اصول فناوری G.hn EoC و ویژگی های لایه فیزیکی

فناوری G.hn EoC: ادغام نوآورانه استانداردهای بین المللی و معماری شبکه های محلی

در هسته خود، فناوری G.hn EoC نشان دهنده نوآوری است که یک استاندارد بین المللی (ITU-T G.hn) را با یک معماری شبکه محلی (EoC) ترکیب می کند. کلید اصول فنی و مزایای عملکرد آن در طراحی لایه فیزیکی پیشرفته آن نهفته است.

G.hn EoC یک استاندارد بین المللی مستقل نیست. در عوض، این رویکردی است که توسط صنعت پخش تلویزیونی چین (و سایرین) برای حل مشکل دسترسی به کابل کواکسیال "100 متر آخر" اتخاذ شده است. این فناوری لایه فیزیکی (PHY) را از استاندارد شبکه‌های خانگی ITU-T G.hn گرفته و آن را در معماری شبکه دسترسی به اترنت از طریق Coax (EoC) اعمال می‌کند. با استفاده از یک استاندارد بالغ، از تحقیق و توسعه اضافی جلوگیری می کند و صنعتی شدن و قابلیت همکاری سریع را ممکن می سازد.

اصل فنی اصلی: معماری همگرا

هسته سیستم G.hn EoC در ترکیب لایه EPON (شبکه نوری غیرفعال اترنت) کنترل دسترسی رسانه (MAC) با لایه G.hn PHY نهفته است.

لایه بالایی: EPON MAC- از پروتکل EPON، آشنا برای اپراتورها، به عنوان لایه پیوند داده استفاده می کند. این به سیستم G.hn EoC اجازه می دهد تا به طور یکپارچه با شبکه های نوری بالادست EPON/GPON ارتباط برقرار کند و مدیریت و عملیات یکپارچه شبکه را تسهیل کند.

لایه زیرین: G.hn PHY- مسئول انتقال سیگنال واقعی از طریق کابل کواکسیال، این منبع عملکرد برتر آن است.

شیرجه عمیق در لایه فیزیکی: پایه و اساس عملکرد بالا

ماهیت پیشرفته G.hn PHY دلیل اساسی این امر استG.hn EoCفناوری به پهنای باند بالا و قابلیت‌های ضد تداخل قوی دست می‌یابد.

مدولاسیون هسته و فناوری های کدگذاری

PHY ترکیبی از فناوری‌هایی را اتخاذ می‌کند که به طور گسترده به عنوان نزدیک شدن به محدودیت‌های عملکرد نظری شناخته شده‌اند:

مدولاسیون OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).- این هسته گیربکس پرسرعت آن است. OFDM کانال انتقال را به چندین کانال فرعی باند باریک متعامد تقسیم می‌کند و یک جریان داده پرسرعت را به بسیاری از جریان‌های داده با سرعت پایین تقسیم می‌کند که به موازات این کانال‌های فرعی ارسال می‌شوند. این طراحی به طور موثر با اثرات چند مسیره و محو شدن فرکانس انتخابی در کانال های کابل کواکسیال مقابله می کند و راندمان طیفی و پایداری انتقال را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

اصلاح خطای رو به جلو LDPC (بررسی برابری با چگالی کم).– به عنوان یک طرح کدگذاری کانال که به حد شانون نزدیک می‌شود، کدهای LDPC قابلیت‌های تصحیح خطای قدرتمندی را ارائه می‌کنند که به طور موثر با محیط‌های نویز پیچیده کنار می‌آیند و کیفیت ارتباط را با سرعت بالا تضمین می‌کنند. تمرکز اصلی طراحی چنین رمزگذار، حفظ عملکرد تصحیح خطای خوب در شرایط انتقال با سرعت بالا است.

