Наименование Артикул Цена Скидка К-во Стоимость
{$description} {$articul} {$price} {$sum} 1
Всего: ${quantity} ${sum}
Корзина заказов:
Ваша корзина пуста



Стандарты и спецификации

на главную Статьи ЧАО «Рокс» Стандарты и спецификации

Стандарты и спецификации

Организации, которые первыми издали стандарты для систем LMDS, - это DAVIC и ETSI. Версия 1.0 стандартов DAVIC была завершена в 1996г., текущая и заключительная Версия 1.5 была доступна в Интернете начиная с конца 1999г. Различия между Версией 1.1 и Версией 1.5 незначительны, по крайней мере те из них, которые касаются физического интерфейса.

Стандарт ETSI LMDS был завершен в 1998г. и представляет собой расширение за счет введения интерактивности в систему стандарта спутникового вещания DVB от 1997г., который предполагает использование диапазона 11 - 12 ГГц. В этом разделе дано частичное описание этих стандартов, касающееся физического интерфейса. В марте 1999г. IEEE 802 Комитет по Стандартизации LAN/MAN создал рабочую группу 802.16 по стандартизации систем широкополосного беспроводного доступа. Она сосредоточилась на стандартизации американской системы LMDS.

3.1 DAVIC

3.1.1 О стандарте DAVIC

DAVIC (Совет по Цифровому Аудио и Видео) был некоммерческой ассоциацией, зарегистрированной в Женеве, Швейцария. Среди 222 членов DAVIC от 25 стран были производители, операторы обслуживания, а также множество правительственных агентств и исследовательских организаций. Цель DAVIC состояла в том, чтобы определить открытые интерфейсы и протоколы, которые максимизировали бы способность к взаимодействию между странами по реализации применений и услуг.

Согласно его уставным требованиям Комитет по DAVIC был закрыт в 1999г. после 5-ти лет деятельности. Заключительный его выпуск – это версия 1.5 (июнь 1999г.). Стандарт DAVIC охватывает три технологии радиосвязи: спутниковые коммуникации, MMDS, и LMDS. Кроме того, в него включены широкополосные коммуникации по медному, волокнно-оптическому и коаксиальному кабелям. DAVIC определяет MMDS как наземные широкополосные коммуникации на частотах ниже 10 ГГц и LMDS как наземные широкополосные коммуникации на частотах выше 10 ГГц. Спецификации содержат 14 частей, но только Часть 8: "Протоколы Низкого Уровня и Физические Интерфейсы" будут здесь отражены. Спецификации DAVIC определяют интерфейсы как для узкополосных (PSTN, ISDN и PLMN), так и для широкополосных (SDH, SONET, PDH) основных сетей. Обеспечиваются две структуры кадра, одна для Транспортных Потоков
MPEG-2, а другая - для передачи ячеек ATM.

3.1.2 Нисходящий поток

Схема доступа для нисходящей линии - TDM с длиной кадра от 3 мсек до 6 мсек. Полоса пропускания канала определена между 20 МГц и 40 МГц. Кадры содержат множество временных слотов, которые разделены на стартовые слоты и слоты произвольного доступа. Для ограничения объема требуемой обработки в CPE он не должен получать больше чем 7 % слотов в пределах кадра. Это касается и вещательных ячеек, и ячеек, в которых имеется прямой канал, направленный непосредственно к CPE.

При общей скорости передачи данных нисходящего потока 51 Mбит/с это соответствует 50-ти ячейкам ATM или 14-ти пакетам MPEG2-TS к кадре длительностью 6 мсек. Каждый CPE может тогда получить приблизительно до 3.5 Mбит/с. Концентратор способен передавать несколько каналов одновременно. Однако CPE может принять только один канал. Он, конечно же, может переключаться на различные частотные каналы, но это переключение потребует промежутка времени порядка нескольких временных слотов.

Структура кадра соответствует Транспортному Потоку MPEG2. Далее будут описаны структуры кадров, соответствующих MPEG2-TS, и ATM. Пакет MPEG2-TS MUX состоит из 188 байтов с одним байтом синхронизации, тремя байтами заголовка, содержащего сервисную информацию, информацию по скремблированию и управлению, за которой следуют 184 байта MPEG2 или вспомогательных данных. Пакеты скремблированы с использованием псевдослучайной двоичной последовательности (PRBS) с периодом 1503 байта, что соответствует 8 –ми пакетам (см. рис. 4). Байты синхронизации не скремблированы. Первый байт синхронизации является дополняемым.

Рисунок 4. Структура кадра MPEG2-TS.

