|
![]() |
ISSN 1214-9675 Server vznikl za podpory Grantové agentury ČR. 21. ročník |
Témata
Doporučujeme
Kontakt
|
![]()
Vydáno dne 30. 11. 2005 (10562 přečtení) |
Varianta |
|
#1 |
#2 |
#3 |
Nosná frekvence |
MHz |
7 |
12 |
18 |
Šířka pásma |
MHz |
4 až 10 |
4 až 21 |
4 až 28 |
Modulační rychlost |
MBd |
2; 4 |
2; 4; 8; 16 |
3; 6; 12; 24 |
Max. přenosová rychlost |
Mbit/s |
20; 40 |
80; 160 |
120; 240 |
Modulační rychlost je závislá na vlastnostech prostředí, zejména na zvlnění útlumové charakteristiky. Odbočky na vedení způsobují (viz obr. 3 až 5) maxima útlumu, čímž se zmenšuje efektivní šířka pásma a rovněž se zvyšuje mezisymbolová interference. V případech, kdy část pásma je znehodnocena nárůstem útlumu by klasická modulace QAM nemusela fungovat. Proto se používá modulace označená FDQAM (Frequency Diverse QAM). Zjednodušeně řečeno - modulační rychlost se sníží tak, aby v dostupném pásmu mohlo být vysíláno několik kopií modulovaného signálu pro zvýšení spolehlivosti příjmu.
Vysílací výkon je omezen pro redukci vyzařování v pásmu KV pro variantu #1 špičkovou hodnotou PSD (Power Spectral Density) -71,5 dBm/Hz s nominální hodnotou -76 dBm/Hz v celé šířce využívaného pásma. U dalších variant začíná maska PSD na -71,5 dBm/Hz a klesá se směrnicí 15 dB/ dekádu. Navíc v okolí amatérských pásem 4; 7; 10,1; 14; 18; 21 a 24,9 MHz je vysílací výkon lokálně snížen pomocí úzkopásmových filtrů. Rovnoměrného rozložení výkonu v celém pásmu se dosahuje pomocí skrambleru. Základní funkční bloky vysílače Home PNA ukazuje obr. 2.
Obr. 2 Základní funkční bloky vysílací části Home PNA
Vysílací filtr má za úkol filtrovat signál vystupující z modulátoru tak, aby vyhovoval masce PSD.
Rámec Home PNA na fyzické vrstvě (obr. 3) doplňuje k rámci Ethernet přídavné služební bajty. Preambule je dlouhá 16 bajtů, aby byla zajištěna dostatečná doba na adaptaci a synchronizaci přijímače. Začátek rámce je vysílán s minimální možnou modulační rychlostí (2 MBd) a minimálním počtem stavů (4). Teprve vlastní datové pole se přenáší vyšší nominální rychlostí, pokud to odstup signálu od šumu dovolí. Nastavená modulační rychlost, šířka pásma, konstelace QAM a další informace se přenášejí ve služebním poli Frame Ctrl.
Obr. 3 Struktura rámce Home PNA
Dále v rámci následují adresy DA (Destination Address) a SA (Source Address), pole Ethertype a na konci pak zabezpečení rámce Ethernet FCS (Frame Check Sequence) doplněné dalším zabezpečením CRC-16 a koncovým bajtem EOF (End of frame).
Na následujících obrázcích se nejprve podíváme na typické případy přenosového prostředí pro Home PNA, vybrané na základě doporučených testovacích vedení, a pak na dosažitelné přenosové rychlosti. Parametry prostředí byly pro potřeby tohoto článku přepočteny podle skutečných vlastností u nás velice rozšířeného vnitřního telefonního kabelu typu SYKFY. Testovací vedení obsahují větší počet zakončených i nezakončených odboček podle větvení sítě.
Na obr. 4 je zobrazen útlum vedení celkové délky 55 m se třemi odbočkami délek 7,5; 7,5 a 45 m z nichž dvě jsou zakončeny kapacitně (270 a 330 pF) a jedna odporem 100 ohmů. Odpovídá strukturou zkušebnímu vedení č. 4 (Loop #4) z doporučení [4]. Pro tři varianty šířky pásma (do 10; 21; 28 MHz) vycházejí výpočtem přenosové rychlosti dosažitelné na tomto vedení 16; 64; 96 Mbit/s. Přenosové rychlosti jsou počítané pro maximální bitovou chybovost (BER – Bit Error Rate) 10-6, což typicky odpovídá rámcové chybovosti (FER - Frame Error Rate) 10-2 s šumovou rezervou 6 dB při působení bílého šumu s hustotou -135 dBm/Hz.
