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08/04/2010
Redes de Altas Prestaciones Tema 5 – Redes de acceso de última milla HTC – Curso 2010
Tecnologías HFC
Descripción Composición. Topología y composición. Cablemódems.
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Tecnologías Banda Ancha – HFC descripción
Siglas de "Hybrid Fibre Coaxial" ("Híbrido de Fibra y Coaxial"). Las redes HFC son redes de acceso cableadas terrestres, basados es sistemas híbridos que combinan fibra óptica y cable coaxial. El primero es usado para el transporte de los contenidos y el coaxial para el cableado de acometida hasta los usuarios.
La fibra óptica proporciona la ventaja de cubrir distancias razonablemente largas con un mínimo de amplificación y regeneración de la señal. Sin embargo, debido a la naturaleza de esta tecnología, el coste y tamaño de los multiplexores/demultiplexores ópticos.
Desde el punto de vista de estructura de red, las redes de acceso basadas en HFC, poseen una configuración multipunto. Este tipo de redes poseen una configuración altamente jerárquica, basada en anillos de fibra óptica y redes activas de coaxial.
Como elementos intervinientes en la composición de estas redes, la topología de las redes HFC esta basada en los siguiente elementos : Cabecera Red Troncal Red de distribución
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Tecnologías Banda Ancha – HFC composición Cabecera (Head-End)
En este nodo de cabecera se establece en todas las interconexiones, con otras redes de transporte fijas o móviles, así como los servidores de acceso a los diferentes servicios, y el servicio telefónico. La cabecera suele formar parte de una red de transporte interurbano con tecnología SDH, generalmente, que consiste en una red óptica que interconecta las cabeceras de servicios de varias poblaciones, como soporte de transporte de los servicios prestados. Dentro de la cabecera se distinguen dos partes diferenciadas:
Cabecera de servicios, origen de las señales que se transmiten a través de la red. Contiene los equipamientos y sistemas que permiten a los operadores prestar de manera integrada todos los servicios. Cabecera óptica o de trasmisión, incluye el equipamiento óptico para soportar servicios a transmitir en la red.
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Tecnologías Banda Ancha – HFC Red troncal
Se encarga de llevar la señal desde los puntos de orígen hasta los puntos de distribución. Es posible diferenciar partes en función de su cobertura y nivel de despliegue final, diferenciando:
Red Trocal Primaria, es la red óptica que une la cabecera y los nodos Primarios. Suele seguir topologías en anillo o en estrella, mediante enlaces redundados. Dan cobertura a unos 15000 hogares.
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Tecnologías Banda Ancha – HFC Red troncal
Red Trocal Secundaria, es una red óptica que une los nodos Primarios y los nodos Finales o nodos electro-ópticos. Poseen un nivel de cobertura de unos 500 hogares.
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Tecnologías Banda Ancha – HFC Red de Distribución
Se encarga de llevar las señales desde los puntos de distribución hasta los abonados. Dentro de esta podemos diferenciar tres partes:
Red de distribución de coaxial, red de cable encargada de la conexión del nodo Final con el Punto de Conexión de Red.
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Tecnologías Banda Ancha – HFC Red de Distribución
Acometida, es la parte de la red HFC que cubre el tramo de red en el edificio de acuerdo a los servicios solicitados. Esta formado por equipamiento pasivo, como derivadores y repartidores de señal.
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Tecnologías Banda Ancha – HFC Red de Distribución
Red interior de cliente, formado por el cable coaxial donde se distribuyen los servicios. También puede llegar un par trenzado si el servicio telefónico es overlay.
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Tecnologías Banda Ancha – HFC Cablemódems
El cablemódem es el elemento clave que permite que las redes HFC sean redes de transmisión bidireccional transparentes.
La función del módem de cable es convertir la red de cable CATV, en una vía transparente para el transporte de datos a alta velocidad e Internet.
Los cablemódems se conectan a la red HFC mediante un conector de cable coaxial de tipo F, y al PC a través de una interfaz Ethernet 100BaseT.
El PC debe disponer de una tarjeta de red. Se ofrecen: 10BaseT, 100baseT, Gigabit Ethernet, SDH, ATM, etc.
Los módems funcionan como gateways , pasando de un protocolo Ethernet al protocolo particular de la red de cable. En cabecera se hará el proceso inverso, se convierte el protocolo del cable en algunos de los estándares seleccionado.