Пакеты ATM содержат 53 байта. Для того чтобы соответствовать размеру ячеек ATM, состоящих из 187-байтовых пакетов, определены последовательности с двумя пакетами (см. рис. 5). Каждая последовательность с двумя пакетами содержит 7 ячеек ATM и 3 контрольных байта. Кроме того, в последовательность входят два синхронизирующих байта для завершения 188-байтовых пакетов MUX. Контрольные байты CTR0 и CTR1 показывают, является ли пакет первым или вторым в последовательности. Они также содержат флаг ошибки и биты наполнения. CTR2 определен для проведения работы, администрирования и распределения информации (OAM).

Рисунок 5. Структура кадра ATM.

В данных спецификациях процесс кодирования канала разделен на 5 частей: скремблирование, блочное кодирование Рида-Соломона, сверточное перемежение, внутреннее сверточное кодирование и образование ансамбля сигналов. Блок-схемы передатчика и приемника показаны на рис. 6. Скремблирование гарантирует адекватную хронированию бинарную последовательность. В начале каждых 8 транспортных пакетов в линейный сдвиговый регистр с обратной связью (LFSR), который реализует полином 1 + x14 + x15, загружается последовательность "100101010000000". Применено систематически укорачиваемое кодирование Рида-Соломона. Кодирующее устройство добавляет 16 паритетных байтов (RS(204 188)), и, следовательно, может исправить до 8 ошибочных байтов на пакет. Код образует следующие полиномы:
• Полином Генератора Кода: г (x) = (x+μ0) (x+μ1) ... (x+μ15),
где μ = 02hex
• Полином Генератора Поля: p (x) = x8 + x4 + x3 + x2 + 1.

Укороченный код RS получен путем прибавления 51-го байта, все из которых установлены на ноль, перед информационными байтами на входе (255, 239) кодирующего устройства. После процедуры кодирования от 51-го байта отказываются. Обычный перемежитель содержит I = 12 ответвлений, где i-я ветвь (i = 0..., i = 1) содержит i сдвиговых регистров FIFO. Сдвиговые регистры имеют М = 17 ячеек, каждая из которых содержит 1байт. Задержки на выходе перемежителя тогда равны iM. Синхронизирующие байты всегда направляются в 0-ое ответвление, соответствующее нулевой задержке.

Сверточное кодирование применяется только вместе с модуляцией QPSK. Разрешено множество пунктурированных кодов, основанных на кодовом отношении 1/2. Пунктурированные кодовые отношения - 2/3, 3/4, 5/6 и 7/8. Оригинальное кодовое отношение 1/2 имеет ограниченную длину 7, и характеризуется генераторами функций:
• g1 = 171 oct
• g2 = 133 oct

Пунктурированные коды определены в Таблице 1. Нули в таблице соответствуют входным битам, прибывающим от сверточного кодера с кодовым отношением 1/2, которые не передаются. На рис.7 показана блок-схема кодирующего устройства. Чтобы проиллюстрировать, как работает пунктурирование, предположим, что последовательности {x1, x2, x3} и {y1, y2, y3} – это входы P1 и P2, и что выбран кодер с кодовым отношением 3/4. Тогда на выходах P1 и P2 получим {x1, 0, x3} и {y1, y2, 0}. После удаления нуля последовательность принимает вид {x1, y1, y2, x3}. Синфазные (I) и квадратурные (Q) каналы, посланные на устройство формирования ансамбля (mapper), тогда соответственно принимают вид {x1, y2} и {y1, x3}. Приемник совершает попытку захвата и проверяет захват кадра для того, чтобы обнаружить, какое кодовое отношение используется.

Таблица 1. Определение пунктурированных кодов.

Рисунок 6. Структурные схемы передатчика и приемника LMDS

Рисунок 7. Структурная схема кодера с пунктурированием

Спецификации DAVIC определяют коммуникации градиента A и B. Градиент A включает только модуляцию QPSK, а градиент B включает и QPSK, и 16QAM. Модулятор должен поддерживать по крайней мере одну из модуляций (QPSK и 16QAM), в то время как демодулятор должен поддерживать коммуникации градиента A или B. Для модуляции QPSK, используется обычный ансамбль Грея. Для модуляции16QAM байты на входе перемежителя разделяются на два для того, чтобы сформировать 4-битовые символы. Диаграмма созвездия с соответствующим ансамблем показана на рис. 8. Каналы I и Q на входе формирователя ансамбля фильтруются с использованием фильтра с характеристикой типа «корень квадратный из приподнятого косинуса» с коэффициентом скругления 0,2 или 0,35.

