Curso de Datos en Redes HFC

Temario del curso datos en redes HFC.

1) La red de telecomunicaciones por cable.

a) El CRC, tipos de equipos y su interconexión b) El esqueleto óptico, elementos y topologías básicas c) La red coaxial, sus elementos y utilidades. d) La acometida, lista de partes y forma de instalarla.

2 Conceptos generales

a) Modulación QAM b) Ancho de banda y capacidad c) DOCSIS d) El CMTS, cablemodem y MTA

3 La red HFC y el CMTS

a) La red bidireccional b) Dimensionamientos: topologías y crecimientos. c) El balance entre modulación, ruido y tráfico. d) Herramientas de medición y monitoreo. e) Efectos de la acometida en el desempeño.

4 Los retos del crecimiento

a) Efectos del crecimiento b) Partición de nodos. c) Tendencia en CMTS d) DOCSIS 3.0 e) Servicios empresariales.

abcdefg

play stop rewind ffwd

Recepción de Señales Proceso de la Señal Combinador/Transmisor Optico

GI MTS ENCODERSTEREO

MONO

LOCK

UNLOCK

STEREO CHANNEL

STEREO modulationlevel

L

R

A

B

INPUTSELECT SAP SAP on

SAP CHANNEL

SAP modulation level 41.25 MHz-20 dB level

MVP IIVIDEO MOD

AUDIO DEV

AUDIO / VIDEO

VIDEO

AUDIO

OUT

INSYNC

C

VVIDEO SYNC

21REM

LOC

STDY CLEARINVSCDYNFAULTOVER

CLEARPRVSTEREOLEVELMODE

CLEAR6 dB40 dBSCDYN 0.0.7

SERVICE CODE

BB RF OP General InstrumentGI

-20 dBIF

SND COMP

test

-20 dBrf

0 dbmvif 42

channel

level0 20 25 30 50

kHz

audio deviation

level

unlockref offvideo offvideo baux ifprgm if

soundcarrier

level0 40 80 87.5 96

%

video modulation GI C6M

General InstrumentGI

output

level

MVP IIVIDEO MOD

AUDIO DEV

AUDIO / VIDEO

VIDEO

AUDIO

OUT

INSYNC

C

VVIDEO SYNC

21REM

LOC

STDY CLEARINVSCDYNFAULTOVER

CLEARPRVSTEREOLEVELMODE

CLEAR6 dB40 dBSCDYN 0.0.7

SERVICE CODE

BB RF OP General InstrumentGI

-20 dBIF

SND COMP

test

-20 dBrf

0 dbmvif 42

channel

level 0 20 25 30 50kHz

audio deviation

level


soundcarrier

level0 40 80 87.5 96

%



output

level

SYNC AUTH BYPASS SIGNAL OFF ONOFF ONOFF ON

OSD AFC AGC

MGCCONTROL

VIDEOLEVEL

AUDIOL/R/MONO

FINETUNE

0 3 9 4 0SATELLITE FREQ

CH #

50OHM

VIDEO/OSD TEST75

OHM

70 MHz IF

General InstrumentGI VIDEOCIPHER RSCOMMERCIAL DESCRAMBLER CAPABLEC6R-VCIISATELLITE RECEIVER IRD

test

-20 dBrf

0 dbmvif 42

channel

level0 20 25 30 50

kHz

audio deviationlevel


soundcarrier

level0 40 80 87.5 96

%



output

level

power rflevel channelinput

channela/v offsetrfoutchanneloutput

channelGI PROCESSOR


powerrf

level channelinputchannel

a/v offsetrfoutchanneloutputchannel

GI PROCESSORGeneral InstrumentGI



channelGI PROCESSOR




channelGI PROCESSOR


powerrf




powerrf




power rflevel

channelinputchannel





channelGI PROCESSOR


powerrf






channelGI PROCESSOR



OSD AFC AGC

MGCCONTROL

VIDEOLEVEL

AUDIOL/R/MONO

FINETUNE


CH #

50OHM

VIDEO/OSD TEST75

OHM

70 MHz IF



OSD AFC AGC

MGCCONTROL

VIDEOLEVEL

AUDIOL/R/MONO

FINETUNE


CH #

50OHM

VIDEO/OSD TEST75

OHM

70 MHz IF


Antenas satelitalesAntenas aéreasGeneración localTeletexto

Receptores satelitalesDemoduladoresModuladores (analógicos y QAM)Procesadores de señalGuía de programaciónMultiplexoresEncriptadoresCodificadores

Red combinadoraDivisores de señalParcheo ópticoTransmisores ópticosReceptores ópticosAcopladores ópticosAmplificadores de señal

1.2 El esqueleto óptico, elementos, y topologías básicas.-

•Típicamente, una red de cable está conformada por la cabecera, el esqueleto óptico, la distribución coaxial y la acometida.

