viernes, 7 de junio de 2013


RED DE DISTRIBUCION










Está compuesta por una estructura tipo bus de coaxial que lleva las señales descendentes hasta la última derivación antes del hogar del abonado. En el caso de la red HFC normalmente la red de distribución contiene un máximo de 2 ó 3 amplificadores que se manejan con cable coaxial. 500 en redes nuevas porque anterior mente se trabajaban con cable coaxial R-G 11 o en el peor de los casos R-G 6 pero obviamente no se ofrecían los servicios que tenemos hoy en día y su calidad no tenía comparación.
Los servicios de banda ancha se trabajan aun 100 % de calidad y estas redes abarcan grupos de unas 500 viviendas.


NODO ÓPTICO





dispositivo conversor de medios que transforma la señal de luz transmitida a través de la fibra óptica en señal de RF, para ser enviada por el cable coaxial, es el corazón de una red hibrida , Puesto que es el que se comunica directamente con la cabecera además este pequeño receptor es el encargado de transmitir la señal a otros amplificadores que son los encargados de regenerarla para que llegue con buena potencia a los abonados (usuarios).

miércoles, 5 de junio de 2013



INTRODUCCIÓN



‍‍‍‍‍‍Las nuevas tecnologías en el área de las comunicaciones buscan la integración de sistemas que transporten todo tipo de información a través de un mismo medio, con amplios anchos de banda y altas velocidades, las tecnología que ofrece las redes HFC cumple con los requerimientos de los usuarios de las telecomunicaciones dando una buena opción tanto a los proveedores como a los usuarios de servicios de voz, video y datos.

Las redes HFC Híbridas entre fibra óptica y coaxial permiten integrar bajo un solo cable múltiples servicios cubriendo grandes áreas, bajo el concepto de bidireccionalidad y con la virtud de la fibra óptica por ser un medio de baja degradación y mínima atenuación de las señales transmitidas, entre los servicios que se pueden prestar a través de las redes HFC tenemos servicios de T.V por cable, Telefonía, Pay per view ( pago por ver), Internet Banda ancha, teleconferencias y Televisión interactiva, en la actualidad los servicios que mayor demanda tienen a través de estas redes son los de T.V por cable, Pay Per view y el Internet Banda ancha a través del Cable Modem.



Esta monografía presentara el funcionamiento de los servicios de T.V por Cable e Internet banda ancha a través de las redes HFC, con las topologías de la red, equipamientos, funcionamiento y requerimientos para la conservación de altos índices de calidad sobre dichos servicios.‍‍‍‍‍‍


HISTORIA DE LAS REDES HFC
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‍‍Tomado de información de documentos de EEPPM (Empresas públicas de Medellín) sobre el origen de la Televisión.La primera utilización del cable coaxial para el transporte de señales de T.V se presento en las montañas de Pennsylvania hacia fines del año 1940 dando origen al CATV (televisión por cable), en este tiempo conocida como televisión por antena comunitaria.
John Walson, propietario de una tienda en la pequeña ciudad de Mahanoy ( Pennsylvania ), vio la dificultad de vender televisores a los residentes del lugar ya que la recepción de la señal radiada era muy deficiente, debido a la ubicación del pueblo en un valle y a una distancia de 150 Kilómetros de la estación transmisora en Philadelphia , donde las montañas no permitían que la señal viajara hasta los habitantes de la ciudad, Walson tuvo la idea de poner una antena en una cima y llevar la señal hasta su tienda, a través de cable coaxial y de amplificadores construidos por el mismo empezó a distribuir la señal de la antena a los compradores de los Televisores de su tienda. Nace así la Televisión por cable en Junio de 1948.

Walson a principios de 1950 empezó a experimentar con sistemas de microondas para recepcionar señales de ciudades lejanas, otro de los grandes eventos sobre las redes de CATV fue el desarrollo de la TV paga, esta fue lanzada en Noviembre de 1972 cuando la empresa Service Electric ofrece Home Box office (HBO) en el sistema de cable de Wilkes- Barre, Pennsylvania. También fue HBO el primer servicio en utilizar la distribución vía satélite para su programación.‍‍

La oferta de canales empezó a crecer significativamente, lo que requirió aumentar el ancho de banda disponible en los sistemas de cable, la atenuación natural que presenta el cable coaxial, sobre todo en frecuencias altas, hace necesaria la presencia de largas cascadas de amplificadores electrónicos de radio frecuencia (RF), el ruido y la distorsión que aporta cada amplificador se acumulan a lo largo de la cascada de los mismos y origina el deterioro progresivo de la calidad de la señal, para resolver esta limitación se introdujo la tecnología óptica, cosa que fue factible en los años 90 cuando se dispuso de dispositivos ópticos con la adecuada linealidad. Este es el origen de las redes HFC. La introducción de tecnología óptica hizo posible topologías de red susceptibles de transportar señales bidireccionales a largas distancias. De este modo, las redes de cable pasaron de ser sistemas de pura distribución a convertirse en sistemas completos de telecomunicaciones, capaces de proporcionar servicios interactivos de voz y datos. A mediados de los 90, da comienzo una nueva etapa en la evolución de las redes de cable, por la introducción de la televisión digital. Con ello se consigue multiplicar el número de canales que pueden transportarse en el ancho de banda del sistema, proporcionando mayor calidad de imagen y sonido, así como nuevas facilidades de interactividad. La evolución sucesiva de las redes de CATV a redes HFC se presento de la siguiente forma:


* Cables coaxiales con menores pérdidas.
* Amplificadores de mayor potencia y gran ancho de banda con los controles de ganancia y pendiente.
* La introducción de la fibra óptica en redes de transporte.
* El abaratamiento de los equipos de la fibra.
* Aparición de amplificadores bidireccionales.
* El nacimiento de los módems de cable ( Cable Modems )




PARAMETROS SOBRE LA RED HFC

La sección de distribución de coaxial de la red HFC actúa como una gran antena que recoge las señales indeseadas del área que esta cubriendo dicha red, la gran mayoría del ruido que ingresa a las redes son incorporados por los abonados, convirtiendo la instalación en las viviendas y la acometida en edificios puntos críticos en la estructura de la red, el buen apantallamiento de la red evitara puntos de fugas que permiten el ingreso de señales indeseadas, el canal de retorno de las redes o también llamado canal de Upstream es el mas propenso a verse afectado por los ruidos del abonado, ya que por el efecto embudo donde todas las señales convergen en un solo punto el ruido recogido en la red afecta a los todos los usuarios que convergen en los puntos comunes.






El ruido procedente de transmisiones de radio, junto con ruido ambiental de radio frecuencia, es amplificado y transmitido junto con la señal digital útil. Cualquier señal que exista en el espectro de RF en la banda de 5 a 55MHz. es candidato a penetrar en la red, de allí la importancia de un excelente apantallamiento en la red; ejemplo de este tipo de ruido puedes ser emisoras internacionales de onda corta; emisoras de Banda Ciudadana (CB) y radioaficionados (HAM); señales provenientes de televisores mal apantallados; ruido de RF generado en ordenadores; interferencias eléctricas de tubos de neón, motores eléctricos, sistema de encendido de vehículos, secadores de pelo; interferencias generadas en líneas eléctricas; etc. En la grafica se puede ver el ruido producido por señales de banda estrecha en elespectro de retornoLa conservación de un bajo piso de ruido permitirá la obtención de altos niveles de SNR ( Relación señal ruido ) el cual dará la pauta de la modulación a utilizar para los datos de Upstream.


Microreflexiones.

