Режимы модуляции и кодирования
QPSK - при квадратурной фазовой манипуляции (англ. QPSK — Quadrature Phase Shift Keying или 4-PSK) используется созвездие из четырёх точек, размещённых на равных расстояниях на окружности. Используя 4 фазы, в QPSK на символ приходится два бита.
БЧХ-кода (ВСН) - коды Боуза—Чоудхури—Хокенгема - это широкий класс циклических кодов, применяемых для защиты информации от ошибок.
Коды Рида-Соломона (англ. Reed–Solomon codes) — недвоичные циклические коды, позволяющие исправлять ошибки в блоках данных. Являются частным случаем БЧХ-кода. Элементами кодового вектора кода Рида-Соломона являются не биты, а группы битов (блоки) [10].
Алгоритм свёрточного декодирования Витерби включает в себя вычисление меры подобия (или расстояния), между сигналом, полученным в момент времени tI, и всеми путями решётки, входящими в каждое состояние в момент времени ti. Основу алгоритма Витерби составляет оценка максимального правдоподобия: не рассматриваются те пути решётки, которые заведомо не могут быть оптимальными. Предварительный отказ от маловероятных путей упрощает процесс декодирования[10].
Каскадное кодирование Рида-Соломона\Витерби - это связка двух алгоритмов, которые исправляют ошибки в пакете данных переданному по каналу с шумами. Алгоритм Витерби отлично справляется с одиночными ошибками. Например, если повредить по биту в каждом байте посылки. А вот если повредить некоторые байты «полностью», то уже ничего хорошего не выйдет. Код Рида-Соломона отлично справляется с пакетными ошибками. Он умеет восстанавливать байты, но не справится с задачей, когда все байты имеют одиночную ошибку. Объединив эти алгоритмы можно получить достоинства обоих способов кодирования [10].
|
|
|
Турбо-код — параллельный каскадный блоковый систематический код, способный исправлять ошибки, возникающие при передаче цифровой информации по каналу связи с шумами. Синонимом турбо-кода является каскадный код (англ. concatenated code). Турбо-коды являются классом высокоэффективных помехоустойчивых кодов с коррекцией ошибок[10].
LDPC-код - код с малой плотностью проверок на чётность (от англ. Low-density parity-check code, LDPC-code, низкоплотностный код) — используемый в передаче информации код, частный случай блокового линейного кода с проверкой чётности. Особенностью является малая плотность значимых элементов проверочной матрицы, за счёт чего достигается относительная простота реализации средств кодирования. Также называют кодом Галлагера, по имени автора первой работы на тему LDPC-кодов.
FEC (Forward Error Correction) – прямое исправление ошибок (в месте приема сигнала). Метод добавления избыточной информации для обнаружения и возможного устранения ошибок принимающим устройством без участия передающего устройства.
|
|
|
ALOHA – протокол (метод доступа к носителю) Aloha. Простейшая коммуникационная схема, в которой любой источник (передатчик) в сети начинает передачу по мере готовности данных. Если кадр (пакет фиксированной длины) успешно достигает приемника, передается следующий кадр. Иначе передача кадра повторяется. Исходный, «чистый» протокол PURE ALOHA хорошо подходит для систем спутникового вещания по полудуплексным двунаправленным каналам, но в более сложных схемах подвержен коллизиям (конфликтам) от одновременной передачи нескольких кадров. Для устранения этого эффекта предложен слотированный протокол SLOTTED ALOHA.
ATM (Asynchronous Transfer Mode) – асинхронный режим передачи. Международный стандарт эстафетной передачи ячеек – пакетов небольшой фиксированной длины – для транспорта различной информации (голос, видео или данные). Интерфейсный протокол статистического мультиплексирования в коммутируемых системах передачи данных. Размер ячейки ATM равен 53 байтам, из которых 5 байтов используются для функций управления, а оставшиеся 48 байтов – для передачи данных (полезная нагрузка).
Технология SCPC (Single Channel per Carrier или «один канал на несущую») - это технология организации канала связи между двумя ЗС. В этом методе используется два раздельных канала: один канал - только на приём, другой – только на передачу. Классический SCPC – это выделенный канал связи, данные передаются по схеме «точка-точка».
|
|
|
Технология МДЧР/МДВР (FDMA/TDMA) или многочастотный МДВР - полоса частот ретранслятора делится на ряд меньших полос, в каждой из которых передается на отдельной несущей индивидуально или методом МДВР сравнительно низкоскоростная (до 2 Мбит/с) информация от малых ЗС. Эффективность использования ретранслятора снижается в меньшей степени, чем при МДЧР, и в то же время каждая ЗС работает с меньшей скоростью, чем в классическом МДВР с одной несущей.
