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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE NICARAGUA MAESTRÍA EN TELECOMUNICACIONES Y REDES TELEINFORMÁTICAS

REDES HFC

Agenda         

Overview DOCSIS. Introducción a Redes HFC. Arquitectura de Redes HFC. Arreglo de Canales en HFC. Topologías de HFC. Tecnología Aurora. Arquitectura de CATV. Parámetros en Redes HFC. Escalabilidad.

Overview DOCSIS

Overview DOCSIS Con la creación de redes HFC se ha debido especificar un conjunto de estándares llamado DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification). DOCSIS fue desarrollado por CableLabs. Se trata de un estándar no comercial que define los requisitos de la interfaz de comunicaciones y operaciones para los datos sobre sistemas de cable, lo que garantiza la interoperabilidad de la tecnología empleada en la transmisión de datos a alta velocidad en una red de cable. La primera especificación DOCSIS fue la versión 1.0, publicada en marzo de 1997, seguida de la revisión 1.1 en abril de 1999.El estándar DOCSIS se encuentra actualmente en la versión 2.0, publicado en enero de 2002. La versión europea de DOCSIS se denomina EuroDOCSIS.

Overview DOCSIS (Cont’d) La principal diferencia es que en Europa, los canales de cable tienen un ancho de banda de 8 MHz (PAL), mientras que en Norte América, es de 6 MHz (NTSC). Esto se traduce en un mayor ancho de banda disponible para el canal de datos de bajada (desde el punto de vista del , el canal de bajada se utiliza para recibir datos, mientras que el de subida se utiliza para enviarlos). También existen otras variantes de DOCSIS que se emplean en Japón. El 7 de agosto de 2006 salieron las especificaciones finales de DOCSIS 3.0, cuya principal novedad reside en el soporte para IPv6 y el "channel-bonding", que permite utilizar varios canales simultáneamente, tanto de subida como de bajada, por lo que la velocidad podrá sobrepasar los 100 Mbps en ambos sentidos.)

Overview DOCSIS (Cont’d)

Overview DOCSIS (Cont’d)

Overview DOCSIS (Cont’d)

Overview DOCSIS (Cont’d)

Overview DOCSIS (Cont’d) DOCSIS

Características Claves

Beneficios

DOCSIS 3.0 Esquema obligatorios de M-CMTS (Modular Cable Modem Termination (Presentado en el S-CDMA/ TDMA System) 2007 y disponible Channel Bonding - múltiples canales QAM de hasta el 2012) datos de bajada 200 Mbps upstream VoD “reutilización" y 100 downstream DOCSIS 2.0 Esquema obligatorios de Servicios simétricos (30 Mbps upstream) S-CDMA/ TDMA Enlaces punto a punto Lo mejor de DOCSIS Negocios-a-Negocios (Troncales de 20 T1 y E1) DOCSIS 1.1 QoS Servicios escalonados. (10 Mbps upstream) Pre-EQ Doble capacidad. Operaciones Bajo OPEX Seguridad Diferenciador. DOCSIS 1.0 Estandar preliminar. Datos de Alta Velocidad (5 Mbps upstream) Especificaciones nativas. a Internet

Introducción a Redes HFC

Introducción a Redes HFC

Introducción a Redes HFC

Introducción a Redes HFC (Cont’d)

Introducción a Redes HFC La primera utilización del cable coaxial para el transporte de señales de T.V. se presentó U.S. hacia fines del año 1940 dando origen al CATV (televisión por cable), en este tiempo conocida como televisión por antena comunitaria. John Walson, propietario de una tienda en la pequeña ciudad de Mahanoy ( Pensylvania ), vio la dificultad de vender televisores a los residentes del lugar ya que la recepción de la señal radiada era muy deficiente, debido a la ubicación del pueblo en un valle y a una distancia de 150 Kilómetros de la estación transmisora en Filadelfia , donde las montañas no permitían que la señal viajara hasta los habitantes de la ciudad, Walson tuvo la idea de poner una antena en una colina y llevar la señal hasta su tienda, a través de cable coaxial y de amplificadores construidos por Él mismo.

