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Banda Ancha ResidencialPrimera parte
Master de Telemática, Mondragon Unibertsitatea
San Sebastián, 10-11 de mayo de 2001
Rogelio Montañana
Universidad de Valencia
http://www.uv.es/~montanan/Mondragon2001/acceso_resid_1.ppt
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Sumario
• Introducción
• Fundamentos técnicos
• Redes CATV
• ADSL y xDSL
• Sistemas por microondas: LMDS
• Comparación de las diversas tecnologías
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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)
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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.
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Sumario
• Introducción
• Fundamentos técnicos
• Redes CATV
• ADSL y xDSL
• Sistemas por microondas: LMDS
• Comparación de las diversas tecnologías
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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
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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
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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
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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
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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.
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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)
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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)
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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
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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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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