Kwalifikacja: INF.06 - Montaż i eksploatacja szerokopasmowych sieci kablowych pozabudynkowych

Question

Kwalifikacja: INF.06 - Montaż i eksploatacja szerokopasmowych sieci kablowych pozabudynkowych

Zawód: Technik szerokopasmowej komunikacji elektronicznej

W kanale dosyłowym sieci kablowej stosowane są modulacje charakteryzujące się wysoką sprawnością, relatywnie wysokim odstępem sygnału od szumu oraz dużym współczynnikiem wykorzystania pasma dzięki czemu umożliwiają szybką transmisję w kanale o małej szerokości. Przykładem takiej modulacji jest

Poprawna odpowiedź to 64QAM, bo właśnie modulacje QAM o wysokim rzędzie (np. 16QAM, 64QAM, 256QAM) są standardowo stosowane w kanałach dosyłowych sieci kablowych, gdzie liczy się bardzo duża przepływność przy ograniczonej szerokości pasma. 64QAM koduje 6 bitów w jednym symbolu (2^6 = 64), dzięki czemu w tym samym paśmie można „upchnąć” znacznie więcej danych niż przy prostszych modulacjach, jak QPSK czy 2FSK. Moim zdaniem to jest takie klasyczne rozwiązanie kompromisowe: z jednej strony wysoka efektywność widmowa, z drugiej – jeszcze sensowne wymagania co do jakości toru (SNR, zniekształcenia nieliniowe). W praktyce w systemach kablowych DOCSIS (np. EuroDOCSIS 3.0, 3.1 w wersjach wstecz kompatybilnych) modulacja 64QAM jest powszechnie używana w kanałach downstream i w niektórych konfiguracjach upstream, jeśli warunki są wystarczająco dobre. Operator kablowy może przełączać się między 16QAM, 64QAM, a nawet 256QAM w zależności od jakości sieci i poziomu zakłóceń. Dobra praktyka jest taka, żeby przy projektowaniu sieci kablowej zapewnić odpowiedni odstęp sygnał–szum (SNR rzędu kilkudziesięciu dB), niski poziom intermodulacji i równomierną charakterystykę amplitudowo–fazową, bo modulacje QAM są na to bardzo wrażliwe. W zamian dostajemy wysoki współczynnik wykorzystania pasma, co wprost przekłada się na większe prędkości internetu i większą liczbę kanałów TV w tym samym paśmie. W sieciach HFC (Hybrid Fiber Coax) 64QAM to taki trochę „złoty środek” – szczególnie tam, gdzie nie można jeszcze przejść na wyższe rzędy jak 256QAM lub OFDM z wysokorządową QAM w DOCSIS 3.1. Z mojego doświadczenia, jeśli w testach jakości toru kablowego 64QAM działa stabilnie, to znaczy, że sieć jest już naprawdę przyzwoicie utrzymana.

W tym zadaniu łatwo się pomylić, bo wszystkie odpowiedzi wyglądają na jakąś formę modulacji lub kodowania sygnału, ale tylko jedna pasuje do opisu typowego kanału dosyłowego w sieci kablowej. Kluczowe hasła w treści pytania to: wysoka sprawność, duży współczynnik wykorzystania pasma i wysoka szybkość transmisji w stosunkowo wąskim kanale. To są typowe wymagania dla nowoczesnych systemów kablowych, takich jak sieci HFC z DOCSIS, gdzie każdy megaherc pasma jest na wagę złota. Modulacja 2FSK jest bardzo prosta i dość odporna na zakłócenia, ale jej efektywność widmowa jest słaba – na jeden symbol przenosimy tylko 1 bit. To sprawia, że 2FSK świetnie nadaje się do prostych systemów telemetrycznych, radiolinii niskiej przepływności czy urządzeń IoT, ale już zupełnie nie pasuje do kanałów dosyłowych w kablówkach, gdzie oczekuje się megabitów lub gigabitów na sekundę w ograniczonym paśmie. QPSK to krok dalej, bo przenosi 2 bity na symbol i jest powszechnie używana np. w przekazach satelitarnych, szczególnie tam, gdzie warunki transmisji są trudniejsze. Jednak w sieciach kablowych, które mają z reguły lepszy SNR niż łącza radiowe, branża od dawna przechodzi na wyższe rzędy QAM, bo dają one znacznie wyższą przepływność przy tej samej szerokości kanału. QPSK bywa stosowana w kanałach zwrotnych przy gorszych warunkach, ale nie jest przykładem modulacji o „dużym współczynniku wykorzystania pasma” w porównaniu z 64QAM. Z kolei ADPCM w ogóle nie jest modulacją w sensie radiowym czy kablowym – to metoda kodowania sygnału, głównie mowy, czyli kompresja różnicowa w dziedzinie czasu. Można ją stosować na wyższych warstwach do zmniejszenia przepływności strumienia audio, ale nie ma ona nic wspólnego z modulacją nośnej w kanale RF. Typowy błąd myślowy polega tutaj na wrzuceniu do jednego worka wszystkich skrótów kojarzących się z cyfrowym przetwarzaniem sygnału: ktoś widzi znane FSK, PSK czy ADPCM i wybiera „coś cyfrowego”, nie zastanawiając się, czy chodzi o modulację nośnej, czy o kodowanie źródła. Dobre podejście na egzaminie i w praktyce jest takie, żeby zawsze zadać sobie pytanie: czy mówimy o sposobie upakowania bitów w paśmie radiowym/kablowym (modulacja), czy o sposobie reprezentacji danych, np. dźwięku (kodowanie, kompresja). W kanałach dosyłowych sieci kablowych od lat dominują wysokorządowe QAM, jak 64QAM czy 256QAM, właśnie z powodu ich bardzo wysokiej efektywności widmowej w środowisku o dobrym SNR.

Odpowiedzi

Informacja zwrotna