Redes de Banda Ancha HFC y Fibra Óptica

Hybrid Fiber Coaxial(CATV – Internet)

Luis Eduardo Peña C. Eduardo Ernesto Páez

Gilberto E. Avila

AgendaAgenda

1.1. Topologia de Red HFCTopologia de Red HFC

2.2. HeadendHeadend

3.3. Red ExternaRed Externa

4.4. Servicio de TelevisiónServicio de Televisión

5.5. Servicio de InternetServicio de Internet

6.6. Fibra OpticaFibra Optica

Topologia de la red HFCTopologia de la red HFC

Arquitectura de Despliegue de RedArquitectura de Despliegue de Red

HEADENDHEADEND

SEÑAL DE TELEVISIÓN

RECEPCIÓN Y

PROCESAMIENTO

SEÑAL DE TELEVISIÓN

RECEPCIÓN Y

PROCESAMIENTO

RECEPCION SATELITALRECEPCION SATELITAL

SATÉLITEGEOSTACIONARIO

PANAMSATINTELSAT

SKYDIRECT TV

DownlinkDownlinkSeñal QPSK encriptadaSeñal QPSK encriptada

Banda L 950MHz – 1550 MHzBanda L 950MHz – 1550 MHzBanda C 3.7 GHz – 4.2 GHzBanda C 3.7 GHz – 4.2 GHzBanda Ku 11 GHz – 12 GHzBanda Ku 11 GHz – 12 GHz

CARTA POLAR SATELITES CARTA POLAR SATELITES PANAMSATPANAMSAT

COVERTURA SATELITE PAS - 3COVERTURA SATELITE PAS - 3

RECEPCIÓN Y DECODIFICACIÓNRECEPCIÓN Y DECODIFICACIÓN

RECEPTOR - IRD

RECEPTOR - IRD

ANTENA

LNB

SEÑAL DECODIFICADA - NTSC

SPLITTER

SEÑAL DECODIFICADA - NTSC

Estandares internacionales para TV

• Existen hasta el presente 10 estandares para TV.

• Todos se basan en los mismos principios.

- Fisiologia de la visión.

- Frecuencia de barrido de linea ( 50 – 60)Hz

- Repeticion de Campos

-Transmision de color con compenentes . separadas de luminancia y crominancia.

Espectro de Señal de TV Analoga

ESTANDARES PARA TV ANALOGA

NTSC SECAM PALTotal de líneas / pantalla 525 625 625

Líneas Activas / pantalla 480 575 575

Pixel / Línea 640 580 580

Ancho de Banda / Canal 6 Mhz 8 Mhz 8 Mhz

Rata de imagen / segundo

29.97 25 25

Mbps (sin compresión) 221.2 400.2 400.2

Países USAJapón

CanadáResto de Europa

FranciaColonias

FrancesasRussia

AlemaniaUK

Australia

Espectro de Señal de TV Analoga

CODIFICACIÓN A / D

COMPRESIÓN MPEG - 2• MPEG ( Moving Picture Experts Group ) es

un estándar de compresión de audio, video y datos establecido por la UIT

• MPEG –2 : Calidad de TV

- Compresión interframe: Se crean fotogramas de referencia para

luego comparar los anteriores y posteriores con él y únicamente se almacenan las diferencias.

COMPRESIÓN MPEG - 2

• La idea es eliminar la información redundante

CODIFICACIÓN Y MULTIPLEXACIÓN CODIFICACIÓN Y MULTIPLEXACIÓN

RECEPTOR RECEPTOR RECEPTOR RECEPTOR

ENCODER ENCODERENCODER ENCODER

CANALES CODIFICADOSCANALES CODIFICADOS!

EMPAQUETAMIENTO CANALESEMPAQUETAMIENTO CANALES

MULTIPLEXOR

ENCODER ENCODERENCODER ENCODER

MULTIPLEXACIÓN ESTADISTICAMULTIPLEXACIÓN ESTADISTICA

MULTIPLEXACIÓN ESTADISTICAMULTIPLEXACIÓN ESTADISTICA

RECEPTOR RECEPTOR RECEPTOR RECEPTOR

MULTIPLEXOR MULTIPLEXOR MULTIPLEXOR MULTIPLEXOR

UP - CV UP - CV UP - CV UP - CV

COMBINADORFINAL

IRT IRT IRT IRT

COMBINACIÓNCOMBINACIÓN

IRT: Integrated Receiver TranscoderIRT: Integrated Receiver Transcoder

• Procesa la señal para entregar a la red CATV• Inserta nueva información que debe estar

incluida en la señal por la red de cable.• Encripta la señal para proveer la seguridad

para controlar las terminales que pueden acceder a la señal de cable en la red.

• Modula la 64 QAM en IF.

