redes de banda ancha hfc y fibra Óptica hybrid fiber coaxial (catv – internet) luis eduardo peña...
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Redes de Banda Ancha HFC y Fibra Óptica
Hybrid Fiber Coaxial(CATV – Internet)
Luis Eduardo Peña C. Eduardo Ernesto Páez
Gilberto E. Avila
AgendaAgenda
1.1. Topologia de Red HFCTopologia de Red HFC
2.2. HeadendHeadend
3.3. Red ExternaRed Externa
4.4. Servicio de TelevisiónServicio de Televisión
5.5. Servicio de InternetServicio de Internet
6.6. Fibra OpticaFibra Optica
Topologia de la red HFCTopologia de la red HFC
Arquitectura de Despliegue de RedArquitectura de Despliegue de Red
HEADENDHEADEND
SEÑAL DE TELEVISIÓN
RECEPCIÓN Y
PROCESAMIENTO
SEÑAL DE TELEVISIÓN
RECEPCIÓN Y
PROCESAMIENTO
RECEPCION SATELITALRECEPCION SATELITAL
SATÉLITEGEOSTACIONARIO
PANAMSATINTELSAT
SKYDIRECT TV
DownlinkDownlinkSeñal QPSK encriptadaSeñal QPSK encriptada
Banda L 950MHz – 1550 MHzBanda L 950MHz – 1550 MHzBanda C 3.7 GHz – 4.2 GHzBanda C 3.7 GHz – 4.2 GHzBanda Ku 11 GHz – 12 GHzBanda Ku 11 GHz – 12 GHz
CARTA POLAR SATELITES CARTA POLAR SATELITES PANAMSATPANAMSAT
COVERTURA SATELITE PAS - 3COVERTURA SATELITE PAS - 3
RECEPCIÓN Y DECODIFICACIÓNRECEPCIÓN Y DECODIFICACIÓN
RECEPTOR - IRD
RECEPTOR - IRD
ANTENA
LNB
SEÑAL DECODIFICADA - NTSC
SPLITTER
SEÑAL DECODIFICADA - NTSC
Estandares internacionales para TV
• Existen hasta el presente 10 estandares para TV.
• Todos se basan en los mismos principios.
- Fisiologia de la visión.
- Frecuencia de barrido de linea ( 50 – 60)Hz
- Repeticion de Campos
-Transmision de color con compenentes . separadas de luminancia y crominancia.
Espectro de Señal de TV Analoga
ESTANDARES PARA TV ANALOGA
NTSC SECAM PALTotal de líneas / pantalla 525 625 625
Líneas Activas / pantalla 480 575 575
Pixel / Línea 640 580 580
Ancho de Banda / Canal 6 Mhz 8 Mhz 8 Mhz
Rata de imagen / segundo
29.97 25 25
Mbps (sin compresión) 221.2 400.2 400.2
Países USAJapón
CanadáResto de Europa
FranciaColonias
FrancesasRussia
AlemaniaUK
Australia
Espectro de Señal de TV Analoga
CODIFICACIÓN A / D
COMPRESIÓN MPEG - 2• MPEG ( Moving Picture Experts Group ) es
un estándar de compresión de audio, video y datos establecido por la UIT
• MPEG –2 : Calidad de TV
- Compresión interframe: Se crean fotogramas de referencia para
luego comparar los anteriores y posteriores con él y únicamente se almacenan las diferencias.
COMPRESIÓN MPEG - 2
• La idea es eliminar la información redundante
CODIFICACIÓN Y MULTIPLEXACIÓN CODIFICACIÓN Y MULTIPLEXACIÓN
RECEPTOR RECEPTOR RECEPTOR RECEPTOR
ENCODER ENCODERENCODER ENCODER
CANALES CODIFICADOSCANALES CODIFICADOS!
EMPAQUETAMIENTO CANALESEMPAQUETAMIENTO CANALES
MULTIPLEXOR
ENCODER ENCODERENCODER ENCODER
MULTIPLEXACIÓN ESTADISTICAMULTIPLEXACIÓN ESTADISTICA
MULTIPLEXACIÓN ESTADISTICAMULTIPLEXACIÓN ESTADISTICA
RECEPTOR RECEPTOR RECEPTOR RECEPTOR
MULTIPLEXOR MULTIPLEXOR MULTIPLEXOR MULTIPLEXOR
UP - CV UP - CV UP - CV UP - CV
COMBINADORFINAL
IRT IRT IRT IRT
COMBINACIÓNCOMBINACIÓN
IRT: Integrated Receiver TranscoderIRT: Integrated Receiver Transcoder
• Procesa la señal para entregar a la red CATV• Inserta nueva información que debe estar
incluida en la señal por la red de cable.• Encripta la señal para proveer la seguridad
para controlar las terminales que pueden acceder a la señal de cable en la red.
