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Hfc

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Hfc

  1. 1. PLATAFORMA HFC CABLE MÓDEM
  2. 2. Cabecera regional Anillo de fibra (TV simplex, una fibra datos full duplex, 2 fibras, SONET/SDH) Cabecera local Receptor y Modulador Internet Nodo de fibra (500-2000 viviendas) Empalme Fibra monomodo Cable Coaxial (75  ) Amplificador bidireccional 125-500 viviendas pasadas Red bidireccional 3-5 amplificadores máx. Conversor fibra-coaxial Cable módem Ethernet (10BASE-T) STM-1 POS STM-16 POS Fibra multimodo Sint. digital Arquitectura Red Bidireccional
  3. 3. Señal modulada de radiofrecuencia PC (o suiche) Cable módem Red HFC HFC Backbone operador Internet CMTS (Cable Módem Termination System) Ethernet 10BASE-T Domicilio del usuario Cabecera local Router Cabecera regional Proveedor de contenidos Arquitectura Red Bidireccional
  4. 4. <ul><li>Sentido descendente : datos modulados en portadora analógica de un canal de televisión de 6 MHz (NTSC) u 8 MHz (PAL) normalmente en la zona de altas frecuencias </li></ul><ul><li>Sentido ascendente : se utilizan las bajas frecuencias, no empleadas normalmente en HFC. Los canales pueden tener anchuras de 0,2 a 6,4 MHz </li></ul><ul><li>El sentido ascendente es más problemático. Razones: </li></ul><ul><ul><li>Banda de RF más ‘sucia’ (interferencias, emisiones de onda corta, radioaficionados, etc.) </li></ul></ul><ul><ul><li>Ruido e interferencia introducido por todos los usuarios de la zona (efecto ‘embudo’). Esto obliga a limitar el número máximo de usuarios y amplificadores en cascada en cada zona </li></ul></ul>Transmisión de datos en la red
  5. 5. Espectro red HFC Bidireccional
  6. 6. Servicios clásicos (TV) Servicios de datos (Internet) Televisión digital Internet desc. Televisión analógica Frecuencia Internet asc. Varios sintonizadores permiten acceder simultáneamente a los canales de TV y de datos. Cable módem 28-65 MHz S/R 25 dB 96-606 MHz 606-750 MHz 750-862 MHz S/R 34-46 dB Distribución del espectro Sintonizador digital
  7. 7. <ul><li>QPSK: Quadrature Phase-Shift Keying </li></ul><ul><li>QAM: Quadrature Amplitude Modulation </li></ul>Técnicas de modulación Modulación Sentido Bits/símb. S/R mínima Bits/símb. Shannon QPSK Asc. 2 > 21 dB 7 16 QAM Asc. 4 > 24 dB 8 64 QAM Asc./Desc. 6 > 25 dB 8,3 256 QAM Desc. 8 > 33 dB 10,9
  8. 8. <ul><li>Debido al overhead introducido por el FEC (Forward Error Correction) y otros factores los caudales netos son aproximadamente un 10-15% menores que los brutos </li></ul>Asc. Desc. Ancho de banda Anchura (KHz) Ksímb/s Caudal QPSK (Kb/s) Caudal 16 QAM (Kb/s) Caudal 64 QAM (Kb/s) 200 160 320 640 960 400 320 640 1280 1920 800 640 1280 2560 3840 1600 1280 2560 5120 7680 3200 2560 5120 10240 15360 6400 5120 10240 15360 30720 Anchura (MHz) Ksímb/s Caudal 64 QAM (Kb/s) Caudal 256 QAM (Kb/s) 6 (NTSC) 5057 30342 6 (NTSC) 5361 42888 8 (PAL) 6952 41712 55616
  9. 9. <ul><li>Suponiendo que se utilizara exclusivamente para transmitir datos, la capacidad máxima de una red HFC sería: </li></ul><ul><ul><li>Descendente: 96 canales de 55,6 Mb/s: 5,338 Gb/s </li></ul></ul><ul><ul><li>Ascendente: 261 canales de 960 Kb/s: 250,6 Mb/s </li></ul></ul><ul><li>Esta capacidad estaría disponible para cada zona de la red HFC. </li></ul>Capacidad teórica de la red
  10. 10. Canal D escendente (854 - 862 MHz ) 41,7 M b/ s compartidos por 3 usuarios (1) (2) (3) Un canal ascendente – (29,7–31,3 MHz) 2,56 Mb/s compartidos por 3 usuarios Esquema de una zona de red (Nodo) (3) (1) (2) Dos canales ascendentes (29,7-31,3 y 31,3-32,9 MHz) 2,56 Mb/s compartidos por usuarios 1 y 3 2,56 Mb/s dedicados al usuario 2
  11. 11. <ul><li>Medio broadcast, canales ascendente y descendente compartidos por cada zona, como una LAN, pero : </li></ul><ul><ul><li>Canal descendente: solo el CMTS puede transmitir, todos los cable módems reciben. </li></ul></ul><ul><ul><li>Canal ascendente: todos los cable módems pueden transmitir, pero solo el CMTS recibe. </li></ul></ul><ul><li>Dos cable módems no pueden hablar directamente (aunque estén en la misma zona); solo pueden comunicarse a través del CMTS del que dependen . </li></ul>Funcionamiento de la red