Diagramas de las ConstelacionesDiagramas de las Constelaciones

PORTADORA DIGITAL 64 QAMPORTADORA DIGITAL 64 QAM

MODULACIÓN DIGITAL 64 QAMMODULACIÓN DIGITAL 64 QAM

• Estándar ITU.J 83 (Anexo B)– Seis bits por símbolo– Rata de datos: 26.97 Mb/s– Rata de Símbolo: 5.057 Ms/s– Ancho de Banda Ocupado: 5.057 Ms/s– Eficiencia: 4.5 bits por baudio– Relación Portadora a ruido : > 22 dB

CONSTELACIÓN 64 QAMCONSTELACIÓN 64 QAM

EVM Y MEREVM Y MER

COMBINACIÓN PORTADORASCOMBINACIÓN PORTADORAS

TRANSMISIÓN OPTICATRANSMISIÓN OPTICA

RECEPTOR RECEPTOR

MULTIPLEXOR MULTIPLEXOR

UP UP

COMBINADORFINAL

CANALES DIGITALES MODULADOS TRANSMISOR OPTICO

NODO OPTICO

USUARIO

FIBRA OPTICA

REDRED EXTERNAEXTERNA

COAXIAL

IRT IRT

TRANSMISIÓN OPTICATRANSMISIÓN OPTICA

Redes ExternasRedes Externas

REDRED DEDE DISTRIBUCIÓNDISTRIBUCIÓN

F. Energía

Amp.

TAP

Drop

DRFP Amp.

Fuente EnergíaCoaxial

Coaxial

NOE

Drop

DISTRIBUCIÓNDISTRIBUCIÓN DELDEL ESPECTROESPECTROMODELO ACTUALMODELO ACTUALMODELO ACTUAL

Mon

itore

o E

stad

o

Con

trol

y M

ultim

edia

Tel

ecom

unic

acio

nes

77 C

anal

es A

naló

gico

sN

TS

C

Víd

eo D

igita

l

Tel

efon

ía

Dat

os

HD

TV

VO

D

5 8 12 15 40 50 550 860

Retorno(Reverse)

Hacia Adelante(Forward )

DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN CABLEMODEM BIDIRECCIONALCABLEMODEM BIDIRECCIONAL

Diagrama en Bloques DOCSIS Diagrama en Bloques DOCSIS

CableNetwork HFC

CustomerPremises

Equipment

Transparent IP Traffic Through the System

Cable Modem(CM)

CMTSNetwork Side

Interface

Wide-AreaNetwork

Cable Modem

TerminationSystem(CMTS) CM Customer Premises

Equipment Interface

Estandar DOCSISEstandar DOCSIS

TOD: Time of Day; TFTP: Trivial File Transfer Protocol; DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol

Home Subscriber

Data Services - High Speed - Packet Data - IP Routing - IP Multicast - CM open Architecture

Television

PC or MAC

Splitter

HFC

COAX

Headend or Central Office

LocalProgramming

Video

Laser

Combiner/Splitter

Fiber Node

Satellite

NM CMTS

InternetOn-lineServices

Local Server

TFTP Server

TOD Server

DHCP Server

Cable Modem

ANCHO DE BANDA EN UPSTREAMANCHO DE BANDA EN UPSTREAM

Upstream Symbol Rate (ksps)

Bandwidth Used (KHz)

QPSK Data Rate

(kbps)

16 QAM Data Rate

(kbps) 160 200 320 640 320 400 640 1280 640 800 1280 2560 1280 1600 2560 5120 2560 3200 5120 10240

• Beneficios y Desventajas de la fibra óptica.

• Ley de Snell.

• Comunicación por fibra óptica.

• Tipos de fibra óptica.

• Equipos de medición y soporte de fibra óptica.

• Topologías.

FIBRA OPTICA

Temas

Beneficios de la Fibra Óptica

• No hay necesidad de tierras físicas

• Protección anti-rayos.• Pueden ser colocados en los

mismos canales que los cables de energía.

• Interferencia mutua prácticamente nula.

• Medio de transmisión “seguro”.

• Seguridad en ambientes altamente explosivos pues no produce chispas.

• Pueden llegar a ser muy pequeños.

• Anchos de banda significativamente grandes.

• Atenuación muy reducida.

En las comunicaciones industriales

• El cable y el equipo para la interconexión de fibras son costosos.

• La fibra es muy suceptible a ser dañada o ensuciarse lo cual requiere de un mayor cuidado.

• Los técnicos requieren mayor especialización que los que trabajan con cobre.

• La distribución de señales en la comunicación es punto a punto.

Desventajas de la Fibra ÓpticaEn las comunicaciones industriales

LEY DE SNELL

.

2211 sennsenn

ConstrucciónDesempeño

Factores MecánicosConectores

Standard Genéricos de Accesorios

Introducción: Mejoras Recientes...

