17.4 Существующие схемы ACM. Наиболее известное применение ACM в спутниковых системах связи – системы DVB-S2 (спецификация EN 302307, утвержд?нная в марте 2005 г


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Глава 17. Адаптивные кодирование и модуляция

(
ACM
)

17.1 Введение

Адаптивное кодирование и модуляция с использованием ПУ кодов
VersaFEC

является технологией, на
кот
о
рую подана заявка на получение патента, полностью разработанной компаниями
Comtech

EF

Data

и

Comtech

AHA

и являющейся их собственностью. Использование этой технологии значительно ув
е
л
и
ч
и-
вает возможн
о
сти спутникового модема
CDM
-
625:



Применение
ACM

позволяет использовать запас на замирание сигнала для повышения проп
у
с
к-
ной способности канала связи


выигрыш
составляет 100% и более по сравнению с традиц
и
о
н-
ными постоянными кодированием и модуляцией (
CCM
). Это достигается за счет автомат
и
ч
е
ск
о-
го выбора
сочетания
типа модуляции и
скорости
ПУ кода
, обеспечивающего максимал
ь
но во
з-
можную пропускную способно
сть.



ACM

повышает пропускную способность несмотря на качество канала связи (шум и другие и
с-
кажения, ясное небо, затухание из
-
за дождя и т.д.). Первоначальные настройки просты, а дал
ь-
нейшего вмешательства оператора не требуется.



При постоянных кодировании и

модуляции сильные затухания из
-
за дождя могут привести к
полному срыву связи и снижению пропускной способности до нуля.
ACM

обеспечивает по
д
де
р-
жание связи при снижении пропускной способности и таким образом повышает надежность к
а-
нала связи.



В модеме
CDM
-
6
25
ACM

применяется в сочетании с ПУ кодами
VersaFEC

и в настоящее вр
е
мя
используется только для передачи трафика с ипользованием
IP
-
протоколов.

Для использования адаптивн
ых

кодирования и модуляции с использованием ПУ кодов
VersaFEC

тр
е
б
у-
ется прошивка ПО ве
рсии 1.4.0 или более поздняя, подключенный модуль
VersaFEC

и соответс
т
вующие
коды а
к
тивации
(
FAST
).

17.2 Предпосылки

Применение адаптивных кодирования и модуляции не являются новым методом.

Он иногда прим
е
ня
л
ся
в системах беспроводной связи, включая наземн
ые СВЧ линии связи и, позднее, в спутниковых л
и
ниях
связи. Основное назначение
ACM



оптимизация пропускной способности беспроводных к
а
налов пер
е-
дачи данных путем

адаптации порядка используемой модуляции и скорости ПУ кода, имеющих прямое
влияние на спектр
альную эффективность (выражающуюся в битах в секунду на Герц) к качес
т
ву канала
связи (шуму или др
у
гим искажениям).

В данном методе подразумевается, что символьная скорость (и
мощность) системы беспр
о
водной связи должна оставаться постоянной. Это гарантиру
ет, что спектр
сигнала не выйдет за пределы отв
е
дѐнной полосы. При заданной символьной скорости и
з
менение мод
у-
ляции и кодирования должны сопровождаться изменением скорости перед
а
чи данных (информационной
скорости)
. Это соответствие выражается уравнением:

С
имвольная скорость = информационная скорость / (порядок модуляции * скорость ПУ кода)

Например, для ФМ
-
4 (порядок модуляции 2) и ПУ кода со скоростью
3/4
:

Символьная скорость = информационная скорость*0.666

Или
с другой стороны
: информационная скорость = с
имвольная скорость * порядок модуляции * ск
о-
рость ПУ кола

Таким образом,

при переходе на модуляцию более высокого порядка

или большую скорость ПУ кода
информационная скорость возрастает, а при переходе на модуляцию более низкого порядка или мен
ь-
шую скорос
ть ПУ кода информационная скорость снижается.

Существуют несколько важных факторов, которые следует учитывать:



Система цифровой связи должна быть способна поддерживать переменную информационную
скорость. Синхронные последовательные интерфейсы (такие как ка
налы связи
G
.703
E
1, раб
о-
тающие с фиксированной информационной скоростью 2.048 Мб/с) не применимы в системах
связи с переме
н
ной информационной скоростью. Единственное практическое применение схем с
переменной скоростью


системы с коммутацией пакетов
, в пр
отоколах которых заложен сп
о
соб
распознавать увеличение или уменьшение доступной пропускной способности. На
и
лучшим
примером является
, поэтому далее обсуждаются схемы, работающие на его основе.