Introducción a Redes HFC (Cont’d) En 1950 se empezó a experimentar con sistemas de microondas para recibir señales de ciudades lejanas, otro de los grandes eventos sobre las redes de CATV fue el desarrollo de la pay-TV, esta fue lanzada en Noviembre de 1972 cuando la empresa Service Electric ofrece Home Box office (HBO) en el sistema de cable de Wilkes-Barre, Pennsylvania. También fue HBO el primer servicio en utilizar la distribución vía satélite para su programación.

Introducción a Redes HFC (Cont’d) Dado el crecimiento de la demanda del número de canales se requirió aumentar el ancho de banda disponible en los sistemas de cable, esto de la mano con la atenuación natural que presentan las redes de cobre para transmisiones en altas frecuencias, hizo necesaria la implementación de largas cadenas de amplificadores electrónicos de radio frecuencia, aportándose un mayor incremento del ruido y la distorsión de cada amplificador a lo largo del red de s y distribución, originando así el deterioro progresivo de la calidad de la señal de TV. En base a estas limitaciones es que se presenta la necesidad de introducir la fibra óptica, que ganó gran realce con las implementaciones de dispositivos de alta linealidad. Este es el origen de las redes HFC.

Introducción a Redes HFC (Cont’d) La introducción de tecnología óptica hizo posible topologías de red susceptibles de transportar señales bidireccionales a largas distancias. De este modo, las redes de cable pasaron de ser sistemas de pura distribución a convertirse en sistemas completos de telecomunicaciones, capaces de proporcionar servicios interactivos de voz y datos. A mediados de los 90, da comienzo una nueva etapa en la evolución de las redes de cable, por la introducción de la televisión digital. Con ello se consigue multiplicar el número de canales que pueden transportarse en el ancho de banda del sistema, proporcionando mayor calidad de imagen y sonido, así como nuevas facilidades de interactividad. La evolución sucesiva de las redes de CATV a redes HFC se presentó de la siguiente forma:

Introducción a Redes HFC (Cont’d)  Reducción de CAPEX y OPEX.  Reducción de pérdidas en redes cobre.  Amplificadores de mayor potencia y gran ancho de banda con los controles de ganancia automático.  Integración de la fibra óptica en redes CATV.  Aparición de amplificadores bidireccionales.  Aparición de estándares de cable módems (Cable Módems), tales como DOCSIS y HFC.

Introducción a Redes HFC (Cont’d)

Fuente Imagen: http://www.nec.com/

Introducción a Redes HFC (Cont’d) Las redes HFC Híbridas entre fibra óptica y coaxial permiten integrar bajo un solo cable múltiples servicios cubriendo grandes áreas, bajo el concepto de bi-direccionalidad y con la virtud de la fibra óptica por ser un medio de baja degradación y mínima atenuación de las señales transmitidas. Entre los servicios que se pueden prestar a través de las redes HFC tenemos servicios de TV por cable, Telefonía, Pay Per View, Internet Banda ancha, teleconferencias y Televisión interactiva, en la actualidad los servicios que mayor demanda tienen a través de estas redes son los de TV por cable, PPV y el Internet Banda ancha a través del Cable Modem. Una red HFC es una red de telecomunicaciones de alta capacidad que combina la fibra óptica y el cable coaxial como soportes de la transmisión de las señales.

Introducción a Redes HFC (Cont’d)

Fuente Imagen: http://www.nec.com/

Introducción a Redes HFC (Cont’d) Con la arquitectura de HFC se busca resolver los problemas de gestión y mantenimiento que generaban las redes CATV. Para esta se tienen dos niveles jerárquicos, el principal formado por un tendido de fibra que distribuye la señal desde el centro emisor (Headend) hasta cada zona o segmentación. En cada zona hay un nodo que se encarga de convertir la señal óptica en eléctrica para su distribución final en cable coaxial hacia los abonados. El número de amplificadores máximo es de 5, con esto se obtiene una mejora en la calidad de la señal y sencillez de mantenimiento. Un elemento importante en la implementación de redes HFC es la posibilidad de enviar señal analógica en fibra sin necesidad de convertirla en una señal digital.

