Redes de Banda Ancha HFC y Fibra Óptica Hybrid Fiber Coaxial (CATV – Internet) Luis Eduardo Peña C. Eduardo Ernesto Páez Gilberto E. Avila

Agenda Topologia de Red HFC Headend Red Externa Servicio de Televisión Servicio de Internet Fibra Optica

Topologia de la red HFC

Arquitectura de Despliegue de Red

HEADEND

SEÑAL DE TELEVISIÓN RECEPCIÓN Y PROCESAMIENTO

RECEPCION SATELITAL Downlink Señal QPSK encriptada SATÉLITE GEOSTACIONARIO PANAMSAT INTELSAT SKY DIRECT TV Downlink Señal QPSK encriptada Banda L 950MHz – 1550 MHz Banda C 3.7 GHz – 4.2 GHz Banda Ku 11 GHz – 12 GHz

CARTA POLAR SATELITES PANAMSAT

COVERTURA SATELITE PAS - 3

SEÑAL DECODIFICADA - NTSC SEÑAL DECODIFICADA - NTSC RECEPCIÓN Y DECODIFICACIÓN SEÑAL DECODIFICADA - NTSC LNB RECEPTOR - IRD ANTENA SPLITTER RECEPTOR - IRD 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 PAL Total de líneas / pantalla 525 625 Líneas Activas / pantalla 480 575 Pixel / Línea 640 580 Ancho de Banda / Canal 6 Mhz 8 Mhz Rata de imagen / segundo 29.97 25 Mbps (sin compresión) 221.2 400.2 Países USA Japón Canadá Resto de Europa Francia Colonias Francesas Russia Alemania UK 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 MULTIPLEXOR ENCODER ENCODER RECEPTOR ENCODER ENCODER MULTIPLEXOR ! CANALES CODIFICADOS EMPAQUETAMIENTO CANALES

MULTIPLEXACIÓN ESTADISTICA

MULTIPLEXACIÓN ESTADISTICA

COMBINACIÓN IRT IRT IRT IRT MULTIPLEXOR UP - CV UP - CV UP - CV RECEPTOR MULTIPLEXOR IRT IRT IRT IRT UP - CV UP - CV UP - CV UP - CV COMBINADOR FINAL

IRT: 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 Constelaciones

PORTADORA DIGITAL 64 QAM

MODULACIÓN 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 QAM

EVM Y MER

COMBINACIÓN PORTADORAS

CANALES DIGITALES MODULADOS TRANSMISIÓN OPTICA NODO OPTICO COAXIAL RECEPTOR USUARIO FIBRA OPTICA MULTIPLEXOR IRT IRT UP UP COMBINADOR FINAL CANALES DIGITALES MODULADOS TRANSMISOR OPTICO RED EXTERNA

TRANSMISIÓN OPTICA

Redes Externas

RED DE DISTRIBUCIÓN NOE Coaxial Coaxial Fuente Energía DRFP Amp . Amp F. Energía Drop TAP Drop

DISTRIBUCIÓN DEL ESPECTRO MODELO ACTUAL MODELO ACTUAL Monitoreo Estado Control y Multimedia Telecomunicaciones 77 Canales Analógicos NTSC Vídeo Digital Telefonía Datos HDTV VOD 5 8 12 15 40 50 550 860 Retorno Hacia Adelante (Reverse) ( Forward )

DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN CABLEMODEM BIDIRECCIONAL

Diagrama en Bloques DOCSIS Cable Network HFC Customer Premises Equipment Transparent IP Traffic Through the System Cable Modem (CM) CMTS Network Side Interface Wide-Area Modem Termination System (CMTS) CM Customer Premises Equipment Interface

