ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESTUDIO Y DISEÑO DE UNA RED DE ÚLTIMA MILLA HFC (Hybrid Fiber Coaxial), UTILIZANDO TECNOLOGÍA DOCSIS PARA BRINDAR SERVICIOS TRIPLE PLAY PARA EL SECTOR SUR ESTE DE LA CIUDAD DE QUITO PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES AUTOR: ÁNGEL VINICIO SARABIA ZAPATA [email protected]DIRECTOR: ING. MIGUEL HINOJOSA [email protected]Quito, Noviembre 2009
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL...RED HFC DE ÚLTIMA MILLA 118 3.6.1 RED DE DISTRIBUCIÓN 118 xii 3.6.2 ELECCIÓN DEL CABLE COAXIAL 119 3.6.2 3.6.3 RED DE ACOMETIDA 120 3.6.4 RED INTERNA
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y
ELECTRÓNICA
ESTUDIO Y DISEÑO DE UNA RED DE ÚLTIMA MILLA HFC (Hy brid
Fiber Coaxial), UTILIZANDO TECNOLOGÍA DOCSIS PARA
BRINDAR SERVICIOS TRIPLE PLAY PARA EL SECTOR SUR
ESTE DE LA CIUDAD DE QUITO
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENI ERO EN
5 Fuente: Página web www.conquito.org.ec/observatorio 6, 7, 8, 9 Fuente: Censo de Población y Vivienda 2001
9
ZONA Nº SECTORES Nº MANZANAS TOTAL
MANZANAS
213 10 2-4-5-4-7-1-3-4-1-3 34
214 10 9-4-1-2-6-4-5-12-5-4 52
215 10 2-2-4-4-4-5-3-1-3-2 30
216 10 1-3-1-2-6-5-5-4-7-3 37
217 11 6-7-3-5-5-6-3-4-2-4-6 51
218 8 1-1-2-1-4-2-4-3 18
219 11 4-1-2-1-1-1-1-1-2-2-1 7
220 11 7-3-3-3-3-4-3-2-2-1-3 34
221 10 1-1-3-3-1-1-1-3-3-2 19
222 11 4-2-2-1-2-2-2-4-5-4-3 31
223 10 2-2-1-1-2-1-4-2-1-2 18
224 9 4-3-3-3-3-1-3-2-1 23
225 10 2-3-2-4-3-2-2-3-2-2 25
Tabla 1.4 Zonificaciòn y sectorización de la Parroq uia La Ferroviaria
1.3.4 PARROQUIA PUENGASÍ. La Parroquia Puengasí, según el último Censo Nacional del 2001 alberga 13,951
viviendas, clasificadas en 10 Zonas, 106 Sectores y 700 Manzanas; como se
puede apreciar en la tabla 1.59
10
ZONA Nº SECTORES Nº MANZANAS TOTAL
MANZANAS
147 11 2-4-6-15-5-4-5-2-2-4-4 53
148 11 3-4-4-2-5-5-5-5-4-3-4 44
149 11 3-4-8-2-8-4-6-3-2-5-3 48
150 11 8-4-10-16-15-11-14-21-8-2-4 113
151 10 5-8-9-3-11-9-6-8-7-9 75
152 11 8-8-13-16-7-7-6-5-8-7-3 88
153 10 4-7-12-10-5-3-6-8-4-8 67
154 10 7-6-8-7-7-5-6-10-12-9 77
155 10 9-9-1-6-9-14-14-15-5-1 83
156 11 6-6-5-7-7-9-2-1-2-3-4 52
Tabla 1.5 Zonificaciòn y sectorización de la Parroq uia Puengasí.
1.4 SERVICIOS Y TECNOLOGÍAS BRINDADOS EN EL SECTOR SUR ESTE DE LA CIUDAD DE QUITO. En este punto se quiere diferenciar que tipo de servicios de comunicaciones son
brindados en el sector.