Introducción a Redes HFC (Cont’d) Otro gran paso para estas redes fue la facilidad de la utilización de la red para el trafico upstream esto permite las labores de monitoreo y servicios tales como el de Internet y VoIP. La señal de televisión utiliza el rango de frecuencias altas entre 50-500MHz para el sentido downstream de las señales analógicas de TV, 500-750/860MHz para los servicios de televisión digital, internet y VoIP. Para el sentido downstream se utilizan segmentos entre 5 y 42MHz, principalmente para el retorno de los datos provenientes de los clientes. El primer paso en la evolución de las redes clásicas all-coaxial de CATV hacia las redes de telecomunicaciones por cable HFC consistió en sustituir las largas cascadas de amplificadores y el cable coaxial de la red troncal por enlaces punto a punto de fibra óptica.

Introducción a Redes HFC (Cont’d) Broadcast Información transmitida a todos los s o terminales de la red.

Narrowcast Servicios dedicados, son aquellos que viajan hacia un público definido como telefonía y VoD.

Arquitectura de HFC

Arquitectura de HFC

Arquitectura de HFC (Cont’d) Una red HFC es una red de telecomunicaciones por cable que combina la fibra óptica y el cable coaxial como soportes de la transmisión de las señales. Se compone básicamente de cuatro partes claramente diferenciadas: la cabecera, la red troncal, la red de distribución, y la red de acometida de los abonados. La cabecera es el centro desde el que se gobierna todo el sistema. Su complejidad depende de los servicios que ha de prestar la red. Por ejemplo, para el servicio básico de distribución de señales unidireccionales de televisión (analógicas y digitales) dispone de una serie de equipos de recepción de televisión terrenal, vía satélite y de microondas, así como de enlaces con otras cabeceras o estudios de producción.

Arquitectura de HFC (Cont’d) La cabecera es también la encargada de monitorear la red y supervisar su correcto funcionamiento. La red troncal suele presentar una estructura en forma de anillos redundantes de fibra óptica que une a un conjunto de nodos primarios. Los nodos primarios alimentan a otros nodos (secundarios) mediante enlaces punto a punto o bien mediante anillos. En éstos nodos secundarios las señales ópticas se convierten a señales eléctricas y se distribuyen a los hogares de los abonados a través de una estructura tipo bus de coaxial, la red de distribución. Cada nodo sirve a unos pocos hogares lo cual permite emplear cascadas de 2 ó 3 amplificadores de banda ancha como máximo.

Arquitectura de HFC (Cont’d) Distinguimos cuatro bloques  Cabecera de red (cabecera regional).  Red Troncal  Red de Distribución.  Bucle Local de Abonado

Arquitectura de HFC (Cont’d) Cabecera de red (cabecera regional) Es la combinación de cable y fibra, la cabecera es el gobierno de todo el sistema y es la que se encarga de monitorear la red y supervisar su correcto funcionamiento. HFC es una tecnología de telecomunicaciones en la cual el cable de fibra óptica y el cable coaxial se utiliza en diversos tramos de la red para transportar el contenido de banda ancha (tales como video, datos y voz). La Cabecera consiste en la instalación de una oficina de CATV, que origina y comunica los servicios de TV y cable módems a los suscritores. En servicios distribuidos de cable televisión, el headend incluye antenas satelitales para recibir información de programación entrante de proveedor de canales.

Arquitectura de HFC (Cont’d) Cabecera de red (cabecera regional)  Headend agrega (recoge), comprime y multiplexa las distintas señales ofrecidas por el operador de cable. Una cabecera de red puede atender millones de hogares.  La cabecera es el centro de recepción, procesamiento, control y transmisión de todos los servicios que ofrece la red.  Recopila todos las fuentes de información, vía satélite, enlaces terrestres o producción propia para transmitir por la red, ubicándolas en los canales del espectro del cable, con la modulación de los receptores analógicos convencionales.  Concentra todas las interconexiones con otras redes de transporte fijas o móviles, así como los servidores de a los diferentes servicios

Arquitectura de HFC (Cont’d) Cabecera de red (cabecera regional)

Arquitectura de HFC (Cont’d) Cabecera de red (cabecera regional)

Arquitectura de HFC (Cont’d) Cabecera de red (cabecera regional)

Arquitectura de HFC (Cont’d) Red Troncal La red troncal es la encargada de repartir la señal compuesta, generada por la cabecera a todas las zonas de distribución que abarca la red de cable. El primer paso en la evolución de las redes clásicas todo-coaxial de CATV hacia las redes de telecomunicaciones por cable HFC consistió en sustituir las largas cascadas de amplificadores y el cable coaxial de la red troncal por enlaces punto a punto de fibra óptica. Posteriormente, la penetración de la fibra en la red de cable ha ido en aumento, y la red troncal se ha convertido, por ejemplo, en una estructura con anillos redundantes que unen nodos ópticos entre sí. En estos nodo ópticos es donde las señales downstream (-headend) pasan de óptico a eléctrico.

Arquitectura de HFC (Cont’d) Red Troncal En los sistemas bidireccionales, los nodos ópticos también se encargan de recibir las señales del canal de retorno o ascendentes (del abonado a la cabecera) para convertirlas en señales ópticas y transmitirlas a la cabecera. En resumen la red troncal:  Red óptica con una topología a dos niveles.  Cobertura geográfica amplia.  Se encarga del transporte de la señal desde la cabecera hasta los puntos de distribución.

Arquitectura de HFC (Cont’d) Red Troncal

Arquitectura de HFC (Cont’d) Red de Distribución Se encarga de llevar la señal que viene desde la cabecera a los s, esta compuesta por una estructura tipo bus de coaxial que lleva las señales downstream hasta la última derivación antes de la red abonado o al interior del hogar. La red de distribución se compone de nodos secundarios, en los cuales se realiza una conversión O/E y se distribuyen a los abonados a través de una estructura tipo bus coaxial. Tiene por misión multiplexar la información y adaptar el sistema de transporte a las características específicas del bucle de abonado.

Arquitectura de HFC (Cont’d) Red de Distribución

Arquitectura de HFC (Cont’d) Bucle Local del Abonado Es la instalación interna del edificio, el último tramo antes de la base de conexión. Es una de las tareas mas esenciales por estética, buena instalación y de hay depende que el le llegue una buena señal. Set Top Box (STB) : (decodificador) dispositivo encargado de la recepción y opcionalmente decodificación de señal de televisión analógica o digital , para luego ser mostrada en un dispositivo de televisión. Cable módem: Dispositivo que permite la conexión del a la red de cable para la transmisión de datos y la conexión a Internet a grandes velocidades (hasta 40Mbps).

Arquitectura de HFC (Cont’d) Bucle Local del Abonado Cable Modem: Dispositivo dispuesto por el , se encarga de sintonizar el canal de televisión elegido para los datos y extraer los que le corresponden, aquellos datos que van dirigidos a él y aquellos que quiere enviar a otra persona ya sea en la misma red (cabecera local) o diferente, esto se realiza por el canal ascendente. Las formas para conectar el cable modem al computador del es por medio de la interfaz Ethernet de 10/100 Mbps que es una interfaz de alta velocidad y bajo costo; también se puede conectar el cable módem desde un puerto USB.

Arquitectura de HFC (Cont’d) Bucle Local del Abonado Entre las funciones de cable módem podemos mencionar:  Captar/generar señal de radiofrecuencia  Modular/demodular los datos  Generar/verificar la información de control de errores (FEC)  Encriptar/desencriptar la información  Respetar el protocolo MAC en upstream  Gestion y control del trafico (Limitación del caudal, numero de Pcs conectados)

Arquitectura de HFC (Cont’d) Bucle Local del Abonado

Arquitectura de HFC (Cont’d) Bucle Local del Abonado El CM es el equipo físico al cual el tiene y es mediante el que se conecta a la red HFC del proveedor de servicios de Internet. Este método es posible gracias a la arquitectura de la red HFC. En caso que un CMTS se caiga de la red, no todos los se verán afectados, solo aquellos conectados a dicho CTMS, esta es una vulnerabilidad bastante explotada. Esto permite a un CM conectarse a un nodo y establecer conexión con su respectivo CMTS. Al mismo tiempo con la misma MAC clonada en otro CM puede conectarse a otro nodo y establece conexión con un CMTS distinto.

Arquitectura de HFC (Cont’d) Bucle Local del Abonado Registro e inicialización del CM con el CMTS  Configuración en canal de bajada a utilizar DownstreamChannel.  Obtención de parámetros de subida (UpstreamParameters).  Rango de frecuencia en el canal de subida a utilizar UpstreamRanging.  Establece conexión IP a través de DH.  Establece Hora y Fecha para efectos de monitoreo.  Transferencia de parámetros de operación a través de TFTP.  Registra Conexión con CMTS.I  Inicia Privacidad de Línea Base (BPI o BPI+).

Arquitectura de HFC (Cont’d) Bucle Local del Abonado CMTS: Cable Modem Termination System, es el dispositivo que se encarga de enviar los datos en sentido descendente modulados por el canal de televisión elegido al efecto y también recogen del cable módems de los s los datos que éstos envían a través del canal ascendente asignado. El CMTS se ubica generalmente en el centro emisor o cabecera de la red, desde allí se conecta al resto de la red (red de transporte) y a Internet por alguna tecnología WAN. El CMTS proporciona al cable la señal de bajada, consistente en uno o más canales de datos de 6 MHz de ancho en el rango de 88 a 860 MHz.

Arquitectura de HFC (Cont’d) El CMTS es un equipo que se encuentra normalmente en la cabecera de la compañía de cable y se utiliza para proporcionar servicios de datos de alta velocidad, como Internet por cable o Voz sobre IP, a los abonados. Los equipos del cliente o E, se comunican sobre una conexión de red utilizando el protocolo IP. Usualmente esto es hecho con una tarjeta de red Ethernet y un cable de categoría-5 (CAT5). El cable-módem se conecta a un cable coaxial compartido que usualmente conecta muchos otros módems y termina en un nodo HFC. Un nodo HFC es un dispositivo de campo dedos vías que convierte las frecuencias analógicas a señales digitales y viceversa.

Arquitectura de HFC (Cont’d) El nodo de fibra toma las frecuencias de radio en un cable coaxial transmitidas desde el CM, las convierte en señales digitales, y luego transmite los datos a un cable de fibra óptica. Los datos que son recibidos desde el cable de fibra óptica transmitidos desde el CMTS son convertidos a una señal analógica y luego son transmitidos a la línea de cobre compartida. Este nodo HFC convierte las señales analógicas en pulsos digitales de luz que son transferidos a través del cable de fibra óptica. Dos cables de fibra óptica son necesarios: Uno para la transmisión de datos (Tx) y el otro para la recepción de datos (Rx).

Arquitectura de HFC (Cont’d) Los nodos HFC ofrecen a los proveedores de servicios muchas ventajas, estos usualmente son ubicados estratégicamente en sectores donde puedan conectar la mayor cantidad de s con la menor distancia promedio total. Estos nodos individuales son conectados a un nodo concentrador o repetidor multi-puesto (Concentrador) central en el equipo terminal del proveedor llamado transceptor de fibra utilizando cables de fibra óptica. El propósito de este concentrador es de que sirva de interfaz entre el cable de fibra óptica desde el campo de servicio y el cable coaxial del CMTS. El hub transceptor de fibra recibe frecuencias de radio de 50 a 860 MHz del dispositivo combinador de RF en la interfaz coaxial

Arquitectura de HFC (Cont’d) Un combinador de RF es un dispositivo que combina múltiples frecuencias de radio de diferentes fuentes hacia un solo medio compartido. El combinador de RF también es usado para añadir al cable coaxial las frecuencias de otros servicios, tales como los canales de televisión digital o análoga. El hub transmite frecuencias de 5 a 42 MHz a un divisor de señal (splitter) desubida y banco de filtros. Estos datos son solo los datos que regresan de todos los CM. Finalmente, tanto las señales de subida como las señales de bajada se conectan al CMTS. Aquí, las frecuencias más bajas del divisor de señales de subida son demoduladas, y las frecuencias más altas de bajada son moduladas al cable coaxial

Arquitectura de HFC (Cont’d) Bucle Local del Abonado

Arreglo de Canales en HFC

Debido a que las redes deben estar preparadas para poder ofrecer una amplia gama de aplicaciones y servicios a sus abonados, se requiere de la red la capacidad de establecer comunicaciones bidireccionales entre la cabecera (head-end) y los equipos terminales de abonado y, por tanto, exigen la existencia de un canal de comunicaciones para la vía ascendente o de retorno, del abonado al head-end (la cabecera).

Arreglo de Canales en HFC (Cont’d)

 Canales Descendente: 96-864 MHz (Europa), 88-860MHz (América). S/R > 34 dB (normal 46 dB).  Canales Ascendente: 5-65 MHz (Europa), 5-42MHz (América). S/R > 25 dB

Arreglo de Canales en HFC Retorno Digital En el caso del retorno digital el sistema más básico consiste en digitalizar la señal analógica de 0 a 42MHz, para un rango dinámico adecuado se requieren conversores analógico-digital de 10 a 12bits y frecuencias de muestreos superiores a 90MHz. En estas condiciones se requiere un link digital de 2.5Gbps para transmitir dos retornos independientes. Permite usar transmisores ópticos de bajo costo.

Arreglo de Canales en HFC (Cont’d) Canales Ascendentes Servicio

Banda (MHz)

Ancho de banda (MHz)

Supervisión de la red (uso reducido por el ruido)

5-25

20

Reserva

25-28

3

Telefonía y Datos (Internet)

28-40

12

Banda de guarda

40-42

2

Señalización interactiva, pago por visión

42-45

3

Datos (Internet)

45-52

7

Banda de guarda

52-54

2

Datos (Internet)

54-65

11

Arreglo de Canales en HFC (Cont’d) Canales Descendentes Servicio

Banda (MHz)

Ancho banda (MHz)

Ancho por canal (MHz)

Núm. Canales

Radiodifusión FM

87,5-108

20,5

0,15

130

Radio Digital

108-118

10

Televisión analógica PAL B

118-300

182

7

26

Televisión analógica PAL G

302-606

304

8

38

Televisión digital

606-750

144

1,6

90

Datos (Internet), Telefonía y otros servicios

750-862

112

8

14

Topologías de Redes HFC

Topologías de Redes HFC (Cont’d) Segmentación

Topologías de Redes HFC (Cont’d) Ventajas  Reduce el área de servicio del nodo, para ofrecer más servicios narrowcast y aumentar el banda del retorno  Permite balancear redes desbalanceadas colocando nodos satélites en puntos clave de la red.  Mejor en la calidad de terminación de linea (CNR).  Permite segmentar la red a donde la planta externa es limitada.  Reduce el uso de amplificadores en la red, garantizando costos de mantenimiento.

Topologías de Redes HFC (Cont’d) Fiber Deep Al disminuir el tamaño del nodo y acercarnos cada vez más con la fibra óptica al cliente, es posible tener una distribución de cable coaxial que no requiera el uso de amplificadores. Al no tener más amplificadores en cascada resulta posible operar al nodo en un nivel más elevado 42dB/53dB @ 54MHz/ 860MHz.

Tecnología Aurora Aurora Es una tecnología que provee equipamiento de transporte con las más alta flexibilidad para diseño de soluciones «best-fit». Haciendo uso de los últimos avances técnicos tales como:  Fiber Deep.  Fiber on Demand.  Digital Return.  LcWDM. Aurora permite despliegues iniciales con alto rendimiento, bajos costos, bajo riesgos y costo-efectivos (Bajo OPEX-Bajo CAPEX). Aurora permite flexibilidad, es decir incluye la compresión de «pay-as-you-grow».

Tecnología Aurora (Cont’d) Aurora

Tecnología Aurora (Cont’d) Aurora

Tecnología Aurora (Cont’d) Aurora Longitud de Onda 1310  Más económico.  Pérdidas de 0.35dB/Km.  No se puede amplificar.  Menos alcance.  Menor cantidad de nodos por transmisor.

Longitud de Onda 1550  Equipos de mayor costo.  Pérdidas de 0.25dB/Km.  Puede ser amplificada.  Mayor alcance.  Mayor número de nodos por transmisor.