•Existen muchas topologías de red en donde se combinan de diferente manera la cabecera, la fibra y la distribución. Sin embargo, está claro que todas las señales empiezan en la cabecera y terminan en la acometida, o viceversa en el caso del retorno.

Nodos de 2000 casas

Frontera de Hubs

Arquitectura estrella - estrella

HUB

Estrella Secundaria

Estrella Primaria

AnilloSecundario

Nodos de2000 casas

AnilloPrimario

Hub

Arquitectura Anillo - Anillo

Oficina Central

La red coaxial, sus elementos y utilidades

34

27

24

21

15

14 11 8

27242118

27 24 15 12

144 814

14

8112127

4

1711

8

27

4 12

18

26

23 1827 18

12

15

8

24

27

11

24

211811

20 17

14

18

1512

272118

11

14

24

17 829 14

11 17 20 23

18

15

11 8

24 21 18

14

174

1520 17

14

FrecuenciaMHz

dB

Banda de

retorno

5 40 54CH 2

Señales hacia adelante

Banda de señales

analógicas

Banda de señales

digitales

X Y

Bandas de guarda

•En donde “X” es una frecuencia o canal de TV que depende de la cantidad de señales analógicas que se quieren otorgar en comparación con la cantidad de servicios digitales, Por otro lado “Y” es la frecuencia de diseño del sistema y es la máxima frecuencia que se puede transmitir por la red.

Redes HFC.-

El filtro diplexor.-

•Puesto que las señales en ambos sentidos viajan por el mismo cable coaxial, al entrar a un amplificador, se requiere algún tipo de circuito que separe el flujo de señales en ambas direcciones para poderlas amplificar. Este circuito es el filtro diplexor que se encuentra a la entrada y salida de cada estación amplificadora. Electrónicamente hablando, es un filtro bidireccional consistente en un filtro pasa-altos en la dirección hacia delante y un filtro pasa-banda en la dirección de retorno.

Hi

Lo

Hi

Lo

delante

reversa

Filtro diplexor

El filtro diplexor.- (2)

10

2030405060

70

80

90

2010 30 40 50 60 70 80 90 100

Frecuencia (MHz)

Atenuación (dB)

Respuesta “Lo” (retorno)

Respuesta “Hi” (delante)

Zona de transición

El filtro diplexor.- (3)

H

L

H

L

H

L

Al Tx de retorno

Salida 1

Salida 3

Salida 2

Ecualizador de retorno

Atenuador de retorno

Amplificador de retorno

Combinador

Filtro diplex

Punto de prueba

Punto de prueba

Punto de prueba

Punto de

prueba

Del módulo receptor

Electrónica de retorno.-

FUENTES DE RUIDO E INTERFERENCIA

Funeling.-

•En el sentido hacia delante las señales van viajando de un punto y ramificándose conforme van avanzando hacia el suscriptor. En el sentido del retorno sucede lo contrario. Las señales viajan de los suscriptores hacia un punto en donde se suman todas; pero también se suman el ruido, las distorsiones, y las interferencias levantadas en el camino.

4.2 Arquitecturas de cobertura.

•El parámetro más determinante al momento de elegir el tamaño de los nodos, consiste en el ancho de banda por posible suscriptor en la banda de retorno.

•Hay otros parámetros importantes como son: la cascada máxima de amplificadores de RF que se desea tener, limitaciones de presupuesto, etc.

Fibra al nodo:

•Un nodo representa un área geográfica con un perímetro bien definido y con un número de casas, comercios y negocios conocido.

•Los tamaños de los nodos varían desde 125 casas hasta 5000 o más casas. Lo más común son nodos de entre 500 y 2000 casas. Estudios de tráfico demuestran que la banda de retorno es suficiente para atender con varios servicios a los clientes potenciales de 500 casas.

ARQUITECTURA DE REDES ÓPTICAS, COBERTURA

Red Pasiva Optica (PON):

•La finalidad de ésta arquitectura es llevar la fibra tan profundo en la red que no se requieran elementos activos después del transceptor óptico. Esto equivale a nodos de alrededor de 125 casas pasadas.

•La banda de retorno puede crecer hasta los 200 MHz ya que no hay filtros diplexores en los amplificadores que limiten la banda de retorno.

•Otras ventajas son el consumo de energía ahorrado y la fácil manutención de la red (balanceo de activos, fallas electrónicas, etc.)

Fibra a la curva (FTTC):

•La idea de esta arquitectura es llevar la fibra más profundamente dentro de la red, de manera que el transceptor óptico abarque de 16 a 25 casas pasadas.