Рисунок 8. Диаграмма созвездия 16QAM и соответствующий ему ансамбль сигналов.

3.1.3 Восходящий поток

Блок-схемы передатчика и приемника показаны на рис. 9. Схема доступа в обратном канале - TDMA. Длина кадра – такая же как и для нисходящей линии, а именно, между 3мсек и 6мсек. CPE осуществляет выбор времени передачи пакета в восходящем канале так, чтобы он при приеме концентратором в пределах заданного уровня точности совпал с границами слота кадра в восходящем канале. Перед непосредственным приемом точность определяется отклонением задержки распространения, то есть радиусом ячейки.

Рисунок 9. Структурные схемы передатчика и приемника восходящего потока LMDS.

Система управления сетью ассигнует множество смежных временных слотов для того, чтобы сформировать более длинные входные слоты сети таким образом, чтобы устранить коллизии пакетов TDMA, вызванные попытками передачи входных слотов CPE. Втягивание в синхронизацию обеспечивается за счет того, что CPE регулирует время передачи в ответ на обратную связь по ошибке синхронизации, которая оценивается концентратором. После входа CPE в сеть ошибка синхронизации должна поддерживаться на уровне, меньшем чем продолжительность одного символа в восходящем потоке (защитный интервал пакета - 4 символа). Концентратор обеспечивает периодическую обратную связь по ошибке синхронизации для достижения заданной точности синхронизации.

Пакеты восходящего потока содержат 68 байт (см. рис. 10). Кадр восходящего потока состоит из F слотов, где число F зависит от скорости модуляции в восходящем потоке. F слотов разделены на опросные слоты, соревновательные слоты и резервные временные слоты. Относительное количество слотов этих типов является динамическим.
- Опросные слоты могут использоваться только для реагирования на опрос после получения запроса от центра.
- Использование соревновательных слотов может вызвать коллизии, которые могут быть разрешены путем использования одного из многих известных алгоритмов, например, случайной задержки при повторной передаче.
- Резервные временные слоты сохраняются только для определенного пользователя.


Рисунок 10. Структура временного слота в восходящем потоке.

Когда CPE пытается войти в сеть, он захватывает нисходящий частотный канал и прислушивается к опросу, стремясь обнаружить, содержится ли в нем его полный или частичный регистрационный номер. Если CPE будет ждать до 2 сек, не получая при этом направленный к нему запрос, то он захватывает следующую частоту и снова прислушивается к регистрационному номеру. Этот процесс повторяется до тех пор, пока CPE не найдет нисходящий частотный канал, на котором он будет опрошен. CPE отвечает на запрос, а далее или калибруется, или выравнивает время. После этого могут быть ассигнованы соревновательные или резервные временные слоты. Опрос CPE будет продолжаться и далее для того, чтобы поддерживать калибровку транзитного сигнала в восходящем потоке. Только один CPE способен передавать в одном канале и в одно время. Однако CPE способен к переключению с канала на канал в промежутке между временными слотами.

Кодирование RS может быть применено и к скремблированной ячейке ATM. Кодирующее устройство добавляет 10 паритетных байтов (RS (63,53)), и может исправить до 5 ошибочных байтов на пакет. Код имеет следующие полиномы:
- Полином Генератора Кода g(x)=(x + μ0)(x+μ1) ... (x+μ9)

где μ=02h
- Полином Генератора Поля p(x)=x8+x4+x3+x2
Код RS может быть получен путем добавления 192-х нулевых символов перед информационными байтами на входе (255, 245) кодирующего устройства. После процедуры кодирования от этих 192-х байтов отказываются. Каналы I и Q на выходе кодирующего устройства отфильтровываются фильтром с характеристикой типа « корень квадратный из приподнятого косинуса» с коэффициентом скругления 0.3. Схема модуляции - дифференциальный QPSK.

3.2 ETSI

3.2.1 Некоторые сведения о ETSI

Европейский Телекоммуникационный Институт Стандартов (ETSI) – это некоммерческая организация, миссия которой состоит в том, чтобы определить и разработать стандарты телекоммуникаций. Это - открытый форум, который объединяет 490 членов от 34 стран, представляя администрации, сетевых операторов, производителей, провайдеров сервисов и пользователей.
ETSI способствует развитию международного процесса стандартизации, используя для этого любые возможности. Его Программа Работы основана на деятельности международных органов стандартизации, таких как, в первую очередь, ITU-T и ITU-R и скоординирована с ними. ETSI состоит из Генеральной Ассамблеи, Правления, Технической Организации и Секретариата. Центральный Секретариат ETSI расположен в Софии Антиполис в Южной Франции. Техническая Организация производит
и одобряет технические стандарты. Она охватывает Проекты ETSI (EP), Технические Комитеты (TC) и Специальные Комитеты. В настоящее время больше чем 3500 экспертов работают на ETSI в более чем 200 группах. На данный момент уже изданы более чем 2800 документов ETSI.

