Ventajas de la Tecnología Digital en el j g gcamino de Retorno para arquitecturas HFC en aplicaciones DOCSIS 3.0 y 3.1

Camilo MorenoSeptiembre 2015p

Agendag

IntroducciónEl desafío del camino de Retorno en las redes HFC modernas

C t i ió d l NPR R t A ál Caracterización del NPR y Retorno Análogo

Retorno Digital.Descripción de la Tecnologíap g

Ventajas del Retorno Digital Vs Análogo

Proyección y requerimientos de DOCSIS 3 1 Proyección y requerimientos de DOCSIS 3.1 

Otras Tecnologías aplicadas con Retorno Digital.

Conclusiones  

CPredicción de Tasa de Crecimiento del Upstream

Físicamente el retorno es el cuello de botella en la arquitectura d RED HFCde una RED HFC

El camino de retorno será día a día el tema mas critico

Herramientas para incrementar la capacidad en ReversaHerramientas para incrementar la capacidad en Reversa

SegmentaciónSegmentaciónSegmentaciónSegmentación• Excelente para incrementar la velocidad promedio por cliente• Se requiere gran cantidad de fibras  en caso de no utilizar WDM para utilizar un  retorno 

analógico (4x4)

DOCSIS 3.0 con DOCSIS 3.0 con ChannelChannel BondingBonding

analógico (4x4)• No incrementa la velocidad máxima para el cliente.

• Incrementa la velocidad máxima por cliente

Aumento de Ancho de Banda en retorno (54 MHz a 85Aumento de Ancho de Banda en retorno (54 MHz a 85 MhZMhZ o100 MHz)o100 MHz)

• Incrementa la velocidad máxima por cliente.• No incrementa la velocidad promedio

Aumento de Ancho de Banda en retorno (54 MHz a 85 Aumento de Ancho de Banda en retorno (54 MHz a 85 MhZMhZ o100 MHz)o100 MHz)• Incrementa la velocidad promedio por cliente.• Incrementa la exigencia del retorno(especialmente del análogo) debido a la carga de 

transmitir un ancho de banda mayortransmitir un ancho de banda mayor. • No Incrementa la velocidad máxima( si no hay Bonding) 

Herramientas para incrementar la capacidad en Reversa (II)p p ( )

Aumento en Modulación(64 QAM o 256 QAM)Aumento en Modulación(64 QAM o 256 QAM)( Q Q )( Q Q )

• Incrementa ambas velocidades  la promedio y máxima por cliente.• Incrementa la exigencia del retorno, requiere alto desempeño y mayor estabilidad al piso 

d id

DOCSIS 3.1 con incremento en BW a (+) 200 MHzDOCSIS 3.1 con incremento en BW a (+) 200 MHz

de ruido

• Excelente incremento de ambas velocidades la promedio y la máxima por cliente.• Significara una alta exigencia(Especialmente en el Retorno análogo), por el aumento 

significativo del ancho de Banda

Incrementar el ancho de banda de Re.

Sea cual sea la técnica….. Exige tener un camino de retorno confiable Robusto y con alto desempeñoconfiable, Robusto y con alto desempeño

SegmentaciónSegmentación

WDMWDM

MidMid & High Split& High Split

ChannelChannel BondingBonding DocsisDocsis 3 03 0 La tecnología de Retorno Aumento en Esquema de ModulaciónAumento en Esquema de Modulación

ChannelChannel BondingBonding DocsisDocsis 3.03.0 La tecnología de Retorno Digital es superior para lograr este objetivo

DOCSIS 3 1DOCSIS 3 1 DOCSIS 3.1DOCSIS 3.1

Caracterización del retorno: La curva NPR

Caracterización del Retorno Análogo

Ejemplo: curva NPR con 12 dB de rango dinamico en NPR 41 dB

Caracterización del Retorno Análogo

Ejemplo: curva NPR con 12 dB de rango dinamico en NPR 41 dB

Caracterización del Retorno Análogo

Ejemplo: curva NPR con 12 dB de rango dinamico en NPR 41 dB

Retorno Digitalg

Canal de Retorno Digital: Principio

Retorno Digital: Variación de la curva NPR

Incrementando el Ancho de Banda sin cambiar la taza de muestreo reduce elIncrementando el Ancho de Banda sin cambiar la taza de muestreo reduce el rango dinámico

