Desarrollo de planes de contingencia

para solventar cortes en redes

audiovisuales

Autor

Alberto García Martínez

Tutores

Fernando Montesino Pérez (R Cable y Telecable

Comunicaciones S.A.U.)

Fernando Martin Rodríguez (UVigo)

Escuela de Telecomunicaciones de Vigo

Trabajo de Fin de Grado

Grado en Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicación-

mención en Sonido e Imagen

Curso 2019-2020

Desarrollo de planes de contingencia para

solventar cortes en redes multimedia

Autor: Alberto García Martínez

Tutor: Fernando Martín Rodríguez

Curso: 2019-2020

Introducción.

El despliegue de red realizado por R, dio lugar a zonas geográficas dependientes de un enlace

de 3º ventana debido a la lejanía de los mismos.

En en este enlace de 3º ventana, ocasionalmente, la infraestructura óptica principal comparte

canalizado con la redundante, en donde esa zona en concreto estaría soportada por una única

infraestructura.

Ante la posibilidad de un corte en este canalizado, (como se muestra en la Figura 1: “Diagrama

básico de la situación”) que pueda producir un corte masivo de los servicios de R, se desarrolla

un plan de contingencia, en el cual se especificarán los requerimientos de aplicación, así como

el material y equipamiento para llevarlo a cabo.

CENTRO OPERACIONAL MÁS CERCANO

ZONA AFECTADA

CORTE

Enlace

Figura 1: Visión alto nivel del problema

A lo largo del presente documento, se desarrollarán los objetivos del mismo, así como los

resultados obtenidos de este plan. Posteriormente, se desarrollará un breve análisis de la red

operativa de R y cómo y por qué se desarrolla este plan, todo ello reflejado en el Anexo 1. En

el Anexo 2 encontraremos información más precisa del procedimiento a seguir, equipamiento

y el material necesario para dar servicio.

Para verificar este procedimiento, se ha establecido un entorno aislado y seguro, donde se ha

configurado la situación tal y como se presenta en este documento, la descripción de la

simulación y los resultados finales se encontrarán en el apartado de Resultados.

Una vez comprobado el correcto funcionamiento de estas configuraciones, se aplicarán al plan

de contingencia descrito anteriormente, por ello se expone en el Anexo 3 los servicios

utilizados y la configuración aplicada a cada equipo.

Por último, en el Anexo 4, se mostrarán las características de todos los servicios difundidos o

no en este plan de contingencia.

Objetivos.

El objetivo de este procedimiento es definir el plan de contingencia de rápida aplicación,

actuando ante un corte localizado en un punto concreto de la red de R, así como la

configuración necesaria para dar servicio a la zona afectada, informando a los clientes finales

de la situación.

Resultados.

Se presenta la siguiente solución, testeada y probada para su correcto funcionamiento,

partimos con la base de que es posible crear una conexión en esa zona donde se produce el

corte, esta conexión está limitada y su uso para TV Digital está limitado a 400 Mbps de BW,

esta red cabe destacar que es ajena a la infraestructura de red de R.

Todos los servicios son generados en A Coruña que son enviados al equipamiento del centro

operativo de Vigo, donde se procesan para ser enviados a la zona afectada.

En estos servicios se dispondrá a mayores de una cartela informativa explicando el corte a los

clientes afectados. Una vista muy general de la solución se presenta en la Figura 2: “Visión alto

nivel de la solución”.

CENTRO OPERACIONAL MÁS CERCANO

ZONA AFECTADA

CENTRO OPERACIONAL

VIGO

CORTE

Enlace provisional

Figura 2: Visión alto nivel de la solución

En esta solución, se dispone de un CPO principal, donde está alojado el “DCM CORUÑA” y un

CPO de envío de los servicios mínimos, se opta por CPO Vigo, donde está alojado el ”DCM 1SITE

LOCAL” conectado al punto transmisor PEESVIG012.

DCM SITE LOCAL

RED METROFIBRA

ALIMENTACION

GESTION

DCM CORUÑA

FIBRA

Centro Operativo Vigo

SFP

SFP

Centro Operativo A

Coruña

Figura 1: Gestión local corte

En la zona afectada, recibiremos todos los servicios a través de la red METRO3, donde se

conectarán por fibras el árbol entre DCM y la pareja XDQA4, una vez modulada la señal en la

modulación propia de R (256-QAM), se distribuirán a través de diversos splitters a la red HFC

de R, tal y como muestra la Figura 2:” Gestión zona afectada”.