3.2.2 Спецификации LMDS от ETSI.

Название этих спецификаций - "Цифровое Видео Вещание (DVB); Местное Многоточечное Обслуживание Распределения" (LMDS) [4]. Стандарты DVB в основном создавались для спутникового вещания в диапазоне 11/12 ГГц [5]. Цель LMDS состоит в том, чтобы обеспечить взаимодействие в среде DVB. ETSI различает канал телевизионного вещания (BC) и интерактивный канал (IС):
• BC – это однонаправленная и широкополосная сеть. Она используется для видео, аудио и данных.
• IC – это двунаправленная сеть, которая состоит из прямого и обратного интерактивных каналов:
• прямой интерактивный канал может быть вложенным в BC. Этот метод используется для того, чтобы обеспечить передачу информации и требуемую коммуникацию от провайдера сервисов к пользователю.
• обратный интерактивный канал используется для того, чтобы сделать запросы провайдеру сервисов или ответить на его вопросы.

Эти спецификации лучше всего подходят для систем, предлагающих телевидение и доступ в Интернет большому количеству резидентов, а не систем, служащих небольшому количеству больших фирм, нуждающихся в высокоскоростных двухсторонних коммуникациях. Интерактивная система базируется на передаче сигналов IB или OOB. Обе системы могут обеспечить один и тот же QoS.
• передача сигналов OOB: обязательный дополнительный прямой интерактивный канал, зарезезвированный для передачи интерактивных данных и управляющей информации. Более высокая битовая скорость нисходящего потока может быть передана через DVB-MS (DVB-Microwave Satellite) канал.
• передача сигналов IB: прямой информационный канал вложен в MPEG2-TS канал DVB-MS. Однако не обязательно помещать прямой канал во все каналы DVB-MS.

Информация нисходящего потока вещается всем пользователям. Присвоение адресов позволяет центру посылать информацию только одному специфическому пользователю.

3.3 IEEE 802

В августе 1998 начал работу N-WEST (Национальный Беспроводный Электронный Испытательный Стенд Систем), который был инициирован двумя агентствами американского Министерства торговли: Национальным Институтом Стандартов и Технологии (NIST) и Национальной Телекоммуникационной и Информационной Администрацией (NTIA). Одна из целей N-WEST состояла в том, чтобы способствовать развитию стандартизации систем LMDS. Пять месяцев спустя была создана группа по изучению
("802. N-WEST") под эгидой IEEE 802 Комитета Стандартов LAN/MAN. В марте 1999, IEEE создал рабочую группу 802.16 по широкополосному беспроводному доступу. Стандарт определил физический уровень (PHY) и уровень контроля доступа (MAC), а также уровень эфирного интерфейса для интерактивных фиксированных широкополосных систем беспроводного доступа PMP. Он сконцентрирован на системах, работающих около 30 ГГц, то есть в американском диапазоне LMDS, но применим и для любых других систем, работающих на частотах между 10ГГц и 66ГГц.

Больше чем 100 компаний, включающих изготовителей, интеграторов и операторов систем, поддерживают N-WEST, и их число постоянно увеличивается. Предполагается, что работа этой группы по стандартизации является критической для будущего LMDS, по крайней мере, в Соединенных Штатах. Это будет первый стандарт LMDS, который соответствует типам услуг и рынков, уместных для систем LMDS на протяжении следующих пяти - десяти лет. Следовательно, выбор времени работы является правильным. Поскольку несколько лидирующих по продажам компаний вовлечены в работу по стандартизации, разрабатываемые стандарты имеют потенциал быть широко признаными и подчинить себе промышленность. Тем не менее, многие различные интересы вовлечены в этот процесс, и для достижения успеха группа стандартизации должна преодолеть все эти различия.

3.4 Параметры BER при передаче по радиоканалу, характеризующемуся гладким аддитивным Гауссовским шумом.