Retorno Digital: Variación de la curva NPR

Incrementando el Ancho de Banda pero incrementando relativamente laIncrementando el Ancho de Banda pero incrementando relativamente la taza de muestreo no cambia el rango dinámico

Integración de múltiples RF Y Concatenación

01001101ADCLPF

TDM 010011011

10100111ADCLPFLPF

Sistema de monitoreo integrado

2.125 Gbps Stream Total de Retorno

0.125 Gbps Monitoreo y Control:Niveles Ópticos, voltajes, Switch

Ventajas entre Retorno Análogo y Digitalj g y g

Nivel de ganancia estable independiente de la distancia

La ganancia del enlace varia con el presupuesto y nivel de entrada óptica.

Nivel de ganancia estable independiente de la distancia

Análogo • Reduce con distancia / Nivel de

Digital• Constante – no hay variación con la

R (d

B)

(dB

)

Digital LinkDigital Link

entrada óptica 2dBmV per 1dBm

ydistancia o entrada óptica

NP

R

Link

Gai

n Digital LinkDigital Link

Analog linkAnalog link

dBmV/Hz Link budget (dB)

Nivel de RF estable independiente de la distancia

Ganancia:28 dBEn Retorno Análogo

Salida:36 dBmV

‐ 5dBm5 dB

‐10 dBm

Misma salida

Salida:26 dBmV

‐3 dBm a ‐31 dBm 8 dBmV

10 dBm1 dBm≈2 dBmV

Salida:26 dBmV

Recalibrar entrada en el CMTS/ Long Loop AGC

Nivel de RF estable a variaciones de temperaturaNivel de RF estable a variaciones de temperatura

Análogo• Rango Dinámico Reducido

Digital• Muy Estable <+/-0.5dB cruzamiento

45

50

55

-40C

65C B)

25

30

35

4025C

NPR

(dB

20

25

-90

-80

-70

-60

-50

Input Pwr (dBmV/Hz)

Fuente:WP19, Docsis 3.0 solving the upstream challenge, Aurora Networks IncSeptember 2009

Inmune a la Diafonía (Cross Talk)

Impacto Multi‐ λ

Análogo• Incrementa con el número de λ’s

Digital• Immune a este efecto• Incrementa con el número de λ s

• Incrementa con la potencia óptica • Hasta 80 retornos por fibra

35

40

45

PR (d

B)

NP

R (

dB)

Analog caseAnalog case

Digital caseDigital case8x DWDM30Km 

20

25

30

‐35 ‐25 ‐15 ‐5 5

NP

Input drive level (dBuV/Hz)

30Km no EDFA, no Xtalkcorrected for Xtalk

N Analog caseAnalog case

Input drive level (dBuV/Hz) Link budget (dB)

Multiplexación de varios canales en WDM

Node

5-42 MHzDigital Optical Tx

Node

AnalogReturn from Coax

Plant

DigitalReverse

A to DAnalog InNode

AnalogReturn from Coax

Plant

DigitalReverse

A to DAnalog InAnalog In

Appprox 1 Gbps

DigitalModulated Light

10 CWDM or 40 DWDM in one single fiber

Node

Node

Analog Digital

A to DAnalog InNode

Analog Digital

A to DAnalog InAnalog In5-42 MHz

DigitalModulated Light

Digital Optical Tx

fiber

AnalogReturn from Coax

Plant

ReverseAnalog

Return from CoaxPlant

ReverseAppprox 1 Gbps

odu ated g t

Node

Hub

Node

AnalogReturn from Coax

Plant

DigitalReverse

A to DAnalog InNode

AnalogReturn from Coax

Plant

DigitalReverse

A to DAnalog InAnalog In5-42 MHz

Appprox 1 Gbps

DigitalModulated Light

Digital Optical Tx

DWDMMux

Estable al aumento del ancho de banda

El rango dinámico del NPR varia con el aumento del ancho de bandaEl rango dinámico del NPR varia con el aumento del ancho de banda.Análogo • Reduce por el incremento del

ancho de banda

Digital• El Rango dinámico se mantiene

incrementando y compensando

NP

R (d

B)

e (d

B)

Digital caseDigital case

ancho de banda incrementando y compensando la tasa de muestreo.

