Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Суббота, 23 сентября
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Зачем аудиосистемам нужны стандарты

В статье описываются популярные и наиболее перспективные аудиостандарты. Трудно себе представить ситуацию, в которой целиком законченная техническая система поставлялась бы одним-единственным производителем. Системный интегратор объединяет в одном решении оборудование и программное обеспечение, отвечающее определённым нуждам. Стандарты обеспечивают связь между технологиями и позволяют оборудованию, подсистемам и методам, созданным различными компаниями, работать слаженно, образуя одну систему.

Проблемы проектирования телевизионных приемников

В статье обсуждаются некоторые проблемы, возникающие при проектировании интегральных микросхем для систем приема телевизионных сигналов. Эти трудности являются специфическими и могут быть мало известны разработчикам других систем связи. Они усложняют проектирование телевизионных приёмников и демодуляторов по сравнению с другими приёмниками.

Обработка видеосигнала высокой четкости

В настоящее время в видеосистемах повсеместно происходит замена систем стандартной (SD) четкости изображений на высокую четкость (HD). Количество пикселов в кадре существенно увеличивается, соответственно повышается сложность проектирования систем обработки видеоизображения — кодирование и декодирование в HD-системах требует гораздо большей производительности, поэтому одного сигнального процессора уже недостаточно. В статье рассматриваются варианты построения таких видеосистем.

 

25 мая

Преимущества электросети как среды передачи информации

В статье описана передача сигнала IPTV по проводам питающей электросети. Рассмотрены сопутствующие стандарты и приведен пример структурной схемы организации IPTV.



Введение

Среди вариантов установки домашней компьютерной сети без прокладки дополнительных проводов есть два наиболее распространенных: беспроводной и по каналам электросети. Линии электросети позволяют осуществлять широкополосную передачу данных в пределах дома по проложенным электрическим кабелям, доступ к которым есть в каждой комнате. Для передачи информации по линиям электросети технология широкополосного соединения (т.е. протоколы и используемый стандарт) не имеет значения.
По линиям электросети может осуществляться защищенная передача видеосигнала по IP-протоколу (IPTV), хотя в обратном направлении (от пользователя) передача данных производится по технологии xDSL. В этом случае поставщикам услуг требуется эффективное и простое решение для подсоединения абонентских приставок, которые обычно располагаются рядом с телевизором, к модему широкополосного доступа, который часто находится в другой комнате.
Поставщики кабельного вещания тоже могут использовать электросеть для расширения полосы частот в случаях, когда по беспроводным каналам невозможно обеспечить требуемую скорость передачи данных и высокую стабильность. В этом случае используются технологии DOCSIS. В результате электросеть, как канал связи, оказывается наиболее удачным выбором, гарантирующим хорошее качество предоставления услуг абоненту.
Обычно широкополосное соединение осуществляется через адаптер, включенный в сетевую розетку. При подключении одного такого адаптера все розетки в доме автоматически объединяются в сеть. То есть любой электрический прибор сможет непрерывно и бесперебойно принимать видеопоток, цифровое аудио и другие типы данных либо иметь доступ в интернет.
Технология связи по электросети предполагает использование в качестве среды для высокоскоростной передачи данных линий электропроводки. Это наиболее конкурентоспособное решение среди всех проводных и беспроводных технологий для создания сети. Ресурсов электросети хватает для организации сети во всем доме, а также для удовлетворения всех требований по скорости передачи, быстродействию, гибкости, надежности и эффективности, которые предъявляются со стороны мультимедийных устройств.
Тем не менее, нельзя забывать, что электрический кабель является жёсткой и неблагоприятной средой, одной из самых сложных для организации информационного канала. В нем постоянно возникают скачки напряжения, импульсные и периодичные помехи, внезапные перепады импеданса, а также имеются разветвления, порождающие отражения и другие нежелательные эффекты.