Las Micro reflexiones se generan en las discontinuidades existentes a lo largo de la red de cable (conectores, empalmes, derivadores, amplificadores, e incluso imperfecciones o daños en el propio cable coaxial), que producen reflexiones de parte de la energía de la señal, debido pequeños errores de desadaptación de impedancias. El nivel de estas reflexiones viene determinado por la magnitud de las pérdidas de retorno en cada discontinuidad. Un par de discontinuidades con pérdidas de retorno bajas y separadas por una longitud de cable lo suficientemente grande pueden provocar la aparición de ecos con retardos y niveles suficientes como para interferir apreciablemente con la señal directa. Las formas de onda correspondientes a modulaciones del tipo BPSK y QPSK toleran estas Micro reflexiones a velocidades inferiores a 1 o 2 megasímbolos por segundo. Modulaciones más complejas como la modulación QAM son menos robustas y necesitarían ecualización.



Hum.

El hum es una modulación de amplitud producida cuando la corriente alterna se acopla a través de las fuentes de alimentación de los equipos en la envolvente de la señal. Afecta sobretodo a los sistemas con modulación QAM, que deben eliminar el hum; prácticamente no afecta a la modulación QPSK.



Distorsión de camino común.



Esto ocurre cuando se presenta un efecto diodo indeseado en el medio de transmisión de la señal producida por la unión de metales diferentes en la realización de conectores esto puede producir una corrosión galvánica, que crearía una fina capa de óxido entre ambos; esto constituye un diodo. Las señales descendentes que pasen a través de estos “diodos” producirán señales armónicas de segundo y tercer orden, que se propagarán por el canal ascendente.


EQUIPOS DE MEDICION DE HFC
Algunos instrumentos de reconocidos fabricantes proveen funciones de medición que permiten conocer todos los parámetros anteriores tanto análogos como digitales a través de un mismo equipo. Cabe la posibilidad, para algunos de ellos, de contar con distintos módulos de expansión o software para llevar a cabo funciones específicas. Entre otros equipos podemos nombrar al SDA-5000 de Acterna, el Avantron AT2000RQ, el Calan N1776A y el Hukk CR1200R de SunriseTelecom, el TVA2000Q de SwiresResearch, el DMA-122 y DMA-123 de Telsey y el 860DSP de Trilithic.

SDA 5000 de acterna

Este equipo permite realizar mediciones tanto para señales análogas como para digitales, a parte de realizar las medidas de potencia sobre cada una de las portadoras permite realizar mediciones de parámetros como C/N, CTB ,CSO y HUM especial para el uso en cabeceras ya que aparte de medir estos parámetros da la posibilidad de medir modulaciones de video y aural (diferencia de potencia entre la portadora de audio y la portadora de video) de los canales de T.V permitiendo así la verificación de la señal antes de ser enviada a la red; entre sus opciones cuenta con un analizador de espectros que permite observar las frecuencias de 5 Mhz a 860 Mhz.
Cuenta también con un modulo de mediciones digitales donde se pueden observar las constelaciones para modulaciones de 16 QAM, 64 QAM y 256 QAM, realiza mediciones del MER y BER sobre los canales digitales de Downstream.
Este equipo puede realizar opciones de Sweep para el balanceo en retorno en donde se conecta un equipo similar en la cabecera llamado SDA 5500 estos dos equipos realizaran una comunicación a través de la red HFC; este tipo de comunicación se usa para el balanceo de las redes en retorno.










vantron AT2000RQ
El AT2000RQ es un analizador de espectro de CATV trabaja a frecuencias de hasta 1 Ghz; permite realizar medidas sobre canales digitales; puede demodular y medir con precisión señales QAM 64 y 256. El demodulador digital (built in) hace posible medir Pre y Post Bit Error Rate (BER), Error de Modulación (MER) y Medición de Error Vectorial (EVM); permite realizar medidas de parámetros análogos C/N, CTB, CSO, HUMCalan N1776A



Combina las funciones de un analizador de espectros trabajando hasta frecuencias de 1.1.Ghz, con opciones de un analizador digital; realiza mediciones de C/N, CTB y CSO; mide parámetros digitales como el MER, BER y EVM; puede realizar Sweep por la compatibilidad con el Calan 3010, con el cual puede establecer comunicación a través de la red HFC, esto es usado para el balanceo del retorno.









TVA2000Q de Swires Research.

Analizador de espectros de 5 a 860 Mhz; mediciones análogas y digitales, visualización de constelaciones QAM, medición del MER y BER, mediciones sobre canales de 6 Mhz ó 8 Mhz; display a color.







5 860DSP de Trilithic.Similar a los equipo vistos anteriormente este permite realizar mediciones sobre canales tanto analógicos como digitales; muy usado en las cabeceras ya que permite realizar mediciones de CTB y CSO son necesidad de apagar portadoras; que es como se haría con cualquiera de los demás equipos; permite realizar mediciones de desviación FM, opción poco común en los equipos de medida y la cual es de gran ayuda para los operadores de cabecera; otra ventaja que tienen este equipo es la posibilidad de emular un Cable Modem o un PC, esto con el fin de realizar cualquier tipo de descarte sobre la red; desde él se pueden realizar ping a paginas web y conexión a algunos enlaces en Internet; realiza mediciones de PosBer, PreBer, MER y muestra constelaciones para 16 QAM, 64 QAM y 256 QAM; puede realizar comunicación con otro equipo similar conectado en la cabecera para efectos de balanceo de redes en retorno, además se puede usar como instrumento de monitoreo ya que se puede conectar a un punto de la red y a través de internet acceder a el para ver lecturas que realiza el equipo del punto de red a monitorear.





RECOMENDACIONES PARA CONSERVACION DE PARAMETROS EN LA RED HFC


Para cumplir con los valores de los parámetros que exige la FCC para el servicios de T.V analógica y DOCSIS para Datos ( Cable Modems ) sobre las redes HFC se recomienda:


- Usar elementos de excelente calidad en la construcción de la red, amplificadores y nodos con Figura de ruido para 54 Mhz de 6dB y para 860 Mhz de 6dB, CTB de 77dB, CSO de 73dB, XMOD de 73 dB, y Cables coaxiales de un 90% de apantallamiento.

- Puesta a tierra en todos los elementos activos de la red y en terminales de Red.


- Tener especial cuidado en las instalaciones de abonado, homologar cada una de ellas.

- Utilizar filtros pasa altas en aquellas instalaciones de abonado donde no se requiera retorno ( canal de Upstream ) .

- Realizar medidas periódicas de cabecera, puntos terminales de la red, y elementos activos que permitan realizar un mantenimiento predictivo, esto da la posibilidad de detectar fallas y realizar correcciones antes de que se genere degradación del servicio en el abonado.


CABECERA






Es el primer elemento jerárquico en la red, es la parte mas determinante en la calidad global de un sistema HFC, es el centro desde el que se gobierna todo el sistema, su complejidad depende de los servicios que ha de prestar la red. En la cabecera se generan todos los datos que serán enviados a los usuarios pudiendo ser estos señales de canales analógicos de T.V o datos en modulaciones digitales, esta señal es multiplexada en frecuencia; en este centro de gestión también se reciben los datos enviados por los usuarios.


Señales T.V analogas.






Para la generación de las señales del servicio de T.V analógica en la Cabecera se tienen las siguientes etapas :

- Recepción Satelital.
- Modulación.
- Combinación.









Se sigue el mismo procedimiento para cada canal de T.V.

Recepcion Satelital



Esencialmente, un sistema satelital consiste de tres secciones básicas:

a. Una subida.
b. Un transporte satelital
c.Una bajada.


a. Una Subida:
El principal componente dentro de la sección de subida, de un sistema satelital, es el transmisor de la estación terrena. Un típico transmisor de la estación terrena consiste de un modulador de IF este convierte las señales de banda base de entrada a una frecuencia intermedia modulada en FM, en PSK o en QAM; el convertidor (mezclador y filtro pasa-banda) convierte la IF a una frecuencia de portadora de RF apropiada y el HPA (amplificador de alta potencia ) proporciona una sensibilidad de entrada adecuada y potencia de salida para propagar la señal al transponder del satélite. Los HPA comúnmente usados son klystons y tubos de onda progresiva.



b. Transporte Satelital:

Un típico transponer satelital consta de un dispositivo para limitar la banda de entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un translador de frecuencia, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de salida.
El BPF de entrada limita el ruido total aplicado a la entrada del LNA (un dispositivo normalmente utilizado como LNA, es un diodo túnel), la salida del LNA alimenta un translador de frecuencia (un oscilador de desplazamiento y un BPF), que se encarga de convertir la frecuencia de subida de banda alta a una frecuencia de bajada de banda baja, el amplificador de potencia de bajo nivel, que es comúnmente un tubo de ondas progresivas (TWT), amplifica la señal de RF para su posterior transmisión por medio de la bajada a los receptores de la estación terrena.
También pueden utilizarse amplificadores de estado sólido (SSP), los cuales en la actualidad, permiten obtener un mejor nivel de linealidad que los TWT, la potencia que pueden generar los SSP, tiene un máximo de alrededor de los 50 Watts, mientras que los TWT pueden alcanzar potencias del orden de los 200 Watts.





c. Sistema de Bajada:

Un receptor de estación terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un convertidor de RF a IF. El BPF limita la potencia del ruido de entrada al LNA. El LNA es un dispositivo altamente sensible, con poco ruido, tal como un amplificador de diodo túnel o un amplificador parametrico. El convertidor de RF a IF es una combinación de filtro mezcador/pasa-bandas que convierte la señal de RF a una frecuencia de IF.


MODULACION



La señal en banda base del audio y el video entregado por los receptores satelitales es llevada a equipos denominados Moduladores, La señal de video es modulada en AM con banda Lateral Vestigial y una frecuencia intermedia IF igual a 4.75Mhz , los filtros usados en la modulación de Banda Lateral Vestigial en este tipo de equipos generalmente son filtros piezoeléctricos de Tecnología SAW (Surface Acoustic Wave) ya que su precisión y estabilidad lo ha convertido en la tecnología mas utilizado en el manejo de altas frecuencias en los sistemas de comunicaciones actuales.
La salida del filtro es llevado a un amplificador de FI, la señal de audio es modulada en FM, esta señal se filtra para eliminar armónicos no deseados y después se amplifica. Las señales de audio y video se combinan y pasan un conversor de salida del cual se obtiene la señal de frecuencia del canal requerido. Un amplificador permite ajustar el nivel de salida que en muchos casos alcanza a +60 dBmV (portadora de video). Finalmente, el filtro de salida evita la emisión a la red de señales espurias fuera de la banda del canal.










Después de cada modulador se obtiene un canal de T.V en un ancho de banda de 6 Mhz como se vea a continuación:



La portadora está colocada 1.25 Mhz arriba del límite inferior del canal, en tanto que la portadora del sonido está 0.25 Mhz. abajo del límite superior del canal. La distancia que resulta entre las dos es de 4.5 Mhz, la información de crominancia se encuentra a 4.83 Mhz del limite inferior y separada 3.58 Mhz de la Portadora de video.


Sistemas de Transmisión para televisión analógica:
Existen 3 formatos para la Transmisión de las señales de T.V analógica: NTSC, PAL Y SECAM, NTSC( Nacional television System Committee ): Este sistema fue desarrollado en los Estados Unidos y fue el primer sistema de televisión en color, las transmisiones de este sistemas comenzaron el año 1954; es el sistema usado en Colombia y en gran parte de América.Características del sistema NTSC:

PARAMETROS BASICOS
NTSC-M(Sistema Americano)

lineas/campos
525/60

Frecuencia Horizonta
15.734Khz

Frecuencia Vertica
60Hz

Frecuencia de la portadora de calor
3.579545Mhz

Ancho de Banda de Video
4.2 Mhz

Portadora de Sonido
4.5 Mhz(FM)





PAL( Phase Alternation Line): Fue desarrollado en Alemania, se basa en el sistema NTSC Americano, pero fue modificado para evitar las distorsiones de color y del matiz característicos del sistema original NTSC, las transmisiones en PAL comenzaron el año 1967.


COMBINACIÓN
La señal modulada en un ancho de banda de 6 Mhz es llevada a un equipo llamado Combinador el cual recibe las señales de cada modulador y las une para formar un espectro con todos los canales de T.V, generalmente para el servicio de television análoga se utiliza un espectro que va desde la frecuencia 55.25 Mhz correspondiente al canal 2 y dependiendo de la Cabecera y de la red de transporte hasta frecuencias de 600 Mhz o 750 Mhz.

INTERNET BANDA ANCHA SERVICIO DE CABLE MODEM
Descripción del servicio


Las redes HFC presenta la posibilidad de prestar el servicio de Internet Banda Ancha a través de un dispositivo instalado en al cabecera denominado CMTS ( Cable modems terminal system ) y unos dispositivos instalados los abonado denominados CM (Cable modems).
La prestación de este servicio se da gracias a la bidireccionalidad de la red HFC la cual permite tener un canal que lleva información en sentido de Cabecera a usuario denominado canal de Downstream , y otro canal que trae la información de los usuarios a cabecera denominado canal de Retorno o de Upstream.

Canal de downstream ( descendente )



Canal comprendido entre los 55.25 Mhz y los 860 Mhz de la red HFC destinado para los datos que viajan de la cabecera al usuario, sobre canales de 6 Mhz de ancho de banda, las frecuencias de 55.25 Mhz a 750 Mhz se usan para T.V analógica y de 750 Mhz a 860 Mhz para canales digitales; esta asignación de frecuencias depende de la cantidad de canales analógicos que se tengan en el servicio.
Para los canales digitales ( transmisión de datos ) se emplean modulaciones digitales de 64 QAM o 256 QAM con tramas MPEG, la información transmitida en este canal se multiplexa por distribución de frecuencia FDM, debido a las características de este canal donde la cabecera habla y los usuarios escuchan ( mensajes de Broadcast ) es posible alimentar 2000 usuarios con este canal.

Canal de upstream ( ascendente )
Canal comprendido entre los 4 Mhz y los 50 Mhz de la red HFC, destinado para los datos enviados del usuario a la Cabecera, también conocido como canal de retorno, debido a que este canal es mas susceptible al ruido que los canales de Downstream se usan modulaciones mas robustas como son QPSK o 16 QAM, la información es enviada a través de tramas Ethernet; la multiplexación usada para este canal es una combinación de FDM con TDM (multiplexación por distribución de tiempo), debido a las características de este canal en las redes HFC no se sobrepasa 250 usuarios de retorno por nodo.
Este ancho de banda lo comparten todos los hogares servidos por un nodo óptico. Los retornos de distintos nodos llegan a la cabecera por distintas vías ópticas o multiplexados a distintas frecuencias y/o longitudes de onda. Una señal generada por el equipo terminal de un abonado recorre la red de distribución en sentido ascendente, pasando por amplificadores bidireccionales, hasta llegar al nodo óptico. Allí convergen las señales de retorno de todos los abonadoslas cuales son transmitidas a través de medio óptico a cabecera. Un problema que presenta la estructura típica de la red de distribución en una red HFC es que, así como todas las señales útiles ascendentes convergen en un único punto (nodo óptico), también las señales indeseadas, ruido e interferencias, recogidas en todos y cada uno de los puntos del bus de coaxial, convergen en el nodo, sumándose sus potencias y contribuyendo a la degradación de la relación señal a ruido en el enlace digital de retorno. Este fenómeno se conoce como acumulación de ruido por efecto embudo (noise funneling). A esto hay que añadir el hecho inevitable de que el espectro del canal de retorno es considerablemente más ruidoso que el del canal descendente, sobre todo su parte más baja, entre 5 y 20 Mhz.
La red de distribución de cable coaxial actúa como una gran antena que recoge señales indeseadas y las suma a las señales de retorno de los usuarios, afectando todo el espectro del canal de retorno, esto hace al canal de Upstream más susceptible al ruido que el canal de Downstream.



CMTS ( Cable Modem Terminal System )
Este equipo se encuentra instalado en la cabecera de la Red HFC, su finalidad es permitir que la red HFC pueda prestar servicios de datos a alta velocidad; para proporcionar dichos servicios de alta velocidad se conecta el CMTS a internet mediante enlaces de datos de alta capacidad a un proveedor de servicios de red, se conecta el CMTS también a la Red HFC con el fin de establecer comunicación con los CM conectados en el extremo de los abonados.
El CMTS realiza una interfaz entre la Red HFC e Internet, el trafico que llega desde Internet es enrutado a través del CMTS a la Red HFC; el tráfico viaja por la red HFC para acabar en el CM del domicilio del abonado.Obviamente, el tráfico que sale del domicilio del abonado pasará por el CM y saldrá a Internet siguiendo el camino contrario, un CMTS típico, permite al ordenador del abonado obtener una dirección IP mediante un servidor DHCP. Además, aparte de la IP, también suele asignar la puerta de enlace, servidores DNS.
El CMTS también puede incorporar un filtrado básico como protección contra usuarios no autorizados y ciertos ataques. Se suele utilizar la regulación de tráfico para restringir las velocidades de transferencia de los usuarios finales, este puede actuar como bridge o router.
Típicamente y dependiendo del tipo y marca del CMTS este debe tener como mínimo una salida del canal de Downstream y varias entradas para los canales de Upstream, en el CMTS se configuran los parámetros que se van a trabajar sobre la Red HFC para la Transmisión de datos Basados en la Normatividad DOCSIS.
En el estará especificado que tipo de Modulación se usara tanto para Down como para Up, Ancho de Banda de ambos canales, Potencia de salida del canal de Down, potencia de entrada de los canales de Up, Tipo de demultiplexación de Up, frecuencias de Up y de Down y la serie DOCSIS a usar ( DOCSIS 1.0, DOCSIS 1.1, DOCSIS 2.0, DOCSIS 3.0).


Los servidores DHCP, TFTP y ToD Son externos al CMTS y están conectados a él, el Servidor DHCP (Protocolo de Configuración Dinámica de Anfitrión) asigna de manera dinámica las direcciones IP entre los cable módems y los PC del usuario, servidor TFTP (Protocolo Trivial de Transferencia de Archivos) habilita la transferencia del archivo de configuración al cable modem y la descarga de actualizaciones de software y el Servidor TOD (Hora del Día) establece marcas de tiempo para elaborar historiales y eventos en la red. El canal de Down es único para todo la red y viajara junto con los canales Analógicos de T.V, razón por la cuál el canal de Down que sale del CMTS es llevado al Combinador de la Cabecera para ser multiplexado en Frecuencia con la demás información que viaja hacia el usuario; los canales de Up con la información de retorno de los usuarios es ingresada a los CMTS según la distribución decidida sobre la red HFC, todos los datos de retorno llegan a la Cabecera ya sea de Nodos o de HUBs como se vera mas adelante en la Red de Fibra Óptica y troncal de la Red HFC. Una Cabecera puede llegar a tener varios CMTS dependiendo de la cantidad de usuarios en retorno con que cuente la red, la cantidad de CM que puede administrar un CMTS esta entre 2.000 y 10.000 usuarios dependiendo del tipo de equipo que se tenga.


EQUIPOSAMPLIFICADOR




====Es un equipo activo capaz de tomar una señal óptica de entrada y amplificarla, para ser retrasmitida o distribuirla.
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COMBINADOR





Para mezclar señales análogas y digitales se utilizan combinadores pasivos los cuales toman la señal de los canales que ya ha sido procesada.
COMBINADOR OPTICO

ENCODER

ANTENA

RECEPTOR




DOCSIS



La especificación DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) es un conjunto de estándares aprobado por CableLabs ( Cable Television Laboratories ) que garantiza la interoperabilidad de la tecnología empleada en la transmisión de datos a alta velocidad en una red de cable.CableLabs es quien se encarga de certificar el equipo que cumple las especificaciones DOCSIS y garantiza su adecuado funcionamiento en las redes de cable que adoptan el estándar. El proceso de desarrollo comenzó a mediados de la década de los 90; en marzo de 1997 se publicó la primera versión de DOCSIS, dos años después se certificó el primer equipo que cumplía con la especificación modificada (versión 1.1) y en diciembre de 2001 se publicó la versión 2.0, la versión de DOCSIS 3.0 se presento al mercado en el primer semestre del 2006, DOCSIS se convirtió en el estándar sobre el cual se desarrolla la mayoría de las innovaciones tecnológicas de la industria de cable.



Características Downstream:La transmisión Downstream permite modulación 64-QAM y 256-QAM sobre canales de 6 Mhz de ancho de banda. En el esquema 64-QAM, la máxima tasa nominal de transferencia de datos que puede alcanzarse es de aproximadamente 27 Mbps. Se considera tasa nominal de transferencia de datos a la transmisión relacionada con la detección y corrección de errores, mientras que la tasa total de transferencia representa a la misma transmisión, pero sin tomar en cuenta los errores que se presentan. La tasa de transferencia de símbolos es otra medida relacionada a la transmisión de datos que representa el número de símbolos que pueden ser enviados. Debido a que un símbolo puede tener diferentes estados, éste estará formado por más de un bit, razón por la cual, la tasa de transferencia de símbolos es menor a la tasa de datos. Como podrá observarse, 64-QAM utiliza símbolos de 6 bits (2 6 =64) y, como consecuencia, su tasa de transferencia de símbolos será de aproximadamente 5 Msím /seg. En la modulación 256-QAM, 8 bits constituyen un símbolo, lo que representa una transmisión de aproximadamente 5.3 Msím/seg, equivalente a una tasa máxima total de transferencia de datos de 42.88 Mbps y una tasa nominal máxima de aproximadamente 38 Mbps.Como se ha dicho anteriormente la transmisión downstream ocupa un canal de 6 MHz de ancho de banda dentro de un rango de frecuencias de 50 a 860 MHz, correspondiente al espectro "downstream" del cable. En términos de retraso para la transmisión en dirección al usuario, se considera aceptable un tiempo máximo de 0.8 ms para el tráfico entre la cabecera y el cable módem suscriptor más alejado. La relación portadora a ruido se refiere a la razón, expresada en decibeles, entre el nivel de la portadora de la señal y el nivel del ruido, DOCSIS indica que esta relación no deberá ser menor a 35 dB para la transmisión downstream. Son también parámetros importantes para la transmisión en dirección al usuario la distorsión compuesta de segundo orden, el nivel de intermodulación y el nivel máximo de la portadora analógica de video a la entrada del cable módem.



Debido a que en una transmisión downstream los datos se envían en el mismo espectro en que se encuentran los canales de televisión, es importante cuidar que la distorsión compuesta de segundo orden (CTB) no exceda ciertos límites. DOCSIS establece que esta forma de distorsión no lineal no deberá exceder 50 dBc (por dBc entiéndase los decibeles relativos al nivel de la portadora).



Mientras que la intermodulación se refiere al surgimiento de nuevas frecuencias como resultado de la suma y la diferencia de las armónicas de la señal a través de un elemento no lineal, el nivel de modulación cruzada ( X-MOD) consiste en el nivel de intermodulación causado por la modulación de la portadora de la señal deseada, por una señal no deseada. DOCSIS establece que este nivel de intermodulación no deberá exceder 40 dBc; estos parámetros de CNR (carrier noise relación), CTB (Composite triple Beat), CSO (Composite second order) y X MOD (Modulación cruzada) se detallaran mas adelante.








Características de Upstream
En la transferencia upstream, DOCSIS acepta dos formatos de modulación QPSK y 16-QAM y cinco diferentes tasas de transferencia de símbolos, relacionadas con el ancho de banda del canal que se ocupa. Para un canal de 0.2 MHz de ancho de banda, la tasa de transferencia de símbolos será de 160 ksím/seg, lo que representa una tasa nominal de datos para modulación QPSK de aproximadamente 0.3 Mbps y de 0.6 Mbps para 16-QAM.
La presencia de ruidos de mayor magnitud se evidencia en las frecuencias menores a 15 Mhz razón por la cual se trata de evitar el uso de dichas frecuencias , es importante tener en cuenta que la relación portadora a ruido que no deberá ser menor a 25 dB, y el retraso entre el cable módem más alejado y el CMTS o cable módem más cercano, que no podrá exceder 800 ms.



Capa de enlace
Protocolo de Control de Acceso al Medio MAC
El protocolo MAC basado en los estándares de la IEEE 802.14, esta por encima de la capa física dentro de la pila de protocolos, fluye información entre la estación (CM) y la cabecera. La responsabilidad principal es asegurar que la estación A esta concediendo permiso para enviar información hacia la cabecera sin chocar con la estación B o C u otra estación que quiera hacer algo desde el canal Upstream. El Protocolo de Resolución de Colisión (CRP) esta hecho para resolver resultados de colisiones desde dos o más estaciones que estén transmitiendo simultáneamente.
El MAC especifica las reglas que las estaciones deben emplear para solicitar el acceso al canal. A continuación se describe el procedimiento de acceso.




Compatibilidad entre DOCSIS 1.0 y 1.1



CMTS versión 1.0 es totalmente compatible con el Cable Modem Versión 1.0



CMTS versión 1.0 puede administrar Cable modems 1.1 aunque el funcionamiento de los CM 1.1 esta limitado a las características de la versión 1.0.



CMTS versión 1.1 es incompatible con la versión 1.0 para Cable modems ya que un CMTS 1.1 no puede administrar cable modems que operen bajo una especificación anterior.



CMTS versión 1.1 es totalmente compatible con el Cable Modem Versión 1.1


DOCSIS 2.0
Mejoras en la capa física de Upstream

Agrega codificación S-CDMA (Synchronous code division multiple access).


ncorpora mayores velocidades de Transmisión: 5.12 Msímbolos/seg (canal de 6.4 MHz de BW).


Utiliza modulaciones de mayor orden : 8QAM , 32QAM , 64QAM, y un ancho de banda de 6,4 Mhz.


Utiliza mayor corrección de errores (FEC).


Agrega mayor protección frente a ráfagas de ruido (Reed Solomon Interleaving).

Agrega mayor protección frente a reflexiones.


Beneficios de DOCSIS 2.0

Mejora la utilización del ancho de banda de upstream al permitir trabajar en bandas antes prohibidas por problemas de ruido.

Mejor eficiencia espectral al incorporar modulaciones de mayor orden.

Permite transmisiones simétricas. (igual velocidad downstream-upstream).

Mas robusto frente a problemas de ruido.


DOCSIS 3.0

La fortaleza de esta versión radica básicamente en dos importantes innovaciones: la “unión de canales” y el soporte de “IPv6”, el protocolo de Internet de próxima generación. El cable modem “escucha “varias portadoras descendentes y no sólo una como ocurría en las versiones anteriores de DOCSIS; las tramas DOCSIS descendentes y de retorno se multiplexan en diferentes frecuencias. La unión de canales es también de gran importancia en esta versión el término se refiere a que los datos se transmitirán desde y hacia los cable módems utilizando múltiples canales de RF en vez de uno sólo, como solía hacerse en las dos versiones anteriores de DOCSIS. Los canales no están físicamente unidos para transmitir la señal modulada digitalmente, sino que se unen de manera lógica para ensanchar el canal de comunicación. En el CMTS se distribuye la información para que viaje por diferentes canales y en el cable modem se recolecta y se ordena.


El cable modem DOCSIS 3.0 será capaz de recibir datos de manera simultánea provenientes de estos cuatro canales lógicos, que corresponden a un solo canal de mayor capacidad, aunque estén separados físicamente; es decir, ni siquiera deben ser canales de RF adyacentes. La importancia de este desarrollo indica que, al unir 10 canales convencionales, el enlace sería de 42.88 Mbps x 10= 420.88 Mbps y al unir 24 canales el enlace tendría una capacidad de 1,024.12 Mbps, o lo que es lo mismo, 1 Gbps, algo antes inimaginable para la transmisión de datos en una red de cable; los mismos resultados se pueden aplicar al canal de retorno, elevando significativamente la máxima tasa de transmisión del enlace en DOCSIS 2.0 de 30.72 Mbps.



RED TRONCAL



Es la parte de la red que distribuye las señales multiplexadas en frecuencia desde la cabecera hasta la red de distribución, recibe también la información de la señal de retorno de los abonados de la red de distribución y la lleva hasta la cabecera; esta sección de la red HFC esta conformada por fibra óptica.
Con la utilización de la red de fibra óptica se pretende llegar a puntos distantes y céntricos de las zonas de cubrimiento de la red HFC con el fin de realizar la distribución en cable coaxial garantizando la mínima distorsión de la señales para servicios de video, datos y voz según sea el caso.


FIBRA OPTICAEl cable de fibra esta compuesto por un núcleo de vidrio rodeado por una cubierta concéntrica, también de vidrio. Los dos vidrios tienen índices de refracción diferentes, por lo tanto la luz se confina en el núcleo central por causa de la reflexión total interna



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Las dimensiones típicas de una fibra son:

Cubierta plástica: 250 µm
Cubierta de vidrio: 125 µm



Nucleo de vidrio: 10µm

De los dos tipos de fibra básicos: Multimodo y monomodo; para las redes HFC se utiliza la fibra óptica monomodo, ya que esta da la posibilidad establecer comunicaciones ópticas a largas distancias, estas permiten que se transmita un único modo y se evite la dispersión multimodal. Los diámetros de núcleo y cubierta típicos para estas fibras son de 9/125 mm. Las fibras monomodo también se caracterizan por una menor atenuación que las fibras multimodo, aunque como desventaja resulta más complicado el acoplamiento de la luz y las tolerancias de los conectores y empalmes son más estrictas. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias y transmitir elevadas tasas de bit, las cuales vienen limitadas principalmente por la dispersión cromática y los efectos no lineales. Las fibras monomodo estándar se caracteriza por una atenuación en torno a los 0,2 dB/km y una dispersión cromática de unos 16 ps/km-nm en tercera ventana (1550 nm). La longitud de onda de dispersión nula se sitúa en torno a los 1310 nm (segunda ventana) donde su atenuación aumenta ligeramente. Está normalizada en la recomendación ITU G.652 y existen millones de km de este tipo de fibra instalados en redes ópticas de todo el mundo, que se benefician de sus bajas pérdidas a 1550 nm.