Tecnología Aurora (Cont’d) Multiplexación por Longitud de Onda.  WDM o CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexion) usan una onda cercana a 1310 y una onda cercana a 1550.  SDWM (Sparse Wavelength Division Multiplexing), una longitud de onda de 1310 se combina con hasta 8 de 1550.  DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) usa lógica de SDWM pero llegando hasta 16 longitudes para operación analógica y 32 para el caso digital.

Tecnología Aurora (Cont’d) Multiplexación por Longitud de Onda.

Tecnología Aurora (Cont’d) Multiplexación por Longitud de Onda. Para efectuar esta reducción, es necesario ir aproximando cada vez más la fibra óptica hacia los s, con lo que el tamaño del nodo óptico se reduce y, por tanto, el número de abonados que comparten cada canal de retorno. Esto es posible gracias a que en el despliegue de las ramas troncales se suelen emplear cables con múltiples fibras utilizándose inicialmente tan sólo dos (una para cada sentido). En caso de requerir ampliar la capacidad del sistema o proporcionar s de abonado dedicados, la solución consiste en hacer uso de las fibras sobrantes. Alternativamente, cabe la posibilidad también de incrementar la capacidad de las fibras mediante el empleo de DWDM, que permite la utilización de varias longitudes de onda (hasta varios centenares) sobre una fibra.

Tecnología Aurora (Cont’d) Multiplexación por Longitud de Onda.

Arquitectura CATV

Arquitectura Moderna de CATV

Arquitectura Moderna de CATV (Cont’d) Ventajas  Redes muy fiables, de muy alta capacidad y capaces de prestar todo tipo de servicios interactivos.  Redes atractivas desde el punto de vista de negocio para entornos urbanos densos.  Ventajas derivadas del cableado: seguridad, robustez, resistencia a interferencias y no compartición de espectro con otros operadores.  Escalabilidad: oportunidad de aumentar la capacidad ofrecida al acercando la fibra óptica al hogar a medida que crece la demanda de ancho de banda y bajan los costes de los equipos ópticos.

Arquitectura Moderna de CATV (Cont’d) Limitaciones  Complicaciones importantes en la en obra civil (zanjas, permisos, etc.) que implican elevados costos.  Baja rentabilidad económica en zonas rurales y poblaciones muy dispersas.  Gran inversión inicial en infraestructura.  Canal de retorno, a través de la propia red de cable tiene altos niveles de ruido e interferencias. Se requieren modulaciones poco eficientes pero robustas, códigos de corrección de errores y monitorización de canales.  La incorporación de nuevos s condiciona el despliegue de red (hogares pasados).

Parámetros en Red HFC

Parámetros sobre la Red HFC Parámetros La sección de distribución de coaxial de la red HFC actúa como una gran antena que recoge las señales indeseadas del área que esta cubriendo dicha red, la gran mayoría del ruido que ingresa a las redes son incorporados por los abonados, convirtiendo la instalación en las viviendas y la acometida en edificios puntos críticos en la estructura de la red, el buen apantallamiento de la red evitara puntos de fugas que permiten el ingreso de señales indeseadas, el canal de retorno de las redes o también llamado canal de Upstream es el mas propenso a verse afectado por los ruidos del abonado, ya que por el efecto embudo donde todas las señales convergen en un solo punto el ruido recogido en la red afecta a los todos los s que convergen en los puntos comunes.

Parámetros sobre la Red HFC (Cont’d) Ruido El ruido procedente de transmisiones de radio, junto con ruido ambiental de radio frecuencia, es amplificado y transmitido junto con la señal digital útil. Cualquier señal que exista en el espectro de RF en la banda de 5 a 55MHz. es candidato a penetrar en la red, de allí la importancia de un excelente apantallamiento en la red; ejemplo de este tipo de ruido puedes ser emisoras internacionales de onda corta; emisoras de Banda Ciudadana (CB) y radioaficionados. Señales provenientes de televisores mal apantallados; ruido de RF generado en ordenadores; interferencias eléctricas de tubos de neón, motores eléctricos, sistema de encendido de vehículos, secadores de pelo; interferencias generadas en líneas eléctricas; etc.