Технология MF- TDMA (Multi Frequency Time Division Multiple Access) — протокол, используемый в спутниковой связи при передаче данных в обратном канале. Протокол подразумевает, что каждый терминал может пересылать поток данных согласно временной динамике и частотному плану. Схема доступа по протоколу MF-TDMA является наиболее эффективной технологией для оптимального использования работоспособной полосы. Такой способ передачи данных поддерживает динамическое распределение полосы пропускания для множества терминалов одновременно и без блокировки [10].
|
|
|
В стандарте DVB-S2 применяются несколько режимов модуляции и кодирования (CM):
CCM (Constant Coding and Modulation) – постоянные кодирование и модуляция. Все кадры используют одинаковые фиксированные параметры (одинаковые кодирование/модуляция для каждой земной станции);
VCM (Variable Coding and Modulation) – изменяемые кодирование и модуляция. Различные потоки/услуги кодируются различными фиксированными параметрами (различные кодирование/модуляция для каждой земной станции);
ACM (Adaptive Coding and Modulation) – адаптивные кодирование и модуляция. Каждый одиночный кадр кодируется собственными уникальными параметрами, параметры изменяются динамически в соответствии с условиями приема на каждом приемнике [11].
Топология сети
Топология сети на базе мультисервисной DVB-RCS платформы, как правило, строится по типу «звезда» и подразумевает наличие двух трактов передачи: прямой канал – спутниковый канал от Центральной земной станции (ЦЗС/HUB) до удаленных ПЗС или спутниковых интерактивных терминалов (СИТ/SIT); обратный канал - спутниковый канал от терминала ПЗС до ЦЗС.
На рис.1.1 [13] представлена общая структурная схема платформы DVB-RCS, которая обеспечивает широкий спектр телекоммуникационных услуг, включая доступ к глобальной сети Интернет, построение географически распределенных LAN/WLAN, передачу данных, организацию речевых каналов и видеоконференций по требованию.
Трафик прямого канала мультиплексируется на Центральной земной станции в общий широкополосный DVB/MPEG 2 поток и ретранслируется через спутник на сеть СИТов. Данный поток передается с модуляцией QPSK и кодированием Витерби/Рида-Соломона. Для корректного взаимодействия сети Интернет/Интранет с локальными сетями и передачи данных от СИТов до HUBа используются широко известные сетевые стандарты и протоколы,
в частности, протоколы маршрутизации в среде Интернет (IP) и Асинхронный Режим Передачи (ATM) [13].
Прежде, чем мультиплексированный транспортный поток передается на DVB модулятор и затем в радиочастотный тракт прямого канала, осуществляется вставка PCR пакетов. В транспортном потоке могут переноситься разные данные, которые могут иметь свое независимое время, называемое программным. Отсчеты опорного программного времени PCR (Program Clock Reference) переносятся в поле адаптации транспортного пакета с соответствующим идентификатором PID (обычно он совпадает с идентификатором элементарного потока видеоданных). Идентификатором принадлежности транспортного пакета к определенному элементарному потоку является значение PID. Эта важная функция подсистемы прямого канала обеспечивает синхронизацию DVB-RCS сети (Центральная земная станция и СИТ). При этом формируются кадры эталонного времени, основанные на вычислении PCR, номинальной длине кадра и информации по задержке тракта ЦЗС ИСЗ-ЦЗС [13].
Рис.1.1. Общая структурная схема платформы DVB-RCS
Модулятор DVB кодирует, модулирует и преобразовывает с повышением частоты транспортный MPEG поток прямого канала. В прямом канале каждому терминалу передаются сообщения сигнализации, сообщения о погрешностях синхронизации и данные для распределения спутникового ресурса (временные и частотные слоты). Сообщения мультиплексируются в транспортный поток в прямом канале. В транспортном потоке передаются и сервисные таблицы, которые обеспечивают СИТы информацией о конфигурации сети: Таблица Сетевой Информации (NIT), Таблица Описания Сервисов (SDT), Информационная Таблица Событий (EIT) и др. По установленному стандартом алгоритму удаленные терминалы синхронизируются с прямым каналом, регистрируются на ЦЗС и для каждого терминала выделяется частотно-временной план (в терминах MF-TDMA слотов) [13].
Подсистема обратного канала принимает абонентский трафик и информацию сигнализации от СИТ, а также готовит решения на запросы удаленного доступа, включая разрешение на вход в систему, распределение полосы и временных интервалов. Данная подсистема принимает, преобразовывает с понижением частоты, демодулирует и декодирует IP трафик абонента (инкапсулированный в ячейки ATM), который был передан по MF-TDMA несущей на скорости до 2 Мбит/с.
В обратном канале используется схема многостанционного доступа MF-TDMA. Существует четыре типа радиочастотных пакетов обратного канала: пакеты трафика (TRF), захвата синхронизации (ACQ), синхронизации (SYNC) и канала общей сигнализации (CSC).