Информационная скорость не может изменяться произвольн
о


уровень шума в канале связи,
выраженный через соотношение
E
b
/
N
0
или соотношение сигнал/шум должен быть приемлемым
для обеспечения надежной связи при заданных порядке модуляции и скорости ПУ кода. То есть
значение уровня шума в канале связи является фак
тором, в соответствии с которым ос
у
щест
в
л
я-
ется адаптация.

17.
3

Требования для применения
ACM

Обобщенный пример применения
ACM

в спутниковых системах связи показан на рисунке 17
-
1. Сущ
е-
ствует несколько важных требований для реализации этой схемы:

а) Модулят
ор и ПУ кодер, способные
мгновенно по команде изменить тип модуляции и (или) скорость
ПУ кода. Эти перестройки должны осуществляться без потери передаваемых данных в любой части
тракта. Блочные ПУ коды являются наиболее подходящими с точки зрения синхрониз
ации. Для об
о
зн
а-
чения сочетания модуляции и ПУ кода в последнее время был введен термин
ModCod

(или
Mod
/
Code
)
.
Модулятор должен п
е
ред началом каждого блока ПУ кода передавать значение
ModCod

для правильной
настройки демодулят
о
ра/декодера.

б) При
ѐ
мник, спос
обный демодулировать и декодировать сигнал, сформированный модулятором и к
о-
дером, описанными в п. а) без предварительной информации о том, когда произойдет изменение м
о
д
у-
ляции и ПУ кода, основываясь
только на принятом значении
ModCod
. Как и при передаче, и
змен
е
ние
настроек приѐмного тракта должно происходить без потери информации.

с) Приѐмник, описанный в п. б), должен осуществлять оценку качества канала связи (в виде соотн
о
ш
е-
ния
E
b
/
N
0
, соотношения сигнал/шум и т.д.) и передавать эту оценку по обратному ка
налу связи на м
о
д
у-
лятор.

д)

Модулятор должен быть способен принять значение оценки качества канала от демодулятора и з
а
тем,
в с
о
ответствии с ранее определѐнным алгоритмом, адаптировать информационную скорость и и
з
менить
параметр
ModCod
, передав его значени
е на приѐмник. Таким образом, информационная ск
о
рость дол
ж-
на быть макс
и
мально возможной при текущем качестве канала связи.





Рисунок 17
-
1.Обобщенный пример применения
ACM

в спутниковых системах связи

17.
4

Существующие схемы

ACM

Наиболее известное примен
ение
ACM

в спутниковых системах связи


системы
DVB
-
S
2

(специфик
а
ция
EN

302307
, утверждѐнная в марте 2005 г.)
. Предназначенный в первую очередь для видеотрансл
я
ции,
стандарт
DVB
-
S
2
также включает двусторонние интерактивные службы.

Основные характеристики п
ередачи:



Четыре возможных типа модуляции: ФМ
-
4, ФМ
-
8, АФМ
-
16 и АФМ
-
32.



Основной тип ПУ кода


LDPC

в сочетании с кодом БЧХ.



При модуляции

ФМ
-
8, АФМ
-
16 и АФМ
-
32 используется перемежение.



Возможны 10 скоростей кодирования: 1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4,
4/5, 5/6, 8/9 и 9/10 в зав
и
с
и-
мости от вида модуляции и других требований системы.



Один блок ПУ кода может иметь длину 64800 бит (нормальный, обозначается 64к блок) или
16200 бит (короткий, обозначение 16к блок).



Адаптивные кодирование и модуляция предназна
чены для оптимизации емкости спутникового
ретранслятора.

Компанией
Hughes


Systems

осуществляется производство средств связи стандарта
DVB
-
S
2
с
ACM
.

17.
5

Недостатки
DVB
-
S
2

Н
есмотря на
то, что
с
тандарт

DVB
-
S
2

несомненно очень эффективен при использов
ании
для виде
о-
трансляции

и высокоскоростной передачи данных
,
он не является универсальным решением и имеет
свои недостатки:



Значительная задержка
. Так называемые короткие блоки слишком велики для
IP
-
приложений в
низкоскоростных каналах связи, требующих мал
ой задержки. Эта проблема об
о
стряется

пр
и
м
е-
нением п
е
ремежения.



Чрезмерная сложность реализации
.

В стандарте
DVB
-
S
2
определено, что длина всех блоков
ПУ к
о
да должна быть постоянна в битах. Это означает, что для каждого сочетания
модуляции и
кода будет перем
енное количество символов, что в свою очередь повышает требования к си
н-
хронизации. Также, из
-
за ограничений по подстройке при модуляции высокого порядка в усл
о-
виях повышенного шума вводятся так называемые пилот
-
символы для облегчения по
д
стройки.



