (которая может быть или не быть линейной панелью POTS). Также возможно, что часть способа выполняется линейной панелью (в дополнение к посылке и приему сигналов), а остальная часть выполняется процессором 110 станции связи, к которой принадлежит линейная панель. В дополнительной альтернативе способ выполняется частично в линейной панели, частично - в процессоре станции связи и частично - на отдельной автоматизированной рабочей станции.