• Используемый формат модуляции. Очевидно, что самым помехозащищенным и низкоскоростным будет формат QPSK, а самым высокоскоростным (но наименее помехозащищенным) будет формат 128 QAM.

• Полоса пропускания реверсного канала П. Согласно известной теореме Шеннона, скорость цифрового потока прямо пропорциональна полосе частот, занимаемой каналом, что хорошо согласуется с данными стандарта DOCSIS:

       (1)

С точки зрения минимизации занимаемой полосы частот, выгоднее использовать один широкий канал, а не несколько узких каналов, т.к. в этом случае суммарная полоса увеличивается за счет необходимости в частотном защитном интервале (см. рис.2).

• Канальное отношение несущая/шум (C/N) тесно связано с двумя выше перечисленными факторами и является основополагающим моментом в реализации RC, что хорошо видно из (1). На рис.1 представлена зависимость скорости цифрового потока СМ согласно DOCSIS 1.1/2.0 в зависимости от C/N в полосе канала 3,2 МГц и вероятности ложной ошибки (BER) в 10-8. Необходимо всеми доступными способами добиваться максимально возможного C/N.

• Число абонентов в кластере. Данное утверждение достаточно очевидно. Ведь суммарная предельная скорость (например, 10,24 Мбит/с в полосе канала 3,2 МГц) будет делиться между N абонентов, нагружаемых на конкретный приемник-демодулятор реверсного канала. Отсюда следует вывод, что при жестких требованиях к скоростям в реверсном направлении, не следует каждый из оптических узлов (ОУ)1) нагружать на большое число абонентов. Считается, что наиболее оптимальным является значение в 100…300 абонентов, приходящихся на один ОУ. При этом реализуется наиболее выгодный критерий цена/скорость. Более глубокое проникновение оптики потребует очень большого числа оптических жил2) и большого числа оптических передатчиков реверсного направления. Разумеется, что часть оптических жил в реверсном направлении могут быть и объединены в одну цепь. Но в этом случае накапливаются шумы и не реализуется та самая желанная скорость.

• Число используемых каналов. Очевидно, что с увеличением числа каналов прямо пропорционально увеличивается и суммарная скорость цифрового потока. Однако при этом необходимо позаботиться о диапазоне реверсного направления величиной в 5-65 МГц.

• Защитное отношение – FEC. Необходимо для непосредственной корректировки неизбежно возникающих ошибок при доставке информации. Согласно ETSI EN 300421, величина FEC может составлять значения 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 и 7/8. Физически FEC означает долю (предельный случай FEC = 1) полезных (несущих информацию) символов, передаваемых в пакете. Так, информационная скорость цифрового потока для традиционных MPEG -пакетов (188/204 байт, Рид-Соломон) при заданной полосе канала П и оговоренном факторе свертки R (Roll - Off)3) определяется по формуле:

     (2)

где: А – число разрядов в цифровом сигнале, определяемое форматом модуляции (например, для QPSK A = 2 (22), для 64 QAM А = 6 (26) и т.д.).

Например, при П = 1 МГц, R = 0,35 и FEC = 1/2 для QPSK модуляции S составит 0,68 Мбит/с. Отметим также, что чем выше защитное отношение (т.е. меньшее числовое значение), тем допускается более низкое значение C/N. Таким образом, для возможности установки низкого FEC (например, 7/8), необходимо опять позаботиться о реализации возможно большего значения C/N реверсного канала.

• Правильный расчет реверсного канале в части совмещения энергетических уровней. Это означает, что все уровни сигналов, сходящиеся в какую-либо узловую точку сети, должны быть выровнены по амплитуде. Регулировка уровней сигналов осуществляется аттенюаторами, входящими в состав усилителей реверсного канала. Например, для рис.2 должно выполняться равенство:

       (3)

В противном случае, на входе приемника- демодулятора RC будут разные уровни сигналов от разных абонентских модемов, что потребует включения его система автоматической регулировки усиления (АРУ), которая требует значительных временных задержек для нормального вхождения в связь.