Каскадный
код БЧХ добавлен для снижения влияния неравномерности зависимости и
с-
правляющей способности
LDPC

кодов
от соотношения сигнал/шум
(эффект «
flaring
» или
«
flooring
»).
Со времени принятия стандарта
DVB
-
S
2
LDPC

коды получили значительное ра
з
в
и-
тие и применение сх
емы
LDPC
/БЧХ

уже не является необходимостью. Что ещѐ важнее, с
о
вр
е-
менные
LDPC

коды могут обеспечить почти такую же исправляющую способность при знач
и-
тельно меньшей длине кода.



В режиме
ACM

в стандарте
DVB
-
S
2
не предусмотрена
добавка в канале для передачи
оценки соотношения С/Ш.

Решение
этой задачи было оставлено производителям оборудов
а-
ния. Это показывает, что все системы с
ACM
, стандарта
DVB
-
S
2

или другие,

являются закр
ы
т
ы-
ми, в них может использоваться оборудование только одного производителя. Кроме того,

это
требует выделения дополнительной полосы для передачи оценки соотношения С/Ш
, не вкл
ю-
ченной в расчет скорости кода.


17.
6

ACM
с
VersaFEC

ПУ код
VersaFEC

(зарегистрированный торговый знак
Comtech

AHA
)

в сочетании с новым подходом к
ACM

устраняет все нед
остатки
VersaFEC
, перечисленные выше.


ПУ код
VersaFEC



это

семейство из 12 сочетаний типов модуляций и
LDPC

кодов с короткими бл
о
к
а-
ми, сп
е
циально разработанных для приложений, требующих малой задержки и систем с
ACM
. Тем не
менее, коды
VersaFEC

хорошо по
дходят и для систем с постоянными модуляцией и кодированием.

Для системы с
ACM
, обеспечивающей малую задержку, должны в
ыполняться следующие требования:



Должен использоваться
LDPC

код
с наименьшей длиной блока, обеспечивающий такую же или
близкую исправляющ
ую способность, как и в системах с
DVB
-
S
2
, не требующий прим
е
нения
перемеж
е
ния.



Схема декодера также должна вносить минимально возможную задержку.



Постоянное количество символов на каждый блок ПУ кода для упрощения демодулятора и д
е-
кодера, также снижает за
держку в системе с
ACM
.



Отказ от использования пилотных символов для подстройки частоты при низком соотнош
е
нии
сигнал/шум

за счет использования других схем модуляции, что также упрощает демод
у
лятор.



Сокращение количество вариантов сочетаний модуляции и ПУ
кода.



Включение на физическом уровне добавки для передачи данных оценки соотношения
си
г-
нал/шум
.
Д
обавк
а

не должн
а

отключаться или вк
лючаться


еѐ наличие является одной из о
с-
новных характер
и
стик структуры кадра системы
ACM с
VersaFEC

и должно учитываться п
ри
расчете скорости кода.

Семейство
VersaFEC

LDPC

кодов с короткими блоками

приведено в таблице 17
-
1.

Возможные т
и
пы м
о-
дуляции включают ФМ
-
2, ФМ
-
4, КАМ
-
8 и КАМ
-
16.
В таблице видно, что для поддерж
а
ния п
о
стоянного
количества символов на блок кода, размер бл
ока в битах (данные плюс ко
н
трольная су
м
ма) должен об
я-
зательно меняться, в зависимости как от типа модуляции (влияющего на кол
и
чество бит, передаваемых
одним символом), так и от скорости кода. Для кода
VersaFEC

размер блока м
е
няется от 2 кб до 8,2 кб. В
х
удшем случае длина блока кода
VersaFEC

на 50% меньше, чем «коро
т
кого» блока
DVB
-
S
2
.

Таблица 17
-
1. Набор сочетаний модуляции и ПУ кода
Vers
a
FEC
.


Исправляющая способность кодов
VersaFEC

в сравнении с пределом Шеннона показана на рисунке 17
-
2. Видно, что ха
рактеристики кодов
VersaFEC

равны или близки характеристикам «коротких» к
о
дов
DVB
-
S
2
.

Заметим, что вместо соотношения
E
b
/
N
0
используется соотношение сигнал/шум


условие для сравн
е
ния
ра
з
личных сочетаний модуляции и ПУ кода. Соотношение сигнал/шум определя
ется как
E
b
/
N
0

+
10
log
(спектральная эффективность).