Parámetros sobre la Red HFC (Cont’d) Microreflexiones Las Micro reflexiones se generan en las discontinuidades existentes a lo largo de la red de cable (conectores, empalmes, derivadores, amplificadores, e incluso imperfecciones o daños en el propio cable coaxial), que producen reflexiones de parte de la energía de la señal, debido pequeños errores de desadaptación de impedancias. El nivel de estas reflexiones viene determinado por la magnitud de las pérdidas de retorno en cada discontinuidad. Un par de discontinuidades con pérdidas de retorno bajas y separadas por una longitud de cable lo suficientemente grande pueden provocar la aparición de ecos con retardos y niveles suficientes como para interferir apreciablemente con la señal directa..

Parámetros sobre la Red HFC (Cont’d) Microreflexiones Las formas de onda correspondientes a modulaciones del tipo BPSK y QPSK toleran estas Micro reflexiones a velocidades inferiores a 1 o 2 mega símbolos por segundo. Modulaciones más complejas como la modulación QAM son menos robustas y necesitarían ecualización.

Parámetros sobre la Red HFC (Cont’d) Hum El hum es una modulación de amplitud producida cuando la corriente alterna se acopla a través de las fuentes de alimentación de los equipos en la envolvente de la señal. Afecta sobretodo a los sistemas con modulación QAM, que deben eliminar el hum; prácticamente no afecta a la modulación QPSK.

Parámetros sobre la Red HFC (Cont’d) Distorsión de Camino Común Esto ocurre cuando se presenta un efecto diodo indeseado en el medio de transmisión de la señal producida por la unión de metales diferentes en la realización de conectores esto puede producir una corrosión galvánica, que crearía una fina capa de óxido entre ambos; esto constituye un diodo. Las señales descendentes que pasen a través de estos “diodos” producirán señales armónicas de segundo y tercer orden, que se propagarán por el canal ascendente.

Parámetros sobre la Red HFC (Cont’d) Existen dos parámetros que influyen negativamente en las portadoras digitales del canal de retorno entre 5 MHz. y 45 MHz. Se trata del nivel de ruido y el ruido ingress. Las fuentes de este último son múltiples: señales de telefonía móvil, señales de radio, la red eléctrica del , motores eléctricos etc. Este efecto externo es acumulativo con el nivel de ruido, siendo imposible su eliminación completa. En el canal ascendente, las señales provenientes de cada junto con el ruido de los elementos que atraviesa (amplificadores, distribuidores, conectores etc.), se van sumando y acaban convergiendo en un único punto en el que se produce un efecto chimenea (noise funneling), que aumenta con el número de s. El ruido generado por los aparatos electrodomésticos, añadido al propio del cable, limita el tamaño de los nodos ópticos.

Parámetros sobre la Red HFC (Cont’d) Para reducir los efectos de ruido existen varias alternativas. Una primera posibilidad es monitorizar el estado del canal, procediendo a cambiar automáticamente de canal si la calidad cae por debajo de un cierto umbral. Otras soluciones son la reducción del ancho de banda del canal o el cambio de esquema de modulación cuando la ocupación del canal ascendente es alta. Estas soluciones conllevan una merma de calidad de servicio (menos velocidad), pero evitan que el experimente interrupciones.

Escalabilidad HFC

Escalibilidad HFC La topología de las redes HFC permite la ampliación progresiva del sistema en función de la demanda de utilización del canal de retorno. La solución consiste en ir reduciendo el número de abonados que comparten cada canal de retorno a medida que crece el tráfico. Así, por ejemplo, se puede partir de una situación inicial con 200 s rama de cable coaxial. En caso de que aumente el volumen de tráfico en el canal de retorno, esta cantidad puede reducirse a 100 s. La tendencia de las operadoras de cable es la progresiva sustitución de la planta de coaxial por fibra óptica, acercando la fibra hacia el (FTTH, FTTC). En las nuevas operadoras, lo habitual es desplegar la red troncal con fibra óptica y la red de distribución con coaxial. A medida que los equipos ópticos sean más asequibles, más se acercará la fibra óptica al .