OFDM: модуляция в линиях электросети

При передаче сигнала по электросети чаще всего используется модуляция с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), которая позволяет преодолеть большую часть трудностей и достигнуть высокой скорости передачи данных при низкой мощности передаваемого сигнала. Модуляция OFDM имеет следующие преимущества:
– нечувствительность к интерференции, стойкость к значительным изменениям в канале;
– наиболее высокая эффективность использования спектра и высокое быстродействие.
За счет применения модуляции OFDM можно одновременно передавать более тысячи несущих на полосе шириной всего 30 МГц, обычно это 2…32 МГц. Передаваемые данные распределяются между поднесущими, которые затем модулируются независимо друг от друга с учетом допустимого в канале соотношения сигнал–шум. Каждой поднесущей отводится некоторое количество битов, зависящее от текущих условий в канале связи. Для этого в канале непрерывно проводится измерение соотношения сигнал–шум. По полученным результатам определяется количество битов, которые могут быть переданы в одной информационной посылке. При таком подходе количество ошибок в линии становится минимальным, а передача идет максимально эффективно.
Одно из наиболее важных преимуществ модуляции с ортогональным частотным разделением сигналов заключается в том, что частотный спектр легко подстраивается и адаптируется к мгновенным условиям в канале. Другими словами, коммерческие продукты можно подстраивать за счет снижения мощности сигнала или ограничения используемого частотного спектра. Имеются в виду все виды регулировок, в том числе осуществление передачи в присутствии радиолюбительских сигналов.
В то же время электросеть позволяет применять самые эффективные алгоритмы предкоррекции ошибок (FEC), которые предполагают введение дополнительных битов в каждую информационную посылку с тем, чтобы исходные данные могли быть восстановлены, даже если передаваемый сигнал был искажен.
В электрокабеле в силу ряда причин могут возникать помехи. Однако большинство источников шума совпадают по фазе с напряжением электросети. Соответственно, с этой проблемой помогут справиться специальные синхронизующие алгоритмы. В виду синхронизации с напряжением электросети и приостановки передачи на время присутствия определенного источника шума минимально вероятным становится возникновение блочных ошибок и гарантируется максимально эффективная скорость передачи данных. Применение перечисленных выше мер позволит довести скорость передачи данных до 200 Мбит/с и более.

Совмещая лучшее в проводном и беспроводном доступе

Линии электросети, как среда передачи, совмещают в себе достоинства как проводных, так и беспроводных сред. Во-первых, потребители имеют быстрый, надежный и защищенный канал связи в любой точке дома. Поскольку передача идет по проводам, то задержки в линии малы, и работа сети при выполнении потоковых задач, таких как VoIP, IPTV или интерактивные услуги, идет в режиме, близком к режиму реального времени. В то же время в линиях электросети не существует проблемы отсутствия прямой видимости, поскольку они напрямую связывают все розетки в доме. Достаточно надежное шифрование и безопасное кнопочное переключение обеспечивают высокую степень секретности соединения.
Конечно, у беспроводных сетей тоже есть ряд достоинств. Как линии электросети, они не требуют дополнительных проводов и могут вещать широкополосный сигнал по всему дому. Однако связь через эфир менее стабильна и слабее защищена. Кроме того, полоса пропускания ограничена, поэтому в случае беспроводной сети очень редко удается добиться одновременной передачи трех потоков данных (видео, голос, данные). Еще один ограничивающий фактор в беспроводной сети — зона покрытия. Натыкаясь на препятствие, беспроводной сигнал теряет силу. Таким образом, зона покрытия сети зависит от размера и конфигурации помещения, а также от свойств материалов, из которых сделан дом. Технология передачи по электросети может улучшить покрытие беспроводной сети и скорость передачи данных, если она применяется как резервная по отношению к беспроводной.

IPTV по электросети

Пример использования IPTV показан на рисунке 1. Одно из основных применений электросетей — передача в стандарте IPTV. Так сложилось, что поставщики телефонной связи начали предлагать услуги IPTV потребителям, хотя до этого трансляция видеопотока была прерогативой только телевизионных компаний. Это стратегическое решение возникло в стремлении телефонных операторов уменьшить коэффициент «текучести» абонентской базы (переход к другим поставщикам) и загрузку кабельных компаний за счет предоставления абонентам, как существующим, так и потенциальным, более конкурентоспособных услуг. В ответ кабельные компании стали предлагать голосовые услуги — как раз то, чем обычно занимались телефонные операторы. В этой гонке поставщикам IPTV требуется домашняя сеть, которая позволила бы с наименьшими затратами получить новых клиентов.