Рисунок 17
-
2. Коды
VersaFEC

по отношению к ограничению пропускной способности

17.
7

Задержка в системах
ACM
с
VersaFEC

В
сис
темах с

ACM

применяются несколько сочетаний модуляции и ПУ кода, каждое из кото
рых имеет
собственное значение задержки, что при этом должно считаться значением величины задержки сист
е
мы
в целом? Ответ прост


задержка худшего с этой точки зрения сочетания модуляции и ПУ кода. Это м
о-
жет кому то п
о
казаться не очевидным, но в задачи дан
ного документа не входит приведение строг
о
го
доказательства этого утверждения
. (Тем не менее, это верное утверждение, несмотря на н
а
личие ст
о-
ронников
существования не каузальных систем и демодуляторов, обладающих магическим свойс
т
вом
отрицательной задержки
…)

В таблице 17
-
2 приводятся данные по времени задержки для каждого сочетания модуляции и ПУ кода
на примере постоянной скорости 100

000 символов в секунду.
Заметим, что при соотношении макс
и-
мальной и минимальной пропускной способности при различных сочета
ниях модуляции и ПУ кода 7:1
время задержки изменяется в гораздо меньшей пропорции


от 25 до 35 миллисекунд. Это является
следствием применения блоков с постоянной длиной в символах. Как показано в примере, задержка для
данной схемы
ACM

в худшем случае со
ставляет 34 миллисекунды + задержка сетевого буфера (размер
буфера регулируется, минимальное значение 20 мс).

Таблица 17
-
2. Пример реализации системы
ACM

с
VersaFEC

с символьной скоростью 100 кс
имволов


ModCod

Модуляция

Скорость
кода

Спектральная э
ф-
фектив
ность, бит
в секунду на герц

Информационная
скорость (пропускная
способность)

Минимальное вр
е-
мя задержки, мс

0

ФМ
-
2

0.488

0.49

49

кб/с

34+
WAN
буфер

1

ФМ
-
4

0.533

1.07

107 кб/с

32+
WAN
буфер

2

ФМ
-
4

0.631

1.26

126 кб/с

30+
WAN
буфер

3

ФМ
-
4

0.706

1.41

141 кб


28+
WAN
буфер

4

ФМ
-
4

0.803

1.61

161 кб/с

26+
WAN
буфер

5

КАМ
-
8

0.642

1.93

193 кб/с

30+
WAN
буфер

6

КАМ
-
8

0.711

2.13

213 кб/с

28+
WAN
буфер

7

КАМ
-
8

0.780

2.34

234 кб/с

27+
WAN
буфер

8

КАМ
-
16

0.731

2.93

293 кб/с

27+
WAN
буфер

9

КАМ
-
16

0.780

3.12

312 кб/с

26+
WAN
буфер

10

КАМ
-
16

0.829

3.32

332 кб/с

25+
WAN
буфер

11

КАМ
-
16

0.853

3.41

341 кб/с

25+
WAN
буфер

Общая задержка системы = худшему значению времени задержки различных сочетаний модуляции и
ПУ кода (
ModCod
0
) = 34 мс+
WAN

буфер


Для сравнения рассмотрим
систему с
DVB
-
S
2

с той же символьной скоростью 100 ксимволов/с. Ст
а
н
о-
вится понятно, что система имеет непредумышленные потери (из
-
за сложности демодулятора), так как
должна обеспечивать постоянную длину блока в битах. Каждый раз при понижении
ModCod

и с
о
кр
а
щ
е-
нии пропус
к
ной способности вырастает задержка из
-
за взаимосвязи размера блока и скорости пер
е
дачи
данных, а не си
м
вольной скорости.

Считая, что для систем с
ACM

обобщенное время задержки равно задержке в худшем варианте соч
е
т
а-
ния м
о
дуляции и кодировки,
видим, что система с
DVB
-
S
2

существенно проигрывает. Для коротких 16
килобитных блоков время задержки 329 мс (+
WAN

буфер) против 34 мс(+
WAN

буфер) для
ACM

с
Ve
r-
saFEC
.

Для 64 килобитных блоков задержка в системах с
DVB
-
S
2

в четыре раза больше.

Будем считать

задержку сетевого б
у
фера 20 мс:

Время задержки системы
ACM

с
DVB
-
S
2

при 64 килобитных блоках и символьной скорости =
1336 мс

Время задержки системы
ACM

с
DVB
-
S
2

при 16 килобитных блоках и символьной скорости =
349

мс

Время задержки системы
ACM

с
VersaFEC

при символьной скорости =
54

мс

Как показано в примере
, задержка в системе
ACM

с
DVB
-
S
2

при 16 килобитных блоках примерно в 7
раз больше, чем в системе с
VersaFEC
, а при 64 килобитных блоках


примерно в 25 раз больше.


17.
8

Настройка
ACM
с
VersaFEC

в
CDM
-
6
25

Для режима
ACM

необходимо
, чтобы в модеме был установлен модуль
PL
-
0000264

и прошивка ПО ве
р-
сии 1.4.0 или выше, а также чтобы имелся соответствующий код опции
FAST

для выбора требу
е
мой
символьной скорости.

Настройка
режима

с передней панели

достаточно проста. Подробное описание настройки модема с п
е-
редней панели приведено в
Главе 5. Действия с передней панелью
.

