Calcula Ahorros en Ancho de Banda con Filtros Roll-off Más Abruptos

June 4, 2013 | By More

Con modems satelitales avanzados alcanzando los límites de eficiencia espectral y flexibilidad de configuración, los esfuerzos de la industria se han recientemente enfocado en reducir el factor de filtros roll-off (espaciamiento entre portadoras) lo más posible, sin que esto impacte en la capacidad de corrección de errores. La combinación de filtros más verticales y codificación FEC avanzada (como LDPC granular) puede ahora significar un más rápido ROI para los proveedores de servicio, inclusive hacia velocidades de datos bajas.

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El calculador de performance adjunto (descargable) desarrollado por Datum Systems para su última línea de productos M7 ha agregado la posibilidad de reducir el espaciado entre portadoras SCPC hasta 1-08 (8% de espaciado).

Calcular el ahorro en capacidad satelital cuando se consideran dos opciones de modems SCPC se puede hacer de dos formas:

  • Cálculos de Enlace  (Link Budgets – LBs): Rehacer los cálculos basados en las curvas de performance de los nuevos modems. Los nuevos LBs permitirán comparar los escenarios “A” versus “B”.
  • Comparador de Rendimiento: Una muy cercana aproximación puede hacerse rápidamente sin la necesidad de re-hacer LBs. Asumiendo que los LBs ya fueron hechos correctamente para el escenario “A”, se puede utilizar el comparador adjunto con este post para iterar entre distintas configuraciones de modem y lograr maximizar el ahorro en capacidad. La posibilidad de jugar con menores factores “rol-off” es una nueva opción en el calculador que se puede utilizar para buscar un mayor ahorro sin aumento de el C/N.

El siguiente procedimiento de 5 pasos puede aplicarse a cualquier escenario SCPC para el cálculo de ahorro de capacidad satelital. El resultado puede luego utilizarse para el cálculo de período de repago cuando se reemplazan modems legacy.

1-    Obtener Configuración para Ecenario “A”: Obtener la siguiente información acerca de enlaces SCPC del escenario “A” (outbound e inbound):

  • Codec: Viterbi, Turbo, R/S, etc.
  • Velocidad de Enlace (en Kbps)
  • Modulación (MOD): QPSK, 8PSK, etc.
  • FEC Rate (CODE): 1/2, ¾, 7/8, etc.
  • Espaciado de Portadoras (Carrier Spacing): 1.2x, 1.35x, etc.

2-    Obtener Performance de Modem: Dada la configuración para el  Escenario “A”, obtener del manual del modem el  Eb/No necesario para un BER (bit error rate) de 1 E-8  (los fabricantes de modems SCPC comparten los manuales públicamente es sus sitios web).

También tomar nota de la latencia de codificación de punta a punta para el MODCOD dado (los fabricantes reportan esto a 64 kbps). Esto puede ser utilizado para comparar no solo ahorro sino también la latencia de procesamiento de punta a punta del enlace.

3-    Ingresar Datos de Escenario “A”: Ingresar el Eb/No requerido (@BER 1E-8) y latencia de procesamiento (@64Kbps) in filas 6 and 7  del comparador (portadoras outbound e inbound)

4-    Seleccionar “Other” en celdas E10 y E15 – esto fuerza al calculador a tomar los valores ingresados en las filas 6 y 7 para cada dirección. Seleccionar modulación en D10 y D15 en base al escenario actual. También ingresa el factor roll-off de los modems legacy (tales como 1.25) para cada dirección en las celdas C10 y C15.

Sharp Filter

Modems con Filtros Roll-Off Abruptos

5-    Iterar para Encontrar el Mejor Escenario “B”: Iterar con varias configuraciones Datum para alcanzar el máximo ahorro utilizando la misma potencia espectral. Recomendamos evaluar uso de opciones de codificación avanzadas como LDPC 16K (celdas D/E11 y D/E16). En las iteraciones, buscar mantener el C/N de las portadoras constante, para que la capacidad liberada salga con su cuota de potencia espectral.

Claves para determinar la configuración de máximo ahorro:

Empezar Escenario “B” con un orden de modulación mayor (e.g. 8QAM/8PSK si escenario A usa QPSK) y el FEC rate menos robusto (e.g. 16/17).

i.     Si el C/N e menor que en config A, saltar a un orden de modulación aún mas alto y repetir proceso.

ii.     Si el C/N es mayor que en config A, entonces incrementar robustez de FEC hasta llegar a C/Ns similares.

iii.     Si el más robusto FEC (mayor redundancia) no logra esto, entonces retroceder y utilizar el mismo orden de modulación que en escenario A. Entonces, comenzando por el FEC menos robusto, buscar el FEC que lleve al mismo C/N que en “A”. El comparador dará los resultados de ahorro en cada dirección del enlace y en su conjunto (I12, I17 y I22).

iv. Reducir el factor de roll-off tiene un impacto en el C/N requerido (cuanto más pequeño el roll-off, más alto el C/N) y, por lo tanto, para mantener el C/N constante, es generalmente necesario cambiar a un FEC más robusto. Entonces, si el C/N del escenario “B”  continúa siendo más alto que el de “A” cuando se utiliza el FEC más robusto (1/2), en tal caso incrementa el factor de roll-off de a poco (ver opciones del fabricante) y re-itera.

Este procedimiento dará la configuración exacta más eficiente del modem (combinación de ModCod, tamaño de bloque y factor roll-off) la cual maximiza el número de bits por Hertz de espectro, sin incremento del C/N (ahorros reales). La comparación dará el cálculo de ahorro en J12 (outbound), J17 (inbound) and J22 (total).

Cálculo de la latencia de punta a punta

La latencia de procesamiento punta-a-punta es función de la velocidad del enlace y del tamaño de bloque utilizado.

i.     La regla general es comenzar con el máximo tamaño de bloque (16K en el caso de Datum) y ver si la latencia de procesamiento es aceptable.

ii.     Si no lo es, el tamaño de bloque de codificación puede bajarse hasta lograr la latencia deseada. Cuanto más largo el bloque, más eficiente su proceso de corrección de errores por lo que siempre es aconsejable utilizar el mayor bloque posible que maximice eficiencia sin que la latencia impacte a la aplicación transportada.

iii.     Típicamente, para enlaces igual o mayores a 500Kbps, el retardo introducido por bloques de 16K es aceptable y despreciable hacia velocidades altas.

Nota que al cambiar el tamaño de bloque LDPC, afectas la eficiencia del código y, entonces, puedes tener que re-iterar para encontrar el mejor ModCod bajo la restricción de latencia deseada.

Conclusión

Además del uso de codificación avanzada LDPC con flexibilidad de configuración,  la incorporación de filtros de roll-off granulares como otra opción configurable puede reducir el ancho de banda satelital substancialmente, sin un incremento de la potencia espectral. Los ahorros en ancho de banda pueden luego ser utilizados para calcular el período de repago cuando se evalúa la economía de reemplazar modems legacy.

También lee:

Oportunidades de Reemplazo en SCPC

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Category: HERRAMIENTAS

David Koblinski

About the Author ()

David Koblinski is currently the Vice President of Business Development and Partner at Datum Systems Inc., Headquartered in San Jose California. David has served in this role with Datum for the last 5 years, after a 14 year career as General Manager of Radyne Corporation. Mr. Koblinski has been working in the satellite industry for over 30 years, starting his career at Comtech Data in the 1980’s, and being part of the initial founding team of EFData. David’s entrepreneurship skills and vast experience in all facets of the satellite industry have been pivotal in bringing new products to market and meeting customers’ expectations. Being an Arizona native, David studied professionally at Arizona State University’s WP Carey School of Business Management.

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