Пакеты трафика используются для передачи в обратном канале полезных данных. В данном случае полезная нагрузка представляет собой 53-байтовые ячейки ATM. Перед началом ячейки ATM для передачи сообщений MAC устанавливается поле управления доступом к спутниковому каналу (SAC - Satellite Access Control). Пакет трафика, так же как и пакеты других типов, начинается с преамбулы, используемой для детектирования начала пакета. Все типы пакетов передаются после защитного временного интервала, вводимого в целях снижения передаваемой мощности и компенсации ошибок синхронизации.
Структура суперкадра MF-TDMA показана на рис. 1.2 [13], где затененной областью в начале суперкадра указаны временные слоты сигнализации, используемые для передачи пакетов CSC, ACQ и SYNC. Количество этих слотов сигнализации устанавливается оператором системы, что позволяет оптимизировать их количество в зависимости от характеристик трафика конкретной сети [13].
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.1.2. Структура суперкадра MF-TDMA
Пакеты SYNC используются для целей поддержки синхронизации и передачи информации управления на ЦЗС. Пакеты SYNC состоят из преамбулы, поля SAC и защитного интервала.
Пакеты ACQ используются для установления синхронизации перед началом
функционального использования сети терминалом. Пакеты ACQ состоят из преамбулы, частотной последовательности и защитного интервала.
Пакеты CSC используются только для идентификации терминалов в течение процедуры входа в сеанс. Пакеты CSC состоят из преамбулы, поля с описанием параметров терминала, MAC-адреса терминала, зарезервированного поля и защитного интервала.
Реализация схемы доступа MF-TDMA обусловлена пульсирующим характером трафика, требующим быстрого распределения пропускной способности. Таким образом, продолжительность процедуры распределения ограничена необходимостью незамедлительного обеспечения запросов.
Данная схема является более эффективной по сравнению с традиционными для сетей VSAT схемами, такими как FDMA/TDMA или SCPC, где ПЗС на время сеанса присваивается одна несущая. В системах FDMA/TDMA в некоторой степени применяется процедура перераспределения в целях выравнивания использования пропускной способности среди ряда несущих.
Планировщик составляет планы работы ПЗС в двухмерном частотно-временном пространстве исходя из условия, что любая из ПЗС не может вести передачу более чем на одной частоте одновременно. С целью обеспечения требуемой динамики в Планировщике используется стандартизированная схема сигнализации, в соответствии с которой план частотно-временного распределения слотов обновляется для каждого кадра MF-TDMA. По терминологии DVB-RCS данный план называется планом времени передачи Burst пакетов (TBTP – Terminal Burst Time Plan). По плану распределяются временные слоты, следующие друг за другом по блокам, начиная с первого временного слота в кадре (слот начала области) и далее остальные N слотов. Пропускная способность сети используется практически полностью, избегая появления фрагментации и неиспользуемых «дыр», что, как правило, происходит при работе схем SCPC и FDMA/TDMA [13].
Удаленные терминалы используют разноплановую MF-TDMA схему доступа в спутниковую сеть. Например, режим MF-TDMA обеспечивает группам терминалов первичную связь с ЦЗС, используя слотированные пакеты ALOHA. ЦЗС выделяет своим авторизированным и активным терминалам ряд пакетов, каждый из которых назначает частоту, полосу, время начала и длительность временного слота. При этом совокупность несущих частот и временных интервалов называется кадром. В пределах таких кадров СИТы получают доступ к определенным частотно-временным слотам. Используя информацию о MF-TDMA структуре (через служебные таблицы в прямом канале), СИТ получает доступ в сеть с набором несущих частот, каждая из которых разделена на временные интервалы. Пропускная способность для каждого СИТа может распределяться на ЦЗС как статически
так и динамически, позволяя СИТам корректно взаимодействовать друг с другом и работать с наибольшей ресурсной эффективностью.
Подсистема Обратного канала также управляет СИТами для балансировки нагрузки, компенсации затуханий в атмосфере, регулирования мощности в передающих тактах СИТов.
Мультичастотный MF-TDMA демодулятор принимает пакетный трафик из радиочастотного тракта приемного канала земной станции и производит демодуляцию MF-TDMA пакетов. После демодуляции пакета, приемник отделяет ATM ячейки от ячеек SAC и CSC пакетов трафика сигнализации. Демодулированные ATM пакеты направляются трафик-процессору, а CSC пакеты передаются процессору сигнализации для обеспечения начальной инициализации СИТ при входе в сеть. Демодулятор также собирает статистику измерений параметров демодулированных пакетов и пересылает данную информацию процессору сигнализации для последующей обработки [13].
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 384; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!