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Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-1 Tema 6 Acceso Residencial de Banda Ancha Rogelio Montañana Departamento de Informática Universidad.

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1 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-1 Tema 6 Acceso Residencial de Banda Ancha Rogelio Montañana Departamento de Informática Universidad de Valencia

2 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-2 Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Redes basadas en fibra: FTTC y FTTH Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

3 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-3 Características de RBB Acceso con caudal superior a RDSI básico (128 Kb/s). Comunicación full dúplex (puede ser asimétrica) Precio moderado Usuario inmóvil (conexión por cable o por medios inalámbricos) Normalmente conexiones permanentes (tarifa plana)

4 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-4 Aplicaciones de RBB La prevista en 1995: VoD (Video on Demand), NVoD (Near Video on Demand). Dudosa rentabilidad. En la actualidad: Fast Internet (navegación web, teleenseñanza, teletrabajo, videoconferencia, etc.) Convergencia con TV digital (DVB, Digital Video Broadcast) –DVB-S: Satélite –DVB-C: Cable –DVB-T: Terrestre

5 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-5

6 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-6 FranciaAlemania Reino Unido Estados Unidos Corea Total de hogares 24.8m37.7m27.7m105m14m Hogares con Internet 4.5m10.3m8.8m63.0m10.5m Hogares con Banda Ancha.5m1.0m.2m13.8m8m Penetración Internet 18%27%34%60%75% Penetración Banda Ancha 2%3%1%13%57% Penetración Banda Ancha en hogares Internet 8%9%2%22%76% Mercado global de banda ancha Final del 2001 (según GartnerG2)

7 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-7 Limitaciones del RBB Bajo costo de mantenimiento (25 – 50 Euros/mes) Bajos costes de instalación. Compatible con cableado doméstico (par telefónico o cable coaxial de antena de TV). Autoconfiguración y autoprovisionamiento (instalable por el usuario final). Manejo sencillo.

8 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-8 Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Redes basadas en fibra: FTTC y FTTH Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

9 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-9 Fundamentos técnicos de RBB Modelo de referencia Medios físicos de transmisión de la información digital. Límites en la capacidad de transmisión de la información digital. Teorema de Nyquist y Ley de Shannon Control de errores

10 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-10 Arquitectura de una red RBB Modelo de referencia RBB –Servidor –Red del proveedor de contenidos (ATM, enlaces Punto a Punto, Frame Relay, etc.) –Red de transporte (ATM, Packet Over SONET) –Red de acceso RBB (CATV, ADSL, etc.) –Terminador de red (Ethernet, USB) –Cliente

11 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-11 Arquitectura completa de una red RBB

12 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-12 Red de Datos de un operador Cabecera Cable TV Comp B Comp A Inalámbrico (GSM, GPRS, UMTS) POTS RDSICableFrame ATM FUNI D/C ISP1 ISP2 IDSL/ SDSL ADSLVDSL/ ATM D/C DSLAM Backbone SONET/ATM Switch

13 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-13 Medios de transmisión de la información digital Cables –Metálicos (de cobre) Coaxial: CATV (redes de TV por cable) Par trenzado: ADSL –Fibra óptica monomodo: redes de transporte, FTTC (Fibre To The Curb), FTTH (Fibre To The Home) Aire (microondas): Satélites, LMDS

14 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-14 Problemas de las señales de banda ancha en cables metálicos Atenuación –Es la reducción de la potencia de la señal con la distancia. –Motivos: Resistencia del cable (calor) Emisión electromagnética al ambiente –La atenuación es el principal factor limitante de la capacidad de transmisión de datos.

15 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-15 Problemas de las señales de banda ancha en cables metálicos Factores que influyen en la atenuación: –Grosor del cable: menor atenuación cuanto más grueso (a menos resistencia menos pérdida por calor) –Frecuencia: a mayor frecuencia mayor atenuación (proporcional a la raíz cuadrada) –Tipo de cable: menor atenuación en coaxial que en par trenzado (menos emisión electromagnética) –Apantallamiento (solo en coaxial): a mas apantallamiento menor atenuación (menos emisión electromagnética)

16 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-16 Atenuación en función de la frecuencia para un bucle de abonado típico (cable de pares) 3,7 Km 5,5 Km Frecuencia (KHz) Atenuación (dB)

17 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-17 Constelaciones de algunas modulaciones habituales Amplitud Fase Binaria simple 1 bit/símb B1Q (RDSI) 2 bits/símb. 2,64 V 0,88 V -0,88 V -2,64 V QAM de 32 niveles (Módems V.32 de 9,6 Kb/s) 5 bits/símbolo QAM de 4 niveles 2 bits/símb Portadora

18 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-18 Modulaciones más utilizadas en RBB TécnicaSímbolosBits/símboloUtilización QPSK (4QAM) 42CATV ascendente, satélite, LMDS 16QAM164CATV ascendente, LMDS 64QAM646CATV descendente 256QAM2568CATV descendente VariasHasta 65536Hasta 16ADSL QPSK: Quadrature Phase-Shift Keying QAM: Quadrature Amplitude Modulation

19 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-19 Teorema de Nyquist (1924) El número de baudios transmitidos por un canal nunca puede ser mayor que el doble de su ancho de banda (dos baudios por hertzio). En señales moduladas estos valores se reducen a la mitad (1 baudio por hertzio). Ej: –Canal telefónico: 3,1 KHz 3,1 Kbaudios –Canal ADSL: 1 MHz 1 Mbaudio –Canal TV PAL: 8 MHz 8 Mbaudios Recordemos que se trata de valores máximos

20 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-20 Teorema de Nyquist El Teorema de Nyquist no dice nada de la capacidad en bits por segundo, ya que usando un número suficientemente elevado de símbolos podemos acomodar varios bits por baudio. P. Ej. para un canal telefónico: AnchuraSímbolosBits/BaudioKbits/s 3,1 KHz213,1 3,1 KHz839,3 3,1 KHz

21 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-21 Ley de Shannon (1948) La cantidad de símbolos (o bits/baudio) que pueden utilizarse dependen de la calidad del canal, es decir de su relación señal/ruido. La Ley de Shannon expresa el caudal máximo en bits/s de un canal analógico en función de su ancho de banda y la relación señal/ruido : Capacidad = BW * log 2 (1 + S/R) donde: BW = Ancho de Banda S/R = Relación señal/ruido Este caudal se conoce como límite de Shannon.

22 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-22 Ley de Shannon: Ejemplos Canal telefónico: BW = 3 KHz y S/R = 36 dB –Capacidad = 3,1 KHz * log 2 (3981) = 37,1 Kb/s –Eficiencia: 12 bits/Hz Canal TV PAL: BW = 8 MHz y S/R = 46 dB –Capacidad = 8 MHz * log 2 (39812) = 122,2 Mb/s –Eficiencia: 15,3 bits/Hz 10 3,6 = ,6 = 39812

23 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-23 Errores de transmisión Se dan en cualquier medio de transmisión, especialmente en RBB ya que: –Se utilizan cables de cobre (coaxial en CATV y de pares en ADSL) –Se cubren distancias grandes –El cableado esta expuesto a ambientes hostiles (interferencias externas) Los errores se miden por la tasa de error o BER (Bit Error rate). El BER es la probabilidad de error de un bit transmitido

24 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-24 Errores de transmisión Algunos valores de BER típicos: –Ethernet 10BASE-5: <10 -8 –Ethernet 10/100/1000BASE-T: < –Ethernet 10/100BASE-F, FDDI: < 4 x –Fiber Channel, SONET/SDH:< –GSM, GPRS: –CATV, ADSL, Satélite: < Los flujos MPEG-2 (TV digital) requieren BER <

25 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-25 Errores de transmisión Ante la aparición de errores se pueden adoptar las siguientes estrategias: –Ignorarlos –Detectarlos y descartar la información errónea. Requiere un código detector de errores o CRC (Cyclic Redundancy Code). Introduce un overhead pequeño. –Detectarlos y pedir retransmisión. Requiere CRC. El overhead depende de la tasa de errores. –Detectarlos y corregirlos en recepción. Requiere un código corrector de errores o FEC (Forward Error Correction), que tiene un overhead mayor que el CRC pues tiene que incorporar más redundancia.

26 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-26 Control de errores. FEC La TV Digital (y por tanto la RBB) utiliza códigos correctores o FEC (Forward Error Correction). No se puede pedir retransmisión por varias razones: –La comunicación es simplex (no hay canal de retorno) –La emisión es broadcast (de uno a muchos) –Se funciona en tiempo real (la corrección no llegaría a tiempo) Los códigos FEC usados en RBB se llaman Reed- Solomon (RS) El overhead del FEC RS: 8-10%

27 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-27 Control de errores. Interleaving El FEC no puede corregir muchos errores juntos, funciona mejor si están repartidos. En RBB lo normal son errores a ráfagas (p. Ej. interferencia debida al arranque de un motor). Interleaving: para que sea más eficaz el FEC se calcula sobre una secuencia modificada de los bits que no corresponde a la transmitida; si hay un grupo de bits erróneos en la secuencia original quedarán repartidos en la modificada y el FEC los puede corregir. El interleaving aumenta el retardo. Ej. en CATV para corregir ráfagas de hasta 220 s se ha de introducir un retardo de 4 ms.

28 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-28 Efecto de interleaving + FEC en corrección de errores a ráfagas Orden de transmisión Ráfaga en error Buffer de interleaving Al reordenar los datos para calcular el FEC los errores se reparten

29 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-29 Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Redes basadas en fibra: FTTC y FTTH Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

30 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-30 Redes CATV Evolución histórica y arquitectura HFC Nivel físico Nivel MAC Cable Modems Estándares Redes CATV en España Referencias

31 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-31 Redes CATV tradicionales (coaxiales, ) Las redes CATV (Community Antenna TeleVision) nacieron para resolver problemas de recepción en zonas de mala cobertura. La antena (centro emisor) se ubicaba en sitio elevado con buena recepción. La señal se enviaba a los usuarios hacia abajo (downstream). Cable coaxial de 75 Amplificadores cada 0,5-1,0 Km. Hasta 50 en cascada. Red unidireccional. Señal solo descendente. Amplificadores impedían transmisión ascendente.

32 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-32 Receptores y Decodificadores Moduladores y Conversores Contenidos locales CABECERA Arquitectura típica de una red CATV coaxial tradicional Hasta 50 amplificadores en cascada Empalme Amplificador unidireccional Cable Coaxial (75 ) Muchos miles de viviendas

33 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-33 Redes CATV modernas (HFC, 1988 en adelante) Muchos amplificadores en cascada degradan la señal, complican y encarecen mantenimiento. Solución: redes HFC (Hybrid Fiber Coax): –Zonas de viviendas –Señal a cada zona por fibra, distribución en coaxial. –Máximo 5 amplificadores en cascada. Además amplificadores para tráfico ascendente, red bidireccional (monitorización, pago por visión, interactividad y datos) En España casi todas las redes CATV son HFC bidirecc.

34 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-34 Arquitectura HFC (Híbrida Fibra-Coax.) Cabecera Regional Cab. local Nodo fibra Nodo fibra Nodo fibra Nodo fibra COAX Empalme Nodo fibra Nodo fibra Conexión Set-top box-TV Cable módem - ordenador 8 MHz TV1 C9 TV3 Nodo fibra Nodo fibra Nodo fibra Cab. local

35 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-35 Cabecera regional Arquitectura típica de una red CATV HFC Anillo de fibra (TV y datos viajan por separado) Cabecera local Receptor y Modulador Internet Nodo de fibra ( viviendas) Empalme Fibra (monomodo) Cable Coaxial (75 ) Amplificador bidireccional viviendas Bidireccional 3-5 amplificadores máx. Conversor fibra-coaxial Cable módem Ethernet (10BASE-T)

36 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-36 Elementos de comunicación en una red CATV HFC Señal modulada de radiofrecuencia Ordenador (o hub) Cable módem Red CATV HFC Backbone operador Internet CMTS (Cable Módem Termination System) Ethernet 10BASE-T Domicilio del usuario Cabecera local Router Cabecera regional Proveedor de contenidos

37 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-37 Red de centros regionales 2,5 Gb/s (SDH) Red metropolitana 622 Mb/s (SDH) Hosting ISP Larga Distancia Red HFC Cabecera red CATV HFC Red telefónica Datos Voz Ambos Arquitectura de una moderna red CATV

38 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-38 Transmisión de datos en CATV Sentido descendente (ida): datos modulados en portadora analógica de un canal de televisión de 6 MHz (NTSC) u 8 MHz (PAL) Para el retorno: –Redes HFC (bidireccionales): zona de bajas frecuencias (no usada normalmente en CATV). Canales de anchuras diversas, de 0,2 a 3,2 MHz –Redes coaxiales (unidireccionales) línea telefónica (analógica o RDSI).

39 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-39 Organización de los canales en redes HFC Servicios clásicos (TV) Servicios de datos (Internet) Televisión digital Internet desc. Televisión analógica Frecuencia Internet asc. Set-Top box digital Varios sintonizadores permiten acceder simultáneamente a los canales de TV y de datos. Cable módem MHz MHz MHz MHz

40 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-40 Reparto de frecuencias en redes HFC (estándar DOCSIS) Descendente: MHz (Europa), MHz (América). S/R > 34 dB (normal 46 dB) Ascendente: 5-65 MHz (Europa), 5-42 MHz (América). S/R > 25 dB Sentido ascendente más problemático: –Banda de RF más sucia (interferencias, emisiones de onda corta, radioaficionados, etc.) –Amplificación del ruido e interferencia introducido por todos los usuarios de la zona (efecto embudo). Esto impide utilizar el sentido ascendente en redes con muchos amplificadores.

41 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-41 Bandas ascendentes utilizables en redes CATV

42 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-42 Asignación típica de frecuencias ascendentes en una red CATV ServicioBanda (MHz)Ancho de banda (MHz) Supervisión de la red (uso reducido por el ruido) Reserva Datos (Internet) Banda de guarda Señalización interactiva, pago por visión Datos (Internet) Banda de guarda Datos (Internet) Solo disponible en Europa

43 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-43 Asignación típica de frecuencias descendentes en una red CATV ServicioBanda (MHz) Ancho banda (MHz) Ancho por canal (MHz) Núm. Canales Radiodifusión FM87, ,50,15136 Radio Digital (DAB) Televisión analógica PAL B Televisión analógica PAL G Televisión digital (MPEG-2) ,690 Datos (Internet)

44 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-44 Técnicas de modulación para transmisión de datos en redes CATV QPSK: Quadrature Phase-Shift Keying QAM: Quadrature Amplitude Modulation ModulaciónSentidoBits/símb.S/R mínima Bits/símb. Shannon QPSKAscend.2> 21 dB7 16 QAMAscend.4> 24 dB8 64 QAMDescend.6> 25 dB8,3 256 QAMDescend.8> 33 dB10,9

45 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-45 Caudales brutos en redes CATV 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 Anchura (KHz)KbaudiosCaudal QPSK (Kb/s) Caudal 16 QAM (Kb/s) Anchura (MHz) KbaudiosCaudal 64 QAM (Kb/s) Caudal 256 QAM (Kb/s) 6 (NTSC) (NTSC) (PAL) Asc. Desc.

46 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-46 Capacidad de una red CATV Suponiendo que se utilizara exclusivamente para transmitir datos, la capacidad máxima de una red CATV sería: –Descendente: 96 canales de 55,6 Mb/s: 5,338 Gb/s –Ascendente: 261 canales de 640 Kb/s: 167,0 Mb/s Esta capacidad estaría disponible para cada zona de la red HFC.

47 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-47 Esquema de una zona en una red CATV Canal Descendente ( MHz) 41,7 Mb/s compartidos por 3 usuarios (1) (2) (3) Un canal ascendente – (29,7–31,3 MHz) 2,56 Mb/s compartidos por 3 usuarios (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

48 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-48 Protocolo MAC de CATV (DOCSIS 1.0) Medio broadcast: cada CM recibe todo el tráfico descendente, vaya o no dirigido a él. Cada CM (y el CMTS) recibe una dirección MAC IEEE 802 globalmente única (48 bits) que le identifica. Está prevista la posibilidad de encriptar el tráfico (DES 56 bits) por razones de seguridad El CMTS puede realizar emisiones multicast. Los CMs no pueden.

49 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-49 Funcionamiento de CATV Medio broadcast, canales ascendente y descendente compartidos por cada zona, como una LAN, pero: –Canal descendente: solo el CMTS puede transmitir, todos los CMs reciben. –Canal ascendente: todos los CMs pueden transmitir, pero solo el CMTS recibe. Dos CMs no pueden hablar directamente (aunque estén en la misma zona); solo pueden comunicarse a través del CMTS del que dependen.

50 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-50 MAC de CATV (DOCSIS) En descendente el CMTS es el único que emite, por tanto no hay conflicto. En ascendente los CM comparten el canal. Cuando un CM 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 CM. Se puede producir una colisión solo cuando el CM manda el mensaje de petición (pero no cuando esta usando su turno de palabra).

51 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-51 Funcionamiento del protocolo MAC en DOCSIS Un mini-slot: 64 símbolos

52 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-52 Protocolos implicados en la comunicación CM-CMTS (CM externo conectado por Ethernet)

53 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-53 Protocolos implicados en la comunicación CM-CMTS (CM externo conectado por USB)

54 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-54 Esquema funcional de una red CATV DOCSIS Canal descendente 30 Mb/s compartidos 128 Kb/s1024 Kb/s256 Kb/s 512 Kb/s64 Kb/s128 Kb/s Canal ascendente 2,56 Mb/s compartidos CMTS Red HFC CM2 Router por defecto / / / / /24 AB CD CM3CM1 Internet Main { NetworkAccess 1; ClassOfService { ClassID 1; MaxRateDown ; MaxRateUp 64000; PriorityUp 0; GuaranteedUp 0; MaxBurstUp 0; PrivacyEnable 0; }

55 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-55 Correspondencia de DOCSIS con el modelo OSI OSIDOCSIS Aplicación Transporte Red Enlace Física FTP, SMTP, HTTP, etc. TCP y UDP IP IEEE MAC DOCSIS HFC 5-65 MHz 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

56 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-56 Cable Módem 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. Puede actuar como puente transparente o como router IP. Se pueden conectar varios PCs a través de un mismo CM (algunos CM llevan hub incorporado). Hay algunos módems internos (bus PCI) y conectables a USB

57 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-57 Esquema funcional de un Cable Modem 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

58 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-58 Cable Módems

59 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-59 Funciones del Cable Módem Captar/generar señal de Radiofrecuencia Modular/demodular los datos Generar/verificar la información de control de errores (FEC) Encriptar/desencriptar la información Respetar protocolo MAC en Upstream Gestión y control del tráfico (limitación de caudal, número de ordenadores conectados, etc.)

60 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-60 FunciónCable MódemSet-Top Box Microprocesador, 4 MB RAM, memoria Flash15000 Pts. Elementos de transmisión (sintonizador, ecualizador, modulador, FEC) 9000 Pts. Chips MPEG, gráficos y proc. de sonidoNo aplicable7500 Pts. Chip MAC3000 Pts.No aplicable Ethernet/ ATM 25 Mb/s1500 Pts.No aplicable Chasis, fuente de alimentación, montaje final, PCB y prueba 7500 Pts. Interfaces analógicas e infrarrojasNo aplicable1500 Pts. Licencias de software (Sistema Operativo, encriptación, comunicaciones) 3000 Pts.1500 Pts. TOTAL39000 Pts Pts. Cable Módem vs Set-Top Box

61 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-61 Estándares en redes CATV Primeros CM y CMTS propietarios. Mayo de 1994: el IEEE crea subcomité (redes CATV). Estándar borrador en septiembre de En 1995 el DAVIC (Digital Audio Visual Council) empieza a desarrollar estándares para CATV. DAVIC 1.2 se publica en diciembre de Enero de 1996: cuatro operadores crean MCNS (Multimedia Cable Network System) para desarrollar estándares DOCSIS (Data-Over-Cable Service Interface Specification). DOCSIS 1.0 se publica en marzo de 1997.

62 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-62 Cronología estándares CATV IEEE DAVICMCNS 5/1994Creación 12/1995DAVIC 1.0 1/1996Creación 9/1996DAVIC /1996DAVIC 1.2 3/1997DOCSIS 1.0 Espec. 9/1997DAVIC 1.3 6/1998DAVIC 1.4DOCSIS 1.0 Interop. 9/1998Publicación borrador 3/1999DOCSIS 1.1 Espec. 4/1999DAVIC 1.5DOCSIS 1.0 Certif 4/2000Aprobada disol. 8/2000DOCSIS 1.1 Interop. 8/2001DOCSIS 1.1 Certif. 11/2001DOCSIS 2.0 Espec. 11/2002DOCSIS 2.0 Certif.

63 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-63 Estándares CATV DOCSIS: estándar más extendido. Productos DAVIC 1.2 aproximadamente un año por detrás. DOCSIS: desarrollo USA. Caso europeo (Euro-DOCSIS) contemplado a posteriori (solo cambia nivel físico). DAVIC: desarrollo europeo. CMs actuales: DOCSIS 1.0 (sobre todo), también DVB 1.2 y propietarios ITU-T ha adoptado tanto DOCSIS 1.0 como DAVIC 1.2.

64 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-64 MCNS/DOCSIS vs DVB/DAVIC MCNS/DOCSISDVB/DAVIC 3Com Broadcom Cisco Systems Dassault General Instruments Motorola Pace Thomson Alcatel Cocom DivCom Hughes Network Systems Nokia Sagem Simac Thomson Broadcast Systems Thomson Multimedia

65 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-65 Mejoras DOCSIS 1.1 Fragmenta paquetes grandes para impedir que un usuario monopolice el canal ascendente. Si coexisten CMs DOCSIS v 1.0 y v 1.1 los primeros no fragmentan y se comportan como malos ciudadanos. Incorpora funciones de priorización (QoS). Permite utilizar VoIP (telefonía) ya que mejora Calidad de Servicio (reduce jitter) gracias a la fragmentación. Permite emisiones multicast desde cualquier CM (no solo desde el CMTS) Mejora nivel de seguridad Duplica capacidad respecto a DOCSIS 1.0 con mejor ecualización Ya existen algunos CMs DOCSIS 1.1.

66 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-66 Mejoras DOCSIS 2.0 Triplica capacidad respecto a DOCSIS 1.1 (6x respecto a 1.0) –Canales de doble anchura (6,4 MHz) –Eficiencia 1,5 veces (opera con 64QAM) Mejora corrección de errores Permite servicios simétricos de hasta 30 Mb/s asc./desc. Orientado a ofrecer servicios de gran capacidad a entornos empresariales.

67 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-67 GeneraciónPeríodoEstándaresCaracterísticas 1ª Sistemas propietarios Retorno telefónico 2ª DOCSIS 1.0, 1.1 DAVIC Servicio asimétrico bidireccional 3ª ?DOCSIS 2.0Servicio simétrico (30 Mb/s) Evolución Cable Módems

68 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-68 Servicios IP en redes CATV Por sencillez, comodidad y seguridad se utiliza DHCP para asignación de direcciones IP El CM actúa como un puente MAC transparente (IEEE 802.1D) entre dos LANs (la del CM y la del CMTS). También puede funcionar como un router, aunque no es lo habitual. Se puede restringir el número de direcciones MAC que pueden acceder a través de un CM.

69 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-69 Direcciones IP en redes CATV A los ordenadores se les pueden asignar: –Direcciones privadas RFC 1918 (10..., ). Requiere el uso de NAT (Network Address Translation) en el router o un servidor proxy. –Direcciones públicas estáticas (vendidas). Útil para servidores –Direcciones públicas dinámicas (alquiladas) Lo mas aconsejable es utilizar direcciones públicas dinámicas (DHCP) Los cable módems también necesitan una dirección IP para que se les pueda gestionar remotamente por SNMP. Esta puede (y debe) ser privada.

70 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-70 Redes privadas virtuales sobre CATV Las redes CATV representan una opción muy interesante frente a las alternativas clásicas para redes de datos (RDSI, p.a p.). Problemas: –Seguridad (atravesar la Internet) –Integración (direcciones IP del proveedor CATV) El uso de túneles IPSEC permite crear redes privadas virtuales (VPN) y resolver ambos problemas. Para montar este tipo de servicios se necesita un router. Es frecuente en este caso usar un router Eth-Eth

71 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-71 Para una seguridad aún mayor el túnel puede hacerse directamente de A a B IPSec (RFC 2410): Encriptación sobre TCP/IP para crear VPNs Túnel IPsec A B Red CATV, ADSL, etc.

72 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-72 Conmutador LAN Router CMTS Cable Módem Servidor DHCP/TFTP Host de Administración Backbone Red CATV HFC 1: Definir y salvar la configuración del CM 2: Cargar fichero de configuración (protocolo de acceso DOCSIS) 3: Solicitar asignación de identificador Administración y mantenimiento de una red CATV El equipo del usuario se debe configurar de forma automática (autoprovisionamiento)

73 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-73 Servicio IP sobre CATV Por razones de marketing se suele limitar el caudal. También se limita el tráfico máximo (al mes) para evitar excesiva ocupación de Internet por parte de un usuario. Ejemplo: servicio Cable Módem de ONO: Caudal desc. (Kb/s) Caudal asc. (Kb/s) Tráfico max. Mensual Tarifa mensual MB3495 Pts MB5495 Pts MB9495 Pts. Alquiler de cable módem (DOCSIS 1.0): 1500 Pts/mes

74 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-74 CATV en España Legislación sobre redes de TV por cable: –www.sgc.mfom.es/legisla/cable.htmwww.sgc.mfom.es/legisla/cable.htm –www.sgc.mfom.es/operador/cable0.htmwww.sgc.mfom.es/operador/cable0.htm Norma básica: RD 2066/1996 de 13/7/1996 – Proyectos sobre redes de cable en España: –http://www.sgc.mfom.es/sat/pista/cable.htmhttp://www.sgc.mfom.es/sat/pista/cable.htm Información diversa:

75 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-75

76 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-76 GrupoEmpresaComunidades, regiones o ciudadesViviendas (miles) Inversión (MPts) Auna (Retevisión, Eresmas, Amena) MadritelComunidad de Madrid MentaCataluña AbleAragón SupercableSevilla, Andalucía I, Andalucía II, Andalucía III, Almería Telec. CanariasCanarias581(30.000) OnoComunidad Valenciana, Andalucía IV, Murcia, Palma de Mallorca, Cantabria, Cádiz, Huelva, Albacete, Puerto de Santa María Mundo-rGalicia EuskaltelPaís Vasco774(42.000) RetecalCastilla y León Retena, ReteriojaNavarra, Rioja CabletelcaCanarias581(30.000) TelecableAsturias AtcomVélez-Málaga(26)2.408 TDC-Sanl.Sanlúcar de Barrameda(30)(1.450) Grupos y Empresas de redes CATV en España

77 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-77 GrupoComunidades, regiones o ciudadesViviendas (miles) Inversión (MPts) OnoComunidad Valenciana, Andalucía IV, Murcia, Palma de Mallorca, Cantabria, Cádiz, Huelva, Albacete, Puerto de Santa María AOC: Madritel Supercable Menta Mundo-r Euskaltel Able Retena, Reterioja Cabletelca Telecable Comunidad de Madrid, Sevilla, Andalucía I, II y III, Almería, Cataluña, Galicia, País Vasco, Aragón Navarra, Rioja Canarias Asturias (42.000) (30.000) RetecalCastilla y León TOTAL Grupos de facto de empresas CATV en España AOC: Asociación de Operadores de Cable

78 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-78 GrupoWebCable módemVeloc. desc./asc.Precio mensual (Euros) Madritelwww.madritel.esSi777/ (500 MB/mes), (1.500 MB/mes) Onowww.ono.esInternet ONO alta vel. Int. ONO alta v. sin l. Alta vel. 128/64, 300/150, 512/256, 1000/500, 4000/ ,01, 36,03, 156,23, 300,45 588,96 Supercablewww.supercable.esSuper 128, Super 256, Super 128 empresas Super 256 empresas Super 512 empresas 128/? 256/? 128/64 256/ /256 21,04, 30,00, 28,55 30,00 70,00 Mentawww.menta.esSi256/128, 512/256, 1024/ , 7.400, Mundo-rwww.mundo-r.comModem de cable prof.150/?33,00 Euskaltelwww.euskaltel.es(En pruebas)512/51214,40 Pro Xtra Pro Max 256/128, 512/128, 1000/256 31,25 (1.500 MB/mes), 62,20 (2.000 MB/mes), 118,70 (3.500 MB/mes) Ablewww.able.esCable IP ABLE negocio 128 Cable IP ABLE Negocio 256 Cable IP 64/64 128/?, 128/ /? 256/128, 256/256, 512/256 39,07, 27,05 (500 MB/mes), 54,09 48,08 (500 MB/mes) 38,46, 120,20, 83,54 Retena, Reterioja AVE 128 AVE /?, 256/? 27,05, 39,07 Cabletelcawww.cabletelca.esCable orilla 128/? 256/? 34,26 46,23 Telecablewww.telecable.esOpción BIT BIT Avanzado BIT Superior 128/? 256/? 512/? 39,00 (con TV) 50,75 (con TV) 99,25 (con TV) Atcomwww.atcom.es? TDC-Sanl.??

79 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-79 Referencias CATV Tutoriales: –www.cable-modems.orgwww.cable-modems.org –www.cable-modem.net/tt/primer.htmlwww.cable-modem.net/tt/primer.html CATV CyberLab: Actualidad: Estándares MCNS/DOCSIS: –Cable Television Laboratories: Estándares DVB/DAVIC: –Digital Audio Visual Council: –Digital Video Broadcasting Project: –European Cable Communications Association:

80 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-80 Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Redes basadas en fibra: FTTC y FTTH Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

81 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-81 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) Justificación Fundamentos técnicos ADSL G.Lite RADSL Otros tipos de xDSL. VDSL ADSL en España Referencias

82 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-82 Justificación de ADSL Cable de pares: 750 millones de hogares Redes CATV bidireccionales: 12 millones En barrios de oficinas el par telefónico a menudo es la única alternativa (CATV se ha implantado sobre todo en barrios residenciales). Existe un mercado para accesos de alta velocidad, fundamentalmente motivado por Internet

83 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-83 Fundamentos técnicos de ADSL La limitación de los enlaces telefónicos (33,6 o 56 Kb/s) no se debe al cable de pares sino al canal de 3,3 KHz. RDSI solo consigue 64 Kb/s (también usa red telefónica). Cobre es capaz de velocidades mayores, prescindiendo del sistema telefónico. ADSL utiliza solo el bucle de abonado de la red telefónica; a partir de la central emplea una red paralela para transportar los datos.

84 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-84 Fundamentos técnicos de ADSL ADSL utiliza frecuencias a partir de KHz para ser compatible con el teléfono analógico (0-4 KHz). No es compatible con RDSI (80 KHz). Comunicación es full dúplex. Para evitar ecos y NEXT generalmente se asigna un rango de frecuencias distinto en ascendente y descendente. Se reserva una anchura mayor al descendente (1000 KHz) que al ascendente (100 KHz). La comunicación es asimétrica. Para reducir el crosstalk se pone el canal ascendente en las frecuencias mas bajas.

85 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-85 Switch telefónico Red telefónica analógica Internet DSLAM (ATU-C) Splitter Teléfonos analógicos Modem ADSL (ATU-R) Bucle de Abonado (5,5 Km máx.) Ordenador Altas Frecuencias Bajas Frecuencias Configuración de una conexión ADSL Central Telefónica Domicilio del abonado Splitter DSLAM: DSL Access Multiplexor ATU-C: ADSL Transmission Unit - Central ATU-R: ADSL Transmission Unit - Remote

86 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-86 Splitter ADSL Bucle de abonado (2 hilos, de la central) Módem ADSL Teléfono

87 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-87 Esquema de conexión ADSL en una central telefónica Red ATM Internet Red telefónica DSLAM Conmutador ATM Conmutador telefónico Central telefónica ISP Oficina Principal de la Empresa Hogar Pequeña Oficina Splitters

88 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-88 Internet Red telefónica DSLAM Conmutador ATM Conmutador telefónico Central telefónica ISP Usuario ADSL Usuario RTC (RTB o RDSI) Splitter Comparación Conexión a Internet mediante ADSL y por red telefónica conmutada

89 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-89 Módems ADSL (ATU-Remote) El módem ADSL puede ser: –Externo: conectado al ordenador por: Ethernet 10BASE-T. Normalmente actúa como router ADSL/Ethernet Puerto USB –Interno, conectado al bus PCI del ordenador

90 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-90 Splitter A la oficina central Modem ADSL USB (ATU-R) Ordenador con puerto USB Conectores telefónicos (RJ11) Conectores USB Conexión ADSL por módem USB Bucle de abonado Cable USB Cable telefónico

91 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-91 Conexión de un router/hub ADSL Splitter A la central telefónica Router/Hub ADSL Ethernet Latiguillo Ethernet 10BASET (2 pares) Conector RJ45 Conector RJ11 Par telefónico Bucle de abonado

92 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-92 Bucle de abonado típico Cable de Alimentación Cable de Distribución Empalme Puentes de derivación (instalaciones anteriores) 1600 m 0,5 mm 1200 m 0,4 mm 200 m 0,4 mm 1300 m 0,4 mm 1100 m 0,4 mm 60 m 0,4 mm 150 m 0,4 mm Central Telefónica Abonado

93 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-93 Relación Caudal/grosor /alcance en ADSL La capacidad depende también de la calidad del cable. Si el bucle de abonado tiene muchos empalmes la capacidad se reduce. En ADSL los caudales que se especifican son siempre netos, es decir ya está descontado el overhead debido a la corrección de errores (FEC). Caudal Desc. (Mb/s) Grosor (mm)Distancia max. (Km) 20,55,5 20,44,6 6,10,53,7 6,10,42,7

94 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-94 Atenuación en función de la frecuencia para un bucle de abonado típico 3,7 Km 5,5 Km Frecuencia (KHz) Atenuación (dB)

95 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-95 Problemas de ADSL Algunos usuarios ( 10%) se encuentran a más de 5,5 Km de una central telefónica. A veces ( 5%) a distancias menores no es posible la conexión por problemas del bucle (empalmes, etc.). No es posible asegurar a priori la disponibilidad del servicio, ni el caudal máximo disponible. Hay que hacer pruebas para cada caso. ADSL sufre interferencias por emisiones de radio de AM (onda media y onda larga).