Рис. 1. Пример использования IPTV

Соответствующая технология должна быть легкой в использовании и простой в установке, чтобы абонент мог самостоятельно подключиться без посторонней помощи. Кроме того, связь должна осуществляться в обоих направлениях, чтобы у абонента была возможность обращаться в центр обслуживания и удаленно устранять проблемы или повышать качество предоставления услуг без использования технологий широкополосного доступа, например VDSL.
После установки сети перед поставщиком услуг возникает еще более сложная задача: как наиболее экономично реализовать последние несколько метров линии связи (от розетки до телевизора или другого устройства)? Известные сетевые решения, такие как протокол SNMP, не обеспечивают целостную платформу, которая необходима провайдерам для управления узлами сети, потому что каждый производитель использует свои механизмы управления (и свою базу MIB). В то же время единая платформа необходима для обеспечения удаленного управления сетью. Это позволит не только повысить конкурентоспособность провайдера, но и расширит спектр предлагаемых им услуг.
В этой связи все более широкое распространение получает стандарт TR-069 [1], предложенный компанией DSL Forum. Он позволяет поставщикам услуг заметно сэкономить за счет использования сетевых адаптеров, поддерживающих удаленное управление. Предусмотренная в стандарте TR-069 поддержка удаленного управления гарантирует масштабируемость и эффективность передачи данных по IPTV, что в итоге повышает конкурентоспособность провайдера. Стандарт TR-069 играет ключевую роль в управлении сетью и контроле конечных устройств пользователя, включая маршрутизаторы, абонентские приставки IPTV или VoIP-адаптеры, поскольку он предоставляет общий метод обмена между устройствами и автоматическим сервером конфигурации (ACS). С помощью ACS поставщик услуг может осуществлять удаленное управление и предлагать новые услуги всему массиву бытовых устройств и приложений, включенных в сеть. Использование такого сервера позволяет отказаться от дорогостоящих поездок к потребителю, поскольку проблема может быть решена удаленно. Кроме того, удаленно можно провести конфигурирование и мониторинг работы.
В декабре 2008 г. институт стандартизации ITU-T(International Telecommunications Union — международный союз электросвязи, сектор телекоммуникаций) достиг соглашения по поводу международного стандарта на высокоскоростную передачу по линиям электросети, телефонным и коаксиальным кабелям. Новый стандарт обеспечивает скорость передачи данных втрое выше, чем существующие технологии проводной связи, и в 20 раз выше, чем существующие беспроводные технологи.
Эта разработка имеет чрезвычайно важное значение для всей индустрии домашних сетей и особенно — для сектора передачи данных по линиям электросети. Дело в том, что согласия по этому вопросу не могли достичь в течение многих лет. Предыдущие попытки провалились или спецификации были сокращены до такой степени, что не могли образовать единой концепции для физического и канального уровней. В итоге функциональная совместимость не достигалась, а ведь именно она была предпосылкой к распространению сетей во всем мире.
Стандарт ITU-T G.9960, называемый также G.hn, — это единый мировой стандарт канального и физического уровня, который унифицирует принцип построения проводных домашних сетей. Стандартом устанавливается максимальная скорость передачи данных по коаксиальному кабелю 1 Гбит/с, по электросети — 500 Мбит/с. В настоящее время идет согласование канального уровня. Как ожидается, работа будет закончена в сентябре 2009 г.
Впервые в истории выходит международный стандарт, позволяющий в полную силу использовать потенциал проводных сетей. За обеспечением гарантированной совместимости всех сетей G.hn будет следить организация HomeGrid Forum, созданная для поддержки, сертификации и продвижения стандарта G.hn.

Литература

1. TR-069 CPE WAN Management Protocol v1.1

Глоссарий

DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) — стандарт передачи данных по сети кабельного телевидения. Максимальная скорость передачи данных от центральной станции абоненту составляет 42 Мбит/с (при ширине полосы пропускания 6 МГц и использовании многопозиционной амплитудной модуляции 256 QAM). В обратном направлении скорость передачи достигает 10,24 Мбит/с.
IPTV (передача видеосигнала посредством IP-протокола) — стандарт передачи видеосигнала по каналам операторов связи. Стандарт включает ряд дополнительных функций, недоступных при передаче традиционными видами вещания.
IPTV — это технология, использующая протокол IP, но это не телевидение, вещаемое через общедоступную сеть интернет. IPTV лишь использует IP-протокол для передачи сигнала на терминалы абонентов (абонентские приставки, подключенные к телевизорам) или на компьютер пользователя через специального PC-клиента — программное обеспечение, принимающее и декодирующее сигнал оператора.
SNMP (Simple Network Management Protocol — простой протокол сетевого управления) — протокол, позволяющий выполнять практически весь спектр задач управления сетевыми устройствами при минимальном наборе команд. Основной концепцией протокола является то, что вся необходимая для управления информация хранится на самом устройстве в так называемой административной базе данных (MIB — Management Information Base). База данных представляет собой набор переменных, характеризующих состояние объекта управления, например, количество пакетов, обработанных устройством, состояние его интерфейсов, время функционирования устройства и т.д. SNMP как сетевой протокол представляет собой только набор команд для работы с переменными MIB.
G.hn — стандарт, позволяющий объединить домашние сети с разнообразными средами передачи (электросеть, коаксиальный и телефонный кабели).



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Пабло Гаглиярдо (Pablo Gagliardo), технический специалист, DS2



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2017 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты