1

Banda Ancha ResidencialPrimera parte

Master de Telemática, Mondragon Unibertsitatea

San Sebastián, 10-11 de mayo de 2001

Rogelio Montañana

Universidad de Valencia

(rogelio.montanana@uv.es)

http://www.uv.es/~montanan/Mondragon2001/acceso_resid_1.ppt

2

Sumario

• Introducción

• Fundamentos técnicos

• Redes CATV

• ADSL y xDSL

• Sistemas por microondas: LMDS

• Comparación de las diversas tecnologías

3

Características de RBB

• Acceso con caudal superior a RDSI básico (128 Kb/s).

• Comunicación full dúplex (puede ser asimétrica)• Precio moderado• Usuario inmóvil (conexión por cable o por medios

inalámbricos)• Normalmente conexiones permanentes (tarifa

plana)

4

Aplicaciones de RBB

• La prevista en 1995: VoD (Video on Demand), NVoD (Near Video on Demand). Dudosa rentabilidad.

• En la actualidad: Fast Internet (navegación web, teleenseñanza, teletrabajo, videoconferencia, etc.)

• Convergencia con TV digital (DVB, Digital Video Broadcast)– DVB-S: Satélite– DVB-C: Cable– DVB-T: Terrestre

5

Fuente: http://www.pioneerconsulting.com/globalbroadband/index.html

6

Limitaciones del RBB

• Bajo costo de mantenimiento (4.000-8.000 ptas/mes)

• Bajos costes de instalación. • Compatible con cableado doméstico (par

telefónico o cable coaxial de antena de TV).• Autoconfiguración y autoprovisionamiento

(instalable por el usuario final).• Manejo sencillo.

7

Sumario

• Introducción

• Fundamentos técnicos

• Redes CATV

• ADSL y xDSL

• Sistemas por microondas: LMDS

• Comparación de las diversas tecnologías

8

Fundamentos técnicos de RBB

• Modelo de referencia• Medios físicos de transmisión de la

información digital.• Límites en la capacidad de transmisión de la

información digital. Teorema de Nyquist y Ley de Shannon

• Control de errores• Multicast

9

Arquitectura de una red RBB

• Modelo de referencia RBB– Servidor– Red del proveedor de contenidos (ATM,

enlaces Punto a Punto, Frame Relay, etc.)– Red de transporte (ATM, Packet Over SONET)– Red de acceso RBB (CATV, ADSL, etc.)– Terminador de red (Ethernet, USB)– Cliente

10

Arquitectura completa de una red RBB

AccessNetwork

ISP (POP)

RegionalBroadbandNetwork

CO

Corporate Networks

RegionalOperationCenter

Internet

ContentProviders

Network AccessProvider

ServiceProviders

CustomerPremise

Red de Datos de un operador

Cabecera Cable TV

Comp B

Comp A

InalámbricoPOTSRDSICableFrameATMFUNI

D/C D/C

ISP1

ISP2

IDSL/ SDSL

ADSLVDSL/ ATM

D/CD/C

DSLAM

BackboneSONET/ATM

Switch

12

Medios de transmisión de la información digital

• Cables – Metálicos (de cobre)

• Coaxial: CATV (redes de TV por cable)

• Par trenzado: ADSL

– Fibra óptica monomodo: redes de transporte, FTTC (Fibre To The Curb), FTTH (Fibre To The Home)

• Aire (microondas): Satélites, LMDS

13

Problemas de las señales de banda ancha en cables metálicos

• Atenuación– Es la reducción de la potencia de la señal con la

distancia.– Motivos:

• Calor

• Emisión electromagnética al ambiente

– La atenuación es el principal factor limitante de la capacidad de transmisión de datos.