• Modula la 64 QAM en IF.
Diagramas de las ConstelacionesDiagramas de las Constelaciones
PORTADORA DIGITAL 64 QAMPORTADORA DIGITAL 64 QAM
MODULACIÓN DIGITAL 64 QAMMODULACIÓN DIGITAL 64 QAM
• Estándar ITU.J 83 (Anexo B)– Seis bits por símbolo– Rata de datos: 26.97 Mb/s– Rata de Símbolo: 5.057 Ms/s– Ancho de Banda Ocupado: 5.057 Ms/s– Eficiencia: 4.5 bits por baudio– Relación Portadora a ruido : > 22 dB
CONSTELACIÓN 64 QAMCONSTELACIÓN 64 QAM
EVM Y MEREVM Y MER
COMBINACIÓN PORTADORASCOMBINACIÓN PORTADORAS
TRANSMISIÓN OPTICATRANSMISIÓN OPTICA
RECEPTOR RECEPTOR
MULTIPLEXOR MULTIPLEXOR
UP UP
COMBINADORFINAL
CANALES DIGITALES MODULADOS TRANSMISOR OPTICO
NODO OPTICO
USUARIO
FIBRA OPTICA
REDRED EXTERNAEXTERNA
COAXIAL
IRT IRT
TRANSMISIÓN OPTICATRANSMISIÓN OPTICA
Redes ExternasRedes Externas
REDRED DEDE DISTRIBUCIÓNDISTRIBUCIÓN
F. Energía
Amp.
TAP
Drop
DRFP Amp.
Fuente EnergíaCoaxial
Coaxial
NOE
Drop
DISTRIBUCIÓNDISTRIBUCIÓN DELDEL ESPECTROESPECTROMODELO ACTUALMODELO ACTUALMODELO ACTUAL
Mon
itore
o E
stad
o
Con
trol
y M
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Tel
ecom
unic
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nes
77 C
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TS
C
Víd
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igita
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Tel
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ía
Dat
os
HD
TV
VO
D
5 8 12 15 40 50 550 860
Retorno(Reverse)
Hacia Adelante(Forward )
DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN CABLEMODEM BIDIRECCIONALCABLEMODEM BIDIRECCIONAL
Diagrama en Bloques DOCSIS Diagrama en Bloques DOCSIS
CableNetwork HFC
CustomerPremises
Equipment
Transparent IP Traffic Through the System
Cable Modem(CM)
CMTSNetwork Side
Interface
Wide-AreaNetwork
Cable Modem
TerminationSystem(CMTS) CM Customer Premises
Equipment Interface
Estandar DOCSISEstandar DOCSIS
TOD: Time of Day; TFTP: Trivial File Transfer Protocol; DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol
Home Subscriber
Data Services - High Speed - Packet Data - IP Routing - IP Multicast - CM open Architecture
Television
PC or MAC
Splitter
HFC
COAX
Headend or Central Office
LocalProgramming
Video
Laser
Combiner/Splitter
Fiber Node
Satellite
NM CMTS
InternetOn-lineServices
Local Server
TFTP Server
TOD Server
DHCP Server
Cable Modem
ANCHO DE BANDA EN UPSTREAMANCHO DE BANDA EN UPSTREAM
Upstream Symbol Rate (ksps)
Bandwidth Used (KHz)
QPSK Data Rate
(kbps)
16 QAM Data Rate
(kbps) 160 200 320 640 320 400 640 1280 640 800 1280 2560 1280 1600 2560 5120 2560 3200 5120 10240
• Beneficios y Desventajas de la fibra óptica.
• Ley de Snell.
• Comunicación por fibra óptica.
• Tipos de fibra óptica.
• Equipos de medición y soporte de fibra óptica.
• Topologías.
FIBRA OPTICA
Temas
Beneficios de la Fibra Óptica
• No hay necesidad de tierras físicas
• Protección anti-rayos.• Pueden ser colocados en los
mismos canales que los cables de energía.
• Interferencia mutua prácticamente nula.
• Medio de transmisión “seguro”.
• Seguridad en ambientes altamente explosivos pues no produce chispas.
• Pueden llegar a ser muy pequeños.
• Anchos de banda significativamente grandes.
• Atenuación muy reducida.
En las comunicaciones industriales
• El cable y el equipo para la interconexión de fibras son costosos.
• La fibra es muy suceptible a ser dañada o ensuciarse lo cual requiere de un mayor cuidado.
• Los técnicos requieren mayor especialización que los que trabajan con cobre.
• La distribución de señales en la comunicación es punto a punto.
Desventajas de la Fibra ÓpticaEn las comunicaciones industriales
LEY DE SNELL
.
2211 sennsenn
ConstrucciónDesempeño
Factores MecánicosConectores
Standard Genéricos de Accesorios
Introducción: Mejoras Recientes...