Для настройки
CDM
-
625 в режиме
ACM с
VersaFEC

необходимо выполнить следующие действия:

Шаги

Действия

Надписи на

дисплее

передней п
анели

1

Выбрать
CONFIG
:
MODE

Установить режим передающего и приемного тракта
IP
-
ACM

Mode: Tx=IP
-
ACM:None Rx=IP
-
ACM:None

(422, V35, G703s, Audio, LVDS, HSSI, IP, ASI)

2

Выбрать

CONFIG
:
TX
-
SYMB

Ввести

требуемую
символьную

скорость

передачи
.
Это
является коре
нным отличием от обычного
порядка

н
а-
стройки
.

Tx
-
IF Freq Power FEC Mod Symb Scrembler

(Data 00192.000kbps, 00131.657ksps)


(ŻŹ)

TxSymbolRate = 01000.000 ksps (ACM Mode)

Data Invert=Off Clock Invert=Off


(ŻŹ
Ÿź
)

3

Выбрать
CONFIG
:
TX
-
POWER

В
вести требуем
ый

выходной уровень.

Output

Power: Mode= Manual (Fixed)


Level=
-
20.0 dBm


(ŻŹ
Ÿź
)

Важно!

Символьная скорость передачи ограничивается введѐнным кодом опции
FAST
. Существуют три
опции:



37

000 символов/с


300

000 символов/с



37

000 символов/с


1200

000 символов/с



37

000 символов/с


4100

000 символов/с

4

Выбрать

CONFIG:
R
X
-
SYMB

Ввести

требуемую
символьную

скорость

приѐма
.
По
д-
держивается асимметричный режим


различные ск
о-
рости приѐма и передачи.

R
x
-
IF Freq FEC

Dem
od Symb
Des
crembler

Eq E
b
N
0

(Data 0
2
0
48
.000kbps, 0
2
1
84
.5
33
ksps)


(ŻŹ)

RxSymbolRate = 01000.000 ksps (ACM Mode)

Data Invert=Off Clock Invert=Off


(ŻŹ
Ÿź
)

5


Выбрать

CONFIG
:
ACM


Настроить параметры режима
ACM

путѐм выбора по
д-
меню
ACM

в меню
CONFIG
.

Далее из подменю
CONFIG: ACM

i.


Min
/
Max

ModCod
:
Здесь

определяется

диапазон

сочетаний

модуляции

и

ПУ

кода

(
см
.
Таблицу 17
-
2)

CONFIG: All Mode Tx Rx Clocks ACM

CnC EDMAC Misc Mask Remote IP

(ŻŹ)

ACM Config: Min/Max
-
ModCod Unlock
-
Action

-

E
b
N
0
-
Margin
)


(ŻŹ)

Min ModCod: 00 (B 0.488 bps/Hs)

Max ModCod: 00 (B 0.488 bps/Hs)

Для того, чтобы система работала с фиксированным сочетанием модуляции и ПУ кода
Min

ModCod

и
Max

ModCod

должны бы
ть равны.

Значение
Max

ModCod

ограничивается введѐнным кодом опции
FAST
.

Например, при опции
FAST
, поддерживающей символьную скорость 4100 килосимволов/с и с заданной
символьной скоростью 4100 килосимволов/с, теоретическая максимальная скорость передачи да
нных будет
14 Мб/с при
ModCod

11
. Однако, если применяется режим
CnC
, с ограничением опции
FAST

10 Мб/с, ма
к-
симальное значение
ModCod

ACM

будет ограничено
ModCod

7
, что соответствует 9,6 Мб/с.

Выбрать
CONFIG
:
MODE

Установить режим передающего и приемного
тракта
IP
-
ACM

Mode: Tx=IP
-
ACM:None Rx=IP
-
ACM:None

(422, V35, G703s, Audio, LVDS, HSSI, IP, ASI)

ii
.→
Unlock
-
Action
:
Здесь

выбираются действия в сл
у-
чае потери захвата удаленным демодулятором. Это
важно, так как система с
ACM

зависит от получения
оценки со
отношения С/Ш с удалѐнного конца для в
ы-
бора оптимального
ModCod
. Возможный выбор:

Перейти на
min

Tx

ModCod

(рекомендуется)

-

или


удерживать установленный режим передачи

When distant
-
end demod loses lock:

Go to min Tx ModCod (Maintain, Min)

(
Ÿź
)

iii
.→

E
b
N
0

margin
:
Это очень важный параметр.
Система с
ACM

осуществляет переключение при пер
е-
ходе через пороговое значение, соответствующее ча
с-
тоте появления ошибочных бит (
BER
) 5х
10

8

для ка
ж-
дого
ModCod

. Однако для предотвращения колебания
меж
ду двумя значениями
ModCod

при точном равенс
т-
ве данному
BER
, вводится гистерезис в 0.3
dB
. Точки
переключения и гистерезис показаны на рисунке 17
-
3


E
b
N
0

Margin = 1.0 dB (0.0


4.5)




(
Ÿź
)

6

Выбрать

CONFIG
:
IP

Swich
-
-
up

WAN

Ввести требуемый размер буфера
WAN
. Минимальный
размер 20 мс, соответствующий скорости передачи
данных при
ModCod
0. Для получения минимальной
задержки не следует неоправданно завышать это зн
а-
чение.