RED METRO FIBRA

8x1

8x1

2x1

COAXIAL

COAXIAL

ALIMENTACION

GESTION

RED HFC

SFP SFP

SFP

SFP

ZON

A A

FEC

TAD

A

SFP

DCM REMOTO XDQA

Figura 2: Gestión zona afectada

1 DCM: Equipo destinado para la difusión y agregación de servicios multicast. 2 PEESVIG01: Nomenclatura de equipo METRO alojado en Vigo. 3 Red METRO: Es un servicio de red privada virtual (RPV/VPN) para empresas sobre la red MPLS de Telefónica pero de nivel 2 ( Switching , 802.1q ). 4 XDQA: Modulador QAM.

La cartela 5se generará en A Coruña desde la cabecera central en A Coruña y se enviará por

medio del anillo DWDM 6a Vigo (Conexión DCM-Coruña a DCM-Vigo).

Está solución fue simulada en un entorno controlado para verificar el correcto funcionamiento

con esa configuración de equipamiento.

Para ello se configuraron todos los equipos implicados como se muestra en el Anexo 3.

Se dispuso de la creación de un circuito a través de un equipo Metro PEESVIG01, en donde se

dispuso de un puerto de Entrada en la posición 1/2/7.

Se siguió el procedimiento descrito en el Anexo 2-E.

Por último, se verificó que recibimos todos los servicios ofertados, como se puede observar en

la Figura 3 y 4: Streaming correcto de los servicios.

Figura 3: Streaming correcto de los servicios-Cartela

5 Cartela: Imagen fija informando de la incidencia en aquellos canales que no son servicios mínimos. 6 DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing, es una técnica de transmisión de señales a través de fibra óptica usando la banda C (1550 nm).

Figura 4: Streaming correcto de los servicios

Bibliografía.

http://www.cisco.com/c/dam/en/us/products/collateral/video/multiplexers/7023870_a.pdf

http://www.cisco.com/c/dam/en/us/products/collateral/video/edge-qam-

modulators/product_data_sheet0900aecd806cec46.pdf

Documentación y literatura de la asignatura “Redes de Ordenadores” 2º GET.

Documentación y literatura de la asignatura “Video y Televisión” 3º GET.

https://cdn.website-start.de/proxy/apps/zook5o/uploads/gleichzwei/instances/6FC4776A-

1325-450C-9D09-533A08D79054/wcinstances/epaper/0ada0a0e-cab8-4026-95d5-

b8caff0d6d84/pdf/Curso-redes-de-television.pdf

http://technetix.pl/files/SB-33%2B%2B.pd

Archivos de configuración y detalles específicos de la topología de red internos.

Anexo 1. Estado del arte.

A modo introductorio, la red de distribución IP de multimedia de R cuenta con 4 centros

operativos en Galicia, en donde se genera y distribuye la televisión de R además de otros

servicios.

Tiene una configuración en forma de anillo DWDM redundada, de tal forma, que en caso de

corte en uno de los anillos (Principal y Redundante) se conmutará al otro anillo de forma

automática.

En cada centro operativo se dispone de dos DCMs(Principal y BU),destinados a la difusión de

los servicios, además de otros equipamientos destinados a otros fines, en caso de avería en

uno de los dos se conmutará de forma automática al otro, esta difusión de contenidos se

realiza como trafico IP-Multicast, como se puede observar en la Figura 1 “Red operativa de R”.

LUGO

OURENSE

VIGO

A CORUÑA

DCM PRINCIPAL

DCM BU

Figura 1: Red Operativa de R

El punto principal de este anillo se encuentra en A Coruña, desde aquí se procede a la

recepción, agregación y procesado de los servicios hacia los DCMs). A continuación se hace la

distribución hacia el resto de sites.

Una vez generado el tráfico IP-Multicast en los DCMs se procederá a su modulación con los

XDQAs necesarios para ello, con el fin de incorporarlo a la red HFC de R. En la Figura 2:

“Ejemplo de Centro Operativo”, se muestra un ejemplo de ello.

NPCOAXIAL

Recepción Satéite y Terrestre DCMs XDQA

RED HFC

NODO PRIMARIO

Figura 2: Ejemplo de Centro Operativo

En el despliegue actual de la red operativa de R, existen numerosos puntos en los que reciben

los servicios a través de un enlace de 3º ventana (optada esta opción debido a la lejanía de la

zona). En ese enlace de 3º ventana residiría una fibra principal y otra redundante por

diferentes caminos totalmente redundados. En algunas ubicaciones por inexistencia de más

infraestructuras o por localización remota de los mismos, hay tramos en los que ambas vías

ópticas comparten canalizado.

Un ejemplo real de esta problemática reside en la zona de O Barco de Valdeorras como se

muestra en la Figura 3:” Zona Problemática”.

BARCO DE VALDEORRAS

LUGO

OURENSE

VIGO

SANTIAGO

DCM PRINCIPAL

DCM BU

XDQA

OTX

Figura 3: Zona Problemática

Con una visión más en profundidad en esa zona problemática, este enlace de 3º ventana,

estará entre la pareja RX-TX óptica, donde el receptor convertirá a señal RF para su posterior

combinación final en la red HFC en esa zona, en la Figura 4: “Estado de las conexiones en una

zona problemática”, se puede observar de forma más visual esa configuración.

RF NP

ZONA GEOGRÁFICACORTE

DCMs XDQA OTX ORX

Figura 4: Estado de las conexiones en una zona problemática

En caso de corte que afecte a algún tramo donde ambas vías ópticas comparten canalizado y/o

infraestructura, el servicio de TV Digital estaría en corte total, así como otros servicios de R

(Video bajo Demanda, internet, voz, etc.).

Estos cortes son muy poco habituales, cuando se producen, suelen ser debidos a causas de

fuerza mayor como incendios. En estos casos los tiempos de recuperación son elevados ya

que, en primer lugar, se tienen que eliminar las causas de dicho corte, asegurar las zonas de

trabajo y acometer la reparación de los elementos dañados.

De esa problemática surge la necesidad de definir un plan de contingencia para acometer

dichos situaciones.

Nuestro objetivo es definir, configurar y probar una solución de contingencia de rápida

aplicación que permita recuperar de modo temporal los principales canales del servicio de TV

Digital y la inserción de una cartela informativa en el resto.

Anexo 2. Descripción del procedimiento.

A2.1 Requerimientos previos.

Para aplicar el plan de contingencia que será descrito en este anexo, la zona afectada debe

cumplir que sus servicios sean subministrados por un enlace de 3º ventana, en donde la fibra

principal y la fibra secundaria comparten la misma infraestructura, tal y como se expuso en el

Anexo 1, la Figura 1: “Zona Problemática” ilustra este requerimiento:

BARCO DE VALDEORRAS

LUGO

OURENSE

VIGO

SANTIAGO

DCM PRINCIPAL

DCM BU

XDQA

OTX

Figura 1: Zona Problemática

Es necesario tener disponible un circuito Metro (en donde la infraestructura es ajena a R, está

disponible con los planes de contingencia ya realizados para Datos y Voz), así como definir las

conexiones de la red METRO con las inserciones en la red HFC de R en la zona afectada. La

Figura 2: “Ejemplo de Red Metro” muestra una primera aproximación a la resolución de este

problema a través de la red Metro.

RF NP

ZONA GEOGRÁFICACORTE

DCMs XDQA OTX ORX

Figura 2: Ejemplo de Red METRO

Además se tiene que garantizar un tráfico multimedia de 400 Mbps, de esta manera,

garantizaríamos el servicio de TV Digital en horas “prime time”.

También es necesario definir una VLAN para conectar el equipamiento local con la zona

geográfica afectada y definir un direccionamiento IP para el equipamiento implicado.

Por último, localizar todos los puertos necesarios para la conexión de los equipos, es decir, la

entrada y salida en la red Metro, las conexiones entre los equipos tanto en local como en la

zona remota, los puertos de gestión del equipamiento, las conexiones para su inclusión en la

red HFC y la correcta alimentación de los equipos.

