Arquitectura de Red HFC nodal Redes de Acceso Arquitectura de Red HFC nodal Escuela de Informática y Telecomunicaciones Plan Didáctico de Aula 2013

Tipos de redes de acceso, medios y características. Unidad 1: Tipos de redes de acceso, medios y características. Experiencia de Aprendizaje: Conociendo las partes de la estructura de una red de acceso .

Arquitectura de la Red HFC nodal La red nodal HFC (red Hibrida Fibra y Coaxial) está constituida por: Anillos redundantes de fibra óptica (Rutas primaria / secundaria) Inclusión de HUBS remotos a través del anillo principal (Santiago) Nodos ópticos Red coaxial distribuida por cuadrantes Red Nodal Santiago Red Nodal Santiago Debido a la gran cobertura de una zona metropolitana, se requiere un anillo principal y anillos comunales desde los cuales se conectan los nodos para aplicar las señales a la red de distribución coaxial. La figura 1 presenta el diagrama simplificado de la red HFC nodal de Santiago.

Red HFC Nodal Con respecto a la antigua red de sólo coaxial (red “Tree and Branch” o Arbol y Ramas), el diseño de la red HFC Nodal mejora significativamente la confiabilidad y mantenimiento de la red, reduciendo tiempos de mantención preventivo/correctivo y permitiendo la sectorización por zonas (Nodos – Cuadrantes). Fig. 1

Red Distribución Nodal

Diagrama esquemático de la Red Nodal En Forward cada nodo puede alimentar hasta 4 subnodos (amplificadores BTD), cada uno de los cuales entrega señal a 4 ramas. Cada nodo es capaz de alimentar hasta 2.000 Home Passed (HP), distribuidos en 500 por subnodo y 125 por rama. En Forward cada nodo puede alimentar hasta 4 subnodos (amplificadores BTD), cada uno de los cuales entrega señal a 4 ramas. La figura 2 presenta un diagrama esquemático de un Nodo, en la cual se muestran los subnodos y las ramas respectivas.

Diagrama esquemático de un Nodo Fig. 2

Nodo Y Cuadrantes La red coaxial nodal considera una capacidad de 2000 HP6, alcanzando una capacidad aproximada de 500 HP por subnodo (125 HP por rama). El Nodo ocupa el centro de cuatro cuadrantes (figura 3): Entregando 4 señales (una a cada cuadrante) a la red de distribución coaxial en Downstream (50 a 750/870MHz) Recibiendo 4 señales (una de cada cuadrante) desde la red de distribución coaxial en Upstream (5 a 42MHz).

Es importante observar que, de acuerdo al diseño de la red: Existe (inicialmente) una fuente de alimentación ( ) por cada cuadrante Cada fuente de alimentación entrega energía a los elementos activos de cada cuadrante El Nodo óptico es alimentado sólo desde 2 de las 4 Fuentes de Alimentación Existe un total de 4 cuadrantes por Nodo óptico El Nodo entrega (y recibe) señales a (y desde) 4 Subnodos Cada Subnodo se denomina Centro de Cuadrante Cada Subnodo de un cuadrante entrega (y recibe) señales a (y desde) su rama respectiva Existe (inicialmente) una fuente de alimentación ( ) por cada cuadrante Cada fuente de alimentación entrega energía a los elementos activos de cada cuadrante El Nodo óptico es alimentado sólo desde 2 de las 4 Fuentes de Alimentación

Anillo comunal ó único en regiones Fig. 3

Cuadrante y Centro De Cuadrante En la figura 4 se presenta el detalle de un cuadrante mostrando los elementos activos y pasivos correspondientes. Cada Subnodo configura un Centro De Cuadrante. Fig. 4

Símbolos y Planos de la red de Distribución

Elementos Pasivos Se definen como elementos pasivos a todos aquellos que no requieren de energía eléctrica para su funcionamiento. Los Elementos Pasivos se relacionan con componentes Eléctricos Los Elementos Activos Se definen como elementos pasivos a todos aquellos que no requieren de energía eléctrica para su funcionamiento. Los Elementos Pasivos se relacionan con componentes Eléctricos (amplificadores y fuentes de poder), estos componentes no pueden influir directamente sobre la intensidad de la señal y – de esa forma y, por razones lógicas y causas diversas – así la señal siempre pierde intensidad; para resolver esta situación los elementos pasivos siempre requerirán el apoyo de los elementos activos. Los Elementos Activos que componen un medio o canal de transmisión son todos aquellos componentes de características electrónicas, en donde la señal puede ser afectada en términos de intensidad, aumentando por acción de estos elementos.