1.4.1 SERVICIOS.
1.4.1.1 VOZ. El surgimiento de nuevas tecnologías asociadas al servicio de transmisión de voz,
han permitido que la mayoría de los sectores de la ciudad puedan disponer del
servicio, gran parte asociados a la telefonía móvil de las diferentes operadoras y
en menor escala a la telefonía fija.
Según los datos de la SUPERTEL (Superintendencia de Telecomunicaciones), el
servicio de los terminales de uso público ha experimentado un ligero crecimiento
durante el año 2008, constituyendo el servicio de voz el de mayor penetración en
el sector sur este de la ciudad.
1.4.1.2 DATOS. El servicio de transmisión de datos en la ciudad durante los últimos años ha ido
en constante crecimiento, hoy en día resulta casi inimaginable que un sector de la
11
ciudad no disponga del servicio de Internet; el crecimiento tecnológico convierte al
servicio de Internet en una herramienta de trabajo para las diferentes actividades,
sean estas personales, profesionales, públicas, académicas y de toda índole; sin
embargo los diferentes carriers o prestadores de servicio no poseen una red de
transmisión de datos cableada para llegar a zonas geográficas de difícil acceso;
con el fin de cubrir las necesidades de los Clientes se trata de ofertar el servicio
de manera inalámbrica, penalizando la calidad de servicio y el costo.
Los proveedores de servicio únicamente cubren ciertas zonas o sectores, de
entre ellos tenemos: con un número mayor de usuarios la CNT (Corporación
Nacional de Telecomunicaciones), interactive, panchonet, puntonet, grupo TV
cable, actualmente Telmex.
Por constituir un sector industrializado, las instituciones bancarias y empresas con
manejo de base de datos, contratan canales dedicados. Las principales empresas
que brindan este servicio son: Conecel S.A., Otecel S.A, CNT, Telconet, etc.
1.4.1.3 VIDEO. Los servicios como PPV (Pago por Ver) donde se elige el contenido que se
desea, previo pago de una cuota servicio de VoD (Video por Demanda) y el
servicio de Grabaciones de video digital (DVR), actualmente son desconocidos
para más del 90% de los habitantes del sector sur de la ciudad e Quito, como se
puede apreciar en la encuesta realizada más adelante.
Este servicio esta relacionado con la difusión de señales de televisión analógica y
digital, suele usar un Set Top Box o decodificador para adaptar las señales a los
receptores de Televisión. Figura 1.410
Las empresas que brindan el servicio actualmente son: Direct TV, grupo TV cable,
Telmex (Aún no entra en producción); actualmente tienen cableado una parte del
sector sur este sin embargo el servicio aún no se encuentra disponible.
Figura 1.4 Servicio de IPTv
12
1.5 NECESIDADES DEL CLIENTE. El desarrollo de la tecnología y la tendencia de un mundo globalizado en la
actualidad, exigen mayor comunicación entre los usuarios y se experimente
nuevos servicios que les permitan enfrentar con éxito la creciente evolución
tecnológica.
Para los habitantes del sector Sur Este de la Ciudad de Quito, el utilizar nuevos
servicios tales como el TRIPLE PLAY, representa una nueva oportunidad de
crecimiento en diversos sectores: Académico, Industrial, Automotriz, Textil,
Gastronómico, Hotelero, Comercial, entre otros; permitiendo el acceso a
mercados y productos, así como una importante fuente de ahorro en costos por la
convergencia de servicios brindados mediante una misma red de infraestructura.
Visitando las Parroquias involucradas en el desarrollo de la red, se puede
observar la escasa infraestructura cableada por los proveedores existentes en el
sector, para brindar el servicio Triple Play. Es por ello que se opta por la
realización del diseño de una red cableada HFC que brinde los servicios de voz,
datos y video, de buena calidad.
Para establecer con mayor claridad las necesidades del Cliente con respecto al
uso del servicio Triple Play se recurrió al mecanismo de fuentes de información
primarias, ya que permiten obtener la información con los involucrados de manera
directa, es por ello que se realizó una encuesta11 a un grupo de las usuarios que
habitan actualmente en el sector Sur Este de la Ciudad de Quito. Para la
realización de la encuesta previamente se informa al encuestado(a) sobre el
servicio TRIPLE PLAY12, en que consiste el servicio, costos referenciales,
factibilidad del servicio en el sector, ventajas y desventajas.