14

Problemas de las señales de banda ancha en cables metálicos

• Factores que influyen en la atenuación:– Grosor del cable: menor atenuación cuanto más grueso

(a menos resistencia menos pérdida por calor)

– Frecuencia: a mayor frecuencia mayor atenuación (proporcional a la raíz cuadrada)

– Tipo de cable: menor atenuación en coaxial que en par trenzado (menos emisión electromagnética)

– Apantallamiento (solo en coaxial): a mas apantallamiento menor atenuación (menos emisión electromagnética)

15

Atenuación en función de la frecuencia para un bucle de abonado típico (cable de pares)

3,7 Km

5,5 Km

Frecuencia (KHz)

00

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

-20

-120

-100

-80

-60

-40

Ate

nu

ació

n (

dB

)

16

Problemas de las señales de banda ancha en cables metálicos

• Desfase:– Es la variación de la velocidad de propagación de la

señal en función de la frecuencia. Resulta importante cuando se utiliza un gran ancho de banda

• Interferencia electromagnética:– Externa (motores, emisiones de radio y TV, etc.). Es

mucho mayor en cable no apantallado

– De señales paralelas:diafonía o crosstalk (efecto de cruce de líneas). El crosstalk también aumenta con la frecuencia

17

Crosstalk

La señal inducida en cables vecinos se propaga en ambas direcciones

La señal eléctrica transmitida por un par induce corriente en pares vecinos

21

Distinción entre bit y baudio

• Bit (concepto abstracto): unidad básica de almacenamiento de información (0 ó 1)

• Baudio (concepto físico): veces por segundo que puede modificarse la característica utilizada en la onda electromagnética para transmitir la información

La cantidad de bits transmitidos por baudio depende de cuantos valores diferentes pueda tener la señal transmitida.

Ej.: fibra óptica, dos posibles valores, luz y oscuridad (1 y 0):

1 baudio = 1bit/s.

22

Distinción entre bit y baudioCon tres posibles niveles de intensidad se podrían definir cuatro

símbolos y transmitir dos bits por baudio (destello):Símbolo 1: Luz fuerte: 00Símbolo 2: Luz media: 10Símbolo 3 Luz baja: 01Símbolo 4 Oscuridad: 00

Pero esto requiere distinguir entre los tres posibles niveles de intensidad de la luz

En cables de cobre se suele transmitir la información en una onda electromagnética (corrientes eléctricas). Para transmitir la información digital se suele modular usando la amplitud, frecuencia o fase de la onda transmitida.

23 Cambios de fase

0 0 0 00 01 1 1 1 1 00

Señal binaria

Modulación en fase

Modulación en frecuencia

Modulación en amplitud

Modulación de una señal digital

24

Distinción entre bit y baudio

En algunos sistemas en que el número de baudios esta muy limitado (p. ej. módems telefónicos) se intenta aumentar el rendimiento poniendo varios bits/s por baudio:

2 símbolos: 1 bit/s por baudio4 símbolos: 2 bits/s por baudio8 símbolos: 3 bits/s por baudio

Esto requiere definir 2n símbolos (n=Nº de bits por baudio). Cada símbolo representa una determinada combinación de amplitud (voltaje) y fase de la onda.

La representación de todos los símbolos posibles de un sistema de modulación se denomina constelación

25

Constelaciones de algunas modulaciones habituales

Amplitud

Fase

Binaria

simple

1 bit/símb.

1

0

2B1Q

(RDSI)

2 bits/símb.

2,64 V

0,88 V

-0,88 V

-2,64 V 00

01

10

11

QAM de 32 niveles

(Módems V.32 de 9,6 Kb/s)

5 bits/símbolo

11111 11000

0110100011

00100

QAM de

4 niveles

2 bits/símb.

01

0010

11

Portadora

26

Modulaciones más utilizadas en RBB

Técnica Símbolos Bits/símbolo Utilización

QPSK

(4QAM)

4 2 CATV ascendente, satélite, LMDS

16QAM 16 4 CATV ascendente, LMDS

64QAM 64 6 CATV descendente

256QAM 256 8 CATV descendente

Varias Hasta 65536

Hasta 16 ADSL

• QPSK: Quadrature Phase-Shift Keying

• QAM: Quadrature Amplitude Modulation

27

Teorema de Nyquist (1924)

• El número de baudios transmitidos por un canal nunca puede ser mayor que el doble de su ancho de banda (dos baudios por hertzio).

