Sistemas de Telecomunicación TEMA 3

Transcripción

1 Sistemas de Telecomunicación TEMA 3 REDES HFC 3.0 Contenidos 3.1. Introducción Redes CATV Cabecera Red troncal Red de distribución Acometida o red de dispersión 3.3. Espectro y canalización 3.4. El canal de retorno 3.5. Ruido Parámetros de calidad Diseño y análisis 1

2 3.1. Introducción Red HFC (Hybrid Fiber-Coaxial): red de telecomunicaciones por cable que combina la fibra óptica y el cable coaxial como soporte físico para la transmisión de las señales Cabecera Red troncal o red de transporte: anillos de fibra óptica Red de distribución: cable coaxial Acometida: cable coaxial 3.1. Introducción Actualmente, los operadores compiten ofreciendo servicios sobre dos redes cableadas diferentes: redes HFC vs. Redes xdsl. Operador de red HFC: ONO, Telecable, Operador de red xdsl: Movistar, Jazztel, Además de estas redes cableadas, ha de tenerse en cuenta que el número de usuarios de servicios ofrecidos sobre redes inalámbricas ha crecido notablemente en los últimos años Ventaja competitiva de las redes HFC: elevado ancho de banda como consecuencia de la utilización de fibra óptica 2

3 3.1. Introducción Las redes de TV por cable o redes de TV por antena comunitaria (community antenna television, CATV) son las precursoras de las redes HFC Red CATV: infraestructura para la distribución de señales de TV. La señal se recibe en una antena común desde donde se distribuye hasta los usuarios mediante una red de cable coaxial Se transmitían únicamente señales analógicas 3.1. Introducción Las primeras redes CATV se despliegan a mediados del siglo XX en EE.UU. Suponen una alternativa a la radiodifusión para aquellas zonas con una orografía irregular En los años 80 comienzan a ofrecer otro tipo de servicios adicionales a la TV: radio, telefonía, TV digital, datos, En los años 90 surgen las primeras redes HFC como una evolución de las redes CATV existentes El primer segmento de cable coaxial es sustituido por fibra óptica El último tramo de la red se mantiene con cable coaxial, pues su sustitución por fibra óptica no es económicamente viable Fibra óptica Integración de TV, telefonía y datos 3

4 3.1. Introducción 3.1. Introducción Redes CATV vs redes HFC Las redes CATV no son robustas a fallos en la red. La topología en árbol no es redundante, mientras que las redes HFC basan su topología en anillos redundantes Las redes CATV son ineficientes para grandes poblaciones. Mayor atenuación de la señal en el cable coaxial Elevado número de amplificadores Las redes CATV sólo implementan canal descendente. Las redes HFC reservan ancho de banda para la tx. de información desde el usuario hacia la red (canal ascendente) Redes CATV completamente analógicas. Las actuales redes HFC son enteramente digitales 4

5 Arquitectura de red HFC Cabecera de red Red troncal o de transporte Re de distribución Red de acometida al hogar del abonado Elementos de red NR: nodo de red NL: nodo local ONU: Optical Network Unit (Nodo óptico) HH. PP.: hogares pasados (usuarios abonados al servicio) 5

6 Cabecera Elemento central Alimenta a varios nodos de red (NR) conectados entre sí mediante anillos síncronos autorrestaurables Contiene antenas y enlaces por donde se reciben las señales que serán distribuidas a los abonados (p. ej., radio, TV, ) La complejidad de la cabecera dependerá de los servicios que ha de prestar la red: TV analógica. Canales multiplexados en frecuencia en la banda MHz Transmisión digital. Banda MHz Canal ascendente o de retorno. Frecuencias en 5-65 MHz. Servicios interactivos. En la cabecera reside la lógica para realizar la tarificación y el control de los abonados Red troncal Reparte la señal generada por la cabecera Fibra óptica para la conexión de nodos de red entre sí y con nodos locales Originalmente, la red CATV necesitaba de hasta 50 amplificadores en cascada para dar servicio a algunos abonados Con fibra óptica la atenuación es menor y el número de amplificadores se reduce a 4 ó 5 Mayor utilización de fibra óptica en redes HFC. Estructura de anillos síncronos autorrestaurables que finalizan en los nodos ópticos: Síncronos. Se usa el estándar de multiplexación SDH o de jerarquía digital síncrona (Synchronous Digital Hierarchy) Autorrestaurable. Anillos redundantes con caminos separados. Proporciona robustez ante posibles falos. 6