Este análisis nos permite asumir la distribución de los potenciales Clientes por
zonas en el sector Sur Este de la ciudad, y posteriormente basarse en esto para
determinar el número y ubicación de nodos de la Red HFC. La relación que se
establece para el diseño de la red es por cada vivienda un usuario (relación 1/1,
vivienda = usuario).
13
La encuesta fue estructurada utilizando preguntas de selección múltiple para
recopilar la información deseada en poco tiempo, asociado al procesamiento de
los datos y desarrollo de la encuesta a los usuarios.
1.5.1 DETERMINACIÓN DE LA MUESTRA.
Para determinar el número de usuarios a encuestar se utilizó la fórmula de
muestra aleatoria simple finita que se indica a continuación:13
pqSNE
NpqSn
22
2
+= Ec. 1.1
En donde:
n = Muestra (número de usuarios a encuestar)
S = Grado de confiabilidad
N = Universo (la población de viviendas del sector sur este de Quito)
p = Probabilidad de ocurrencia (grado de validez de la respuesta)
q = Probabilidad de no-ocurrencia
E = Grado de error (error máximo de estimación permitido en la encuesta).
Los valores que se utilizaron fueron los siguientes:
S = 2 (valor de sigma para un 95,5% de validez de la encuesta)
N = 45,68614 Población en el sector Sur Este de la ciudad de Quito.
P = 95% valor tomado en cuenta para que los resultados tengan un alto grado de
validez.
Q = 5% porcentaje de invalidez de los datos indicados por el Cliente (diferencia de
100% - p).
E = 5% para garantizar que los resultados de la encuesta sean válidos en el
10 Fuente: Página web www.conartel.gov.ec 11 Ver formato de la encuesta en el ANEXO B 12 Ver Información al Cliente en el ANEXO A 13 Fuente: Página web www.asetesis.com/seleccion_muestra.htm
14
Entonces como valor de muestra a encuestar se tiene:
87.75
405,114
34.680,805.0*95.0*4456860025.0
05.095.0456864
=
=
+=
n
n
x
xxxn
Esto indica que el número de usuarios que se debe encuestar es de 76. Los
resultados obtenidos en la encuesta fueron los siguientes:
Los 76 usuarios que formaron parte de la muestra, fuero tomadas al azar dentro
de cada una de las Parroquias, y se encuentran detalladas en el Anexo B con la
respectiva zona de estudio a la que han sido asignadas según su ubicación dentro
del anillo sur este de la ciudad de Quito.
A continuación se presenta un extracto del Anexo C (Información de Vivienda por
Parroquias15), donde se puede observar cómo está distribuida la población de
vivienda para cada una de las Parroquias involucradas en el presente diseño de la
red HFC.
PARROQUIAS TOTAL
USUARIOS
Puengasí 2,989
La Argelia 11,930
Chimbacalle 13,821
La Ferroviaria 16,946
Tabla 1.6 Extracto del Anexo C
Para que la encuesta se encuentre distribuida de manera equitativa con relación
al número total de viviendas correspondientes a cada Parroquia del anillo sur este
de la ciudad, se toma un porcentaje del número total de viviendas involucradas en
el presente diseño para cada Parroquia como se puede ver en la tabla 17.
El número total de viviendas 45.686 corresponden al 100% de los usuarios,
mediante una relación de proporcionalidad se establece:
Cp
Vp=100
686.45
15
De esta relación para la Parroquia de Puengasi se tiene:
Si: 100% corresponde a 45.686, entonces el porcentaje correspondiente al
número total de usuarios por Parroquias, estará determinado por la siguiente
ecuación:
Tv
VpCp
%100*= Ec. 1.2
En donde:
Cp = Concentración de usuarios por Parroquia
Vp = Viviendas por Parroquia
Tv = Total de viviendas del sector sur este de Quito
Puengasí:
( )54.6
686.45
989.2*100% ==iónConcentrac %
La Argelia:
( )11.26
686.45
930.11*100% ==iónConcentrac %
Chimbacalle:
( )25.30
686.45
13821*100% ==iónConcentrac %
La Ferroviaria:
( )10.37
686.45
16946*100% ==iónConcentrac %
PARROQUIAS TOTAL
USUARIOS
CONCENTRACIÓN
DE USUARIOS (%)
Puengasí 2,989 6.54
La Argelia 11,930 26.11
Chimbacalle 13,821 30.25
La Ferroviaria 16,946 37.10
Tabla 1.7 Concentración de viviendas por Parroquia
Dependiendo el tipo de señal que se quiera recibir se tienen distintos tipos de
antenas:
Platos Parabólicos : Su función principal de este bloque de bajo ruido es “bajar”
la señal proveniente del satélite a una frecuencia de RF para poder ser inyectada
a los receptores satelitales. Pueden recibir señales de los diferentes satélites,
tales como: Satmex, mvs, panamsat, intelsat, etc.
Figura 2.6 Antenas de recepción satelital
- Antenas de microondas: Para recepción de canales generados localmente.
- Antenas VHF y UHF: Captan las señales emitidas por los operadores de
televisión. Las antenas para recepción terrestre captan las señales
nacionales de las repetidoras ubicadas en las diferentes Radio Bases de la
zona.
- Antenas de AM y FM: Se usaban en algunas cabeceras para poder
transmitir la señal proveniente de un canal de radio; en Estados Unidos y
algunos países europeos son obligatorias para poder transmitir mensajes
de emergencia a través de las redes de CATV.
2.4.1.1.2 Receptores Satelitales. Luego que el satélite recibe la señal, es necesario separar los distintos canales
provenientes de un mismo satélite mediante frecuencia y amplificarla, esta tarea
es realizada por los receptores satelitales los cuales trabajan en el rango de
48
frecuencias de banda C y Ku permitiendo la selección de canales desde los 950 a
los 1450 MHz.
Los receptores satelitales se programan con los datos del satélite, la frecuencia a
sintonizar e información del Symbol Rate.
En el caso de canales digitales, se debe añadir al receptor satelital la información
del código FEC (Forward Error Correction); todos estos parámetros son
proporcionados por los operadores del satélite. Además de lo mencionado, el
receptor satelital se encarga de proporcionar la alimentación eléctrica necesaria
para el LNB, el cual se encuentra ubicado en el foco de la antena parabólica.
Algunos de los parámetros más relevantes del receptor satelital Motorola DSR
4402X, se presentan en la tabla 2.1
Características Técnicas Valores
Impedancia de entrada 75 Ω Frecuencia de entrada 950 – 2150 MHz Modulación de entrada QPSK Symbol Rate 3.25 - 30 Msps Forward Error Correction 1/2, 2/3, 3/4, 4/5, 7/8 Relación S/N en video 57 dB (min) Relación S/N en audio 85 dB a 1kHz Tensión al LNB 16 VDC
Impedancia de salida (video) 75 Ω Impedancia de salida (audio) 600 Ω
Tabla 2.1 Características técnicas de un receptor s atelital
Los valores de las impedancias de entrada y de salida se encuentran
estandarizados por los fabricantes de equipos. La figura 2.7 muestra un receptor
satelital Motorola DSR-4402X.
A la salida del receptor satelital se tiene por separado la señal de audio y la de
video, las cuales pasan a un modulador. En caso de ser un canal de servicio
pago por ver (PPV), las señales de audio y video pasan por un equipo transcoder
antes de entrar a un modulador.
49
Figura 2.7 Receptor satelital
2.4.1.1.3 Procesadores de canal. Se utiliza para situar canales de recepción radioeléctrica o canales CATV en el
mapa de frecuencias definido para una red de cable.
Figura 2.8 Procesador de canales CATV 2.4.1.1.4 Decodificadores. Para evitar la recepción no autorizada de las señales pagas se codifica la señal,
mediante un dispositivo llamado decodificador, los cuales van conectados a la
salida del LNB; los decodificadores son tan variados como el número de
distribuidores de señal paga existentes en el mercado, en la figura 2.9 se puede
apreciar un decodificador Motorola.
Figura 2.9 Decodificador Motorola
50
2.4.1.1.5 Moduladores. Una vez que se tienen todas las señales de audio y video, que se desean
distribuir por la red; es necesario que cada una de ellas se module a la frecuencia
correspondiente al canal en la cual será sintonizada, esta labor es realizada por
los moduladores.
Las señales son ecualizadas para corregir la diferencia de amplitud en función de
la frecuencia provocada por el cable. Ambas señales son moduladas por
separado a la frecuencia en la cual van a ser transmitidas; dependiendo del tipo
de modulador, esta frecuencia puede ser fija o sintonizable; luego de la etapa de
modulación, las señales son filtradas para eliminar los armónicos propios de la
modulación; a continuación las portadoras moduladas de audio y video son
amplificadas para garantizar calidad en la señal del canal. Una vez amplificadas
pasan por un combinador y vuelven a ser filtradas para evitar cualquier inserción
extraña propia del combinador; una vez realizado este proceso, la señal de radio
frecuencia es amplificada hasta alcanzar niveles típicos de 55 dBmV y
posteriormente sale del modulador. La figura 2.10 muestra el diagrama de
bloques de un modulador sintonizable.
Figura 2.10 Diagrama de bloques de un modulador sin tonizable
Los moduladores profesionales son la solución a sistemas colectivos donde haya
una gran demanda de canales a modular y un alto requerimiento de nivel de
salida. En la tabla 2.2 se muestra un modulador Tele System TS-5050
51
Especificaciones Técnicas Valores
Impedancia de entrada de video 75 Ω Frecuencia de entrada de audio 10 KΩ Potencia de salida RF 55 dBmV Relación de portadoras (video/audio)
17 dB fijo
Consumo de Potencia 12 Watts – 117 VCA Impedancia de salida 75 Ω
Tabla 2.2 Características técnicas de un modulador 2.4.1.1.6 Combinadores. A la salida de cada modulador se encuentra una señal RF de determinada
frecuencia, como todas deben viajar por el mismo canal, se utilizan combinadotes,
éstos multiplexan en frecuencia las señales recibidas.
Existen dos tipos de combinadores: activos y pasivos dependiendo de la forma
en que realicen la tarea. Para un amplio número de canales ofrecidos por las
Empresas prestadoras de servicios, se puede utilizar los combinadores en
cascada.
La tabla 2.3 muestra los parámetros más relevantes de un combinador Inner
CP16 - 1G de 16 canales.
Especificaciones Técnicas Valores
Rango de frecuencias 5 – 1000 MHz Pérdidas de Inserción 18 dB Aislación mínima entre entradas 20 dB Máximo nivel de entrada 60 dBmV por entrada Capacidad 16 entradas Impedancia de entrada 75 Ω Pérdidas de retorno 16 dB Temperatura de funcionamiento 20 C a 50 C
Tabla 2.3 Características técnicas de un combinador
52
La figura 2.11 muestra un combinador de 16 canales Tele System TS-5016.
Figura 2.11 Combinador de señales Una vez que todas las señales son combinadas en una sola, ésta es derivada y
una parte de la señal se distribuye hacia los usuarios más cercanos al Head End
mientras que la otra señal pasa al transmisor óptico.
2.4.1.1.7 Transmisor Óptico. Se encarga de transformar la señal de radiofrecuencia compuesta por todos los
canales a pulsos de luz para su transmisión; con la finalidad de transportar la
señal por fibra óptica hasta un punto central del barrio al cual se desea brindar el
servicio de TRIPLE PLAY.