ARQUITECTURA DE REDES ÓPTICAS, COBERTURA (3)

•En éste tipo de arquitectura se puede contemplar la utilización de dos redes superpuestas: una red para los canales NTSC analógicos con arquitectura de fibra al nodo de 500 casas, y la otra red que lleva con fibra a la curva las señales de telefonía, VOD e Internet. Ambas redes convergen en un punto llamado “Network Interface Unit” (NIU). Al suscriptor se le proporcionan dos cables: un coaxial con señales analógicas de TV, TV digital y VOD, e Internet, y un cable trenzado de cobre para el teléfono.

Fibra a la casa (FTTH):

•La máxima penetración de fibra en la red consiste en llevarla hasta la casa del suscriptor. Actualmente los costos de fibra óptica y de la optoelectrónica terminal no hacen costeable ésta arquitectura; pero las tendencias apuntan hacia allá.

ARQUITECTURA DE REDES ÓPTICAS, COBERTURA (4)

4.3 Topologías

•Cualquiera de las coberturas antes mencionadas se pueden construir mediante topología en estrella o en anillo, o una combinación de las dos.

Estrella:

•Son fibras saliendo de un punto central a otros en forma radial.

•Cuando hay rutas comunes, es más barato usar un solo cable con todas las fibras y después hacer la división de rutas .

•Cuando el número de nodos es mayor a 10, es mejor dividir la red en una estrella primaria que vaya del CRC hacia Hubs. De los Hubs “explotar” hacia los nodos en una estrella secundaria.

•Los Hubs tendrán una función muy importante cuando se busque redundancia en la red y se pretenda ofrecer nuevos servicios.

ARQUITECTURA DE REDES ÓPTICAS, TOPOLOGÍAS

Anillo:

•Tiene la gran ventaja de establecer conectividad por dos rutas diferentes. Redundancia.

Implica más equipo terminal y por lo tanto es más caro.

•Para el ofrecimiento de nuevos servicios, las topologías en anillo es algo inevitable y forzoso. Las redes de banda ancha más modernas son todas en anillo.

•Al igual que en el caso de estrella, los anillos y las estrellas se pueden combinar. Normalmente se utilizan los anillos en las partes más centrales de la red y estrella en las partes más alejadas o cercanas al suscriptor.

•El anillo principal normalmente se hace en 1550 nm por la capacidad de amplificar y regenerar la señal.

ARQUITECTURA DE REDES ÓPTICAS, TOPOLOGÍAS (3)

Típico nodo

Hub 1

Hub 3

Hub 2

Acopladores ópticos

A nodos locales

CRC

Switch de redundancia

L

H

A otros nodos

Divisor óptico

Amplificadores ópticos

Programación específica del nodo

Monitor de integridad de loop

A d

istr

ibuc

ión

coax

ial

Topología anillo - estrella con redundancia por duplicidad de rutas

ARQUITECTURA DE REDES ÓPTICAS, TOPOLOGÍAS (5)

Ejemplo de configuración para Narrowcast

DS1

DS0

US7

US6

US5

US4

US3

US2

US1

US0

Tarjeta del CMTS

Divisor de RF

Transmisores ópticos

Nodo 1

Nodo 2

Nodo 3

Nodo 4

Nodo 5

Nodo 6

Nodo 7

Nodo 8

Acopladores ópticosSeñales de

TV

(Broadcast)

Filtro de retorno

Filtro de retorno

Divisor de señal

In

Out DCx

TV1 TV2

TV1 TV2

PC

Cablemodemó MTA

Divisor de señal

Antes de la instalación

TAP TAP

Después de la instalación

Cable Tri-shieldautosoportado

Cable Tri-shieldSin soporte

Si se tratase de un acoplador direccional, la terminal marcada como “IN” irá conectada a la llegada del cable, la terminal marcada como “TAP” al cable que llevará la señal al cablemódem, y la terminal marcada como “OUT” al filtro de retorno que se retiró del tap. La salida del filtro se conectará a la entrada del divisor o bloque de tierra que ya existía y que a su vez lleva las señales a los TV’s. Filtro de retornoDivisor o bloque de tierraCable Tri-shield autosoportadoCable de tierraHacia TV1 y TV2Hacia cablemodem o MTADCxGoteros de escurrimiento

El resto de la instalación en la superficie vertical es como lo describe la siguiente figura:

Filtro de retorno

Divisor o bloque de tierra

Cable Tri-shield autosoportado

Cable de tierra Hacia TV1 y TV2

Hacia cablemodem o MTA

DCx

Goteros de escurrimiento

Nivel de transmisión del cablemodem / MTA (dBmV)

Elemento a colocar (DCx)

De 45 en adelante divisores

De 39 a 44 Acoplador de 6 dB



Menor a 26 Acoplador de 16 dB

•Digitalización de señales analógicas.-

Señal original

Señal muestreada

Ritmo de muestreo

INTRODUCCIÓN

Señal muestreada

Voltímetro digital

1. 0.7292. 0.8343. 1.0194. 0.8935. 0.6426. 0.4927. 0.5338. 0.621

Conversor analógico -

digitalTren de pulsos t

1

0

INTRODUCCIÓN

•Digitalización de señales analógicas.-(2)

En el proceso de digitalización, se toman muestras de la señal analógica. El teorema de Nyquist dice que el mínimo número de muestras debe ser el doble de la máxima frecuencia muestreada.