96 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Km 3 Km 0 dB-20 dB-60 dB Central Telefónica Atenuación de la señal descendente en ADSL A B Atenuación: 20 dB/Km

97 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Km 3 Km 0 dB -60 dB Central Telefónica 0 dB-40 dB -20 dB Atenuación de la señal ascendente en ADSL Competencia desigual A B A B Atenuación: 20 dB/Km

98 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-98 Frecuencias en ADSL ADSL utiliza frecuencias por encima de los 30 o 100 KHz para ser compatible con el teléfono analógico (4 KHz) o RDSI (80 KHz). La comunicación es full dúplex. Se asigna un rango de frecuencias distinto en ascendente y descendente. La comunicación es asimétrica. Se reserva una anchura mayor al descendente (1000 KHz) que al ascendente (100 KHz). El canal ascendente se sitúa en las frecuencias mas bajas.

99 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-99 Técnicas de modulación ADSL Se han desarrollado dos técnicas de modulación: –CAP: sistema más antiguo, sencillo y de costo inferior. Menor rendimiento. Estandarización más retrasada –DMT: sistema mas reciente, sofisticado y más caro. Mayor rendimiento. Estandarizado por el ANSI y la ITU-T.

100 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes CAP (Carrierless Amplitude Phase) Canal ascendente 136 Ksímbolos/s ( KHz). Canal descendente tres posibilidades en función de la calidad del cableado: Rango frecuencias aprox. (KHz) Caudal (Ksímbolos/s)

101 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes ADSL CAP 04 kHz kHz (depende de la línea) 25 kHz kHz TeléfonoAnalógico CanalAscendenteCanalDescendente Amplitud Frec.

102 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes CAP (Carrierless Amplitude Phase) Se utiliza modulación QAM variando el número de bits por símbolo según la relación señal/ruido del bucle. Al ser muy ancho el canal descendente la atenuación varía mucho en el rango de frecuencias (las frecuencias altas se atenúan mas). Para compensarlo se utiliza una ecualización adaptativa muy compleja.

103 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Modulación DMT (Discrete MultiTone) 256 subcanales (bins) de 4,3125 KHz de anchura (frecuencias KHz). Los bins más bajos se reservan para la voz, los siguientes se asignan al tráfico ascendente y el resto al descendente. Los datos se envían repartidos entre todos los bins Cada bin tiene una atenuación relativamente constante. En cada bin se usa la técnica de modulación óptima según su relación señal/ruido. La necesidad de distribuir el tráfico en los bins requiere que el módem tenga un procesador muy potente.

104 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Reparto de bins en ADSL DMT UsoBinsRango frecuencias (KHz) Teléfono analógico ,9 Tráfico ascendente ,9-168,2 Tráfico descendente ,3-1104

105 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes ADSL DMT (ITU G.992.1) Frec. 04 kHz MHz CanalDescendenteCanalAscendente TeléfonoAnalógico 30 kHz kHz Bin Amplitud

106 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Modulaciones utilizadas en una conexión ADSL DMT 4 Ksímbolos/s por bin. Eficiencia máxima: 16 bits/símbolo Frecuencia Energía 0 MHz1 MHz Sin Datos QPSK16 QAM64 QAM 16 QAM Bin

107 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Proceso de negociación de un módem ADSL. 3: En base a la relación señal/ruido se decide la codificación a emplear en cada bin, y con ello la cantidad de bits por segundo enviados en cada uno Frecuencia (KHz) Eficiencia (bits/s/bin) 2: A partir de los resultados obtenidos se determina la relación señal/ruido para el enlace a cada una de las frecuencias que se van a utilizar Frecuencia (KHz) Relación señal/ruido (dB) 1: Se envía una señal de prueba en toda la gama de frecuencias para determinar la calidad de cada bin Frecuencia (KHz) Señal de prueba

108 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Intereferencias externas en ADSL Se muestra aquí la influencia de algunas interferencias en el resultado del proceso de negociación. Como antes se envía una señal de prueba en toda la gama de frecuencias para determinar la calidad de cada bin En este caso tenemos una derivación debida a un cable no retirado de una instalación anterior. Esto produce una pérdida de calidad de la señal en una determinada frecuencia. También hay una interferencia de emisora de AM Frecuencia (KHz) Relación señal/ruido (dB) Señal de prueba Emisora de onda media (AM) Derivación Como consecuencia de estos problemas los módems han decidido reducir la eficiencia en el bin correspondiente a la derivación, e inhabilitar por completo el bin correspondiente a la frecuencia de la emisora de onda media Frecuencia (khZ) Eficiencia (bits/s/bin) Bin deshabilitado

109 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes CAP vs DMT CAP consigue menor rendimiento, pero es más sencillo y barato de implementar. DMT es más caro, pero está estandarizado por ANSI e ITU. La tendencia de la mayoría de los fabricantes apunta claramente hacia DMT.

110 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes CAP vs DMT VentajasInconvenientes CAPBajo Costo Sencillez Rendimiento bajo No Estandarizado DMTRendimiento alto Estandarizado Costo Elevado Complejidad Actualmente la mayoría de los fabricantes tiende hacia DMT

111 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes ADSL G.Lite (ITU G.992.2) ADSL requiere instalar en casa del usuario un filtro de frecuencias o splitter (teléfono de ADSL). El splitter aumenta el costo de instalación y limita el desarrollo. ADSL G.Lite suprime el splitter. También se llama ADSL Universal o ADSL splitterless. Sin splitter hay más interferencias, sobre todo a altas frecuencias.

112 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes ADSL G.Lite ADSL G.Lite puede utilizar CAP o DMT. Con DMT solo usa bins (0-552 KHz) y modulación 256 QAM como máximo (8 bits/símbolo). Rendimiento máximo: 1-1,5 Mb/s en desc. y Kb/s en asc. (suficiente para la mayoría de aplicaciones actuales). Hay DSLAMs que pueden interoperar con módems ADSL o ADSL G.Lite.

113 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Red telefónica Internet DSLAM (ATU-C) Modem ADSL (con filtro de bajas frec.) Bucle de Abonado (5,5 Km máx.) Altas Frecuencias Bajas Frecuencias Configuración de ADSL G.Lite o splitterless Central Telefónica Domicilio del abonado Altas y bajas Frecuencias Switch telefónico Teléfonos analógicos Splitter

114 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes RADSL (Rate Adaptative DSL) Versión inteligente de ADSL que adapta la capacidad dinámicamente a las condiciones de la línea, como los módems V.34 (28,8 Kb/s) de red telefónica conmutada. Permite obtener un rendimiento óptimo en todas las condiciones. Esta disponible actualmente en la mayoría de las implementaciones de ADSL y ADSL G.Lite (CAP y DMT).

115 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Bucle de abonado (conexión ADSL) Red telefónica DSLAM (ATU-C) Router-modem ADSL (ATU-R) Ethernet 10BASE-T VPI 18, VCI 23, PCR 256/128 Kb/s VPI 18, VCI 31, PCR 512/256 Kb/s VPI 18, VCI 37, PCR 2048/300 Kb/s Circuito permanente ATM Enlace ATM OC-3 (155 Mb/s) Red ATM / / / /25 Arquitectura de una red ADSL Internet

116 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Módem-router ADSL típico Conexiones Ethernet (RJ45) y ADSL (RJ11) Versiones G.DMT y G.Lite Hasta 8 Mb/s desc. y 800 Kb/s asc...\..\..\Banda Ancha Residencial\ADSL\Efficient Networks Products - World Leader in CPE Solutions.htm

117 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Configuration Summary DSL Receive Rate DSL Transmit Rate DSL Interface State Up DSL WAN IP Address DSL WAN Subnet Mask Ethernet LAN IP Address Ethernet LAN Subnet Mask Default IP Gateway VPI/VCI 18/23 Encapsulation Protocol R1483 Currently Configured Connections (Virtual Circuits) VPI 18 VCI 23 Type R1483 Mux LLC PCR Max IP Address Netmask IP Routing Table Type Destination Netmask Gateway Flags Interface Network GU rr Routed Network U lo0 Loopback Network U cpm0 Ethernet Network U rr Routed Configuración de un router ADSL usando RFC 1483 Caudal descendente (bits/s) Caudal ascendente (bits/s) Interfaz ADSL Interfaz Ethernet Números de circuito ATM asignados por el operador (Virtual Path Identifier y Virtual Circuit Identifier) Ruta por defecto (por la ADSL) Indica la forma como se transportan los paquetes IP en celdas ATM (según RFC 1483)

118 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Router Ethernet/ADSL (Cisco 827-4V) Ethernet 10BASE-T (RJ45) Consola (RJ45) ADSL (RJ11) Conexiones telefónicas (RJ11) para voz sobre IP

119 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes / /26 A /0 por gordius roglaro Campus de Burjassot Joan Roglá /26 Conexiones RDSI en UV ADSL 2000/300 Kb/s Cisco 7500 Red UV ( /16) /32 (Interfaz loopback) RedIRIS Terra Internet / /30 Cisco 827 A /26 por

120 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes roglaro#show conf ! ! router C827-4V ! IOS version 12.1(5) ! interface Tunnel0 bandwidth 300 ip address tunnel source ATM0.1 tunnel destination tunnel mode ipip ! interface Ethernet0 ip address ! interface ATM0 no ip address no atm ilmi-keepalive pvc 0/16 ilmi ! bundle-enable dsl operating-mode auto ! interface ATM0.1 point-to-point description ADSL telefono bandwidth 300 ip address pvc 8/32 ubr 300 encapsulation aal5snap ! ip route ip route ATM0.1 Config. router roglaro con túnel VPN IP en la subred ADSL (asignado por operador) No. Circuito ATM (asignado por operador) Caudal ascendente (para métrica de routing) Ruta host para que haga el túnel por ATM0.1 Subinterfaz ATM Interfaz física ADSL/ATM Ruta por defecto: enviar todo por Tunnel0 Caudal ascendente (para gestión de tráfico) Interfaz virtual túnel Caudal ascendente (para métrica de routing)

121 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes roglaro#show int ATM0 ATM0 is up, line protocol is up Hardware is PQUICC_SAR (with Alcatel ADSL Module) MTU 1500 bytes, sub MTU 1500, BW 640 Kbit, DLY 80 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ATM, loopback not set Keepalive not supported Encapsulation(s): AAL5, PVC mode 11 maximum active VCs, 6 current VCCs VC idle disconnect time: 300 seconds Last input 00:01:20, output 00:00:00, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0 Queueing strategy: Per VC Queueing 5 minute input rate 1000 bits/sec, 1 packets/sec 5 minute output rate 1000 bits/sec, 2 packets/sec packets input, bytes, 0 no buffer Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 180 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort packets output, bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 1 interface resets 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out show int interfaz ATM/ADSL en roglaro Máximo caudal ascendente en ADSL

122 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes roglaro#show int ATM0.1 ATM0.1 is up, line protocol is up Hardware is PQUICC_SAR (with Alcatel ADSL Module) Description: ADSL telefono Internet address is /26 MTU 1500 bytes, BW 300 Kbit, DLY 80 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ATM packets input, bytes packets output, bytes 0 OAM cells input, 0 OAM cells output AAL5 CRC errors : 0 AAL5 Oversized SDUs : 0 show int subinterfaz ATM en roglaro

123 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes roglaro#show int Ethernet0 Ethernet0 is up, line protocol is up Hardware is PQUICC Ethernet, address is fd.4591 (bia fd.4591) Internet address is /26 MTU 1500 bytes, BW Kbit, DLY 1000 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ARPA, loopback not set Keepalive set (10 sec) ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00 Last input 00:00:13, output 00:00:02, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Queueing strategy: fifo Output queue 0/100, 0 drops; input queue 0/32, 0 drops 5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec packets input, bytes, 0 no buffer Received broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored 0 input packets with dribble condition detected packets output, bytes, 0 underruns(223/314/0) 4 output errors, 537 collisions, 1 interface resets 0 babbles, 0 late collision, 2151 deferred 4 lost carrier, 0 no carrier 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out show int interfaz Ethernet en roglaro

124 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes roglaro#show int Tunnel0 Tunnel0 is up, line protocol is up Hardware is Tunnel Internet address is /30 MTU 1514 bytes, BW 300 Kbit, DLY usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation TUNNEL, loopback not set Keepalive set (10 sec) Tunnel source (ATM0.1), destination Tunnel protocol/transport IP/IP, key disabled, sequencing disabled Checksumming of packets disabled, fast tunneling enabled Last input 00:00:00, output 00:00:00, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Queueing strategy: fifo Output queue 0/0, 0 drops; input queue 0/75, 0 drops 5 minute input rate 1000 bits/sec, 2 packets/sec 5 minute output rate 2000 bits/sec, 2 packets/sec packets input, bytes, 0 no buffer Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort packets output, bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out show int interfaz túnel en roglaro Específico de interfaces Túnel

125 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes show conf … ! hostname gordius ! interface Loopback0 ip address ! interface Tunnel1 description Tunel a Joan Rogla (ADSL) telefono bandwidth 2000 ip address tunnel source Loopback0 tunnel destination tunnel mode ipip ! ip route Tunnel1 ! … end Configuración router gordius (extremo remoto túnel VPN) Interfaz virtual Loopback0 Interfaz virtual Tunel1 IP asignada al acceso ADSL de cidero por el operador Caudal descendente (2 Mb/s) IP en el otro lado del túnel (como si fuera una línea serie) Ruta hacia la LAN del router ADSL

126 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes gordius# show int Loopback0 Loopback0 is up, line protocol is up Hardware is Loopback Internet address is /32 MTU 1514 bytes, BW Kbit, DLY 5000 usec, rely 255/255, load 1/255 Encapsulation LOOPBACK, loopback not set Last input 00:00:02, output never, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Queueing strategy: fifo Output queue 0/0, 0 drops; input queue 0/75, 0 drops 5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 0 packets input, 0 bytes, 0 no buffer Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort packets output, bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out show int interfaz loopback gordius

127 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes gordius# show int Tunnel1 Tunnel1 is up, line protocol is up Hardware is Tunnel Description: Tunel a Joan Rogla ADSL telefono Internet address is /30 MTU 1514 bytes, BW 2000 Kbit, DLY usec, rely 255/255, load 1/255 Encapsulation TUNNEL, loopback not set, keepalive set (10 sec) Tunnel source (Loopback0), destination Tunnel protocol/transport IP/IP, key disabled, sequencing disabled Checksumming of packets disabled, fast tunneling enabled Last input 00:00:29, output 00:00:03, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Queueing strategy: fifo Output queue 0/0, 5 drops; input queue 0/75, 0 drops 5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec packets input, bytes, 0 no buffer Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort packets output, bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out show int interfaz túnel gordius Específico de interfaces Túnel

128 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Aplicación de VoIP ISP2 ISP1 ISP3 ISP4 Internet ADSL CATV RDSI Tarifa Plana Línea dedicada Valencia Zaragoza Pamplona Salamanca Red telefónica Llamadas gratis entre oficinas Coste urbano en llamadas desde cualquier oficina hacia teléfonos de Pamplona

129 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Otros tipos de xDSL IDSL: ISDN DSL HDSL: High Speed DSL SDSL: Single-line (o Symmetric) DSL VDSL: Very high speed DSL En todos los casos sólo se utiliza de la red telefónica el bucle de abonado, empleando una red específica para datos a partir de allí.

130 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes IDSL (ISDN DSL) No es una nueva tecnología, sino una forma atípica de usar RDSI Utiliza los dos canales B de un RDSI básico para dar 128 Kb/s (simétricos). Empleando además el canal D obtiene 144 Kb/s Bloquea el acceso a RDSI (no hay señalización). Incompatible con la voz. Tiene (como RDSI) la misma limitación en distancia que ADSL: 5,5 Km.

131 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes HDSL (High speed DSL) Ofrece un canal simétrico de 2 Mb/s. Alcance máximo unos 4 Km. Se emplea actualmente para líneas punto a punto de 2 Mb/s, en vez de los sistemas tradicionales. Ventajas sobre una línea 2 Mb/s convencional: –Mayor alcance sin repetidores –Frecuencias menores menor interferencia –Posibilidad de poner varias líneas de 2 Mb/s en un mismo mazo de cables.

132 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes HDSL (High speed DSL) Para reducir la frecuencia de la señal divide el caudal a transmitir entre 2 ó 3 pares. Es inapropiado para RBB por varias razones: –Utiliza dos o tres pares de hilos (reparte la señal) –Incompatible con la voz (utiliza las frecuencias bajas) Emplea el mismo rango de frecuencias para cada sentido, por lo que es mas sensible a interferencias (NEXT y eco) que ADSL.

133 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Equipo HDSL de 2 Mb/s Parte frontal Parte posterior Cable de la central (2 pares) Conexión al router (interfaz G.703)

134 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes SDSL (Symmetric o Single-line DSL) Parecido a HDSL (simétrico), pero usa sólo un par de hilos. Alcance menor que HDSL (unos 3 Km) ya que transmite toda la información por un par. El caudal varía entre 2 Mb/s y 160 Kb/s según las condiciones de la línea. Incompatible con la voz (no reserva la parte baja de frecuencias). Aun no esta estandarizado.

135 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes VDSL (Very high speed DSL) Es el super-ADSL. Permite capacidades muy grandes en distancias muy cortas. Las distancias y caudales en sentido descendente son: –300 m51,84 – 55,2 Mb/s –1000 m25,92 – 27,6 Mb/s –1500 m12,96 – 13,8 Mb/s En ascendente se barajan tres alternativas: –1,6 – 2,3 Mb/s –19,2 Mb/s –Igual que en descendente (simétrico)

136 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Capacidad del bucle de abonado en función de la distancia Capacidad (Mb/s) Distancia (Km) Ámbito de VDSL Ámbito de ADSL

137 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes VDSL (Very high speed DSL) Utiliza un par de hilos. Compatible con voz Aunque capacidad superior a ADSL técnicamente mas simple ( al reducir la distancia es mas fácil conseguir elevada capacidad). Actualmente en proceso de estandarización y pruebas. Ya existe algún servicio comercial de VDSL. No esta claro que haya una demanda para este tipo de servicios.

138 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Comparación de servicios xDSL ServicioModulaciónCapacidad desc./asc. (Mb/s) Distancia Max. (Km) Compatible con voz ADSLCAP ó DMT8/15,5SI ADSL G.Lite CAP ó DMT1,5/0,25,5SI IDSL2B1Q0,144/0,1445,5NO HDSLOPTIS2/24,6NO SDSL2B1Q ó CAP2/23,0NO VDSLPor decidir13-52/1,6-2,3 ó 13-52/ ,5SI

139 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Espectro de las diversas modalidades de xDSL

140 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes ADSL en España Telefónica (TeleLine) ofrece el servicio GigADSL en régimen de tarifa plana desde el 15 de septiembre de 1999 en las siguientes modalidades: Tipo de conexión Caudal desc. Caudal asc. Cuota mensual Básica256 Kb/s128 Kb/s8.017 Class512 Kb/s128 Kb/s Premium2 Mb/s300 Kb/s27.328

141 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Normativas ADSL en España Información sobre disponibilidad y legislación aplicable al servicio ADSL: Información sobre tarifas: y De especial interés: Orden de 26/3/1999: 9t.htm 9t.htm Información underground:

142 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Referencias ADSL W. Goralski: Tecnologías ADSL y xDSL, Osborne McGraw-Hill, J. Lane: Personal Broadband Services: DSL and ATM, o también (Muy bueno en ADSL, flojo en ATM).www.protocols.com/papers/virata_dsl2.pdf Web del ADSL forum: Web de Alcatel sobre ADSL: Digital Subscriber Line: (Artículo bastante completo que describe toda la familia de tecnologías xDSL).

143 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Redes basadas en fibra: FTTC y FTTH Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

144 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes FTTC y FTTH FTTC (Fiber To The Curb, curb=acera): evolución de las redes HFC en la que la zona se reduce a una manzana. FTTH (Fiber To The Home) hace llegar fibra a cada vivienda. Ambas arquitecturas están aun en fase puramente experimental y en proceso de estandarización. No existen aún servicios comerciales de este tipo debido a su elevado coste (aunque los servicios VDSL son en cierto modo FTTC).

145 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes FTTC (Fiber To The Curb) La fibra llega a unos pocos cientos de metros de la vivienda. También se llama a veces FTTB (Fiber To The Building) A diferencia de las redes HFC en FFTC el caudal es dedicado a cada vivienda, como ocurre con ADSL y VDSL. El DAVIC (Digital Audio Visual Council) propone cuatro tipos de redes FTTC denominadas perfiles A, B, C y D.

146 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Perfiles DAVIC para FTTC Perfil DAVIC Caudal Descendente Caudal Ascendente Cable metálico A51,84 Mb/s19,44 Mb/sCoaxial B51,84 Mb/s1,62 Mb/sCoaxial o telefónico C25,92 Mb/s1,62 Mb/sCoaxial o telefónico D12,96 Mb/s1,62 Mb/sCoaxial o telefónico

147 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes FTTC Los requerimientos de los perfiles B, C y D coinciden con las prestaciones de VDSL cuando las distancias no superan 300, 900 ó 1400 m, respectivamente. Para cumplir los requerimientos de FTTC con redes CATV sería preciso dedicar canales en cada sentido a cada vivienda. Por ejemplo el perfil B requeriría un canal de 8 MHz en desc. (256QAM) y uno de 800 KHz en asc. (16QAM).

148 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes FTTH (Fiber To The Home) Utiliza solo fibra, no cable metálico (salvo quizá en el interior de la vivienda). Se puede considerar el caso extremo de red HFC. Se plantean dos propuestas: –Punto a Punto. Se asigna un caudal dedicado a cada vivienda. –PON (Passive Optical Network). La red se divide en zonas; a cada zona se le asigna un caudal compartido.

149 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes FTTH Punto a Punto Enlace dedicado de 155 Mb/s (simétrico) para cada vivienda. Técnicamente no supone nada novedoso, se trata de enlaces ATM/SDH. Requiere dos fibras por vivienda. Para reducir el número se plantea utilizar DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) de forma que cada fibra soporte varios enlaces simultáneamente.

150 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes FTTH PON (Passive Optical Network) Se crea una zona con cada 8-32 viviendas. Las viviendas se conectan mediante fibra óptica. La zona disfruta de Mb/s desc. y 155 asc., compartidos. Compartiendo la capacidad se reparte el costo del emisor láser. Al ser medio compartido se requiere un protocolo MAC. FTTH es parecido a HFC pero sin coaxial y con zonas de 8-32 viviendas.

151 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Redes basadas en fibra: FTTC y FTTH Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

152 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Sistemas inalámbricos fijos LMDS Satélites geoestacionarios Satélites de órbita baja

153 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes LMDS (Local Multipoint Distribution System) Comunicación por microondas de superficie. Frecuencias muy altas (27,5-42,5 GHz). Grandes anchos de banda Alcance típico 3-5 Km (max. 15 Km). Depende de la frecuencia, modulación, clima, etc. Necesaria visión directa. Comunicación interrumpida por hojas, etc. Rápida atenuación de la señal. Alcance afectado seriamente por lluvia Modulación QPSK (2 b/s) o 16-QAM (4 b/s). Raramente 64-QAM (6 b/s)

154 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Factores que influyen en el alcance DisponibilidadTiempo fuera de servicio al año Alcance 99,9 %8 h 4514 Km 99,99 %535 Km 99,999 %52,5 Km ModulaciónBits/símboloAlcance QPSK210 Km 16-QAM45 Km 64-QAM62,5 Km PluviometríaEjemploAlcance 400 mm/añoValencia5 Km 1250 mm/añoOviedo3 Km Disponibilidad: Modulación: Pluviometría:

155 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Topología redes LMDS Conexiones punto a punto Conexiones punto a multipunto: –Bidireccional: retorno vía radio. Antena parabólica muy direccional –Unidireccional: retorno telefónico. Antena plana direccional. Bajo costo.

156 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes LMDS: Configuración punto a punto Equivalente a enlace dedicado. Puede ser simétrico Antenas parabólicas altamente direccionales Alta frecuencia, alcance limitado Buen reaprovechamiento de canales sin interferencia La capacidad se reparte por TDM TDM

157 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes LMDS: Configuración multipunto Estación base Antena sectorial direccional (60º) Sector (60º) Antena plana direccional (16x16 cm) solo recepción Retorno telefónico Retorno vía radio Parabólica 30 cm muy direccional Red telefónica (analógica o RDSI) TDMTDMA FDMA

158 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Arquitectura y topología de una red LMDS Despliegue en estructura celular. Cada emisor cubre una zona que suele abarcar de a viviendas. Se suelen crear varias zonas mediante sectorización desde una misma estación base La polarización permite reutilizar las mismas frecuencias en zonas adyacentes. Arquitectura y funcionamiento parecidos a una red CATV HFC (la red de cable sin cable)

159 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Topología de una red LMDS Ángulo por sector Sectores por BSU 90º4 60º6 45º8 30º12 22,5º16 15º24 NOC (Network Operations Center) Fibra óptica BSU (Base Station Unit) H HHH H H HH H HHH H H H HH H H H H Polarización horizontal V V V V V V VV V V V V VV V V V V V V V Polarización vertical

160 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Comunicación bidireccional entre estación base y usuario V V V H H H NIU (Network Interface Unit) Antena parabólica TDM TDMA BSU (Base Station Unit) Unidad exterior

161 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Arquitectura de un sistema LMDS NIU Red telefónica Unidad de provisión de vídeo DCU: Digital Connection Unit Internet BSU: Base Station Unit NOC: Network Operations Center CPE: Customer Premises Equipment

162 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Multiplexación en LMDS Enlaces punto a punto: TDM (Time Division Multiplexing) Enlaces multipunto: –Descendente: TDM (Time Division Multiplexing) –Ascendente (retorno vía radio): FDMA (Frequency Division Multiple Access) TDMA (Time Division Multiple Access). Requiere protocolo MAC

163 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Protocolo MAC ascendente en LMDS multipunto TDM BSU NIU 1 NIU 2 NIU 3 FDMA 1 FDMA 2 FDMA 3 TDM NIU 1 NIU 2 NIU 3 FDMA 1 TDMA (compartido) BSU Acceso FDMA: Acceso FDMA/TDMA:

164 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Ventajas/desventajas de LMDS Opción interesante en zonas con densidad de población media (urbanizaciones). Despliegue rápido Bajo costo de las infraestructuras (comparado con HFC). La inversión se desplaza al CPE; menor riesgo inicial para operadoras (en el despliegue de la red) Retorno vía radio: equipo caro (CPE) Retorno telefónico: lento, conexión permanente inviable

165 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Haz 1, Remoto 1 Museo de Historia Natural Haz 1, Remoto 2 Oficina Gestión de Riesgos HUB o Nodo central Slusher Tower Haz 2, Remoto 3 Edif. Sist. Información Andrews Ejemplo: Virginia Tech (www.lmds.vt.edu)

166 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Nodo central: Slusher Tower Modulación: 16 QAM Canal: 8.33 MHz Capacidad: 10,752 Mb/s simétrico Anchura de haz: 30º Interfaces: OC-3 y 10Base-T 44 cm 21 Kg 27 cm 30 cm Unidad Interior 12 Kg 4 Kg Unidad Exterior

167 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Slusher Tower 5 Kg Museo de Historia Natural Capacidad: 4,608 Mb/s simétricos (3 enlaces T1). Voz, datos y vídeo sobre un solo enlace Unidad Exterior Remota

168 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Estandarización de LMDS IEEE creó el comité en julio de 1999 En abril de 2002 se aprobó el estándar Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems La arquitectura es más compleja que en otros estándares 802. La seguridad forma parte integral del diseño

169 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes LMDS en España Complemento adecuado para las redes de TV por cable. Operadoras de CATV principales interesadas Posibilidad de despliegue muy rápido Actualmente se ofrecen servicios de enlaces punto a punto para caudales desde 256 Kb/s

170 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes LMDS en España Tres licencias concedidas en la actualidad Se han asignado dos bandas: –27,5 – 29,5 GHz, y en particular: 27,50 – 27,78 (280 MHz) ida, 34 Mb/s 28,50 – 28,78 (280 MHz) retorno, 34 Mb/s 28,36 – 28,50 (140 MHz) ida, 8 y 2x2 Mb/s 29,36 –29,50 (140 MHz) retorno, 8 y 2x2 Mb/s –40,5 – 42,5 GHz (aun por decidir)

171 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Sistemas inalámbricos fijos LMDS Satélites geoestacionarios Satélites de órbita baja

172 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Satélites geoestacionarios (GEO) Giran a Km de altura (cinturón de Clark). Se utilizan desde hace 30 años Solución interesante cuando: –Se quiere despliegue rápido –La densidad de población es baja o muy baja –La distancia a cubrir es grande. El área de cobertura de un satélite se denomina huella Su reciente uso en RBB ha sido posible gracias al abaratamiento de componentes producido por la TV digital vía satélite (estándar DVB-S)

173 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Huella Eutelsat

174 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Satélites GEO: Bandas y Frecuencias BandaAnchura (GHz) F. Bajada (GHz) F. Subida (GHz) ProblemasEjemplos C0,53,7-4,25,92-6,42Interfer. terrestre Intelsat,Telecom Ku2,010,7-12,7513,0-15,0LluviaAstra, Eutelsat, Hispasat, Intelsat, Telecom Ka3-417,7-21,727,5-30,5Lluvia, costo Teledesic (LEO) Para evitar interferencias se usa una banda diferente en subida y bajada (microondas)

175 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Satélites GEO: transmisión de datos Cada banda se divide en canales. Cada canal es atendido por un transponder (repetidor) con W de potencia. Para evitar interferencia entre canales contiguos se usa polarización (vertical/horizontal o circular derecha/circular izquierda) Un satélite lleva de 16 a 28 transponders. Para cubrir toda la banda se pueden usar varios satélites (constelaciones) ej. Astra 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G y 1H (120 transponders).

176 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Transmisión de datos Satélites GEO Ancho de banda por transponder: de 26 a 72 MHz (DVB- S). Ejemplo Eutelsat: –Anchura canal: 38 MHz (33 efectivos) –Caudal símbolos: 27,5 Msímbolos/s –Modulación QPSK: 2 bits/símbolo –Caudal: 55 Mb/s La relación señal/ruido desaconseja usar modulaciones superiores a QPSK Al caudal en bruto hay que restar un 10-12% de overhead FEC Para datos el caudal del transponder se divide en canales (típicamente de 2 y 6 Mb/s).

177 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Frecuencias y canales de datos en Eutelsat 33 MHz 38 MHz Transponder 1 Transponder 3Transponder 2 Canales de 6 MHzCanales de 2 MHz Banda de guarda (5 MHz)

178 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Satélites GEO: transmisión de datos Sentido descendente: medio broadcast compartido en toda la huella del satélite. Sentido ascendente: –Retorno telefónico. Bajo costo, equipo sencillo, no requiere protocolo MAC. –Retorno vía satélite: requiere equipo transmisor (caro) y protocolo MAC (específicos para redes vía satélite).

179 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Problemas de los satélites GEO Interferencia terrestre (banda C) Lluvia (banda Ku y Ka) Retardo elevado: –Retorno telefónico: > 240 ms –Retorno satélite: > 480 ms –Necesidad de usar TCP con ventana extendida para flujos de más de 1-2 Mb/s. Costo elevado del satélite: puesta en órbita, seguro, imposibilidad de reparar, vida limitada, etc. Retorno telefónico limita rendimiento y encarece conexiones permanentes

180 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Ej.: Servicio ASTRA-NET (retorno telefónico) Servicio: –Descendente: CIR desde 64 hasta 400 Kb/s –Ascendente: 33,6 ó 64 Kb/s (analógico o RDSI) Equipamiento: –Antena parabólica de 50 cm –Tarjeta PCI para recepción de satélite –Módem o tarjeta RDSI –PC con Windows

181 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Servicio ASTRA-NET con retorno telefónico

182 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Servicio ASTRA Broadband Interactive (bidireccional) Servicio: –Descendente: hasta 38 Mb/s –Ascendente: desde 144 Kb/s hasta 2 Mb/s Equipamiento: –Antena parabólica de 65 a 130 cm (depende de velocidad ascendente) –Equipo completo transmisor/receptor del satélite acoplado en tarjetas especiales en un PC que actúa como router.

183 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Servicio bidireccional vía satélite

184 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Acceso a Internet vía satélite (Astra) Servicio Satnode DSL Básico (simplex) Satnode DSL Avanzado (simplex) Two-Way.2 Básico (dúplex) Two-Way.2 Avanzado (dúplex) Descendente512 Kb/s768 Kb/s400 Kb/s AscendenteRetorno Telefónico 150 Kb/s CIR1/10 1/81/4 Equipamiento Cuota alta Cuota mensual Fuente:

185 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Sistemas inalámbricos fijos LMDS Satélites geoestacionarios Satélites de órbita baja

186 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Satélites de órbita baja (LEO) Ventajas de las órbitas de poca altura ( Km): –Retardos pequeños (<10 ms) –Menor potencia de emisión (aparatos y antenas menores) –Huellas más pequeñas (menos usuarios a repartir) Desventajas: –No estacionarios. Necesidad de crear constelaciones para cobertura permanente (y mundial).

187 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Comparación satélites LEO Frec. Asc. (GHz) Frec. Desc. (GHz) Nº Satel.Órbita (Km) Caudal max. Puesta en marcha Conmu- tación Globalstar1,61-1,6262,483-2,548 (6x8)14149,6 Kb/s2000Tierra Iridium1,616-1, (11x6)7504,8 Kb/s2000Satélite Teledesic28,6-29,118,8-19,3288 (24x12)137564/2 Mb/s Desc./asc. 2005Satélite

188 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Sistema Teledesic Pensado para transmisión de datos bidireccional con gran capacidad. Potencias de emisión de 0,01 a 4,7 W Antenas de 16 cm a 1,8 m, según velocidad y potencia. Red de conmutación de paquetes entre satélites con routing dinámico. Auténtica Internet en el espacio. Células cuadradas de 53 Km de lado. Capacidad prevista 64 Mb/s por célula.

189 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Funcionamiento de la constelación Teledesic

190 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Referencias satélites Geoestacionarios: –Servicios IP: –Astra: –Eutelsat: –Equipos de acceso a Internet por satélite con tecnología DVB: (MDS)http://hypercable.net De órbita baja: –Teledesic: (Ver también

191 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Redes basadas en fibra: FTTC y FTTH Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

192 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes TecnologíaVentajasInconvenientes CATVCapacidad Fiabilidad Cobertura limitada Medio compartido Requiere densidad elevada Fuerte inversión inicial Estándares en evolución ADSLUbicuidad (cable de pares) Medio dedicado Estándares consolidados Limitación distancia (5 Km) Disponibilidad incierta (5 %) Incompatible RDSI LMDSRapidez despliegue Densidad media Necesidad visión directa Medio compartido Disponibilidad/Fiabilidad Costo CPE Satélites GEO Despliegue inmediato Densidad baja Amplia cobertura Independiente distancia Costo (o retorno telefónico) Medio compartido Disponibilidad/Fiabilidad Satélites LEO Despliegue inmediato Densidad baja Amplia cobertura Disponibilidad/Fiabilidad ¿Costo? Comparación de las diversas tecnologías

193 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-193


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