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Radio Frequency (RF) Hybrid Fiber-Coaxial (HFC)

Erros de FEC de upstream e SNR como meios para garantir a aualidade de dados e o ritmo de transferência.

Introdução

Para operar uma rede de dados de alta velocidade (HSD) em um plano de cabos de fibra híbrida/coaxial (HFC), exige-se um nível significativo de controle de qualidade garantir que a integridade de dados e o nível mais elevado de throughput de dados. Os dois métodos geralmente aceitos para que o operador de cabos meça a qualidade dos dados são o monitoramento por taxa de erro de bit (BER) ou por taxa de erro de pacote (PER).

O Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) esboça as exigências que cada operador de cabo deve manter a fim transportar confiantemente o tráfego de dados IP. Uma característica importante do DOCSIS endereça a necessidade de proteger dados IP contra prejuízos do ruído do Radio Frequency (RF). O recurso que o DOCSIS usa para ajudar a manter a integridade dos dados de IP nas plantas de cabo do HFC é o código Reed-Solomon FEC.

Essencialmente, a codificação FEC protege dados IP e mensagens de gerenciamento DOCSIS contra os erros de símbolo causados pelo ruído e pelos outros prejuízos. O recurso exclusivo do FEC é que ele pode detectar erros de símbolos e corrigi-los. Assim, o DOCSIS especifica que todos os dados IP que são transmitidos sobre uma fábrica HFC devem passar através de um codificador reed-solomon, onde os bytes de paridade extra sejam adicionados aos frames de dados para se assegurar de que sejam  do €  do erro-protectedâ do œ do €  do â e prejuízos menos inclinados.

Nota: O FEC não trabalha muito bem se os erros são criados pelo ruído de impulsos que cria muitos erros sucessivamente. os erros Impulso-ruído-induzidos são endereçados no a jusante com o uso da intercalação fazer os erros parecer espalhados para fora, que o FEC é eficaz na fixação. O DOCSIS 2.0 adicionou o ” ascendente do €  do interleavingâ que as ajudas com este tipo de ” ascendente mas dele do €  do impairmentâ (E.U.) não estão disponíveis no Modems a cabo 1.x (CM).

Sem dúvida, o caminho de retorno do ™ s do €  do networkâ do cabo ou é rio acima particularmente vulnerável propalar e prejuízos relacionados. Esse ruído pode ser impulso, ruído de entrada, ruído térmico, corte de laser e assim por diante. Sem a codificação do FEC, são consideráveis as chances de um pacote ser descartado por erros de bit. Os erros de FEC em uma planta de cabos não são a única medida da qualidade. Há outras variáveis que devem ser consideradas, como a razão portadora-ruído (CNR).

O padrão DOCSIS inclui parâmetros recomendados para desempenho de cabo TV RF downstream e upstream. Especificamente, a seção 2.3.2 da especificação das interferências de radiofreqüência (RFI), œ do €  do â supôs características de transmissão ascendentes do canal RF, o  do €  do â indica este:

Portador-à-interferência mais DB de 25 do [will not be] da relação do ingresso (a soma do ruído, a distorção, a distorção comum-PATH e a cruz-modulação e a soma do ingresso discreto e de faixa larga sinaliza, ruído de impulsos excluído) menos.

Ou seja os E.U. recomendados DOCSIS mínimos CNR são DB 25. Com a finalidade deste documento, o CNR está definido como a razão portadora-ruído antes que alcance a microplaqueta do demodulador (domínio RF), como medido por um analisador de espectro. Inversamente, o SNR é definido como a razão sinal-ruído da microplaqueta do receptor de US do ™ s do €  do systemâ da extremidade do cable modem (™ s do €  de CMTSâÂ) depois que o portador foi demodulado para dar uma banda de base pura, razão sinal-ruído.

Portanto, ao examinar a leitura de SNR em um Cisco uBR7246 e encontrar um número como 30 dB, é fácil inferior que o upstream parece atingir ou mesmo exceder o DOCSIS e que está tudo certo no universo de RF. Entretanto, esse nem sempre é o caso. O DOCSIS não especifica o SNR, e a avaliação do ™ s SNR do €  de CMTSâ não é a mesma coisa que o CNR esse mede com um analisador de espectro.

Este documento discute o cálculo estimado de SNR de upstream do ™ s do €  do uBRâ e igualmente o ™ s FEC do €  do uBRâ opõe-se e mostra-se porque estas duas variáveis devem constantemente ser avaliadas para assegurar a qualidade HSD em ambientes HFC.

Taxa sinal para ruído.