• En señales moduladas estos valores se reducen a la mitad (1 baudio por hertzio). Ej:– Canal telefónico: 3 KHz 3 Kbaudios– Canal ADSL: 1 MHz 1 Mbaudio– Canal TV PAL: 8 MHz 8 Mbaudios

• Recordemos que se trata de valores máximos

28

Teorema de Nyquist (1924)

• El Teorema de Nyquist no dice nada de la capacidad en bits por segundo, ya que usando un número suficientemente elevado de símbolos podemos acomodar varios bits por baudio. P. Ej. para un canal telefónico:

Anchura Símbolos Bits/Baudio Kbits/s

3 KHz 2 1 3

3 KHz 8 3 9

3 KHz 1024 10 30

29

Ley de Shannon (1948)

• La cantidad de símbolos (o bits/baudio) que pueden utilizarse dependen de la calidad del canal, es decir de su relación señal/ruido.

• La Ley de Shannon expresa el caudal máximo en bits/s de un canal analógico en función de su ancho de banda y la relación señal/ruido :

Capacidad = BW * log2 (1 + S/R) donde: BW = Ancho de Banda S/R = Relación señal/ruido Este caudal se conoce como límite de Shannon.

30

Ley de Shannon: Ejemplos

• Canal telefónico: BW = 3 KHz y S/R = 36 dB – Capacidad = 3,3 KHz * log2 (3981)† = 39,5 Kb/s

– Eficiencia: 12 bits/Hz

• Canal TV PAL: BW = 8 MHz y S/R = 46 dB– Capacidad = 8 MHz * log2 (39812)‡ = 122,2 Mb/s

– Eficiencia: 15,3 bits/Hz

† 103,6 = 3981‡ 104,6 = 39812

31

Errores de transmisión

• Se dan en cualquier medio de transmisión, especialmente en RBB ya que:– Se utilizan cables de cobre (coaxial en CATV y

de pares en ADSL)– Se cubren distancias grandes– El cableado esta expuesto a ambientes hostiles

(interferencias externas) • Los errores se miden por la tasa de error o BER

(Bit Error rate). El BER es la probabilidad de error de un bit transmitido

32

Errores de transmisión

• Algunos valores de BER típicos:– Ethernet 10BASE-5: <10-8

– Ethernet 10/100/1000BASE-T: <10-10

– Ethernet 10/100BASE-F, FDDI: < 4 x10-11 – Fiber Channel, SONET/SDH:<10-12

– CATV, ADSL, Satélite: < 10-5 - 10-7

• Los flujos MPEG-2 (utilizados en TV digital) requieren BER < 10-10 - 10-11

33

Errores de transmisión• Ante la aparición de errores se pueden adoptar las siguientes

estrategias:– Ignorarlos– Detectarlos y descartar la información errónea. Requiere

un código detector de errores o CRC (Cyclic Redundancy Code). Introduce un overhead pequeño.

– Detectarlos y pedir retransmisión. Requiere CRC. El overhead depende de la tasa de errores.

– Detectarlos y corregirlos en recepción. Requiere un código corrector de errores o FEC (Forward Error Correction), que tiene un overhead mayor que el CRC pues tiene que incorporar más redundancia.

34

Control de errores. FEC

• La TV Digital (y por tanto la RBB) utiliza códigos correctores o FEC (Forward Error Correction). No se puede pedir retransmisión por varias razones:– La comunicación es simplex (no hay canal de retorno)– La emisión es broadcast (de uno a muchos)– Se funciona en tiempo real (la corrección no llegaría a

tiempo)

• Los códigos FEC usados en RBB se llaman Reed-Solomon (RS)

• El overhead del FEC RS: 8-10%

35

Control de errores. Interleaving

• El FEC no puede corregir muchos errores juntos, funciona mejor si están repartidos.

• En RBB lo normal son errores a ráfagas (p. Ej. interferencia debida al arranque de un motor).

• Interleaving: para que sea más eficaz el FEC se calcula sobre una secuencia modificada de los bits que no corresponde a la transmitida; si hay un grupo de bits erróneos en la secuencia original quedarán repartidos en la modificada y el FEC los puede corregir.

• El interleaving aumenta el retardo. Ej. en CATV para corregir ráfagas de hasta 220 s se ha de introducir un retardo de 4 ms.

36

Efecto de interleaving + FEC en corrección de errores a ráfagas

1 2 3 4 5 6 7 8

9 10 11 12 13 14 15 16

17 18 19 20 21 22 23 24

1 9 17 2 10 18 3 11 19 4 12 20 5 13 21 6 14 22 7 15 23 8 16 24

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Orden de transmisiónRáfaga en error

Buffer de interleaving

Al reordenar los datos para calcular el FEC los errores se reparten

37

Multicast• La transmisión de datos puede ser:

– Unicast: dirigido a un solo destinatario.– Broadcast: dirigido a todos los posibles destinatarios– Multicast: dirigido a algunos de todos los posibles

destinatarios.

• La transmisión multicast es importante en las redes RBB porque permite ofrecer servicios escalables

• Sirve sobre todo para transmisiones de audio y vídeo en tiempo real.

• Por su funcionamiento es especialmente adecuada para redes CATV y LMDS

38

Emisión Multicast en una red sin soporte Multicast

Replicación de paquetes

Rosa

Juan

Luis

39

Emisión Multicast en una red con soporte Multicast

Replicación de paquetes(El router sabe qué usuarios están en el grupo multicast)

Rosa

Juan

Luis

40

Emisión de un programa en una red multicast

Rosa

Pedro

Luis

Juan

41

Emisión de dos programas en una red multicast

Rosa

Pedro

Luis

Juan

45 Fuente: http://www.pioneerconsulting.com/globalbroadband/index.html

46

Referencias

• G. Abe: ‘Residential Broadband’, Cisco Press, 1997. Capítulos 1 y 2 en www.cisco.com/ cpress/cc/td/cpress/design/rbb/index.htm

• K. Maxwell: ‘Residential Broadband: An Insider’s Guide to the Battle for the Last Mile’, John Wiley & Sons, 1998.

• Web de DAVIC (Digital Audio Visual Council): www.davic.org. Contiene los documentos correspondientes a todos los estándares DAVIC.

47

Sumario

• Introducción

• Fundamentos técnicos

• Redes CATV

• ADSL y xDSL

• Sistemas por microondas: LMDS

• Comparación de las diversas tecnologías

48

Redes CATV

• Evolución histórica y arquitectura HFC

• Nivel físico

• Nivel MAC

• Cable Modems• Estándares

• Redes CATV en España

• Referencias

49

Redes CATV tradicionales (coaxiales, 1949-1988)

• Las redes CATV (Community Antenna TeleVision) nacieron para resolver problemas de recepción en zonas de mala cobertura.

• La antena (centro emisor) se ubicaba en sitio elevado con buena recepción. La señal se enviaba a los usuarios hacia abajo (downstream).

• Cable coaxial de 75 • Amplificadores cada 0,5-1,0 Km. Hasta 50 en cascada.

• Red unidireccional. Señal solo descendente. Amplificadores impedían transmisión ascendente.

50

Receptores yDecodificadores

Moduladores yConversores

Contenidos locales

CABECERA

Arquitectura típica de una red CATV coaxial tradicional

Hasta 50 amplificadores en cascada EmpalmeAmplificadorunidireccional

Cable Coaxial (75 ) Muchos milesde viviendas

51

Redes CATV modernas (HFC, 1988 en adelante)

• Muchos amplificadores en cascada degradan la señal, complican y encarecen mantenimiento. Solución: redes HFC (Hybrid Fiber Coax):– Zonas de 500-2000 viviendas

– Señal a cada zona por fibra, distribución en coaxial.

– Máximo 5 amplificadores en cascada.

• Además amplificadores para tráfico ascendente, red bidireccional (monitorización, pago por visión, interactividad y datos)

• En España casi todas las redes CATV son HFC bidirecc.

52

Arquitectura HFC (Híbrida Fibra-Coax.)

CabeceraRegional

Cab. local

Nodofibra

Nodofibra

Nodofibra

Nodofibra

COAX Empalme

Nodofibra

Nodofibra

Conexión

Set-top box-TVCable módem - ordenador

8 MHzTV1C9TV3

Nodofibra

Nodofibra

Nodofibra

Cab. local

Cab. local

53

Cabeceraregional

Arquitectura típica de una red CATV HFC

Anillo de fibra(TV y datos viajan

por separado)

Cabecera local

Receptor y Modulador

Internet

Nodode fibra(500-2000viviendas)

Empalme

Fibra (monomodo)

Cable Coaxial (75 )

Amplificadorbidireccional

125-500 viviendas

Bidireccional3-5 amplificadores máx.

Conversorfibra-coaxial

Cable módem

Ethernet (10BASE-T)

54

Elementos de comunicación en una red CATV HFC

Señal modulada de radiofrecuencia

Ordenador(o hub)

Cablemódem

Red CATVHFC

Backboneoperador

Internet

CMTS(Cable Módem

Termination System)

Ethernet10BASE-T

Domicilio del usuario

Cabecera local

Router

Cabecera regional

Proveedor decontenidos

55

Transmisión de datos en CATV

• Sentido descendente (ida): datos modulados en portadora analógica de un canal de televisión de 6 MHz (NTSC) u 8 MHz (PAL)

• Para el retorno:– Redes HFC (bidireccionales): zona de bajas frecuencias

(no usada normalmente en CATV). Canales de anchuras diversas, de 0,2 a 3,2 MHz

– Redes coaxiales (unidireccionales) línea telefónica (analógica o RDSI).

56

Organización de los canales en redes HFC

Servicios clásicos (TV)Servicios clásicos (TV)Servicios de datos (Internet)Servicios de datos (Internet)

Canales para televisión digital

Canales para transmisión de datos

Canales para televisión analógica

Fre

cuen

cia

Canales de retorno para datos

Set-Top box digital

Varios sintonizadores permitenacceder simultáneamente a los

canales de TV y de datos.

Cable módem

57

Reparto de frecuencias en redes HFC (estándar DOCSIS)

• Descendente: 96-864 MHz (Europa), 88-860 MHz (América). S/R > 34 dB (normal 46 dB)

• Ascendente: 5-65 MHz (Europa), 5-42 MHz (América). S/R > 25 dB

• Sentido ascendente más problemático:– Banda de RF más ‘sucia’ (interferencias, emisiones de

onda corta, radioaficionados, etc.)– Amplificación del ruido e interferencia introducido por

todos los usuarios de la zona (efecto ‘embudo’). Esto impide utilizar el sentido ascendente en redes con muchos amplificadores.

58

Bandas ascendentes utilizables en redes CATV

De (KHz) A (KHz)Banda (KHz)

200 KHz

400 KHz

800 KHz

1600 KHz

3200 KHz

5000 5950 950 4 2 1 0 06200 7000 800 4 2 1 0 07300 9500 2200 11 5 2 1 09900 10100 200 1 0 0 0 0

10150 11650 1500 7 3 1 0 012050 13600 1550 7 3 1 0 013800 14000 200 1 0 0 0 014350 15100 750 3 1 0 0 015600 17550 1950 9 4 2 1 017900 18068 168 0 0 0 0 018168 21000 2832 14 7 3 1 021850 24890 3040 15 7 3 1 024990 25670 680 3 1 0 0 026100 26960 860 4 2 1 0 027410 28000 590 2 1 0 0 029700 65000 35300 176 88 44 22 11

TOTAL 53570 52200 50400 47200 41600 35200

59

Asignación típica de frecuencias ascendentes en una red CATV

Servicio Banda (MHz) Ancho de banda (MHz)

Supervisión de la red (uso reducido por el ruido)

5-25 20

Reserva 25-28 3

Telefonía y Datos (Internet)

28-40 12

Banda de guarda 40-42 2

Señalización interactiva, pago por visión

42-45 3

Datos (Internet) 45-52 7

Banda de guarda 52-54 2

Datos (Internet) 54-65 11

60

Asignación típica de frecuencias descendentes en una red CATV

Servicio Banda

(MHz)

Ancho banda

(MHz)

Ancho por

canal (MHz)

Núm.

Canales

Radiodifusión FM 87,5-108 20,5 0,15 130

Radio Digital (DAB) 108-118 10

Televisión analógica PAL B 118-300 182 7 26

Televisión analógica PAL G 302-606 304 8 38

Televisión digital 606-750 144 1,6 90

Datos (Internet), Telefonía y otros servicios

750-862 112 8 14

61

Técnicas de modulación para transmisión de datos en redes CATV

• QPSK: Quadrature Phase-Shift Keying

• QAM: Quadrature Amplitude Modulation

Modulación

Sentido Bits/símb. S/R mínima

Bits/símb.

Shannon

QPSK Ascend. 2 > 21 dB 7

16 QAM Ascend. 4 > 24 dB 8

64 QAM Descend. 6 > 25 dB 8,3

256 QAM Descend. 8 > 33 dB 10,9

62

Caudales brutos en redes CATV

Debido al overhead introducido por el FEC (Forward Error Correction) y otros factores los caudales netos son aproximadamente un 10-15% menores que los brutos

Anchura (KHz) Kbaudios Caudal QPSK (Kb/s)

Caudal 16 QAM (Kb/s)

200 160 320 640

400 320 640 1280

800 640 1280 2560

1600 1280 2560 5120

3200 2560 5120 10240

Anchura (MHz)

Kbaudios Caudal 64 QAM (Kb/s)

Caudal 256 QAM (Kb/s)

6 (NTSC) 5057 30342

6 (NTSC) 5361 42888

8 (PAL) 6952 41712

8 (PAL) 6952 55616

Asc.

Desc.

63

Capacidad de una red CATV

• Suponiendo que se utilizara exclusivamente para transmitir datos, la capacidad máxima de una red CATV sería:– Descendente: 96 can. de 55,6 Mb/s: 5,338 Gb/s– Ascendente: 176 can. de 640 Kb/s: 112,6 Mb/s

• Esta capacidad estaría disponible para cada zona de la red HFC.

64

Esquema de una zona en una red CATV

Canal Descendente (854- 862 MHz) 41,7 Mb/s Compartidos por 3 usuarios

(1) (2)(3)

Canal ascendente – (29,7–31,3 MHz)

2,56 Mb/s compartidos por 3 usuarios

(3)(1) (2)

Dos canales ascendentes (29,7-31,3 y 31,3-32,9 MHz)

2,56 Mb/s compartidos por usuarios 1 y 3

2,56 Mb/s dedicados al usuario 2

65

Protocolo MAC de CATV (DOCSIS)

• Medio broadcast: cada CM recibe todo el tráfico descendente, vaya o no dirigido a él.

• Cada CM (y el CMTS) recibe una dirección MAC IEEE 802 globalmente única (48 bits) que le identifica.

• Por seguridad el tráfico viaja encriptado (DES 56 bits), sólo el destinatario lo puede descifrar.

• Es posible realizar emisiones multicast/broadcast

66

Funcionamiento de CATV

• Medio broadcast, canales ascendente y descendente compartidos por cada zona, como una LAN, pero:– Canal descendente: solo el CMTS puede transmitir,

todos los CMs reciben.– Canal ascendente: todos los CMs pueden transmitir,

pero solo el CMTS recibe.

• Dos CMs no pueden hablar directamente (aunque estén en la misma zona); solo pueden comunicarse a través del CMTS del que dependen.

67

MAC de CATV (DOCSIS)

• En descendente el CMTS es el único que emite, por tanto no hay conflicto.

• En ascendente los CM comparten el canal. Cuando un CM quiere transmitir pide permiso al CMTS que le da ‘crédito’ para que emita una cantidad de bits, de acuerdo con la disponibilidad y el perfil que tiene asignado el CM.

• Se puede producir una colisión solo cuando el CM manda el mensaje de petición (pero no cuando esta usando su ‘turno de palabra’).

68

Funcionamiento de MAC en DOCSIS

Un mini-slot: 64 símbolos

69

Protocolos implicados en la comunicación CM-CMTS

70

Correspondencia de DOCSIS con el modelo OSI

OSI DOCSIS

Aplicación

Transporte

Red

Enlace

Física

FTP, SMTP, HTTP, etc.

TCP y UDP

IP

IEEE 802.2

MAC DOCSIS

HFC

5-65 MHz96-864 MHz (8 MHz/canal)

ITU-T J.83 Anexo A

AscendenteTDMA (mini-slots)

DescendenteTDM (MPEG)

Mensajes de control DOCSIS

Aplicac. basadas

en MPEG, ej. Video, TV digital

71

Cable Módem

• El CM se conecta al ordenador normalmente mediante Ethernet (10BASE-T). Así se consigue una interfaz de alta velocidad a bajo costo y una clara separación usuario-red.

• Puede actuar como puente transparente o como router IP.

• Se pueden conectar varios PCs a través de un mismo CM (algunos CM llevan hub incorporado).

• Hay algunos módems internos (bus PCI) y conectables a USB

72

Cable Módems

73

Funciones del Cable Módem

• Captar/generar señal de Radiofrecuencia• Modular/demodular los datos• Generar/verificar la información de control de

errores (FEC)• Encriptar/desencriptar la información• Respetar protocolo MAC en Upstream• Gestión y control del tráfico (limitación de caudal,

número de ordenadores conectados, etc.)

74

Función Cable Módem Set-Top Box

Microprocesador, 4 MB RAM, memoria Flash 15000 Pts. 15000 Pts.

Elementos de transmisión (sintonizador, ecualizador, modulador, FEC)

9000 Pts. 9000 Pts.

Chips MPEG, gráficos y proc. de sonido No aplicable 7500 Pts.

Chip MAC 3000 Pts. No aplicable

Ethernet/ ATM 25 Mb/s 1500 Pts. No aplicable

Chasis, fuente de alimentación, montaje final, PCB y prueba

7500 Pts. 7500 Pts.

Interfaces analógicas e infrarrojas No aplicable 1500 Pts.

Licencias de software (Sistema Operativo, encriptación, comunicaciones)

3000 Pts. 1500 Pts.

TOTAL 39000 Pts. 42000 Pts.

Cable Módem vs Set-Top Box

85

Servicios IP en redes CATV

• Por sencillez, comodidad y seguridad se utiliza DHCP para asignación de direcciones IP (el usuario no puede ‘falsear’ su dirección)

• El CM actúa como un puente MAC transparente (IEEE 802.1D) entre dos LANs (la del CM y la del CMTS). También puede funcionar como un router.

• Se puede restringir el número de direcciones MAC que pueden acceder a través de un CM.

86

Direcciones IP en redes CATV• A los ordenadores se les pueden asignar:

– Direcciones privadas RFC 1918 (10..., 172.16-31..). Requiere el uso de NAT (Network Address Translation) en el router o un servidor proxy.

– Direcciones públicas estáticas (‘vendidas’)– Direcciones públicas dinámicas (‘alquiladas’)

• Lo mas aconsejable es utilizar direcciones públicas dinámicas

• Los cable módems también necesitan una dirección IP para que se les pueda gestionar remotamente por SNMP. Esta puede (y debe) ser privada.

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Redes privadas virtuales sobre CATV

• Las redes CATV representan una opción muy interesante frente a las alternativas clásicas para redes de datos (RDSI, p.a p.). Problemas:– Seguridad (atravesar la Internet)

– Integración (direcciones IP del proveedor CATV)

• El uso de túneles IPSEC permite crear redes privadas virtuales (VPN) y resolver ambos problemas.

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Para una seguridad aún mayor el túnel puede hacerse directamente de A a B

IPsec (RFC 2410): Encriptación sobre TCP/IP para crear VPNs

Túnel IPsec

A B

Red CATV, ADSL, etc.

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Túneles IPSEC

• Problemas:– El encapsulado de información requiere duplicar

cabeceras. Esto introduce overhead, especialmente con paquetes pequeños.

– En el caso de utilizar encriptación el consumo de CPU es elevado.

• Implementación:– W2000 Server incluye software de servidor de túneles

IPSEC– W2000 Profesional incluye software de cliente IPSEC

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Conmutador LAN

Router

CMTSCable

MódemServidorDHCP/TFTP

Host deAdministración

Backbone

Red CATVHFC

1: Definir y salvar la configuración del CM

2: Cargar fichero de configuración (protocolo de acceso DOCSIS)

3: Asignar identificador

Administración y mantenimiento de una red CATV

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Red de centros regionales2,5 Gb/s (SDH)

Red metropolitana622 Mb/s (SDH)

Hosting

ISPLarga

Distancia

Red HFC

Cabecerared CATV HFCRed

telefónica

DatosVozAmbos

Arquitectura de una moderna red CATV

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Servicio IP sobre CATV

• Por razones de marketing se suele limitar el caudal. También se limita el tráfico máximo (al mes) para evitar excesiva ocupación de Internet por parte de un usuario.

• Ejemplo: servicio Cable Módem de ONO:

Caudal desc. (Kb/s)

Caudal asc. (Kb/s)

Tráfico max. Mensual

Tarifa mensual

128 64 750 MB 3495 Pts.

256 128 1000 MB 5495 Pts.

512 256 1500 MB 9495 Pts.

Alquiler de cable módem (DOCSIS 1.0): 1500 Pts/mes

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CATV en España

• Legislación sobre redes de TV por cable:– www.sgc.mfom.es/legisla/cable.htm

– www.sgc.mfom.es/operador/cable0.htm

• Norma básica: RD 2066/1996 de 13/7/1996– www.sgc.mfom.es/legisla/cable/rd206696/rd206696.htm

• Análisis tecnológico y de servicios para redes de Cable:– www.sgc.mfom.es/sat/pista/cable/analisis.htm

• Información diversa: www.internautas.org

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95

Grupo Comunidades, regiones o ciudades Viviendas (miles)

Inversión (MPts)

Madritel Comunidad de Madrid 1.929 236.240

Ono Comunidad Valenciana, Andalucía IV, Murcia, Palma de Mallorca, Cantabria, Cádiz,

Huelva, Albacete, Puerto de Santa María

4.200 216.979

Supercable Sevilla, Andalucía I, Andalucía II, Andalucía III, Almería

897 181.236

Menta Cataluña 2.748 159.710

Mundo-r Galicia 1.113 43.275

Euskaltel País Vasco 774 (42.000)

Retecal Castilla y León 1.268 37.621

Able Aragón 574 33.233

Retena, Reterioja

Navarra, Rioja 330 32.215

Cabletelca Canarias 581 (30.000)

Telecable Asturias 431 17.772

Atcom Vélez-Málaga (26) 2.408

TDC-Sanl. Sanlúcar de Barrameda (30) (1.450)

Empresas de redes CATV en España

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Grupo Comunidades, regiones o ciudades Viviendas (miles)

Inversión (MPts)

Ono Comunidad Valenciana, Andalucía IV, Murcia, Palma de Mallorca, Cantabria, Cádiz,

Huelva, Albacete, Puerto de Santa María

4.200 216.979

AOC:Madritel

SupercableMenta

Mundo-rEuskaltel

AbleRetena,

ReteriojaCabletelcaTelecable

Comunidad de Madrid,Sevilla, Andalucía I, II y III, Almería,

Cataluña,Galicia,

País Vasco,Aragón

Navarra, RiojaCanariasAsturias

9.3771.929897

2.7481.113774574330581431

775.681236.240181.236159.71043.275

(42.000)33.23332.215

(30.000)17.772

Retecal Castilla y León 1.268 37.621

TOTAL 14.845 1.030.281

Grupos de facto de empresas CATV en España

AOC: Asociación de Operadores de Cable

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Grupo Web Cable módem Velocida Kb/s (desc./asc.)

Precio mensual(Pts)

Madritel www.madritel.es Si 777/777 6.450 (500 MB/mes),14.450 (1.500 MB/mes)

Ono www.ono.es Si 128/64,256/128,512/256

5.495 (750 MB/mes),7.495 (1.000 MB/mes),11.495 (1.500 MB/mes)

Supercable www.supercable.es Si 128/?,256/?

4.775,6.775

Menta www.menta.es Si 256/128,512/256,1024/512

5.400,7.400,17.400

Mundo-r www.mundo-r.com Si 150/? 6.800

Euskaltel www.euskaltel.es No

Retecal www.retecal.es Si 128/64,256/96

4.950 (1.000 MB/mes)7.450 (1.000 MB/mes)

Able www.able.es Si 128/?,256/?

5.000,7.917

Retena, Reterioja

www.retena.eswww.reterioja.es

Si 128/?,256/?

6.000,8.000

Cabletelca www.cabletelca.es Si 128/?256/?

4.9957.495

Telecable www.telecable.es Si 384? 6.790 (con TV)

Atcom www.atcom.es ?

TDC-Sanl. ? ?

Servicios de acceso Internet por Cable Módem en España

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Referencias CATV

• Estándares MCNS/DOCSIS:– www.cablelabs.com– www.opencable.com– www.packetcable.com

• Estándares DVB/DAVIC:– www.davic.org– www.dvb.org– www.ecca.be– www.eurocablelabs.com

• Cable Modem University: www.catv.org• Tutorial: www.cable-modems.org• Cable Modem Home Page: www.cablemodem.com• Actualidad: cabledatacomnews.com

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Ejemplos de Servicios avanzados de banda ancha

• www.catv.org/frame/cmur_streaming.html