Las muestras de voltaje obtenidas se convierten de números decimales a números binarios, que al colocarlos en el tiempo según se muestrean, forman un tren de pulsos. En este tren de pulsos está embebida la información de la señal analógica original.

INTRODUCCIÓN

•Digitalización de señales analógicas.- (3)

•Técnicas de modulación digital.-

Hay tres parámetros que definen una portadora: su fase, su amplitud y su frecuencia. Los diferentes métodos de modulación usan una combinación de estos tres parámetros.

FSK (Frequency Shift Keying).- En este método, la frecuencia de la portadora se desplaza en cada bit. Para representar un “1” la frecuencia se desplaza fc = fc + f/2 durante la duración del bit, mientras que para representar un “0” la frecuencia se desplaza fc = fc - f/2. La siguiente figura muestra lo que sucede, en donde f se escoge para que las fases coincidan con los límites de la duración del bit:

INTRODUCCIÓN

Frecuencia de la portadora

cero uno

frecuencia

Diagrama de estadotiempo

1 0 1

INTRODUCCIÓN

FSK (Frequency Shift Keying).-

Técnicas de modulación digital.-(2)

Modulación QAM.- Consiste en agrupar un cierto número de bits. El número de bits agrupado es una potencia de “2”: 2,4,6,8,16, etc., y se les denomina símbolos. Cada símbolo se va a representar como un nivel en cada espacio de tiempo y después va a ser modulado. La característica de la modulación QAM, es que modula la mitad de los símbolos con una frecuencia y la otra mitad con la misma frecuencia; pero desfasada 90°. El resultado después se suma. Los símbolos modulados con la frecuencia desfasada 90° se le denomina con el eje Q (“Quadratura”), mientras que los modulados en fase se representan con el eje “I” (“In fase”). Los ejes “Q” e “I” forman el plano del Diagrama de estados.

INTRODUCCIÓN


INTRODUCCIÓN

Divisor de datos

10 Mbps

Conversor de 2 bits a 4 niveles

Conversor de 2 bits a 4 niveles

5 Mbps

5 Mbps

01

11

00

10

01

0

3

2

1

0

3

2

1

10

0001

11

01

Desfasador de 90°

Oscilador local

Filtro pasa

banda

I “en fase”

Q “cuadratura”

Salida

Modulación QAM.-


•En este ejemplo el número de niveles es “4” y el número de símbolos es “2” = log2(# de niveles).

•Por el efecto de la cuadratura, se pueden transmitir 16 estados, mismos que se representan en un diagrama de constelación, el cual es muy útil para determinar la calidad de la transmisión.

# de estados = (niveles de amplitud)2.

Por lo tanto, el 64-QAM representa 64 estados, 8 niveles de voltaje y el símbolo es de 3 bits.

INTRODUCCIÓN

Modulación QAM.-


I

Q

Constelación 4-QAM

I

Q

Constelación 16-QAM

•Entre más es el número de estados que se modulan, más eficiente en ancho de banda será la transmisión; pero también será más delicado frente al ruido. La modulación 16-QAM permite 4 bits/seg/Hz, la 64-QAM permite 6 bits/seg/Hz y la 256-QAM permite 8 bits/seg/Hz.

INTRODUCCIÓN

Modulación QAM.-


•En el tráfico de retorno se utiliza el 16-QAM por ser más robusto ante el ruido, aunque sea menos eficiente en cuanto a ancho de banda. En la ruta hacia delante, las señales digitales se modulan con 64-QAM ó con 256-QAM por tener una relación de C/N más alta.

Eficiencia de la banda

C/N necesario

Rechazo a interferencias

Complejidad

FSK

PSK

M-PSK

ASK

M-FSK

M-QAM

baja

media

baja

media

alta

alta

baja

media

baja

alto

alto

medio

medio

medio

medio

medio

bajo

bajo

baja

baja

media

baja

media

alta

INTRODUCCIÓN


Banda AnalógicaBanda

analógica duplicada en digital

Banda digital Premium

DS de Internet,

telefonía y otras.

Banda de

retorno

Canales analógicos (80)Banda digital

Esquema “Simulcast”

Duplicando la barra analógica en digital, se obtienen los siguiente beneficios:

Para clientes digitales (Premium), se requieren cajas 100% digitales a diferencia de las duales que cuestan el doble de precio.

Se prepara el camino para un esquema 100% digital = mejor calidad, GIP, operación reducida, cero piratería, menor ancho de banda.