A avaliação do ™ s SNR do €  do uBRâ pode às vezes ser enganadora, e deve ser considerada somente um ponto de início quando se trata de verificar a integridade do espectro ascendente RF. A leitura SNR na placa de linha do uBR MC16C é fornecida pela microplaqueta E.U., mas a leitura não é necessariamente um indicador confiável de prejuízos reais-worldâ do  RF do €  do œ do €  do âÂ, tais como o tipo impulsivo ruído, entrada discreta, e assim por diante. Isso não quer dizer que a leitura do US SNR não esteja precisa. Nos ambientes com poucos prejuízos no ascendente (por exemplo, ruído de impulsos, ingresso, distorção comum do trajeto, e assim por diante), a avaliação E.U. SNR segue numericamente o CNR dentro de menos do que um par decibéis, quando o CNR está na escala DB 15 a 25. É exata com ruído gaussian branco aditivo (AWGN) como o único prejuízo; no mundo real, contudo, a precisão destes números pode variar. Isto depende da natureza dos prejuízos e reflete melhor a proporção de erro da modulação (MER) um pouco do que o CNR.

Como obter leituras SNR e CNR

Esta seção mostra alguns exemplos de como obter a avaliação ascendente SNR de Cisco uBR7200 e uBR10K (igualmente veja o apêndice). Todos os comandos do comando line interface(cli) e saídas do comando são tomados do Software Release 12.2(15)BC2a de Cisco IOS®, salvo disposição em contrário.

Note que um  do €  do cardâ do œ S do €  do â refere uma placa de linha de cabo com capacidades incorporados da análise de espectro do hardware, visto que um  do €  do cardâ do C do œ do €  do â refere uma placa de linha de cabo sem esta capacidade. Em algumas configurações, a placa S informa o CNR em vez do SNR, porque ele possui hardware embutido para executar funções de análise de espectro.

Dica: Ao recolher a saída de comandos CLI do Cisco IOS Software para fins da pesquisa de defeitos ou para enviar a Cisco o Suporte técnico, recorde permitir o timestamp terminal do prompt de exec, de modo que cada linha de saída do comando CLI seja acompanhada por um timestamp e da carga de CPU atual no CMTS.

Para cartões S:

ubr7246# show controller cable6/0 upstream 0Load for five secs: 5%/1%; one minute: 5%; five minutes: 5%Time source is NTP, 00:17:13.552 UTC Sat Feb 7 2004 Cable6/0 Upstream 0 is up  Frequency 21.810 MHz, Channel Width 3.2 MHz, 16-QAM Symbol Rate 2.560 Msps  This upstream is mapped to physical port 0  Spectrum Group 1, Last Frequency Hop Data Error: NO(0)  MC28U CNR measurement - 38 dB

Para cartões do C ou cartões S sem grupos do espectro atribuídos:

ubr7246vxr# show controller cable3/0 upstream 0Load for five secs: 10%/1%; one minute: 7%; five minutes: 5%Time source is NTP, 00:17:13.552 UTC Sat Feb 7 2004 Cable3/0 Upstream 0 is up  Frequency 25.392 MHz, Channel Width 3.200 MHz, QPSK Symbol Rate 2.560 Msps  Spectrum Group is overridden  BroadCom SNR_estimate for good packets - 26.8480 dB  Nominal Input Power Level 0 dBmV, Tx Timing Offset 2035

Recomenda-se que você mantém o grupo do nível E.U. no padrão de 0 dBmVs e usa atenuadores externos para forçar o Modems para transmitir a níveis mais altos, caso necessário.

ubr7246# show cable modem phyMAC Address    I/F     Sid USPwr  USSNR  Timing MicrReflec DSPwr DSSNR Mode                          (dBmV)  (dB)   Offset (dBc)     (dBmV) (dB)0002.8a8c.6462 C6/0/U0  9  46.07  35.42  2063   31        -1.05  39.05  tdma000b.06a0.7116 C6/0/U0  10 48.07  36.12  2037   46         0.05  41.00  atdma

Dica: O comando phy pode ser usado para relatar o SNR mesmo se o CNR é relatado no comando show controllers. Isto é especialmente útil porque o SNR está relatado depois que o cancelamento de ingresso é executado e o CNR está relatado antes do cancelamento de ingresso.

Nota: O SNR é listado por modem em código EC com o comando show cable modem detail.

O comando phy igualmente alista outros atributos da camada física se a remoto-pergunta é configurada. Essas três linhas de códigos podem ser inseridas para ativar uma consulta remota:

snmp-server managersnmp-server community public rocable modem remote-query 3 public

Três segundos foram utilizados para uma resposta rápida o que não é recomendado em um CMTS muito carregado. A série de comunidade de somente-leitura padrão na maioria dos modems é pública.