  12. 12. <ul><li>La red HFC es un medio broadcast: cada cable módem recibe todo el tráfico descendente, vaya o no dirigido a él. </li></ul><ul><li>Cada cable módem (y el CMTS) recibe una dirección MAC IEEE 802 globalmente única (48 bits) que le identifica. </li></ul><ul><li>Está prevista la posibilidad de encriptar el tráfico (DES 56 bits) por razones de seguridad. La encriptación es opcional </li></ul><ul><li>Es posible realizar emisiones multicast. </li></ul>Protocolo MAC
  13. 13. <ul><li>En descendente el CMTS es el único que emite, por tanto no hay conflicto. </li></ul><ul><li>En ascendente los cable módem comparten el canal. Cuando un cable módem quiere transmitir pide permiso al CMTS que le da ‘crédito’ para que emita una cantidad de bits, de acuerdo con la disponibilidad y el perfil que tiene asignado el cable módem. </li></ul><ul><li>Se puede producir una colisión solo cuando el cable módem manda el mensaje de petición (pero no cuando esta usando su ‘turno de palabra’). </li></ul>Protocolo MAC
  14. 14. Canal descendente 30 Mb/s compartidos Canal ascendente 2,56 Mb/s compartidos CMTS Red HFC CM2 A B C D CM3 CM1 Internet Main { NetworkAccess 1; ClassOfService { ClassID 1; MaxRateDown 128000; MaxRateUp 64000; PriorityUp 0; GuaranteedUp 0; MaxBurstUp 0; PrivacyEnable 0; } Esquema funcional DOCSIS 128 Kb/s 1024 Kb/s 256 Kb/s 512 Kb/s 64 Kb/s 128 Kb/s Router por defecto 136.87.154.1/24 136.87.154.2/24 136.87.154.3/24 136.87.154.5/24 136.87.154.4/24
  15. 15. OSI DOCSIS Aplicación Transporte Red Enlace Física FTP, SMTP, HTTP, etc. TCP y UDP IP IEEE 802.2 MAC DOCSIS HFC 5-65 MHz 96-864 MHz (8 MHz/canal) ITU-T J.83 Anexo A Ascendente TDMA (mini-slots) Descendente TDM (MPEG) Mensajes de control DOCSIS Aplicac. basadas en MPEG, ej. Video, TV digital DOCSIS vs OSI
  16. 16. <ul><li>El CM se conecta al ordenador normalmente mediante Ethernet (10BASE-T). Así se consigue una interfaz de alta velocidad a bajo costo y una clara separación usuario-red. </li></ul><ul><li>Puede actuar como puente transparente o como router IP. </li></ul><ul><li>Se pueden conectar varios PCs a través de un mismo CM (algunos CM llevan hub incorporado). </li></ul><ul><li>Hay cable módems conectables por USB y también (aunque muy raros) módems internos </li></ul>Cable Modem
  17. 17. Sintonizador de RF Lógica de control MAC Demodulador QAM-64/QAM-256 Modulador QPSK/QAM-16 Emisor de RF Cable módem Decodificador TV digital Caja de empalmes Esquema funcional del Cable Modem
  18. 18. <ul><li>Captar/generar señal de Radiofrecuencia </li></ul><ul><li>Modular/demodular los datos </li></ul><ul><li>Generar/verificar la información de control de errores (FEC) </li></ul><ul><li>Encriptar/desencriptar la información (opcional) </li></ul><ul><li>Respetar protocolo MAC en Upstream </li></ul><ul><li>Gestión y control del tráfico (limitación de caudal, número de ordenadores conectados, etc.) </li></ul>Funciones del Cable Modem
  19. 19. <ul><li>Inicialmente varios estándares diferentes. Actualmente todos los sistemas HFC utilizan estándares desarrollados por un consorcio de operadores de cable llamado DOCSIS (Data-Over-Cable Service Interface Specification) que ha sido adoptado por la ITU-T. </li></ul><ul><li>DOCSIS: desarrollo original 100% USA. Caso europeo (Euro-DOCSIS) contemplado a posteriori (solo cambia nivel físico) </li></ul>Estándares DOCSIS Estándar DOCSIS Fecha aprobación 1.0 3/1997 1.1 4/1999 2.0 1/2002 3.0 Pendiente
  20. 20. <ul><li>Fragmenta paquetes grandes para impedir que un usuario monopolice el canal ascendente. Si coexisten cable módems DOCSIS 1.0 y 1.1 los primeros no fragmentan y se comportan como ‘malos ciudadanos’. </li></ul><ul><li>Incorpora funciones de priorización (QoS). </li></ul><ul><li>Permite utilizar VoIP (telefonía) gracias a la QoS y la fragmentación </li></ul><ul><li>La mayoría de los CMs ctuales están ya preparados para DOCSIS 1.1, normalmente mediante un upgrade de firmware. </li></ul>Mejoras DOCSIS 1.1
  21. 21. <ul><li>Mejora capacidad ascendente respecto a DOCSIS 1.x (incorpora 64 QAM y canales de 6,4 MHz) </li></ul><ul><li>Llega a 30 Mb/s en asc. permitiendo servicios simétricos </li></ul><ul><li>Mejora corrección de errores (interleaving y FEC más robusto). Un CMTS 2.0 consigue mejorar también el rendimiento de cable módems 1.x </li></ul><ul><li>Orientado a ofrecer servicios de gran capacidad a entornos empresariales. </li></ul>Mejoras DOCSIS 2.0
  22. 22. <ul><li>Posibilidad de efectuar ‘channel bonding’ (agregación de enlaces) </li></ul>Mejoras DOCSIS 3.0

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