N

Dyn

amic

Ran

g

Analog caseAnalog case

dBmV/HzD

Link budget (dB)

Incremento de la tasa de muestreo 

se hace porse hace por software

Retorno universal- Actualización y modularidad

Solo compras lo que necesitas con Base a (Distancia, CWDM, DWDM, Velocidad)( , , , )

Digital vs Análogo 5-85 MHz

Enlace Digital vs Analog – 40 km con 8 dBm enlace de perdida 16dB, 12 QAM 64

1.E-02

Limite de BER de of 1.E-6 usado para definir rango dinámico, Este refleja los limites actuales impuestos por la tecnología

g g p ,

1.E-04

1.E-03

1.E ‐6 BER range

1 E 07

1.E-06

1.E-05

NPR

 dB

BER 

5dB

Analog 15 dB DR

Digital 20 dB DR

1 E-09

1.E-08

1.E-07 5dB Digital advantage 

1.E 09

Input power dBmV/Hz

Comparación Análogo Vs Digital

COMPARACION DIGITAL ANALOGO

Estabilidad térmica  + ‐

Estabilidad a alta distancia + ‐

Capacidad de CWDM/DWDM (segmentación) + ‐

Monitoreo y gestión nodo  + ‐

Múltiples Canales de RF por fibra  + ‐

Diafonía (Cross Talk) + ‐

Concatenación  + ‐

Inmune a la ampliación del BW + ‐

Actualmente trabajan a 200 MHz ‐ +

Interoperabilidad ‐ +

Proyecciones del Estándar DOCSIS 3.1

Requerimientos de camino de Retorno (Docsis 3.0 y 3.1)

DOCSIS 3.0• Requerimientos mínimos de 27dB en MER para un pre FEC errors de <1 E-6.

256QAM y más256QAM y más• Cada salto de nivel QAM requiere un incremento de a 6dB en el MER.

• 33dB MER Objetivo para 256QAM39dB MER Obj i 1024QAM (1K QAM)• 39dB MER Objetivo para 1024QAM (1K QAM)

• 45dB MER Objetivo para 4096QAM (4K QAM) • No soportada en Docsis 3.0 pero podemos medir su desempeño.

DOCSIS 3.1Utiliza algoritmos avanzados de FEC LDPC (Low density parity check) y Utilizacion de COFDMA(Coded orthogonal Frequency- Acceso multipunto)

256 QAM Requiere 27dB MER • 40dB NPR mas 14dB de Rango Dinamico

1K QAM Requiere 33 dB MER

COFDMA(Coded orthogonal Frequency Acceso multipunto)

1K QAM Requiere 33 dB MER• 40dB NPR mas 14dB de Rango Dinamico

4K QAM Requiere 39 dB MER 43dB NPR 10dB d R di i• 43dB NPR mas 10dB de Rango dinamico.

Otras aplicaciones del Retorno DigitalRFoG y RFPON

VHUB

Conclusión/Resumen

El Retorno Digital es operacionalmente amigable, mismo desempeño y

misma ganancia para enlaces distintos.

Puede ingresar múltiples longitudes de onda sin correr el riesgo de

degradar el desempeño del retorno,tener 80 retornos por una sola fibra.

Ancho de banda hasta 100MHz (200 MHZ en desarrollo) Ancho de banda hasta 100MHz (200 MHZ en desarrollo).

Monitoreo de las plataformas integrado

Mismo desempeño al aumento del Ancho de Banda

Permite concatenación. (4 nodos en un receptor).

Modularidad en transmisores de retorno( Distancia, WDM y Velocidad de

TX)

Tecnología Ideal Para DOCSIS 3.1

DOCSIS 3.1 Sobre Retorno Digital – No hay problema!!

Despliegue anual del Retorno Digital frente al Retorno Análogo