A2.2 Equipamiento necesario

El equipamiento necesario para aplicar este plan de contingencia será provisto desde un

Operador Logístico y también desde el equipamiento dotado en el centro operativo de Vigo.

A. DCM Cisco D9902, 2 unidades.

Figura 3: DCM Frontal

Figura 4: DCM Trasera

Digital Content Manager, este equipo nos permite controlar la recepción, agregación y su

correcta difusión a través de IP-Multicast, necesitaremos 2 unidades, una en local y otra en la

zona afectada.

En nuestro caso, utilizaremos el motor de transrating7, de esta manera, podemos tener mayor

ancho de banda para la emisión del servicio de TV Digital.

Además nos permite decidir que PIDs8 seleccionar de cada servicio disponible.

Por cada DCM, tenemos una Tarjeta Óptica 10GbE, tarjeta procesadora y fuente de

alimentación.

Contiene una interfaz amigable y fácil de utilizar, en el Anexo 4: Configuración del

equipamiento, se entrará más en profundidad en la configuración de este equipo desde

gestión remota, en la siguiente figura: Interfaces de E/S DCM se puede ver el funcionamiento

de un DCM, tenemos servicios de entrada y servicios de salida, más adelante explicaremos

como se configuraría.

Figura 5:Interfaces de E/S DCM

7 Motor de transrating: Licencia privada CISCO que permite realizar un transrating (bajar el BitRate aprovechando el stuffing disponible además de utilizar otras técnicas de compresión.) 8 PID: ID único que identifica un “Elementary program”.

B. Cisco XDQA24, 2 unidades.

Figura 4: XDQA

Modulador QAM para difundir los servicios en RF, provenientes de los DCMs, conectados entre

ellos por fibra.

Cada chasis contiene doble fuente de alimentación, tarjetas moduladoras y una interfaz

Gigabit Ethernet.

Tiene una capacidad total de 24 portadoras QAM, necesitamos dos equipos dado que al utilizar

una constelación 256-QAM excedemos el límite de la capacidad de entrada de la tarjeta

óptica(Por portadora a 256 QAM tenemos un BitRate=52Mbps, 52Mbps*24 portadoras=

1248Mbps > 1Gbps) .

Tiene gestión remota y local, al igual que el anterior equipo, para su correcta configuración

que será descrito en el Anexo 3: Configuración del equipamiento.

En la siguiente figura: Ejemplo Configuración XDQA, se puede ver las opciones de modulación

del equipo XDQA.

Figura 5: Ejemplo de Configuración XDQA

C. Conexionado y cableado necesario.

Fibra Óptica y SFPs

Figura 6: Fibra dúplex Multimodo LC/APC y SFP 1000Base-SX

Figura 7: Fibra dúplex Monomodo SC/APC y SFP 1000Base-LX

Se utilizarán dos tipos de fibra en función del uso:

Fibras entre DCM y XDQA:

Cordón de fibra dúplex multimodo LC/APC y SFP 1000Base-SX, necesario un cordón por

cada XDQA.

Fibras entre DCM y Metro:

Tanto en local como en la zona afectada, cordón de fibra dúplex monomodo con

SFPs 1000Base LX.

Necesario un cordón por cada site.

Cable Coaxial

Figura 5:RG59 de cuatro pantallas

Figura 6: Conector F

Latiguillos RG59 DE 4 pantallas con conectores tipo F, utilizados a la salida de los XDQA

con la señal ya modulada (256-QAM).

Cable Ethernet

Figura 7: Cable RJ45 CAT6

3 cables de 2 metros UTP CAT6 con conectores RJ45, utilizados en la gestión remota de

los equipos.

Alimentación del equipamiento

Todos los equipos remotos necesitan -48 V de corriente continua conectados en Racktop

con 3 cables.

En caso de no tener dicha alimentación se propone el uso de un rectificador AC a DC.

Cables de 1.5 m de longitud y una sección S=2.5 mm2.

D. Checklist

Por último se incluye un checklist para facilitar la búsqueda del equipamiento necesario.

Figura 8: Checklist

E. Procedimiento a seguir.

1. Tareas a realizar en Site Local

A. Comprobar la configuración de salida del DCM del Site Local, en donde tienen que

estar todos los servicios de TV Digital ofertados para la zona afectada y con el

streaming activado, incluyendo la cartela.

B. Realizar un Backup de la configuración del XDQA más cercano a la zona afectada para

su posterior carga.

C. Asignar IPs de gestión a los equipos implicados en la zona remota.

Conexión DCM Local – Metro

D. Conectar en el Port 1 de la tarjeta GbE correspondiente al DCM-1 del Site Local dos

LATIGUILLOS MONOMODO LC/PC LC/PC (5312117) con conector SFP 1000BASE-

LX(5594268) .

E. Conectar en el Port asignado previamente del equipo Metro los LATIGUILLOS

MONOMODO LC/PC LC/PC (5312117) con conector SFP 1000BASE-LX(5594268)

provenientes del DCM LOCAL .

2. Tareas a realizar en la zona afectada

A. Configurar las IPs de gestión en el DCM y XDQAs remotos.

Conexión Metro –DCM Remoto

B. Conectar en el Port habilitado de la salida óptica del equipo Metro dos

LATIGUILLOS MONOMODO LC/PC LC/PC (5312117) con conector SFP 1000BASE-LX

(5594268) .

C. Conectar en el Port 3 de entrada de la tarjeta GbE correspondiente al DCM

Remoto dos LATIGUILLOS MONOMODO LC/PC LC/PC (5312117) con conector SFP

1000BASE-LX (5594268) provenientes del equipo Metro .

D. Una vez conectada la entrada, comprobar que llegan los servicios desde el DCM

Local.

Conexión DCM Remoto- XDQAs

A. Cargar la configuración actual de los XDQAs desde un backup de la configuración

del centro operacional más cercano.

B. Conectar en el Port 1 y el Port 2 de salida de la tarjeta GbE correspondiente al

DCM Remoto cuatro LATIGUILLOS MULTIMODO LC/PC LC/PC (5312117) con

conectores SFP 1000BASE-SX (5594268).

C. Conectar en ambos puertos de entrada óptico de las tarjetas GbE de los XDQAs las

fibras provenientes de la salida del DCM.

D. Finalmente llevar con cables coaxiales con conector F de 50 cm(534008) y diversos

splitters y combinadores para insertar en la red HFC de R con la ganancia

apropiada a cada site afectado.

E. Realizar una prueba en la entrada a la red HFC de que todos los servicios se están

difundiendo de forma correcta.

Anexo 3. Configuración del equipamiento y servicios.

1. Selección y configuración de los servicios.

En el Anexo 4 se muestran las configuraciones de todos los servicios de ofertados por R (por

servicio se entienden TS, Tablas de Encriptación y cargas de SW) en donde se han seleccionado

aquellos servicios para emitir en esta situación y los restantes se emitirá una cartela en su

lugar.

En cada servicio se ha realizado un transrating para garantizar que el ancho de banda por el

enlace Metro no supere los 400 Mbps, también se han elegido los PID´s necesarios para su

correcto visionado.

Por cada servicio, tendremos un puerto UDP correspondiente a cada servicio asociado a una

IP-Multicast dada, este puerto UDP tendrá que ser asignado en la configuración de los DCMs.

2. Configuración de los equipos.

a. Configuración en Site Local.

DCM Local

Este equipo cuenta con dos interfaces de entrada, ASI y GbE, la primera(ASI), la utilizaremos

para insertar las desconexiones locales de la TVG y La 1, la interfaz de entrada GbE recibiremos

los servicios desde A Coruña para emitir los servicios ya seleccionados al destino, todo esto se

muestra en la Figura 1:Interfaces de Entrada.

Figura 1:Interfaz de Entrada DCM

En este equipo solo se enviarán al Puerto 3-Gbe de salida, aquellos servicios previamente

seleccionados y una cartela como se puede ver en la Figura 2 y 3: Configuración DCM Local, a

través de este puerto se difundirán hacia el puerto Metro previamente seleccionado.

Esta selección de servicios se realizó siguiendo en el Anexo 4.

Figura 2: Configuración DCM Local

Figura 3: Configuración DCM Local-Cartela

El color gris indica que el streaming está parado y sólo se activaría en caso de corte.

Conexionado de los equipos

Previamente a conectar el DCM con el equipo Metro, se tendrá que habilitar un puerto de

entrada en este equipo.

Una vez habilitado, se conectará con fibras dúplex Monomodo y dos conectores SFP 1000Base-

SX en el Port 3 GbE de salida del DCM y en el puerto habilitado en el equipo Metro.

b. Configuración en zona remota.

Todos los equipos en zona remota se alimentarán a -48 VDC, en caso de no disponer de

ninguna fuente de alimentación se utilizará un rectificador de tensión para alimentar todos los

equipos.

Para la gestión remota, se tendrá que configurar in situ, un técnico de R tendrá que asignar a

cada equipo una dirección IP válida para poder acceder desde el centro de Operación de Red

Central.

DCM Remoto

Tiene las mismas interfaces de entrada y salida que el DCM Local pero solo utilizaremos la

interfaz GbE para la entrada y salida de servicios.

Por el Puerto 1-2 GbE emitiremos los servicios seleccionados hacia los moduladores XDQA,

mientras que por el Puerto 3-GbE recibiremos todos los servicios.

Siguiendo las tablas del Anexo 4: Servicios. Seleccionaremos primero los servicios emitidos,

configurando su UDP y seleccionando los PID´s de cada Elementary Stream necesario.

Figura 2:Configuración de la IP-Multicast y el puerto UDP

Figura 3: Elección de PIDs por cada ES

Los servicios no emitidos, se difunden como cartelas, cada servicio no ofertado estará

recibiendo desde la misma UDP de origen(en este caso UDP:60000), correspondiente a la

cartela, en la Figura 4: Cartelas, se puede observar como ha quedado configurado todos los

servicios apuntando hacia la misma entrada(Program 1800).

Cada uno de estos Programs de Salida tendrá asociada una UDP distinta, esta UDP se

corresponde con la UDP asignada en producción a cada servicio.

Todo ello se ha configurado también siguiendo el Anexo 5: Servicios.

Figura 4: Configuración Cartelas

También en este caso el Streaming está parado y sólo se activaría en caso de corte, en la Figura

5: Configuración DCM Remoto, se muestra una captura de la configuración del DCM Remoto.

Figura 5: Configuración del DCM en zona remota.

XDQAs

Para configurar los XDQAs se realizará un backup de los parámetros de modulación del XDQA

del site más cercano al corte y así llevar la configuración de modulación para esa zona en

concreto.

Este backup y carga de la configuración se realiza a través de un SW privado como se muestra

en las Figuras 6 y 7: Backup y carga Configuración XDQA

Figura 6: Backup y carga Configuración XDQA

Figura 7: Backup y carga Configuración XDQA

Conexionado del equipamiento.

Para realizar la conexión Metro-DCM Remoto se utilizará un par de fibra dúplex monomodo

con conectores LC/APC y SFPs 1000Base-LX entre el Port habilitado en el equipo Metro y el

Port 3-GbE de entrada del DCM.

Para la conexión DCM-Remoto se tendrá que configurar un Port Mirror del puerto 3-GbE al

puerto 4-GbE en el DCM para difundir los mismos servicios a los dos moduladores XDQA, estos

se conectarán por dos pares de fibra dúplex multimodo con conectores LC/APC y SFPs

1000Base-SX.

Por último, un técnico llevará varios Splitters RF y Combinadores finales, realizando la mejor

combinación de ellos para tener la atenuación necesaria al atacar la red HFC de R.

Anexo 4. Gestión de servicios.

Como servicios se entienden los servicios audivisuales en difusión (Radio y TV Digital), cargas

de SW y las tablas de encriptación difundidas por Transport Streams.

Para el control de que servicios ofertar en esta situación se generó una tabla Excel en donde se

puede ver que servicios se ofertan, cuales son cartelas y los que finalmente no se difunden a la

zona crítica.

Para los servicios HD se realizó un remapeo de los puertos UDP haciéndolos apuntar a sus

servicios homólogos en SD.

Por cada servicio necesario se seleccionó los PID´s de cada Elementary Stream para la correcta

difusión del mismo.

En las próximas páginas se podrán ver lo anteriormente dicho en formato hoja de datos.

A. Cartelas

B. Remapeo a SD.

C. Servicios que no se difunden.

D. Servicios ofertados para la emisión