ESTÁNDARES

ANSI/TIA/EIA-568-B.3Estándar ratificado y liberado.

Soporta el uso de la fibra en el horizontal.

Tecnología y TerminologíaComponentes de Sistema de Fibra Óptica

Transmisor Receptor

AMP

LED

AMP

Fotodiodo

Características de la Fibra ÓpticaDegradación de Señales

Atenuación de la potencia

óptica

Es la pérdida de potencia que sufre la señal cuando viaja del transmisor al receptor.

Distorsión

Es la propagación de señales a diferentes velocidades y diferentes frecuencias

Ancho de Banda

Depende del rango de envío de datos, de su codificación y los tiempos de subida y caída de la señal óptica.

• Monomodo

• Multimodo

Modos de propagación de la energía

electromagnéticaDimensiones

• Núcleo (m) 50 62.5 100

• Cubierta (m) 125 125 140

• Variación en escalón

• Variación GradualPerfil del índice de

refracción

Características de la Fibra ÓpticaClasificación

Monomodo Multimodo Multimodo

Variación en Escalón

Variación Gradual

n1

n2

n1

n2

n1n2

3 a 8 m

125 m

50 m

125 m

50 m

125 m

Materiales

• Fibras de Plástico• Sílica cubierta de plástico• Fibras completamente de sílica

Características de la Fibra ÓpticaClasificación

Protege el vidrio

durante el manejo

Región de guía de luz

Contiene la luz en el centro

CABLES DE FIBRA OPTICA

Los emisores y detectores de 850nm son de 4 a 10 veces menos caros que los de 1300nm.

La cantidad de atenuación de la señal en la fibra óptica depende de la longitud de onda (color) de la luz del emisor.

Características de la Fibra ÓpticaLongitud de Onda y Atenuación

10

8

1000800

6

4

2

600 1200 1400 1600infrarojavisible

La atenuación de una fibra de

62.5/125 a 850nm es de 4 dB/km.

La longitud de onda de

850nm es la más utilizada

en la industria.

Características de la Fibra ÓpticaConsideraciones

En el sector industrialRangos de temperaturaDetalles de su construcción

Subterráneo y Canalizado

Por otro lado, si un cable se va a suspender de postes, se utilizará un mensajero de acero para liberar la tensión

cubierta de metal en el exterior del cable, pues ésta proporciona mayor firmeza y dureza

ConectoresTipos y Atenuación

SC BICONIC FC MIC Todos los conectores causan algún tipo de atenuación por

separación en las conexiones, vibraciones, fabricación.

La atenuación ideal es de 1dBm máximo

Debe ser ignorada a menos que se utilicen varios conectores en un mismo cable. Generalmente sólo se utilizan dos.

Para conectores utilizados en la industria las especificaciones de atenuación deben incluir rangos de temperatura y otras condiciones ambientales.

Los conectores ST son los más

utilizados en la industria debido a su relación costo-

atenuación.

STST

Métodos

• Otros métodos de empalme consisten en una cavidad donde dos de las fibras se mantienen unidas de extremo a extremo. Este empalme contiene un fluído de concordancia (index matching fluid), el cual tiene las mismas propiedades ópticas que la fibra, de tal forma que la luz que emite una fibra entra a la otra sin que ocurran reflexiones en el empalme.

• El empalme de fusión es el más utilizado.

cable

fibraempalme de fusión

arco eléctrico

cable

fibraempalme mecánico

gel de concordancia

Equipos de Empalme

Empalmadoras

Cortadora

Cleaner

Presupuesto de señal

Ganancia del sistema

pérdidaconectores

pérdidaensambles

pérdidafibra

pérdida acopladores

Longitud de onda

Potencia del

transmisor

Rango dinámico Sensibilidad

del receptor

Valores en Componentes

Pruebas

Una vez que el cable de fibra óptica ha sido instalado. Certificación.

Comprobación

Medidor de

Poder

OTDR

Presupuesto de señalCálculo

Pérdidas

empa

lme

cone

ctor

cone

ctor

atenuación fibra

Presupuesto de señal

Resultado OTDR

Medidas de Seguridad

Utilizar lentes protectores

Desechar los residuos

Leer manuales de instalación

Medidas de Seguridad

Mantener componentes limpios

No tocar el vidrio con los dedos

Utilizar herramienta adecuada

Medidas de Seguridad

Utilizar guantes

No mirar la fibra conectada a un equipo activo y la fuente es un láser.

No tener alimentos al instalar.

Topologías

La fibra óptica .que viene del exterior es empalmada con Pigtails, que son conectorizados en modulos organizadores de Fibra ODF, que funcionan como interfaz entre el exterior y los equipos.

Topologías

Topologias

Estrella:Recomendada para los nodos secundarios y los enlaces de ultima milla

Anillo: Recomendada para los Backbone Principales

Topologías