Obr. 4 Frekvenční závislost útlumu testovacího vedení č. 4
Na obr. 5 je zobrazen útlum vedení celkové délky 107 m s pěti odbočkami délek 3x1,7; 3,7 a 7,5 z nichž dvě jsou zakončeny kapacitně (330 pF), dvě odporem 100 ohmů a jedna je nezakončená. Odpovídá strukturou zkušebnímu vedení č. 6 (Loop #6). Pro tři varianty šířky pásma vycházejí přenosové rychlosti dosažitelné na tomto vedení 10; 40; 60 Mbit/s.
Obr. 5 Frekvenční závislost útlumu testovacího vedení č. 6
Na obr. 6 je zobrazen útlum vedení celkové délky 33 m se šesti odbočkami délek 1,5; 2x3; 3,6; 4,5 a 6 m z nichž jedna je zakončena kapacitně (500 pF) a ostatní jsou nezakončené. Odpovídá strukturou zkušebnímu vedení č. 9 (Loop #9). Pro tři varianty šířky pásma vycházejí přenosové rychlosti dosažitelné na tomto vedení 8; 36; 48 Mbit/s. I když je celková délky nižší než vedení č. 6, nezakončené odbočky způsobí významné odrazy a značný pokles přenosové rychlosti. Vliv nezakončených odboček lze ověřit pomocí simulačního programu.
Obr. 6 Frekvenční závislost útlumu testovacího vedení č. 9
Pro představu si na závěr uvedeme vypočítané přenosové rychlosti v závislosti na délce hladkého vedení bez odboček. Opět pro tři šířky pásma (varianty #1 až 3) a kabel typu SYKFY (obr. 7).
Obr. 7 Přenosové rychlosti pro kabel SYKFY
Obdobné závislosti můžeme pro porovnání uvést pro kabel typu UTP kategorie 5 pro strukturované rozvody (obr. 8). V důsledku přibližně polovičního měrného útlumu vycházejí téměř dvojnásobné přenosové rychlosti. Je zřejmé, že pro vedení bez odboček lze s úspěchem provozovat síť LAN pomocí adaptérů Home PNA až na vzdálenost několika stovek metrů.
Obr. 8 Přenosové rychlosti pro kabel UTP kategorie 5
Home PNA představuje zajímavé řešení přenosu po existujících telefonních i jiných vedeních s rychlostmi až přes 100 Mbit/s. Verze 3 umožňuje i použití koaxiálního kabelu s charakteristickou impedancí 75 ohmů. Řešitelný by jistě byl i přenos po koaxiálním kabelu klasické sběrnicové varianty Ethernetu s charakteristickou impedancí 50 ohmů, pravděpodobně s vyšší rychlostí než 10 Mbit/s.
Koncové stanice Home PNA jsou řešeny nejčastěji jako adaptéry mezi telefonními rozvody a rozhraním Ethernet 100/10BASE-T, nebo s připojením přes rozhraní USB. Centrální body rozsáhlejších sítí, obsahujících oddělené segmenty telefonních rozvodů (jednotlivé přípojky pobočkové ústředny), se osazují multiplexory vybavenými příslušnými počty Home PNA portů a jedním portem Ethernet k připojení na Internet. Home PNA představuje alternativu k řešení domácích sítí a prosazuje se vedle bezdrátových sítí WLAN a vedle přenosu PLC po silových rozvodech 230 V/50 Hz.
Tento příspěvek vznikl za podpory GAČR v rámci projektu GA102/03/0434 „Omezující faktory při širokopásmovém přenosu signálu po metalických párech a vzájemná koexistence s dalšími systémy“.
[1] Doporučení G.989.1 (02-2001) - Phoneline networking
transceivers – Foundation.
[2] Doporučení G.989.2 (11-2001) - Phoneline networking
transceivers – Payload format and link layer requirements.
[3] Doporučení G.989.3 (03-2003) - Phoneline networking
transceivers – Isolation function
[4] Doporučení G.9954 (02-2005) - Phoneline networking transceivers
– Enhanced physical, media access, and link layer specifications.
Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.