Se refuerza el esquema comercial del servicio digital. Paso intermedio = reducir la banda analógica a servicio minibásico.

DOCSIS = Data Over Cable Service Interface Specification ("Especificación de Interfaz sobre Servicios de Datos por Cable"). Última versión 2.0. Versión 3.0 en desarrollo (CableLabs)

Los elementos DOCSIS son:

CMTS = Cable Modem Termination System (Systema Terminal de Modems por Cable)

Cablemodem = Modem por Cable

MTA = Multimedia Terminal Adapter (Adaptador Terminal Multimedia)

DOCSIS permite que los elementos terminales auto-ajusten su potencia de transmisión para compensar por las diferencias inherentes de cada acometida. De ésta manera siempre llega el mismo nivel al CMTS.

DOCSIS ofrece el monitoreo de ciertos parámetros útiles en el diagnóstico: niveles de transmisión y recepción, capacidades de tráfico, C/N…

Se puede programar el esquema de modulación en base a la condición de cada nodo.

DS = Down Stream. Datos viajando del CMTS al cablemodem

US = Up Stream. Datos viajando del cablemodem al CMTS

Raw & Real DOCSIS Channel BandwidthUpstream Bandwidt

hksym/ sec

Raw/ Real

QPSK

8QAM

16QAM

32QAM

64QAM

128QAM

256QAM

bits per symbol = 2 3 4 5 6 7 8

6.4 MHz 5120 Raw 10.24 15.36 20.48 25.60 30.72 35.84 40.96

6.4 MHz 5120 Real 7.68 11.52 15.36 19.20 23.04 26.88 30.72

3.2 MHz 2560 Raw 5.12 7.68 10.24 12.80 15.36 17.92 20.48

3.2 MHz 2560 Real 3.84 5.76 7.68 9.60 11.52 13.44 15.36

1.6 MHz 1280 Raw 2.56 3.84 5.12 6.40 7.68 8.96 10.24

1.6 MHz 1280 Real 1.92 2.88 3.84 4.80 5.76 6.72 7.68

800 KHz 640 Raw 1.28 1.92 2.56 3.20 3.84 4.48 5.12

800 KHz 640 Real 0.96 1.44 1.92 2.40 2.88 3.36 3.84

400 KHz 320 Raw 0.64 0.96 1.28 1.60 1.92 2.24 2.56

400 KHz 320 Real 0.48 0.72 0.96 1.20 1.44 1.68 1.92

200 KHz 160 Raw 0.32 0.48 0.64 0.80 0.96 1.12 1.28

200 KHz 160 Real 0.24 0.36 0.48 0.60 0.72 0.84 0.96

Upstream Notes:1. The following real data is for basic modeling only and not for product design2. Upstream Overhead averages around 25% with an average packet size around 256 bytes3. For average packet sizes less then 256 bytes the over head may be as high as 50% with all 64 byte packets4. For average packet sizes of greater then 256 bytes the overhead will be reduced to a low of just 15%

ksym/sec Raw/Real 64QAM 256QAM

Downstream Bandwidth 5056.941 5360.537 Raw 30.34 42.88

Downstream Bandwidth 5056.941 5360.537 Real 24.94 35.89

Downstream Bandwidth 6952 6952 Raw 41.71 55.62

Downstream Bandwidth 6952 6952 Real 34.71 46.29Annex A - EuroDOCSIS

Annex A - EuroDOCSIS

Annex B - DOCSIS

Annex B - DOCSIS

Merge

El servicio de Internet (datos) es típicamente asimétrico. Mayor flujo de datos hacia el suscriptor que en el sentido inverso.

El servicio de telefonía (voz) es simétrico. Misma cantidad de datos en ambos sentidos.

Sin embargo, la banda hacia delante (DS) es más limpia y disponible en cantidad que la banda de retorno (US) que es, además, más ruidosa y delicada.

Esto provoca un diseño que típicamente agrupa 4 canales de US X 1 de DS. Esto tiende a cambiar con la penetración de servicios de voz y su característico tráfico simétrico (DOCSIS 3.0 y el “channel bundling”).

No agrupar canales de retorno (US) para cada puerto del CMTS. Para nodos de 2000 casas, lo recomendable y casi obligatorio es una relación 1:1

El esquema “Narrowcast” evita tener que utilizar múltiples frecuencias para cada grupo de 4 US (nodos). Mediante éste esquema, se selecciona una frecuencia única que se repite para cada grupo de 4 nodos.

Consiste en la ingeniería de asociar el US de 4 nodos con su respectivo DS y empatar ésta asociación con un balanceo de tráficos y la red óptica.

DOCSIS (Data Over Cable System Interfase Specification)

Tipos de canales DOCSIS

Tipo 1 - Docsis 1.0 y 1.1Tipo 2 - Docsis 1.X y 2.0 ATDMA (Mixed Mode)

Utiliza alta modulación, flujos de servicio y modulation profilesTipo 3 - Docsis 2.0

Docsis tipo tres tiene 2 subtipos:Subtipo 3A para ATDMASubtipo 3S para SCDMA

DOCSIS - Características Downstream

Rango de frecuencias : 54 – 750 o 860 MHzModulación : 64 QAM – 256 QAMAncho del Canal : 6 MHz ( Docsis Americano )Velocidad bruta : 30.34 Mbps – 40.44 MbpsTransporte : Frames MPEG2 de 188 bytes

1 byte Sync + 3 bytes header + 184 bytes payload

Multiplexión : TDM = Time Division MultiplexingCorrección errores : FEC = Foward Error Correction

Red Solomon Coding = 16 bytes Total = 188 bytes mpeg2 + 16 bytes FEC = 204 bytes

Encriptación : DES = Data Encryption Standard

DOCSIS 1.X - Características Upstream

Rango de frecuencias : 5 a 42 MHzModulación : QPSK – 16 QAMAncho del canal : Variable entre 200 KHz hasta 3.2 MHzVelocidad Bruta : 320 Kbps - 10 MbpsTransporte : Paquetes Ethernet de 18 – 1518 bytesMultiplexión : TDMA Time División Multiple Access Corrección errores : FEC = Foward Error Correction

Red Solomon Coding = 10 bytes Niveles de Transmisión de Señal : QPSK y 16QAM.

DOCSIS 2.0 - Características Upstream

Rango de frecuencias : 5 a 42 MHzModulación : QPSK – 64 QAMAncho del canal : Variable entre 200 KHz hasta 6.4 MHzVelocidad Bruta : Hasta 30.72 MbpsTransporte : Paquetes Ethernet de 18 – 1518 bytesMultiplexión : TDMA, ATDMA y SCDMA.Corrección errores : FEC = Foward Error Correction

Red Solomon Coding = 16 bytesNiveles de Transmisión de Señal : QPSK,16QAM y 64QAM

Docsis 1.1 VS Docsis 1.0Calidad de Servicio (QoS) : Permite priorizar el tráfico de paquetes según la aplicación o la importancia del cliente.• Fragmentación : Fragmentación de paquetes grandes para facilitar la asignación de capacidad para servicios tipo CBR (ej voz y video)• Concatenación : Agrupación de paquetes pequeños para incrementar el throughput.• Mejora de la Seguridad : Permite autenticación• Supresión del Encabezamiento del Payload : Mejora la utilización del ancho de banda.

Docsis 2.0Agrega codificación S-CDMA (Synchronous code division multiple access)• Incorpora mayores velocidades de transmisión : 5.12 Msimbolos/seg (canal de 6.4 MHz de BW)• Utiliza modulaciones de mayor orden : 8QAM , 32QAM , 64QAM.• Utiliza mayor corrección de errores (FEC)• Agrega mayor protección frente a rafagas de ruido (Reed Solomon Interleaving).• Agrega mayor protección frente a reflexiones

Beneficios de Docsis 2.0

•Mejora la utilización del ancho de banda de upstream al permitir trabajar en bandas antes prohibidas por problemas de ruido.• Mejor eficiencia espectral al incorporar modulaciones de mayor orden.• Permite transmisiones simétricas. (igual velocidad downstream-upstream)•Mas robusto frente a problemas de ruido•Incorpora canales de mayor ancho de banda lo cual mejora la multiplexación estadística.

Etapas de registro de un CM.

•Adquisición del canal.•Obtención de los parámetros de upstream.•Ajuste fino de los parámetros (ranging)•Respuesta del CMTS•Asignación de IP•Registro

Diagrama de registro de un CM.

Plaza

Fecha 07/06/2009C/N QAM X

Operaciones <= 21 QPSK22 a 27 QAM 16

% de eficiencia de la plaza 95% 28 a 34 QAM 64Promedio por pendientes 38% >= 35 QAM 256

Versión de Docsis 2.0

NOMBRE

Número dedispositivos DOCSIS conPotencia TX < 40dB y > 50 dB

Los Sauces 40 12.0 9.0 30 35 QAM 16 QAM 256 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

C/N

US DS

Radiografía de nodos

Tráfico (Mbps)

US DS

Tipo de modulación

US DS

6) Monitoreo de redes y servicios

a) El NOC y el NOC Central

Algunas herramientas de monitoreo son de naturaleza descentralizada, mientras que otras son centralizadas.

El Cheetah y el Path Track son herramientas de suma importancia para el mantenimiento preventivo y correctivo de la red.

Cheetah = Actualmente monitoreo de fuentes. Puede expanderse a nodos, amplificadores, y fines de línea.

Path Track = Monitoreo del retorno.

Para éstas dos herramientas, el NOC central recibirá la misma información; pero a manera de atención redundante. Enviará mensajes de texto y correos electrónicos a las personas adecuadas de cada plaza. La principal responsabilidad y utilidad, es local.

HFCNET = Monitoreo de elementos DOCSIS, tanto a nivel individual como a nivel red.

1. Monitoreo equipos red H.F.C. y/o Enlaces:1.1 Fuentes de poder y status baterías. DOCSIS. Cheetah XD by Tollgrade gestionado por cablecom1.2 Optoelectrónica (Tx, Rx y Nodos). Pendiente etapa 2 gestionado por cablecom1.3 Enlaces de FO de larga distancia En definición con Metro Red 1.4 Ancho de banda de retorno. NEMOS gestionado por cablecom

2. Monitoreo recintos Headend / cubicaciones:2.1 Alarmas ambientales.

2.1.1 Sistemas de Aires Acondicionados. Pendiente etapa 2 gestionado por cablecom2.1.2 Sistema contra incendio. Pendiente etapa 2 gestionado por cablecom

2.2 Generador eléctrico de emergencia. Pendiente etapa 2 gestionado por cablecom2.3 UPS Generales. SLP, Edo Mex, completo cablecom2.4 Control de acceso. TCC Edo mex, completo; sitios remotos Pendientes por propuesta gestionado por

cablecom2.5 Circuito cerrado TCC Edo mex, completo; sitios remotos Pendientes por propuesta gestionado por

cablecom

3. Monitoreo Servicios de comercialización de las señales.3.1 Inserción de Comerciales (VEAS) Pendiente por propuesta, gestionado por cablecom

4. Monitoreo servicios de video desde Headend: 4.1 Receptores satelitales. Pendiente para etapa 2. Gestionado por Cablecom 4.2 Moduladores. Pendiente para etapa 2. Gestionado por cablecom

Monitoreo de la red HFC/ CRC/ cubicaciones / servicios 7X24X365

5. Monitoreo servicios de Internet usuario final:5.1 Ancho de Banda Internet (consumo de tráfico en los enlaces). NEMOS. Por Cablecom5.2 Servidores de: Correo, DNS, WEB. Reenvia a SNMPC7. gestionado por cablecom5.3 CMTS. Intraway. SNMPC7; NEMOS. Cablecom a nivel Docsis5.4 Servicios de: SMTP, HTTP, POP3, DNS. (resuelve o no) Metro Red re direccionando alarmas hacia NMPC7

cablecom5.5 Monitoreo de ruteadores, switches, Firewalls. Vía Metro Red re direccionando alarmas hacia cablecom

6. Monitoreo servicios de telefonía desde :

6.1 SoftSwitch. Nortel y thomson herramienta propietaria gestionado por metro red6.2 Servidores y servicios para aprovisionamiento TFTP, DNS y DHCP. SNMPC7; Quest cablecom6.3 Monitoreo de enlaces de Voz y señalización. TMM de CS2K vía Metro red6.4 Monitoreo de status de líneas en servicio LMM de CS2K desde cablecom

7. VoIP. eMTA (embebet Media Terminal Adapter): 7.1 MOS (Mean Opinion Score). 7.2 Echo 7.3 Delay. 7.4 Jitter. 7.5 Latency. 7.6 Packet Loss. 7.7 Estado (online, offline, ranging, Fec, etc). 7.8 Potencia de tx. 7.9 Potencia de Rx. 7.11 SNR del Dw 7.12 SNR del Up, llegada al CMTS. 7.13 Potencia de Rx al CMTS

Parámetros de Calidad Servicio Propuestas: JDSU o cheetah IP gestionado por cablecomParámetros de Calidad RF NEMOS de IPNET gestionado por cablecom

7. VoIP. eMTA (embebet Media Terminal Adapter):7.1 MOS (Mean Opinion Score).7.2 Echo7.3 Delay.7.4 Jitter.7.5 Latency.7.6 Packet Loss.7.7 Estado (online, offline, ranging, Fec, etc).7.8 Potencia de tx.7.9 Potencia de Rx.7.11 SNR del Dw7.12 SNR del Up, llegada al CMTS.7.13 Potencia de Rx al CMTS

Parámetros de Calidad del Servicio Propuestas: JDSU o cheetah IP gestionado por cablecomParámetros de Calidad RF NEMOS de IPNET gestionado por cablecom

8. INTERNET: CM (Cable Modem). 8.1 Jitter.8.2 Latency.8.3 Packet Loss.8.4 Estado (online, offline, ranging, etc).8.5 Potencia de tx del CM.8.6 Potencia de Recepción CM.8.7 SNR del Dw.8.8 SNR del Up, llegada al CMTS.8.9 Potencia de Rx al CMTS

9. VIDEO DIGITAL (Set Top Box). Pendiente propuesta comercial. Por cablecom

9.1 Relación Analógico/Digital en la Cabecera.9.2 Relación Analógico/Digital en Fin de Línea (EOL).9.3 Nivel QPSK en el DHCT.9.4 C/N (1MHz BW).9.5 Respuesta en Amplitud in 1 MHz.9.6 Distorsión de Retardo de Grupo in 1 MHz.