Headend or Central Office Estandar DOCSIS Headend or Central Office Local Programming Video Laser Combiner/ Splitter Fiber Node Satellite NM CMTS Internet On-line Services Server TFTP TOD DHCP Data Services - High Speed - Packet Data - IP Routing - IP Multicast - CM open Architecture HFC COAX Cable Modem This diagram is more representative of the head end devices. All devices that provide customer services are combined as RF, converted to Fiber optics and then to COAX at the home. The Cable Modem Termination Server (CMTS) provides the interface between the headend ethernet network and the DOCSIS RF network. All the control of Cable Modems and customer P.Cs is the responsibility of the CMTS. The Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Server will provide IP addressing for the Cable Modem and Customer Premise Equipment (CPE). The Time of Day (TOD) Server provides universal timing for the Cable Modems. The Trivial File Transfer Protocol (TFTP) Server hosts the configuration file and firmware updates for the modem. Splitter PC or MAC Television Home Subscriber TOD: Time of Day; TFTP: Trivial File Transfer Protocol; DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol

ANCHO DE BANDA EN UPSTREAM

FIBRA OPTICA Temas 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.

Beneficios de la Fibra Óptica En las comunicaciones industriales 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.

Desventajas de la Fibra Óptica 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.

LEY DE SNELL .

Introducción: Mejoras Recientes... ESTÁNDARES ANSI/TIA/EIA-568-B.3 Estándar ratificado y liberado. Soporta el uso de la fibra en el horizontal. Construcción Desempeño Factores Mecánicos Conectores Standard Genéricos de Accesorios

Tecnología y Terminología Componentes de Sistema de Fibra Óptica Transmisor Estaciones Receptor AMP Fotodiodo AMP LED Receptor Transmisor

Características de la Fibra Óptica Degradación 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.

Características de la Fibra Óptica Clasificación Perfil del índice de refracción Dimensiones Modos de propagación de la energía electromagnética Monomodo Multimodo Núcleo (m) 50 62.5 100 Cubierta (m) 125 125 140 Variación en escalón Variación Gradual Variación en Escalón Variación Gradual Monomodo Multimodo n1 n2 3 a 8 m 125 m 50 m

Características de la Fibra Óptica Clasificación Materiales Fibras de Plástico Sílica cubierta de plástico Fibras completamente de sílica buffer Protege el vidrio durante el manejo Región de guía de luz Contiene la luz en el centro cubierta refuerzo revestimiento núcleo

CABLES DE FIBRA OPTICA

Características de la Fibra Óptica Longitud de Onda y Atenuación La longitud de onda de 850nm es la más utilizada en la industria. 10 8 1000 800 6 4 2 600 1200 1400 1600 Longitud de Onda (nm) Atenuación dB/km infraroja visible La cantidad de atenuación de la señal en la fibra óptica depende de la longitud de onda (color) de la luz del emisor. Los emisores y detectores de 850nm son de 4 a 10 veces menos caros que los de 1300nm. La atenuación de una fibra de 62.5/125 a 850nm es de 4 dB/km.

Características de la Fibra Óptica Consideraciones En el sector industrial Rangos de temperatura Detalles 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

Conectores Tipos y Atenuación MIC SC ST ST FC BICONIC Los conectores ST son los más utilizados en la industria debido a su relación costo-atenuación. 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.

Métodos El empalme de fusión es el más utilizado. 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. cable fibra empalme de fusión arco eléctrico cable fibra empalme mecánico gel de concordancia

Equipos de Empalme Cortadora Empalmadoras Cleaner

Potencia del transmisor Sensibilidad del receptor Presupuesto de señal Valores en Componentes pérdida ensambles pérdida acopladores Pasivos pérdida fibra pérdida conectores Rango dinámico Potencia del transmisor Sensibilidad del receptor Activos Ganancia del sistema Longitud de onda

Pruebas Medidor de Poder OTDR Comprobación Una vez que el cable de fibra óptica ha sido instalado. Certificación. Medidor de Poder OTDR

Presupuesto de señal Cálculo Pérdidas atenuación fibra Potencia transmisor empalme conector Pérdidas Potencia atenuación fibra potencia receptor Distancia

Presupuesto de señal Resultado OTDR

Medidas de Seguridad Utilizar lentes protectores Desechar los residuos Leer manuales de instalación

Medidas de Seguridad Mantener componentes limpios Utilizar herramienta adecuada No tocar el vidrio con los dedos

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