Switch: Mode WAN PerPortCnfg

MAC
-
Learning VLAN Qos Stats


(
ŻŹ
)


Соотношение С/Ш (измеря
е
мое
CDM
-
625)

при заданном пороговом значении
E
b
/
N
0

0
dB

Рисунок 17
-
3. Точки переключения
ModCod

в
CDM
-
625

На графике показаны точки переключения пр
и заданном пороговом значении
E
b
/
N
0

0
dB
. Точки пер
е-
ключения могут быть сдвинуты (увеличены) путем настройки порогового значения
E
b
/
N
0

в пределах от 0
до 4,5
dB

с ш
а
гом 0,5
dB
. В условиях затухания сигнала рекомендуется повышать пороговое значение
для подд
ержания до
с
таточного качества канала (и удержания захвата демодулятора) в промежуток вр
е-
мени между снижением
E
b
/
N
0

и реакцией контроллера
ACM

(переходом на более низкое
ModCod
). См.
раздел Замечания и
р
екоменд
а
ции.

17.
9

Контроль параметров
ACM

В модеме
C
DM
-
625 предусмотрено несколько способов определения текущего состояния системы
ACM
.

C

помощью меню передней панели можно выбрать режим
Monitor
:
ACM
, при этом будут показаны т
е-
кущее значения
ModCod

передающего и приѐмного трактов, а также значение соотношен
ия С/Ш на м
е-
стном и уд
а
лѐнном конце канала связи. Значение соотношения С/Ш показывается в диапазоне от

3
,0
dB

до
+22,0
dB

с разрешением 0,1
dB
. Если местный или удалѐнный демодулятор выйдет из з
а
хвата, вместо
значения С/Ш б
у
дет показано соо
б
щение «Нет син
хронизации» («
No

Sync
»).
При задании р
е
жима
Mon
i-
tor
:

Rx

P
A

будет отображаться соотношение

E
b
/
N
0
в соответствии с выбра
н
ным типом м
о-
дуляции и скоростью к
о
да
. Этот режим удобнее, если пользователь не хочет получать данные о качестве
канала связи в ви
де соотн
о
шения С/Ш.

Точки переключения с высшего на
низшее
ModCod

соответствуют соо
т-
ношению С/Ш, обеспечивающему
BER=5x
10

8

Точки переключения с низшего на
высшее
ModCod

увеличены на 0.3
dB

(гистерезис)

Модулятор

ACM

Буфер
WAN

Ко
ммутатор
*


Инкапсулятор
WAN

Данные

Такт
овая частота

Порты

LAN

Кадры паузы, перед
а-
ваемые в сеть при п
о-
нижении
ModCod

и
снижении пропускной
способности

75% наполнение


остановка

кадров паузы

87
% наполнение


передача

кадров паузы

*
К
оммутатор


CDM
-
625

автоматич
е-
ски выбирает формат
кадров паузы, совме
с-
тимый с внешней сетью

ModCod

Если необходимо просмотреть подробные характеристики сочетания модуляции и ПУ кода (скорость
передачи данных, модуляция, скорость кода), то можно выбрать режим
INFO
:
Tx

или

INFO
:
R
x
.

Кр
о
ме
тог, си
м
вольная скорость и скорость передачи да
нных отображаются в режиме

C
O
NFIG
:
Tx

или

C
O
N-
FIG
:
Rx
.
Обновление дисплея в режимах
INFO

и
C
O
NFIG

происходит динамически и при изм
е
нении
ModCod

параметры будут обновлены.

Выше приведѐнную информацию можно также получить через интерфейсы дистанционного управ
л
е
ния


п
о
следовательный,
SNMP
,
Telnet

или ВЕБ
-
сервер.

Если пользователь использует приложение «Созвездие через
», то изменение состояния дем
о
д
у-
лятора можно контролировать

«на лету». При закольцовывании модема на себя можно изменять зн
а
ч
е-
ние
ModCo
d
, управляя режимом адаптации.

Если пользователь использует осциллограф в режиме
X
-
Y
, то при подаче аналогового сигнала с раз
ъ
е
ма
ав
а
рийных состояний (
Alarms
) можно отслеживать сигнальное созвездие. Преимущество этого сп
о
соба в
том, что изменение типа моду
ляции отслеживается непрерывно, тогда как приложение «С
о
зве
з
дие через
» п
о
зволяет делать это с дискретностью в одну секунду.