Perdidas típicas en los cables de fibra óptica que se deben tener en cuenta para realizar un enlace óptico.

Perdidas en la fibra:


0.35 dB por Kilómetro con 1310 nanometros de longitud de onda,

0.25 dB por Kilómetro con 1550 nanometros de longitud de onda.
Perdidas por empalmes:


Entre 0.05 y 0.2 dB por cada union.
Perdidas en los conectores:


Entre 0.1 y 0.4 db por cada conector tipo FC-PC
Margen de seguridad:

se debe dejar un margen de 0.5dB para empalmes de mantenimiento.


TIPOS DE FIBRA OPTICA
Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagación. Y según el modo de propagación tendremos dos tipos de fibra óptica: multimodo y monomodo.








Fibra multimodo

Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km, es simple de diseñar y económico.
El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.
Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo:



Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión modal.
Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de distintos materiales.


Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras multimodo según su ancho de banda se incluye el formato OM3 (multimodo sobre láser) a los ya existentes OM1 y OM2 (multimodo sobre LED).

OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores
OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores
OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet (300 m), usan láser (VCSEL) como emisores.

Bajo OM3 se han conseguido hasta 2000 MHz·Km (10 Gbps), es decir, una velocidades 10 veces mayores que con OM1.Fibra monomodoUna fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gb/s).



Tipos según su diseñoDe acuerdo a su diseño, existen dos tipos de cable de fibra ópticaCable de estructura holgadaEs un cable empleado tanto para exteriores como para interiores que consta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo y provisto de una cubierta protectora. Cada tubo de fibra, de dos a tres milímetros de diámetro, lleva varias fibras ópticas que descansan holgadamente en él. Los tubos pueden ser huecos o estar llenos de un gel hidrófugo que actúa como protector antihumedad impidiendo que el agua entre en la fibra. El tubo holgado aísla la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable. Su núcleo se complementa con un elemento que le brinda resistencia a la tracción que bien puede ser de varilla flexible metálica o dieléctrica como elemento central o de hilaturas de Aramida o fibra de vidrio situadas periféricamente.Cable de estructura ajustadaEs un cable diseñado para instalaciones en el interior de los edificios, es más flexible y con un radio de curvatura más pequeño que el que tienen los cables de estructura holgada. Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central de tracción, todo ello cubierto de una protección exterior. Cada fibra tiene una protección plástica extrusionada directamente sobre ella, hasta alcanzar un diámetro de 900 µm rodeando al recubrimiento de 250 µm de la fibra óptica. Esta protección plástica además de servir como protección adicional frente al entorno, también provee un soporte físico que serviría para reducir su coste de instalación al permitir reducir las bandejas de empalmes.Componentes de la fibra ópticaDentro de los componentes que se usan en la fibra óptica caben destacar los siguientes: los conectores, el tipo de emisor del haz de luz, los conversores de luz, etc. Transmisor de energía óptica. Lleva un modulador para transformar la señal electrónica entrante a la frecuencia aceptada por la fuente luminosa, la cual convierte la señal electrónica (electrones) en una señal óptica (fotones) que se emite a través de la fibra óptica. Detector de energía óptica. Normalmente es un fotodiodo que convierte la señal óptica recibida en electrones (es necesario también un amplificador para generar la señal) Su componente es el silicio y se conecta a la fuente luminosa y al detector de energía óptica. Dichas conexiones requieren una tecnología compleja.Tipos de conectores

Estos elementos se encargan de conectar las líneas de fibra a un elemento, ya puede ser un transmisor o un receptor. Los tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los que podemos encontrar se hallan los siguientes:

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Tipos de conectores de la fibra óptica.

FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones.

FDDI, se usa para redes de fibra óptica.

LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos.

SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos.
ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.



Emisores del haz de luz

Estos dispositivos se encargan de convertir la señal eléctrica en señal luminosa, emitiendo el haz de luz que permite la transmisión de datos, estos emisores pueden ser de dos tipos:

LEDs. Utilizan una corriente de 50 a 100 mA, su velocidad es lenta, solo se puede usar en fibras multimodo, pero su uso es fácil y su tiempo de vida es muy grande, además de ser económicos.
Lasers. Este tipo de emisor usa una corriente de 5 a 40 mA, son muy rápidos, se puede usar con los dos tipos de fibra, monomodo y multimodo, pero por el contrario su uso es difícil, su tiempo de vida es largo pero menor que el de los LEDs y también son mucho más costosos.

ESTRUCTURA DE LA RED TRONCAL


La red troncal usa la topología anillo, estrella o la combinación de ambas, estas estructuras usan generalmente tecnologías PDH (Jerarquía digital Plesiòcrata) o SDH (Jerarquía digital sincrona) que permite tener redes basadas en ATM (Modo de transferencia sincrono); la utilización de topología de anillo redundantes da confiabilidad a la red ya que ante cortes no previstos de una de las rutas de fibra la información viajara por alguna de las rutas alternas.





Topologías anillo y estrella con redundancia para red troncal.

Los Hubs están conformados por Transmisores y receptores ópticos, encargados de recibir la señal óptica amplificarla y redistribuirla nuevamente en forma de señal óptica; en otras palabras son centros de distribución de la señal óptica proveniente de la cabecera.
Por su parte los Nodos ópticos son equipos encargados de recibir la señal óptica y convertirla a señal eléctrica para ser entregada a la red de distribución, es la estación final de la señal óptica; estos equipo entregaran la señal a un sector geográfico de mas o menos 2000 casas pasadas, en el nodo óptico termina la red troncal y empieza la red de distribución. Topología anillo estrella: Anillo entre Hubs y estrella al nodo.





Fig 40. Anillo estrella

Topología doble anillo: Anillo entre Hubs y anillo entre nodos.





Fig 41. Doble anillo
Topología anillo – anillo – estrella: Introduce el concepto de HUB secundario, anillo HUBs primarios y anillo HUBs secundarios, estrella de Hub secundario al nodo.






Fig 42. Anillo-anillo-estrella


Distribución del canal de Downstream en la Red Troncal

La señal del canal de down multiplexada en frecuencia que sale de los combinadores de cabecera es entregada a transmisores ópticos encargados de convertir la señal eléctrica en ópticas, para ser llevadas a Hubs o a nodos ópticos de acuerdo al diseño planteado de la red HFC.
La señal de down en la red HFC puede ser distribuida en forma Broadcast o Narrowcast, en Broadcast la información es la misma para todos lo puntos de la red, todos los usuarios reciben la misma información, en Narrowcast se transmite información diferenciada según el cliente o la región geográfica. Las diferentes variantes de la arquitectura HFC permiten segmentar el área de cobertura enviando información específica según el nodo, grupo de nodos o HUB.
La distribución Narrowcast es muy usada para inserción de publicidad diferente para cada zona, programación diferente para distintos segmentos de mercado.


Distribución del canal de Upstream en la Red Troncal




La señal de Upstream proveniente de los abonados de la red llega a través de la red de distribución al nodo óptico el cual recibe la señal eléctrica entregada por el cable coaxial y la convierte en señal óptica, esta señal es llevada a un Hub en donde se recibe y transmite nuevamente a la cabecera en donde se convierte en señal eléctrica, en la red troncal el canal de Down y el de up viajan por caminos diferentes.