7 Red troncal Finaliza en los nodos ópticos Cada nodo óptico da servicio a entre 500 y 2000 abonados El nodo óptico transforma la señal del dominio óptico al eléctrico En los sistemas bidireccionales los nodos ópticos también se encargan de realizar la conversión inversa, es decir, desde el dominio eléctrico al dominio óptico Elementos necesarios: led, láser, fotodetector, Red de distribución Estructura tipo bus de coaxial Conduce las señales desde el nodo óptico hasta la última derivación antes del hogar del abonado Limitando el uso de cable coaxial al último tramo se reduce el número de amplificadores necesarios Cada nodo óptico sirve a un grupo de cables de distribución independientes Cada cable de distribución proporciona servicios de cable a entre 125 y 500 domicilios en un área de 5 km 7

8 Acometida o red de dispersión Salva el último tramo del recorrido: desde la última derivación hasta el abonado Topología de red en árbol mediante cable coaxial Los abonados se conectan a la red HFC en el Punto de Terminación de Red (PTR) instalado en su domicilio Frontera entre la infraestructura del operador y la red interior del usuario Equipamiento de cliente: Set-top-box. Decodificador para los canales de TV digital así como para la utilización de servicios interactivos y de valor añadido MODEM de cable. Acceso a Internet para un PC o teléfono IP 8

9 3.3. Espectro y canalización El espectro de frecuencias ha evolucionado desde las primeras redes CATV El espectro se divide de forma asimétrica en dos canales: Descendente. Transporta las señales generadas en la cabecera hasta los usuarios. Ascendente. Soporta las señales generadas por los usuarios (telefonía, datos, solicitudes de video bajo demanda, pago por visión, etc.) Reglamento Técnico y de Prestación del Servicio de Telecomunicaciones por Cable Canal ascendente en el rango 5-55 MHz Canal descendente en el rango MHz Radiodifusión FM: MHz TV analógica: MHz y MHz Información digital: MHz 3.3. Espectro y canalización 9

10 3.3. Espectro y canalización Se ha tendido a una completa digitalización de la información transmitida a través de las redes HFC 3.4. El canal de retorno Recurso limitado a compartir entre todos los abonados Técnicas de control de acceso al medio (MAC) Elemento fundamental para proporcionar aquellos servicios que precisan interactuar con el usuario 10

11 3.5. Ruido Red de distribución de cable coaxial Antena que capta señales electromagnéticas indeseadas Acumulación de ruido por efecto embudo (noise funneling) Canal ascendente: todas las señales indeseadas convergen en el nodo óptico Aumenta la potencia del ruido 3.5. Ruido Fuentes de ruido más habituales: Emisoras de onda corta Emisoras de radioaficionados TV mal apantallados Ordenadores Motores eléctricos Sistemas de encendido de vehículos Electrodomésticos, etc. Ruido impulsivo Picos de señal. Estrechos y de gran amplitud Afectan a todo el rango de frecuencias El ruido puede provocar que los amplificadores se saturen y dejen de funcionar en la zona lineal Aparición de productos de intermodulación 11

12 3.5. Ruido Parámetros de calidad que deben garantizarse Señal de video. Relación portadora ruido igual o superior a 44 db Señal de radiodifusión FM. Relación portadora ruido igual o superior a 48 db Distorsión por productos de intermodulación de segundo orden para la señal de video igual o superior a 54 db Distorsión de segundo orden. Relación entre el nivel de la portadora de luminancia y la potencia de los productos de intermodulación de segundo orden para el canal más desfavorable Distorsión por productos de intermodulación de tercer orden para la señal de video igual o superior a 52 db Distorsión de tercer orden. Relación entre el nivel de la portadora de luminancia y la potencia de los productos de intermodulación de tercer orden para el canal más desfavorable 3.5. Ruido Diseño y análisis Elementos pasivos. No tienen fuente de alimentación e introducen pérdidas en la señal Derivadores. Reparten parte de la potencia de la señal de entrada a una serie de salidas. El resto de la potencia se envía a la denominada salida a línea. Distribuidores. Reparte la potencia de la señal de entrada en varias salidas. Cable coaxial Atenuación, expresada en db/100 metros Pendiente. Diferencia de atenuación entre dos portadoras (variación de la atenuación con la frecuencia). 12

13 3.5. Ruido 13