Одной из целей этого проекта было моделирование передачи данных в системе LMDS. Исследуемая модель была создана для восходящего и нисходящего каналов передачи с соответствии с DAVIC и ETSI. Инструментами, используемыми для моделирования, были MATLAB и Simulink. При исследовании данных моделей параметры линий были вычислены теоретически для передачи по каналу с аддитивным белым Гауссовским шумом (AWGN). Результаты относятся к идеальному случаю отсутствия интерференции, идеальным хронированию и синхронизации, и идеальным компонентам RF. Было установлено, что результаты моделирования хорошо совпадают с теоретическими результатами тогда, когда эффекты других ухудшений в канале, таких как ISI, CCI и нелинейностей могут легко быть оценены при моделировании.

3.4.1 Теоретический анализ

При вычислении параметров BER были сделаны некоторые дополнительные предположения. В сверточном декодере используется жесткое решение. Значения для выходного BER могут быть получены из таблицы значений входного BER на странице 402 в публикации Clark и Cain [6]. В случае кодирования Рида-Соломона перемежение, как предполагают, является совершенным. Тогда параметры кода RS можно получить из комбинационных формул, данных в литературе.

Форматы модуляции, используемые в DAVIC и стандартах ETSI, - QPSK, дифференциальный QPSK и 16QAM. Происхождение приведенных ниже выражений - из источника [7]. Приближения для BER при модуляции QPSK дают:

(1)

где γb - это SNR на один бит, а erfc(x) – комплементарная функция ошибки, которая равна:

(2)

Используется кодирование Грея, а выражение (1) предполагает допущение, что одна символьная ошибка равна одной битовой ошибке. Для дифференциального QPSK выражение для параметров заметно сложнее:

(3)

где:

(4)

Если ансамбль сигналов Грея используется совместно с 16QAM, две ближайших соседних точки в созвездии отличаются только на один бит (см. рис.8). BER может быть аппроксимирован для коэффициента ошибок по символам 1/4 и представляется как:

(5)

Используется сверточный код с кодовым отношением 1/2 и постоянной длиной К=7. Вероятность парных ошибок (PEP) используется для вычисления общего предела для BER. PEP представляется как:

где p это вероятность ошибки на входе декодера. BER на выходе декодера сверху ограничен величиной:

(7)

где  dfree  - это свободное расстояние для кода. Весовые коэффициенты wd могут быть найдены с помощью программы поиска через матрицу для всех возможных трасс с ошибками. Однако для некоторых наиболее применяемых кодов весовые коэффициенты могут быть найдены в литературе. Так как короткие трассы с ошибками наблюдаются чаще, чем длинные, моделирование согласно выражению (7) может быть ограничено по числу слагаемых.

В Таблице 3 перечислены первые 5 весовых коэффициентов используемого кода. Если принять во внимание только эти величины, выражение не будет более длинным, чем для общепринятых ограничений, и иногда называется общей транкинговой границей (TUB). Ошибка из-за усечения является очень маленькой.

Таблица 3. Определение свободного расстояния и весовых коэффициентов для сверточного кода с ограниченной длиной 7 и генерируемыми полиномами 181 и 133.

(8)

Есть несколько выражений, приводимых в литературе, которые определяют параметры для кодов Рида-Соломона. Одно из них – это выражение для верхней границы, полученное в [7]:

(9)

где  t=(N-K)/2является тем количеством ошибок на пакет для кода, которое поддается исправлению. Вероятность символьных ошибок по входу напрямую связана с вероятностью входных битовых ошибок:
   Psin=1-(1-Pbin)k  ( 9)

где k – это количество битов в символе. Ограничение в выр. (8) является не очень точным для высоких значений BER, так что лучшее приближение для параметров выходного BER соответствует минимальным значениям выходного и выходного BER.

3.4.2 Графики

На рисунках 15 - 18 показаны параметры BER для прямого и обратного каналов, соответствующих спецификациям DAVIC и  ETSI. И вычисленные, и моделируемые значения образуют кривые, соответствующие расчетным значениям BER, и маркеры для моделируемых величин BER.

Рисунок 15. Параметры обратных каналов, которые соответствуют спецификациям DAVIC и ETSI (DAVIC: RS(63,53) кодирование, модуляция DQPSK, кодирование ETSI: RS(59,53), модуляция DQPSK).

Рисунок 16. Параметры для прямого OOB канала, соответствующего спецификации ETSI (RS(55,53) кодирование, модуляция QPSK).

Рисунок 17. Параметры прямого канала, соответствующего спецификациям DAVIC и ETSI, без пунктурирования (RS(204,188) блочный код, 1/2 кодовое отношение внутреннего сверточного кода, модуляция QPSK).

Рисунок 18. Параметры прямого канала DAVIC с 16QAM и кодированием RS(204,188).



 




search_ch

mediasat



вверх
Рокс © 2007—2020. Спутниковое телевидение. Все права защищены