پارامترهای کلیدی PHY و عملکرد

با تکامل مداوم، عملکرد PHY فناوری G.hn به شدت افزایش یافته است:

باند فرکانس کاری و قابلیت مدولاسیون- استاندارد اصلی G.hn (G.9960) یک PHY را تعریف می‌کند که از پهنای باند حداکثر 200 مگاهرتز پشتیبانی می‌کند و هر حامل فرعی OFDM قادر به استفاده از مدولاسیون 4096-QAM است. آخرین اصلاحات استاندارد (مثلاً اصلاحیه 2020) پهنای باند را به بیش از 1 گیگاهرتز افزایش می دهد و سرعت انتقال را تا 10 گیگابیت بر ثانیه از طریق کابل کواکسیال امکان پذیر می کند.

نرخ انتقال واقعی- در محصولات واقعی G.hn EoC، نرخ ها به پیکربندی خاص و نسخه استاندارد بستگی دارد.

محصولات اولیه: با استفاده از پهنای باند 100 مگاهرتز یا 200 مگاهرتز به نرخ PHY 400 مگابیت بر ثانیه و نرخ لایه MAC 350 مگابیت بر ثانیه دست می یابند.

محصولات اصلی: بر اساس فناوری G.hn Wave 2 با استفاده از پهنای باند 200 مگاهرتز به نرخ PHY تا 2 گیگابیت بر ثانیه و توان عملیاتی تا 1.7 گیگابیت بر ثانیه دست می یابند.

تأخیر معمولی- تأخیر درجه اپراتور یک مزیت بزرگ است. حداکثر تأخیر معمولاً بیش از 10 میلی‌ثانیه نیست و متوسط ​​تأخیر می‌تواند به 5 میلی‌ثانیه هم برسد.

مکانیسم های ضد مداخله و همزیستی– استاندارد G.hn با در نظر گرفتن محیط های پیچیده الکترومغناطیسی طراحی شده است. فراتر از مقاومت لایه فیزیکی ارائه شده توسط OFDM و LDPC، شامل موارد زیر است:

کانال خارج از باند (OOB).– یک کانال مجزا با نرخ پایین اختصاص داده شده به مدیریت شبکه و ارتقاء سفت‌افزار بین هد و پایانه‌ها، بدون تأثیر کانال داده اصلی.

بریدگی– امکان کاهش یا خاموش کردن توان ارسال در باندهای فرکانسی خاص برای جلوگیری از تداخل با باندهای رادیویی آماتور یا سایر خدمات دارای مجوز.

انتخاب فرکانس دینامیکی- هنگامی که با سیگنال های تلویزیونی روی همان کابل کواکسیال همزیستی می کنند، دستگاه های G.hn می توانند سیگنال های RF را شناسایی کنند و Domain Master به صورت پویا ارتباطات را به کانال های RF بیکار دیگر منتقل می کند تا از تداخل جلوگیری کند.

مقیاس و امنیت شبکه –

شبکه با ظرفیت بالا- یک دامنه G.hn می تواند تا 250 گره را پشتیبانی کند.

رمزگذاری پیشرفته- از رمزگذاری سخت افزاری AES 128 بیتی برای اطمینان از امنیت انتقال داده پشتیبانی می کند.

خلاصه ای از مزایای فنی کلیدی

به لطف طراحی پیشرفته PHY آن،G.hn EoCمزایای قابل توجهی نسبت به فناوری های دسترسی کواکسیال قبلی (به عنوان مثال، راه حل های مبتنی بر HomePlug AV) ارائه می دهد:

به طور خلاصه، فناوری G.hn EoC یک عمل موفق برای انتقال PHY با کارایی بالا از استاندارد ITU-T G.hn به معماری شبکه دسترسی EoC است. «ترکیب طلایی» OFDM و LDPC که در PHY آن استفاده می‌شود، کلید دستیابی به عملکرد درجه اپراتور-پهنای باند بالا، ضد تداخل قوی و تأخیر کم{4}} است که آن را به یک راه‌حل ایده‌آل برای تبدیل دو طرفه شبکه‌های تلویزیونی پخش و دسترسی پهن باند پرسرعت تبدیل می‌کند.