Cada canal de Upstream proveniente de un nodo utiliza un hilo de fibra óptica para llevar la información de los usuarios al Hub, del Hub la información es reenviada a la cabecera utilizando también varios hilos de fibra óptica, con el fin de disminuir la utilización de gran cantidad de hilos de fibra se utilizan diferentes técnicas de multiplexación de longitud de onda como son WDM o CWDM (coarse wave division multiplexing), SWDM (sparse wave division multiplexing), DWDM (dense wave division multiplexing); permitiendo llevar diferentes canales de Upstream por un mismo hilo de fibra.
WDM o CWDM

Permite multiplexar una longitud de onda cercana a los 1310nm y otra a los 1550nm.

SWDM

Una longitud de onda de 1310nm se combina hasta con 8 de 1550nm.
Estabilidad de los láser DFB de 15 nm .
Longitudes de onda espaciadas en 20 nm .
Valores nominales de longitud de onda de 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 y 1610 nm.
Amplio rango de longitudes de onda no permite el uso de amplificadores ópticos EDFA (Erbium Doped Fibre Amplifier)
Adecuado para cubrir links de hasta 13 dB de presupuesto óptico.


DWDM

Usualmente cubre la banda C de 1520 a 1570 nm.
La ITU (International Telecommunications Union) ha definido un set de longitudes de onda Standard que se conoce como grilla ITU.
Espaciamiento grilla ITU de 100 GHz o 0.8 nm.
Canales ITU comienzan con CH 0 de 1577.86 nm


Tecnología actual permite transmisión de señales analógicas con técnicas DWDM hasta 8 long. de onda por fibra (16 en condiciones especiales).



CALCULOS DE FIBRA OPTICA



Atenuacion En Fibra Coaxial



AT= AF + AI + AC + AEAT= Atenuacion total de la fibraAF= Atenuacion en fibraAI= Atenuacion por inserciónAC= Atenuación por conectorAE= Atenuación por empalme.



AF= 0.35dB / Km ------ 1310nm0.25dB / Km ------ 1550nm



AT= Led ----------- 1.5dBLasser -------- 0.5dB



AE= N= Distancia / carrete - 1
Ntotal= N + 2
= 0.1 dB / empalme * Ntotal


Pmin (tx) = Potencia de rececion aceptable + Atenuacion total





EJEMPLO:
DETERMINE: las perdidas totales, el tipo de conector y la longitud de onda adecuada y transmisor. si se dece hacer la conecion de dos redes lan se distan a 77 Km considere para el diseño:

Los carretes suministrados son de 5 Km
la potencia de recepcion aceptable entre -3 a 1 dB.



SOLUCION



AF = 77Km * 0.35 dB / Km = 26,9577Km * 0.25 dB / Km = 19.25



AI = lasser 0.5 dB



AC = SC/APC = 1.5 * 2 = 3dBSC/ DC = 3.5 * 2 = 7dB

AE = N = 77Km / 5 Km - 1 = 14.4

Ntotal = 14.4 +2 = 16.40.1dB * 16.4= 1.64 dB



AT = 26.95 + 3.0 + 1.64 + 0.5 = 31.49dBAT = 26.95 + 7.0 + 1.64 + 0.5 = 36.09dBAT = 19.25 + 3.0 + 1.64 + 0.5 = 24.39dBAT = 19.25 + 7.0 + 1.64 + 0.5 = 28.39dB


Para hallar la potencia min se coge el valor que ahiga dado menor en atenuacion total.


Pmin = -3 + 24.39 + 1

= 23.39dB

RED DE DISTRIBUCION
Esta es la encargada de llevar la señal del nodo óptico a través de cable coaxial a los usuarios, estas señales son eléctricas y se expresan en dB, siendo común la utilización de dBmv.
La red de distribución esta formada por elementos pasivos y activos de tipo exterior adecuados para la intemperie, y la interconexión de los elementos a través de cables coaxiales semiflexibles siendo común la utilización del cable L.500; la ubicación de estos elementos, la utilización, tipos y la cantidad de elementos a usar es definido por un diseño previo a la construcción de la red HFC, convirtiéndose el diseño en una herramienta que garantiza niveles de la señal óptimos en el extremo del usuario, en el diseño se debe procurar usar la menor cantidad de amplificadores posibles con el fin de reducir las distorsiones ocasionadas en la señal debido al uso de amplificadores en cascada, lo típico en una red HFC son máximo 4 o 5 amplificadores en cascada.
Sobre el cable coaxial la comunicación es full duplex esto quiere decir que la cabecera y los usuarios se comunican simultáneamente, además de los datos que viajan de cabecera a usuario y de usuario a cabecera, por el cable viaja también una tensión de corriente alterna que se utiliza para telealimentar a todos los amplificadores de la red, esto es posible debido al efecto piel el cual permite que las altas frecuencias de la señal de RF viajen sobre la capa superficial del núcleo del coaxial, mientras la baja frecuencia de la señal de AC tendera a viajar por el intermedio del núcleo ;la señal AC se transformara a tensión continua necesaria para el funcionamiento de elementos activos de la red, esta transformación es efectuada en fuentes conmutadas que forman parte del elemento activo. El voltaje AC es insertado a la red a través de fuentes generalmente con respaldo de baterías, cuyo funcionamiento se detallara mas adelante.





BALANCEO DE LA RED DE DISTRIBUCION
Los procesos de balanceo de tanto en forward como en retorno de la red consiste en entregar a la salida de los amplificadores la potencia especificada en los planos, la entrada mínima de potencia de un amplificador debe ser la especificada en las características técnicas del equipo, esto puede variar deacuerdo al fabricante.

Ecualizador de entrada para forward
Atenuador de entrada para forward
Ecualizador de salida para forward
Atenuador de entrada para retorno
Atenuador de entrada para el retorno
Atenuador de salida para el retorno
Ecualizador de salida para el retorno

Los valores obtenidos a la salida del amplificador consiste en la variación de los ecualizadores o atenuadores utilizados en cada una de las etapas de amplificación; el proceso de balanceo para cada uno de los canales Upstream o downstream se realiza de forma independiente.
Por ejemplo para forward si se tiene una entrada de potencia en un amplificador LE de 18/20 dBmv y se sabe por las especificaciones técnicas del amplificador LE que se debe alimentar con 15 dBmv tanto en los canales altos como en los bajos; lo primero que debe hacerse es saber en que valor se deben ecualizar las frecuencias bajas para que estén en igual valor que las altas; este calculo se reduce a una simple resta en donde a la potencia de las frecuencias bajas se le resta la potencia de las frecuencias altas para saber el valor del ecualizador a utilizar, para nuestro ejemplo necesitaríamos un ecualizador de 2 para obtener una potencia de 18/18 dBmv en la entrada del atenuador, sabemos que la entrada al amplificador debe ser de 15 dBmv y tenemos una señal de 18 dBmv en ambas frecuencias, por esta razón se debe utilizar un atenuador de 3 dBmv para obtener los 15 dBmv que se necesitan a la entrada de la primera etapa de amplificación.
El ecualizador de salida y el atenuador de salida deben de dejarse en cero para verificar que señal se tiene a la salida del amplificador y así buscar los valores adecuados de potencia que cumplan con los especificados en los diseños; supongamos que el amplificador con un ecualizador y un atenuador de cero nos da una salida de 50/50 dBmv; y en la salida del amplificador debe tenerse según el diseño 45/39 dBmv; lo primero es buscar un valor de ecualizador que me de la pendiente entre los canales bajos y altos, como vemos la pendiente debe de ser de 6 dBmv, al cambiar el ecualizador de 0 por uno de 6 tendríamos una salida de 50/44, ya tenemos la pendiente de 6 entre altas y bajas, ahora necesitamos atenuar en 5 dBmv para obtener una salida de 45/39 dBmv, así quedaría el amplificador balanceado en forward.