Если требуется проверить, соответствуют ли параметры канала связи требуемым, можно использовать
встроенное
устройство контр
оля
частоты появления

ошибочных битов

(
BERT
). Встроенное устройс
т
во
контроля корректно работает при изменении скорости передачи данных во время смены
ModCod
.
Встроенный тестер также может использоваться для контроля срыва синхронизации или появления п
а-
чек
ошибок во время смены
ModCod
.

17.
10

Контроль перегрузок в режиме
ACM

Когда контроллер
ACM

переключает
ModCod

с низшего значения на высшее,
пропускная способность
канала

также немедленно возрастает. Это не является проблемой, так как канал

адаптир
уется
для передачи большего количества пак
е
тов в единицу времени.

Наоборот,
когда контроллер
ACM

пер
е
ключает
ModCod

с высшего значения на низшее,
пропускная
способность

канала
немедленно сокращается. Если буфер инкапсулятора
WAN

(
WAN

FIFO
)
не ско
н
ф
и-
гуриров
ан на максимальный размер, возможно его переполнение
и потеря пакетов прежде, чем си
с
тема
определит состояние пер
е
грузки и уменьшит скорость передачи пакетов.

Для предотвращения потери пакетов при сокращении пропускной сп
о
собности в системе
ACM

модема

CDM
-
625 испол
ь
зуется метод ко
н
троля перегрузок. Он иллюстрируется рисунком 17
-
4:







Рисунок 17
-
4. Контроль перегрузок в режиме ACM м
о
дема
CDM
-
625

Буфер
WAN

(размер которого конфигурируется во время настройки
IP

коммутатора) генерирует два
управляющих сигна
ла, включающих и останавливающих передачу кадров паузы
r
net
. Кадр паузы


это кадр
, предназначенный для управления потоком данных на
MAC
-
уровне. Коммутатор по
д-
держивающий стандарт 802.3х может передавать кадр паузы (с установле
н
ным временем па
узы
0
xFFFF
)
для того, чтобы устройство, подключенное по сети, прекращало передачу данных. Кадры па
у
зы перед
а-
ются до тех пор, пока наполнение буфера не опускается до 75%. При этом возобновляется нормальная
работа с отправкой кадра паузы с установленным врем
енем паузы
0
x
0000
.

Данный алгоритм продемонстрировал высокую эффективность в предотвращении потери пакетов при
сокр
а
щении пропускной способности контроллером
ACM
.

17.
11

Замечания и рекомендации




Система
ACM

с
VersaFEC

предназначена для систем связи точка
-
т
очка. Для еѐ функционир
о
в
а-
ния н
е
обходимо, чтобы оба направления связи работали в режиме
IP
-
ACM
, хотя символьные
скорости пр
я
мого и обратного каналов связи могут быть разные. Если необходимо, чтобы одно
из направлений работало с постоянной модуляцией и ПУ к
одом, то нужно просто выставить зн
а-
чения кода
Min

ModCod

и
Max

ModCod

равными.



Система
ACM

представляет систему управления с замкнутой петлѐй (аналогичной системой я
в-
ляется
система
автоматического управления мощностью излучаемого сигнала


AUPC
).
Поэтому н
еобходимо помнить, что, как во всех подобных системах, скорость реакции
системы зависит от от ряда факторов, в том числе от времени, требующемся на оценку
соотношения С/Ш с необходимой точностью и от времени задержки в спу
т
никовом к
а-
нале связи. По реалисти
чной оценке система
ACM

может справляться с зат
у
ханиями и др
у-
гими помехами, не превышающими 1
dB

в секунду (этот показатель может быть больше при
увеличенном пороговом значении
E
b
/
N
0
).



Алгоритм контроллера
ACM

модема
CDM
-
625 не обязательно переключает
ModC
od

послед
о
в
а-
тельно


если необходимо,
ModCod
0

может быть переключен на
ModCod
11

(и наоборот).
При
первичном з
а
хвате демодулятора при
ModCod
0

контроллер получает соотношение С/Ш на уд
а-
ленном конце и переключает
ModCod
, обеспечивающее максимальную пропускную

сп
о
со
б-
ность.



Не смотря на высокую эффективность системы
ACM
, существуют ограничения в еѐ примен
е
нии.
Не следует ожидать, что демодулятор будет работать с модуляцией КАМ
-
16, если соо
т
н
о
шение
С/Ш резко упадет до 0
dB



демодулятор потеряет захват и система
начнет восст
а
навл
и
ваться с
ModCod
0

(если это задано в настройках). Настоятельно рекомендуется устана
в
ливать
Min

Mo
d-
Cod
=0 а действия при потере захвата


«переход на
Min

ModCod
». Это обесп
е
чит большую н
а-
дежность канала связи.