Nota: Negligencie a entrada de microrreflexão, porque isto é para o DS e é limitado pela precisão da aplicação do ™ s do €  do vendorâ CM.

ubr7246# show cable modem 000b.06a0.7116 cnrMAC Address    IP Address      I/F      MAC     Prim  snr/cnr                                        State   Sid   (dB)000b.06a0.7116 10.200.100.158  C6/0/U0  online  10     38

Esse comando lista os SNR quando for usar uma placa C. Quando uma placa S for usada e grupos de espectros forem atribuídos, o CNR será reportado. O comando show cable modem mac-address verbose também funciona.

Como ver o assoalho do ruído

As placas S também permitem exibir o ruído de fundo com este comando:

ubr7246-2# show controller cable6/0 upstream 0 spectrum ?  <5-55>              start frequency in MHz  <5000-55000>        start frequency in KHz  <5000000-55000000>  start frequency in Hz  A.B.C.D             IP address of the modem  H.H.H               MAC address of the modem

Adicionar o IP do modem ou o MAC address ao comando mostra a potência e a largura do canal da explosão do modem.

ubr7246-2# show controller cable6/0 upstream 0 spectrum 5 55 ?  <1-50>  resolution frequency in MHzubr7246-2# show controller cable6/0 upstream 0 spectrum 5 55 3Spect DATA(@0x61359914) for u0: 5000-55000KHz(resolution 3000KHz, sid 0:Freq(KHz) dBmV Chart5000 :    -608000 :    -23  ****************11000:    -45  *****14000:    -46  *****17000:    -5520000:    -6023000:    -6026000:    -5529000:    -18  *******************32000:    -6035000:    -6038000:    -6041000:    -5544000:    -45  *****47000:    -6050000:    -6053000:    -41  *******

Essa saída mostra o ruído sob o portador e em outras frequências.

Além do que o CLI, as ferramentas de gerenciamento da rede com base em SNMP tais como o Cisco Broadband Troubleshooter (CBT) podem ser usadas para indicar o espectro de US e outro atributos. Também, os CiscoWorks podem ser usados para monitorar o SNR como relatado por placas de linha de cabo usando o objeto do docsiIfSigQSignalNoise:

DOCS-IF-MIBdocsIfSigQSignalNoise	.1.3.6.1.2.1.10.127.1.1.4.1.5	Signal/Noise ratio as perceived for this channel. 	At the CM, describes the Signal/Noise of the downstream 	channel.  At the CMTS, describes the average Signal/Noise 	of the upstream channel.

Nota: As leituras SNR individuais CM estão somente disponíveis no MC5x20S e em placas de linha MC28U. Estas novas placas de linha incorporam o cancelamento de ingresso que pode melhorar o desempenho mas podem dar leituras SNR enganadoras. As leituras SNR são após o cancelamento de ingresso; Assim, se o cancelamento de ingresso remove matematicamente o ingresso, a seguir o SNR poderia relatar muito melhor do que a razão portadora-interferência real.

Nota: Ao usar grupos do espectro em um cartão S, o comando show controllers seleciona aleatoriamente leituras CNR de todos os CM naquela os E.U., que poderiam ser levemente diferentes, dando a aparência de uma porta E.U. ou de um CNR instável.

Portadores upstream em Zero-Span

Um valor de modo que usa-se em um analisador de espectro é o modo do span zero. Este é o modo de domínio de tempo, onde a exibição é amplitude versus tempo, em vez de amplitude versus freqüência. Esse modo é bastante útil ao exibir o tráfego de dados que é intermitente por natureza. Figura 1 mostra um analisador de espectro no span zero (domínio de tempo) ao olhar o tráfego ascendente de um CM.

Figura 1 indicador do span zero do “ do €  do â em um analisador de espectro

return_path_monitor_1.jpg

Os pacotes de dados podem ser vistos em figura 1, junto com pedidos do modem e ruído de impulsos. Isto é muito útil para medir os níveis digitais médios e observar o ruído e o ingresso, como visto em figura 2.

Figura 2 medida do span zero do “ do €  do â da amplitude modulada Digital ascendente do portador

return_path_monitor_2.gif

O span zero pode igualmente ser usado para considerar se os pacotes estão colidindo um com o otro do sincronismo ruim ou o separador de fim de cabeçalho inadequado ou o isolamento do combinador. Um pacote pretendido para uma porta upstream CMTS é  do €  do leakingâ do œ do €  do â em outra rio acima. Refira os White Paper e os documentos alistados na informação relacionada