¿Por qué son necesarios los elementos pasivos? Para que la señal llegue a los domicilios es necesario que esta viaje a través de la red, pero si va de amplificador en amplificador no podrá hacerlo, entonces para llegar a destino se le debe derivar en distintas direcciones hasta el punto deseado. “Atenuación” “Amplificación”. Para que la señal llegue a los domicilios es necesario que esta viaje a través de la red, pero si va de amplificador en amplificador no podrá hacerlo, entonces para llegar a destino se le debe derivar en distintas direcciones hasta el punto deseado. Los elementos pasivos cuenta con esa propiedad, permitiendo que una señal que entre por un punto tenga 2 (ó más) salidas, y así “administrar” esa señal. Existe una unidad denominada “dB” mediante la cual se expresan la pérdida o ganancia de las señales que transitan por la red. Los elementos pasivos siempre (en mayor o menor medida) dan origen a una pérdida de fuerza con que avanza la señal, este fenómeno se conoce como “Atenuación” de la señal. Por su parte los elementos activos (también en mayor o menor medida) originan una ganancia en la transmisión de la señal, el concepto con el cual se hace mención a esta propiedad es la “Amplificación”.

Elementos Pasivos dentro de las instalaciones Los Elementos Pasivos más utilizados como componentes de un medio o canal son el cable coaxial, la Fibra óptica, los Taps, Dcs, Splitters, filtros, SPI, etc.

Tap Dispositivos dispuestos en las líneas alimentadoras que extraen desde éstas señales para ser distribuida a los domicilios de los Clientes. Los componentes claves para la transmisión de la señal son las bobinas y los condensadores; tales componentes actúan como filtros en el paso de las señales dependiendo de su frecuencia. Se trata usa por lo general TAP con 8 bocas.

Splitter Básicamente un splitter es un dispositivo pasivo el cual acepta una señal de entrada y entrega múltiples señales de salida con características de amplitud y fase especifica. Las señales de salida teóricamente poseen las siguientes características: Igual amplitud y relación de fase entre cualquiera de las dos señales de salida y alto aislamiento entre cada una de las señales de salida, es decir que una señal de salida no interfiere en las otras. Otra característica importante del splitter es que es un dispositivo bidireccional y al trabajar en sentido inverso, las señales que entran por los puertos de salida, salen sumadas “combinadas” por el terminal de entrada.

Acopladores Direccionales (DC) El DC es un elemento pasivo que posee 2 salidas una salida denominada como directa, que involucra una perdida de inserción y otra salida atenuada que involucra la perdida descrita en su caratula. Existen distintos niveles de atenuación para esta salida, así encontramos en la Red típicamente DC-3, DC-7, DC-9 y DC-16, donde el número indica la atenuación en dB.

Cable Coaxial COAXIAL RÍGIDO EXPRESO / DISTRIBUCIÓN Funda de Polietileno Conductor exterior de Aluminio Conductor central Dieléctrico Adhesivo dieléctrico 540 COAXIAL RÍGIDO EXPRESO / DISTRIBUCIÓN 860 / 540 CATV, INTERNET (CMTS) Y TELEFONIA (HDT - Voice Port) RG6 c/siamés y mensajero RG6 c/mensajero COAXIAL FLEXIBLE DE ACOMETIDA CATV, INTERNET Y TELEFONIA (C4 - MTA) El cable coaxial cuenta con dos conductores cilíndricos concéntricos separados por un aislante, el cual se conoce como dieléctrico. R. Benítez - C. Zúñiga 2011

Los tipos de Cable Coaxial que utilizan las empresas de telecomunicaciones son: Los rígidos que se usan para distribución y los flexibles cuyo objetivo es ser usados para las acometidas. En los rígidos están los siguientes tipos: .540 y .860 dentro de los flexibles se cuenta con: RG11 y RG6 En todos los componentes (Activos y Pasivos) existe un parámetro de RF llamado “Impedancia”, este se mide en OHMS y se relacionan con la entrada y salida de la señal en cada elemento de la red HFC. Lo adecuado es que la Impedancia se encuentre en torno a 75 OHMS. R. Benítez - C. Zúñiga 2011