Разумеется, что после вхождения в связь, с CMTS поступит команда на соответствующие СМ о снижении (повышении) уровня выходного сигнала до уровня, необходимого для нормальной работы приемника реверсного канала. Однако, такие команды будут поступать каждый раз после вхождения СМ в связь, что и снизит полезную информационную скорость4).

• Качество монтажных работ. В данном случае под качеством понимается правильность разделки кабелей и установки кабельных разъемов (насадок), исключающая неоднородности 75-Омного тракта передачи. Наличие неоднородностей приводит к появлению переотражений, проявляющихся как точно такой же информационный поток, задержанный во времени (доли и единицы микросекунд) и с меньшей амплитудой (зависит от коэффициента отражения). Такой эффект иногда именуют как “эхо”, параметры которого нормируются стандартом DOCSIS.

• Качество соединительных коннекторов. Из практики известно, что операторы в большинстве случаев приобретают максимально дешевые кабельные разъемы, что вполне и логично, т.к. их довольно много в сети, и их стоимость составляет довольно ощутимый ценовой вес в общей стоимости оборудования.

Каков же критерий качества к коннекторам, применительно к реверсному каналу? Помимо гарантированного коэффициента стоячей волны по напряжению (Кст.U), разъемы должны обладать хорошим антикоррозийным гальваническим покрытием. Дело в том, что большинство металлов быстро окисляется, покрываясь тонкой пленкой окисла (см. рис.3), что создает между двумя металлическими соединениями эквивалент конденсатора, емкость которого обратно пропорциональна толщине окисла. Чем больше емкость такого эквивалентного конденсатора, тем лучше5). Вспомнив, что модуль реактивного сопротивления конденсатора определяется по формуле:

       (4)

получим важный практический вывод, что окисная пленка кабельных разъемов, образующая эквивалентный конденсатор, оказывает наибольшее влияние именно на низких частотах, т.е. в диапазоне реверсного канала. В диапазоне же прямого канала реактивное сопротивление эквивалентного конденсатора в десятки раз меньше и значительно меньшее влияние на уровни транслируемых каналов.

Наихудшим вариантом с точки зрения контакта является гальваническая пара алюминий - сталь. Более того, следует отметить и второй немаловажный факт. Сопротивление потерь R (см. рис.3) ведет себя как нелинейный элемент. Его сопротивление зависит от уровня проходящей мощности (что эквивалентно прикладываемому напряжению при заданном сопротивлении в 75 Ом), т.е. с понижением прикладываемой мощности (напряжения) сопротивление потерь увеличивается. Фактически это означает, что слабые сигналы будут подвержены большему ослаблению в сравнении с мощными.

И самое важное практическое наблюдение. Описанные выше эффекты в значительной степени зависят от погодных условий, т.е. от влажности и температуры окружающей среды. Кроме того, следует добавить, что наиболее быстрому старению подвергаются как раз контакты, обладающие большой окисной пленкой, т.к. по закону Ома большее напряжение (например, при искровых разрядах или при воздействии остаточных разрядов молнии) будет приложено к большим сопротивлениям (т.е. к плохим коннекторам). Таким образом, при активизации реверсного канала следует уделить серьезное внимание как качеству монтажа, так и качеству используемых кабельных разъемов.

1) Под оптическим узлом традиционно понимается комбинация оптического приемника прямого канала и оптического передатчика реверсного канала, конструктивно объединенных в единый конструктив.

2) Напомним, что для формирования реверсного направления в ВОЛС требуется отдельная оптическая жила.

3) Фактор свертки характеризует отличие реального спектра (полосы) сигнала от идеального (прямоугольного). Наиболее часто R = 0,35.

4) Служебная информация, передаваемая между СМ и CMTS, может составлять 10-50% от общего информационного потока.

5) Емкость идеального контакта равна бесконечности, т.е. эквивалентна проводнику.