ESTÁNDARES
ANSI/TIA/EIA-568-B.3Estándar ratificado y liberado.
Soporta el uso de la fibra en el horizontal.
Tecnología y TerminologíaComponentes de Sistema de Fibra Óptica
Transmisor Receptor
AMP
LED
AMP
Fotodiodo
Características de la Fibra ÓpticaDegradación de Señales
Atenuación de la potencia
óptica
Es la pérdida de potencia que sufre la señal cuando viaja del transmisor al receptor.
Distorsión
Es la propagación de señales a diferentes velocidades y diferentes frecuencias
Ancho de Banda
Depende del rango de envío de datos, de su codificación y los tiempos de subida y caída de la señal óptica.
• Monomodo
• Multimodo
Modos de propagación de la energía
electromagnéticaDimensiones
• Núcleo (m) 50 62.5 100
• Cubierta (m) 125 125 140
• Variación en escalón
• Variación GradualPerfil del índice de
refracción
Características de la Fibra ÓpticaClasificación
Monomodo Multimodo Multimodo
Variación en Escalón
Variación Gradual
n1
n2
n1
n2
n1n2
3 a 8 m
125 m
50 m
125 m
50 m
125 m
Materiales
• Fibras de Plástico• Sílica cubierta de plástico• Fibras completamente de sílica
Características de la Fibra ÓpticaClasificación
Protege el vidrio
durante el manejo
Región de guía de luz
Contiene la luz en el centro
CABLES DE FIBRA OPTICA
Los emisores y detectores de 850nm son de 4 a 10 veces menos caros que los de 1300nm.
La cantidad de atenuación de la señal en la fibra óptica depende de la longitud de onda (color) de la luz del emisor.
Características de la Fibra ÓpticaLongitud de Onda y Atenuación
10
8
1000800
6
4
2
600 1200 1400 1600infrarojavisible
La atenuación de una fibra de
62.5/125 a 850nm es de 4 dB/km.
La longitud de onda de
850nm es la más utilizada
en la industria.
Características de la Fibra ÓpticaConsideraciones
En el sector industrialRangos de temperaturaDetalles de su construcción
Subterráneo y Canalizado
Por otro lado, si un cable se va a suspender de postes, se utilizará un mensajero de acero para liberar la tensión
cubierta de metal en el exterior del cable, pues ésta proporciona mayor firmeza y dureza
ConectoresTipos y Atenuación
SC BICONIC FC MIC Todos los conectores causan algún tipo de atenuación por
separación en las conexiones, vibraciones, fabricación.
La atenuación ideal es de 1dBm máximo
Debe ser ignorada a menos que se utilicen varios conectores en un mismo cable. Generalmente sólo se utilizan dos.
Para conectores utilizados en la industria las especificaciones de atenuación deben incluir rangos de temperatura y otras condiciones ambientales.
Los conectores ST son los más
utilizados en la industria debido a su relación costo-
atenuación.
STST
Métodos
• Otros métodos de empalme consisten en una cavidad donde dos de las fibras se mantienen unidas de extremo a extremo. Este empalme contiene un fluído de concordancia (index matching fluid), el cual tiene las mismas propiedades ópticas que la fibra, de tal forma que la luz que emite una fibra entra a la otra sin que ocurran reflexiones en el empalme.
• El empalme de fusión es el más utilizado.
cable
fibraempalme de fusión
arco eléctrico
cable
fibraempalme mecánico
gel de concordancia
Equipos de Empalme
Empalmadoras
Cortadora
Cleaner
Presupuesto de señal
Ganancia del sistema
pérdidaconectores
pérdidaensambles
pérdidafibra
pérdida acopladores
Longitud de onda
Potencia del
transmisor
Rango dinámico Sensibilidad
del receptor
Valores en Componentes
Pruebas
Una vez que el cable de fibra óptica ha sido instalado. Certificación.
Comprobación
Medidor de
Poder
OTDR
Presupuesto de señalCálculo
Pérdidas
empa
lme
cone
ctor
cone
ctor
atenuación fibra
Presupuesto de señal
Resultado OTDR
Medidas de Seguridad
Utilizar lentes protectores
Desechar los residuos
Leer manuales de instalación
Medidas de Seguridad
Mantener componentes limpios
No tocar el vidrio con los dedos
Utilizar herramienta adecuada
Medidas de Seguridad
Utilizar guantes
No mirar la fibra conectada a un equipo activo y la fuente es un láser.
No tener alimentos al instalar.
Topologías
La fibra óptica .que viene del exterior es empalmada con Pigtails, que son conectorizados en modulos organizadores de Fibra ODF, que funcionan como interfaz entre el exterior y los equipos.
Topologías
Topologias
Estrella:Recomendada para los nodos secundarios y los enlaces de ultima milla
Anillo: Recomendada para los Backbone Principales
Topologías