En los cables coaxiales la impedancia se da por la diferencia entre los diámetros de los conductores externo e interno, es decir la medida del dieléctrico. Esta situación también se da cuando se presenta humedad en el cable o en el conector. Cuando la Impedancia no esta en el parámetro adecuado se produce una “Desadaptación” en el reflejo de las señales lo que afecta su transmisión. En los cables coaxiales la impedancia se da por la diferencia entre los diámetros de los conductores externo e interno, es decir la medida del dieléctrico. Por lo tanto cuando los cables coaxiales (o los conectores) son aplastados, doblados en ángulos muy cerrados, cuando están deteriorados, etc.; se presentará una impedancia distinta a la adecuada. Esta situación también se da cuando se presenta humedad en el cable o en el conector. Cuando la Impedancia no esta en el parámetro adecuado se produce una “Desadaptación” en el reflejo de las señales lo que afecta su transmisión. R. Benítez - C. Zúñiga 2011

Adaptación de Impedancias Como en todo sistema de comunicaciones, nuestra red requiere “adaptación de impedancias”. En cualquier punto de la red la impedancia debe ser lo más cercana a 75 Ohms y de carácter resistiva. Como en todo sistema de comunicaciones, nuestra red requiere “adaptación de impedancias”. En cualquier punto de la red la impedancia debe ser lo más cercana a 75 Ohms y de carácter resistiva. La adecuada adaptación de impedancias asegura: - Máxima transferencia de señales - Mínima reflexión de señales Para lograr lo indicado, la impedancia de entrada (Zi) y la impedancia de salida (Zo) de cada uno de los elementos de la red coaxial debe poseer la impedancia indicada. R. Benítez - C. Zúñiga 2011

En el caso del cable coaxial, si éste sufre alguna variación o no esta correctamente adaptado a los elementos activos/pasivos, se producirán reflexiones de señales desde los puntos de desadaptación. R. Benítez - C. Zúñiga 2011

El cable coaxial y sus pérdidas Frecuencia 550 MHz 54 MHz Pendiente Pérdidas (dB) Distancia 1000 metros 10 metros Pendiente Pérdidas (dB) Las figuras muestran la composición de un cable coaxial y las respuestas, tanto en frecuencia como en distancia. Claramente puede apreciarse que a medida que tanto frecuencia como distancia aumentan, el nivel de la señal disminuye. R. Benítez - C. Zúñiga 2011

Cálculo de Atenuaciones Tabla de atenuaciones, dadas a 100mts y a 20°C Cable RG-6 750Mhz 18.53dB 50Mhz 5.01dB Cable RG-11 750Mhz 11.97dB 50Mhz 3.01dB Cable RG-59 750Mhz 22.86dB 50Mhz 6.39dB Cable 540 750Mhz 6.06dB 50Mhz 1.44dB R. Benítez - C. Zuñiga 2011

Atenuación por temperatura A medida que la temperatura aumenta las pérdidas del cable aumentan linealmente. Las pérdidas de un cable coaxial por frecuencias pueden calcularse de la siguiente forma: Att a 20°C x [ 1+0.002 (t-20)] = At Donde t es la temperatura Ejemplo: Pérdidas del cable a –5 °C, cuando su pérdida a 19 dB a 20 °C Atenuación = 19 * [1+0.002 (-5-20)] = 18.05 dB R. Benítez - C. Zúñiga 2011

Atenuación por frecuencia A medida que la frecuencia aumenta las pérdidas del cable aumentan no linealmente. Las pérdidas de un cable coaxial por frecuencias pueden calcularse de la siguiente forma: At = Att *  ( f1 / f2) Donde: f1 = frecuencia 1 y f2 = frecuencia 2 Ejemplo: Calcular la pérdida del cable RG-6 a 55 MHz, cuando su pérdida a 750 MHz es 18.53 dB. Atenuación a 55 MHz = 18.53 *  (55 / 750) = 5.01 dB R. Benítez - C. Zúñiga 2011