27 20 14 4

Tap 1 Tap 2 Tap 3 Tap 4

Pérdida del cable a 750 MHz

Pérdida del cable a 40 MHz

-5

-1.2

-11-7

-2.5-1.6

CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Pérdidas en la ruta de retorno.- (4)

Pérdida del puerto de tap al activo a 40 MHz

Pérdida del activo al puerto

de tap a 750 MHz

Tap 1

Tap 2

Tap 3

Tap 4

Diferencia del Tap 4 al Tap 1

27 dB

25 dB

26 dB

27 dB

0 dB

27.0 dB

21.2 dB

16.8 dB

9.3 dB

17.7 dB

CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Pérdidas en la ruta de retorno.- (5)

Filtro de retorno

Filtro de retorno

Divisor de señal

In

Out DCx

TV1 TV2

TV1 TV2

PC

Cablemodem

ó MTADivisor de señal

Antes de la instalación

TAP TAP

Después de la instalación

Cable Tri-shield

autosoportado

Cable Tri-shield

Sin soporte

Si se tratase de un acoplador direccional, la terminal marcada como “IN” irá conectada a la llegada del cable, la terminal marcada como “TAP” al cable que llevará la señal al cablemódem, y la terminal marcada como “OUT” al filtro de retorno que se retiró del tap. La salida del filtro se conectará a la entrada del divisor o bloque de tierra que ya existía y que a su vez lleva las señales a los TV’s.

Muestra el Incremento de Tráfico en la Interface Downstream 01 / 01 Villahermosa (se grafican los promedios diarios desde Julio de 2008 hasta Majo de 2009)

Average bits out (for the day): Cur: 27.85 Mbits/secAvg: 26.27 Mbits/secMax: 36.55 Mbits/secNiveles máximos de tráfico, registrados desde el día 29 de Mayo hasta el 7 de Junio de 2009.

Ubicación de Modulos (Lid)

RTN

FWD

Tarjetas de RuteoDe señales de RF

Módulos ópticosde aplicación

DOCSIS 3.0

Aumento en el ancho de banda tanto en US como en DS mediante el pegado de canales de 6 MHz (Channel Bonding)

Mayores direcciones IP con la incorporación de IPv6

Mejoras en el soporte Multicast con QoS y seguimiento de suscriptores Multicast en el CMTS.

Técnicas más robustas de encripción usando AES y MMH.

Mayor protección contra el robo de servicios mediante la verificación del origen de direcciones, TFTP Proxy, y revocación de certificados.

Mejor desempeño en otros servios que comparten la red HFC mediante requerimientos más estrictos en la transmisión de la capa física.

Sistemas de gestión con más capacidad y con mayor visibilidad hacia el usuario.

Relación flexible en la relación de puertos de US y DS.

Las especificaciones para el CMTS Modular (M-CMTS) fueron definidas por CableLabs en paralelo con las especificaciones para DOCSIS 3.0

Beneficios: El M-CMTS permite que los EdgeQAMs sean compartidos estática o dinámicamente con servicios de video y servicios DOCSIS. Además el M-CMTS permite llenar bloques de canales con señales DOCSIS o de video.

CMTS

Arquitecturas Integradas de CMTS (I-CMTS) se permiten mediante las especificaciones de DOCSIS 3.0

Beneficios: El I-CMTS podría permitir un manejo más sencillo, menos cableado, menores latencias (descargas TCP más rápidas), y un manejo de repuestos más sencillo que el M-CMTS.

CMTS

Los servicios empresariales se puede ofrecer adecuando la red con lo siguiente:

Provisionando el cablemodem o MTA con la suficiente capacidad garantizada.

Asegurando que tanto el puerto de DS y US tengan la suficiente capacidad, ya sea mediante nodos más pequeños, o mediante la adopción de DOCSIS 3.0

Adecuando a la red HFC con la suficiente confiabilidad para poder hacer frente al SLA demandado. Incluye: redundancia en tomas eléctricas, baterías en buen estado, redundacias ópticas (arquitecturas anillo – anillo).

Mediante el uso de equipos terminales DOCSIS diseñados específicamente para empresas: mayor número de puertos telefónicos, integración de switches Ethernet y Media converters a la salida RJ-45 del cablemodem o MTA.

¡LAS POSIBILIDADES SON INFINITAS!

Curso de Datos en Redes HFC

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