Para el balanceo del retorno se debe garantizar entrada de 20 dBmv a cada uno de los activos conectados a la red, para esto se debe generar una señal de 20 dBmv a la entrada de retorno del primer activo de la cascada y garantizar una entrada a cabecera de no menos de 20 dBmv, el valor de llegada del retorno es atenuada en cabecera para garantizar 0 dBmv a la entrada del CMTS, este es el valor de potencia estándar que debe manejarse para una buena comunicación entre el CM y el CMTS; los valores de ecualizador y atenuación que se coloque en el activo dependerá de la señal que este llegando a la cabecera y no de la misma salida del amplificador que es la forma de balanceo que se utiliza para el forward; el procedimiento de transmitir y recibir en cabecera se realiza con cada uno de los activos conectados a la red de un nodo especifico, de esta forma se obtiene un nodo balanceado para el retorno.

La medición en cabecera de los valores transmitidos por el generador en cada uno de los activos se puede realizar a través de un medidor de campo conectado al canal de Upstream del nodo del cual se esta transmitiendo, este equipo generara una señal de respuesta del valor medido del canal de upstream, esta señal de respuesta es enviada a través del canal de downstream para que sea leída por el equipo conectado en la red y así saber que valor se esta recibiendo en cabecera para realizar cálculos de ecualización y atenuación.
Con esta forma de balanceo se garantiza que cada uno de los cables modems conectada a la red pueda ser escuchado por el CMTS y así se garantiza una comunicación efectiva entre ambos.
Cada uno de los CM conectados a la red transmitirán potencias diferentes dependiendo de la distancia que tengan del amplificador que los alimenta, como se dijo en apartados anteriores un Cable modem aumenta su potencia de transmisión hasta que sea escuchado por el CMTS de hay que todos estén trasmitiendo valores diferentes de potencia.



CABLE COAXIAL



Un cable coaxial puede ser definido como un cable conformado por dos conductores metálicos separados por un dieléctrico el conductor central o núcleo esta hecho de aluminio recubierto por cobre y el conductor externo o malla de apantallamiento se realiza en aluminio, el dieléctrico generalmente se fabrica de polietileno y el recubriendo externo del cable con pvc; la cantidad de mallas de apantallamiento varían según el tipo de cable igualmente el tipo de dieléctrico y el diámetro del conductor central. La forma de fabricación del conductor central (aluminio recubierto por cobre) se debe al aprovechamiento del llamado efecto piel que se presenta en los cables, este consiste en que los electrones a altas frecuencias (como las que se manejan a nivel de RF de 5MHz a 860 Mhz ) tienden a viajar por la superficie del cable y teniendo en cuenta que en el cable coaxial las perdidas en las frecuencias altas es mayor que en las frecuencias bajas el recubriendo del núcleo se realiza en cobre el cual es un excelente conductor, sabiendo que las bajas frecuencias sufren atenuaciones menores y tienden a viajar por el centro del núcleo se hace innecesario la construcción de todo el núcleo en cobre, se realiza entonces en aluminio con el fin de disminuir los costos de fabricación del cable coaxial





















La malla de apantallamiento en el cable coaxial protege la señal de interferencias externas el porcentaje de apantallamiento varia de acuerdo a cada fabricante, encontrando en el mercado cables hasta de 90% de apantallamiento.

Tipos de Cable Coaxial


Cable coaxial flexible


Este cable es el utilizado en la red de abonado, dentro de los cables flexibles se encuentran los cables RG59, RG6 y RG11; esta denotación simboliza la medida del diámetro del conductor en pulgadas.Estos cables pueden ser del tipo simple, doble o cuádruple mallado siendo este ultimo el mas utilizado por sus mejores características de blindaje, pueden tener un mensajero o portante el cual es un cable de acero adherido al revestimiento de pvc y sirve para sujetar el cable en caso de tendidos aéreos.










Cables semiflexibles



El tipo de conductor externo (malla) en este tipo de cable es semirigido ya que no se trata de pequeños conductores trenzados sino de un tubo de aluminio, el cual también posee mejore cualidades mecánicas. Se utiliza para el tendido de redes troncales y de distribución ya que la resistencias que brinda a la señal por metro es menor que el cable flexible, dentro de este tipo de cable los mas utilizados son el .500, QR540 y .750, que corresponden a la medida del diámetro del conductor externo en pulgadas, también se construyen con un mensajero para el tendido aéreo; el cable mas utilizado en las red de distribución de las redes HFC es el .500.




Estandares del cable coaxial

La mayoría de los cables coaxiales tienen una impedancia característica de 50, 52, 75, o 93 Ω. La industria de RF usa nombres de tipo estándar para cables coaxiales. En las conexiones de televisión (por cable, satélite o antena), los cables RG-6 son los más comúnmente usados para el empleo en el hogar, y la mayoría de conexiones fuera de Europa es por conectores F.Aquí mostramos unas tablas con las características:Tabla de RG:
TipoImpedancia [Ω]NúcleodieléctricoDiámetroTrenzadoVelocidad
tipo[in][mm][in][mm]
RG-6/U751.0 mmSólido PE0.1854.70.3328.4doble0.75
RG-6/UQ75
Sólido PE

0.2987.62
RG-8/U502.17 mmSólido PE0.2857.20.40510.3
RG-9/U51
Sólido PE

0.42010.7
RG-11/U751.63 mmSólido PE0.2857.20.41210.5
0.66
RG-58500.9 mmSólido PE0.1162.90.1955.0simple0.66
RG-59750.81 mmSólido PE0.1463.70.2426.1simple0.66
RG-62/U92
Sólido PE

0.2426.1simple0.84
RG-62A93
ASP

0.2426.1simple
RG-174/U500.48 mmSólido PE0.1002.50.1002.55simple
RG-178/U507x0.1 mm Ag pltd Cu clad SteelPTFE0.0330.840.0711.8simple0.69
RG-179/U757x0.1 mm Ag pltd CuPTFE0.0631.60.0982.5simple0.67
RG-213/U507x0.0296 en CuSólido PE0.2857.20.40510.3simple0.66
RG-214/U507x0.0296 enPTFE0.2857.20.42510.8doble0.66
RG-218500.195 en CuSólido PE0.660 (0.680?)16.76 (17.27?)0.87022simple0.66
RG-223502.74mmPE Foam.2857.24.40510.29doble
RG-316/U507x0.0067 inPTFE0.0601.50.1022.6simple

Designaciones comerciales:
TipoImpedancia. [Ω]núcleodieléctricodiámetroTrenzadoVelocidad
tipo[in][mm][in][mm]
H15550






0.79
H50050






0.82
LMR-19550







LMR-200 HDF-200 CFD-200501.12 mm CuPF CF0.1162.950.1954.95
0.83
LMR-400 HDF-400 CFD-400502.74 mm Cu y AlPF CF0.2857.240.40510.29
0.85
LMR-600504.47 mm Cu y AlPF0.45511.560.59014.99
0.87
LMR-900506.65 mm BC tuboPF0.68017.270.87022.10
0.87
LMR-1200508.86 mm BC tuboPF0.92023.371.20030.48
0.88
LMR-17005013.39 mm BC tuboPF1.35034.291.67042.42
0.89