При работе в режиме
ACM

демодул
ятор осуществляет настройку «вслепую»
-

это означает, что
не имеется предварительной информации о типе модуляции и ПУ коде. Поэтому время н
а
стро
й-
ки дем
о
дулятора будет больше, чем при постоянных модуляции и ПУ коде.
Тем не менее типи
ч-
ное время настройки не
превышает одной секунды при всех символьных скоростях и уровнях
шума.



Работа системы с пороговым значением
E
b
/
N
0

0
dB

даѐт наибольшую эффективность использ
о
в
а-
ния мощности канала связи, но в условиях быстрых затуханий это может привести к потере з
а-
хвата или
высокой
частот
е

появления ошибочных бит

перед переключением на низшее
Mo
d
Cod
.
Для предо
т
вращения этого явления рекомендуется устанавливать пороговое значение
E
b
/
N
0

не
меньше 1
dB



или больше, если затухания особенно сильны или часто повторяются.



Значение M
ax ModCod ограничивается введѐнным кодом опции FAST.

Например, при опции
FAST, поддерживающей символьную скорость 4100 килосимволов/с и с заданной символьной
скоростью 4100 килосимволов/с, теоретическая максимальная скорость передачи данных будет
14 Мб/с п
ри ModCod 11. Однако, если применяется режим CnC, с ограничением опции FAST 10
Мб/с, максимал
ь
ное значение ModCod ACM будет ограничено ModCod 7, что соответствует 9,6
Мб/с.

Таким образом, если при заданной символьной скорости невозможно установить ж
е
ла
е-
мую

величину
Max

ModCod
, необходимо проверить, не является ли причиной этого вв
е
дѐнный
код
опции FAST.



Значения частоты появления ошибочных бит
(
BER
) в зависимости от
E
b
/
N
0

для различных
Mo
d-
Cod

идентичны параметрам кодов
VersaFEC

при постоянных модуляции и ПУ

коде
, пр
и
ведѐ
н-
ным в главе Опции помехоустойчивого кодирования.



Соотношение С/Ш предпочтительнее для управления режимом адаптации


эта величина от
о-
бражается на дисплее. Если необходимо перевести соотношение С/Ш в
E
b
/
N
0
, это можно сд
е
лать
с помощью формулы

E
b
/
N
0
=С/Ш
-
10
log
(спектральная эффективность).



Для получения минимальной задержки устанавливайте значение буфера
WAN

минимально н
е-
обход
и
мым. Значение по умолчанию 20 мс, рекомендуется его и использовать.



В настоящее время компанией
Comtech

EF

Data

выбрана с
хема, при которой в режиме
ACM

и
с-
пользуется постоянная мощность и символьная скорость, режим
AUPC

отключен.
Возмо
ж
но, эта
схема будет изменена в дальнейшем.



В режиме
IP
-
ACM

доступны все опции работы с
IP

трафиком, реализованные в
CDM
-
625
(
VLAN
,
QoS

и т.д.)
, кроме опции дополнительного мультиплексора
(
sub
-
mux
)
.



Режим
VersaFEC

ACM

полностью совместим с режимом «Несущая на несущей»
(
Carrier
-
in
-
Carrier
)
.



Если требуется, режим
VersaFEC

ACM

может использоваться совместно с режимом
EDMAC
,
как с п
о
следовательным ин
терфейсом дистанционного управления удалѐнным модемом, так и в
режиме
SNMP
.
Следует подчеркнуть, что в отличии от режима
AUPC
, для передачи данных о
соотношении С/Ш не требуется специальная кадровая структура.



Режим
ACM

обеспечивает максимальную пропускную

способность не только при изменениях
E
b
/
N
0

из
-
за

атмосферных явлений, но и при других мешающих факторах, как ошибка наведения
антенны, чре
з
мерный фазовый шум, некоторые виды взаимных помех (интерференция). Тем не
менее влияние нек
о
торых быстро меняющихся
помех (примерно менее 1 секунды), таких, как
мерцание сигнала в
C
-
диапазоне при низких углах места антенны не может быть компенсир
о
в
а-
но системой с
ACM
.



Режим
VersaFEC

ACM

не совместим с режимом
VersaFEC

при постоянных модуляции и ПУ к
о-
де из
-
за различной ка
дровой преамбулы.



Архитектура
CDM
-
625

специально выбрана как базовая для режима
VersaFEC

ACM
, для чего
применялись новые методы обработки сигнала как в модуляторе, так и в демодуляторе. В дал
ь-
нейшем компанией
Comtech

EF

Data

планируется использовать этот р
ежим и в перспе
к
тивных
моделях модемов.


Приложенные файлы

  • pdf 6959997
    Размер файла: 647 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий