System HPNA 2.0

Niewątpliwe niedostatki pierwszej wersji zostały zrekompensowane pojawieniem się jej następczyni - HomePNA 2.0. Norma została opracowana na podstawie specyfikacji Epigramu i Lucent Technologies. Firma Epigram niebawem została przejęta przez Broadcom Corporation, zajmujący się też 10 Gigabit Ethernetem. Nowy system charakteryzuje się 8 poziomami priorytetu, kodowaniem FDQAM (Frequency Diverse Quadrature Amplitude Modulation), zaimplementowanym mechanizmem kasowania echa, funkcjami WOL (Wake On LAN) itp.

Rysunek 2 prezentuje system HomePNA 2.0 z punktu widzenia stosu sieciowego i widma częstotliwości. System jest wielopunktową siecią pakietową, w której stosuje się również metodę dostępu CSMA/CD. Wspiera ona transmisję unicast, mulicast i broadcast. Na pierwszy rzut oka wygląda jak Ethernet, chociaż w rzeczywistości różni się in plus pod paroma względami od 10Base-2 i 10Base-T. Po pierwsze i najważniejsze: HPNA 2.0 nie narzuca żadnych restrykcji odnośnie typu kabli, ich topologii lub zakończeń. Po drugie - podobnie jak 10Base-2, ale w przeciwieństwie do 10Base-T - HPNA 2.0 stosuje współdzielone medium fizyczne bez potrzeby instalowania przełącznika lub huba. Na dodatek 10Base-T wymaga dla połączenia typu punkt-punkt dwu par dedykowanych kabli kategorii 3 lub 5.

Warstwa fizyczna

W warstwie fizycznej protokół HomePNA 2.0 jest multipleksowany w tym samym przewodzie co telefonia analogowa i ADSL bez rozgałęźnika POTS. Jest to multipleksowanie z podziałem częstotliwości. Telefonia analogowa używa niższej części tego widma - poniżej 35 kHz, a modemy ADSL w wersjach G.Lite i G.Heavy - do 1,1 MHz. HPNA wyselekcjonowała dla swoich sieci pasmo 4-10 MHz z kilku powodów. Dolna granica umożliwia stosowanie filtrów redukujących interferencje miedzy HomePNA i ADSL. Z kolei górna granica wynikła z modelowania kilku tysięcy sieci z telefonami na wspólnym przewodzie; duży udział w tych badaniach miały laboratoria Hewlett-Packarda. Przesłuch między liniami telefonicznymi zwiększa się wraz z częstotliwością. Zakres 4-10 MHz zazębia się tylko z częstotliwościowym pasmem radia amatorskiego o krótkim zasięgu, dochodzącym zwykle do kilkudziesięciu metrów. Upraszcza to filtrowanie na wejściu i wyjściu.

O ile HPNA 1.0 stosuje PPM, o tyle druga wersja korzysta z modulacji kwadraturowej QAM (Quadrature Amplitude Modulation) - w celu zarówno zwiększenia przepływności w tym samym pasmie, jak i odporności na zakłócenia. W kodowanym pakiecie przypada 2-8 bitów na symbol. Jednak w nagłówku pakietu symbol zawsze reprezentuje 2 bity. Dzięki temu każdy odbiornik może przynajmniej zdemodulować nagłówek pakietów.

HomePNA ma ustaloną częstotliwość nośnej (7 MHz) i może operować z szybkością modulacji wynoszącą 2-4 MBd. Kodowanie, o czym była już mowa, może zapewnić 2-8 bitów na symbol. W efekcie największa przepływność może wynieść 32 Mb/s. Za podstawową szybkość modulacji przyjmuje się jednak 2 MBd. W praktyce dla osiągnięcie wydajności odpowiadającej 10Base-T wystarcza, ażeby w pakiecie przypadało 6 bitów na symbol.

Podczas transmisji poniżej 2 MBd może dojść w niesprzyjających warunkach do takich sytuacji, że odbiorniki nie będą rozpoznawały niektórych pakietów. Dlatego HomePNA 2.0 wprowadziła nowy schemat modulacji - algorytm FDQAM (Frequency Diverse Quadrature Amplitude Modulation), jak gdyby poszerzający rodzinę algorytmów QAM. FDQAM oprócz tego, że umożliwia włączenie do nagłówka pakietów informacji określających poziomy priorytetu, charakteryzuje się też większą odpornością na szumy.

Format ramki

Struktura ramki HomePNA widnieje na rysunku 4. Pierwsza w kolejności 64-symbolowa preambuła, oprócz umożliwienia dostrojenia się odbiorcy do nadawcy, wspiera też detekcję kolizji i regulację wzmocnienia. Następne pole - FC (Frame Control) - zawiera informacje sterujące ramki i składa się z dwu 8-bitowych części, z których pierwsza przenosi typ ramki, a druga specyfikuje typ modulacji. Dalej rozciąga się typowa struktura ethernetowa, a za nią zakończenie właściwe HPNA: 8-bitowy nagłówek CRC, PAD (padding - dopełnienie w razie etykietowania pakietów) i sekwencja kończąca ramkę, czyli EOF (End Of Frame).