Realiza además ciertas funciones de control sobre el sistema. Los sistemas de módems de cable no requieren una topología de red concreta, mas bien que se cumplan ciertas normas de calidad en la comunicación de extremo a extremo.
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Tecnologías Banda Ancha – HFC Cablemódems
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Tecnologías Banda Ancha – HFC Cablemódems Clases de Módem
Implementan los niveles físico y de control de acceso MAC, transparentando la comunicación de datos tipo red de área local. Algunos módems implementan funciones de red y de transporte permiten que construir distintos tipos de aplicaciones sobre ellos. Podemos clasificarlos según esto en tres clases:
Los que implementan el nivel físico y MAC de forma transparente, comportándose como simples puentes, dejando a elección del usuario el utilizar cualquier tipo de protocolo sobre ellos. Con funcionalidad de routing IP. Modems basados en ATM.
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Tecnologías Banda Ancha – HFC Cablemódems Acceso al medio
Se trata de asignar el ancho de banda dinámicamente a los usuarios cuando lo soliciten. En redes HFC, el medio es compartido, para ello se usan las siguientes estrategias para el acceso al medio: Por Contienda (CSMA/CD) al igual que Ethernet: son técnicas que desperdician ancho de banda para resolver las colisiones, aumentan la probabilidad de colisión al tener que recorrer la señal la distancia entre el usuario y la cabecera y son impredecibles e ineficientes para altas cargas de tráfico.
Por Solicitud/Reserva : la cabecera pasa a controlar el acceso al canal ascendente al mismo tiempo que es el único transmisor del canal descendente. Habitual en los sistemas asimétricos en donde varios canales ascendentes se encuentran asociados a cada canal descendente. Un conjunto de módems tiene que transmitir por un mismo canal hacia un único órgano de cabecera . la cabecera debe de confirmar la correcta recepción de todos ellos, sino es así, la estación emisora retransmitirá el paquete en la siguiente oportunidad, asumiendo que la anterior sufrió una colisión. La cabecera tiene que indicar la utilización de cada ranura con suficiente antelación. Se encarga de la sincronización de los equipos. Este dato junto con el retardo que cada estación tiene hasta cabecera son suficientes para que los datos lleguen alineados temporalmente a cabecera.
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Tecnologías Banda Ancha – HFC Cablemódems Plan de frecuencias
Las primera redes CATV usaban un espectro entre 50-550MHz. Actualmente el uso del espectro en las redes de cable es hasta los 862 MHz. Cada canal de TV analógica ocupa aproximadamente 8 MHz. Los sistemas de cable suelen distribuir entre 20 y 100 canales. Equipando la red con amplificadores de retorno se puede utilizar el espectro entre 5 y 65 MHz para transportar las señales que los usuarios envían hacia la cabecera, canal ascendente o de retorno, conformando así una red bidireccional. Existe una banda de guarda entre los 65-85 MHz.
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Tecnologías Banda Ancha – HFC Crecimiento de la red Explotación y crecimiento de la red
La topología de las redes HFC permite que el sistema vaya creciendo progresivamente en función de la demanda de utilización del canal de retorno. La fibra óptica se va acercando más hacia los usuarios, disminuyendo el tamaño del nodo óptico y por tanto el número de abonados que comparten cada canal de retorno, pues en cada rama troncal siempre se llevan fibras sobrantes. Un ejemplo típico de un operador de cable: Se comienza con 200 usuarios por rama del cable coaxial y dependiendo del volumen de tráfico y diversidad de servicios se va reduciendo esta cantidad hasta 100 usuarios. El acceso al canal de retorno, de entre 2-10 Mbps, se realiza por solicitud-reserva, en donde la cabecera estructura el canal de retorno en ranuras de tiempo de tamaño fijo, que son asignadas de forma dinámica a los diferente usuarios. Los usuarios tienen asignados unos valores máximos de 256 Kbps, con políticas de asignación de recursos “best effort”, con lo que a medida que aumenta el número de usuarios que acceden simultáneamente al canal de retorno, va disminuyendo el valor máximo asignado.
También se puede aumentar el ancho de banda disponible para cada usuario acercando la fibra óptica al hogar del abonado, a medida que la demanda de nuevos servicios multimedia (audio y video), así lo requiera.
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