Figura 2.12 Transmisor óptico
2.4.1.1.8 Amplificadores de canal. Son los encargados de amplificar la señal de un canal dado con el fin de que
todos entren a un mismo nivel para poder ser tratados posteriormente en el
53
sistema de distribución por medio de ecualizadores, teniendo en cuenta que la
atenuación es mayor a medida que sube la frecuencia de trabajo.
Especif icaciones Técnicas Valores
Banda cubierta 1 CH UHF (analógico o digital) Ganancia 36 – 40 dB (regulables) Nivel de salida 117 analógico;112 digital Potencia de salida >6 dB Consumo 35 mA
Tabla 2.4 Características técnicas de amplificador de TV
Figura 2.13 Amplificador de TV
2.4.1.1.9 Sistema eléctrico de emergencia.
En caso de una falla por parte de la energía eléctrica, se debe disponer de un
sistema de UPS que brinde respaldo de un determinado tiempo; en el cual una
planta generadora alterna debe entrar en funcionamiento. De esta manera se
evita que el servicio TRIPLE PLAY sea suspendido a los clientes.
2.4.2 RED TRONCAL.
La red troncal presenta una estructura en forma de anillos redundantes de fibra
óptica que une a un conjunto de líneas principales ó de nodos primarios. Los
nodos primarios alimentan a otros nodos (secundarios) mediante enlaces punto a
punto o bien mediante anillos, En éstos nodos secundarios las señales ópticas se
convierten a señales eléctricas y se distribuyen a los hogares de los abonados a
través de una estructura tipo bus con cable coaxial.
54
Las redes Troncales tienen como características principales:
• Transportar las señales desde la cabecera hacia las partes más
alejadas del sistema.
• Utilizar las rutas más directas.
• Emplear amplificadores troncales con ganancia de 22 a 31dB.
• Minimizar los equipos en cascada.
• Las cascadas típicas para éste tipo de redes contienen de 2 a 30
amplificadores troncales, consiguiendo hasta 25Km de alcance.
La principal ventaja de utilizar fibra óptica en la red primaria es el hecho de
transportar la señal una gran distancia sin necesidad de amplificación. En la tabla
2.5 se observa los valores de atenuación para la fibra óptica monomodo.
Longitud de Onda Atenuación Externa Atenuación Interna 1310 0.5 dB/Km. máx. 1.0 dB/a.m. máx. 1550 0.5 dB/a.m. máx. 1.0 dB/a.m. máx.
Tabla 2.5 Atenuación en fibra óptica monomodo
Figura 2.14 Fibra Óptica monomodo
La red primaria debe contar con un cable de fibra óptica monomodo, el cual está
conformado en su interior por varios pares de hilos; de los cuales, mínimo debe
estar conectados dos hilos de fibra para que la red de TRIPLE PLAY sea
bidireccional; es decir, se envían señales desde la cabecera hacia los usuarios y
viceversa. El cable de fibra óptica viajará a través de los postes de la Empresa
Eléctrica Quito.
55
2.4.2.1 NODO PRIMARIO.
Consiste en una caja de empalmes de fibra óptica que .permite encaminar
señales hacia los nodos Ópticos Finales, se encuentran unidos entre si por la fibra
óptica troncal, formando un anillo redundante. Concentra los enlaces de 4 nodos
finales, es decir 16 terminales de un anillo formado por un cable de fibra óptica de
8 hilos.
2.4.2.2 NODO FINAL (NODO ÓPTICO TERMINAL).
En el sentido Descendente (Dowstream, el NF (nodo final) recibe señal del nodo
NP (nodo principal) para realizar la conversión óptico/eléctrica, amplificarse y ser
reenviada por la red de distribución coaxial.
En sentido Ascendente (Upstream), recibe señal de los de los equipos de
abonado, las combina y realiza la conversión eléctrico/óptico para su remisión
hacia el nodo primario. Típicamente alimentan ramales de la red de distribución
coaxial (Cable .500) con un máximo de 2 amplificadores en cascada (Aprox. 125
usuarios por ramal).
En sistemas sin redundancia el número de fibras en los cables se ira reduciendo a
medida que nos alejemos de la cabecera (módulo escalonado), ver figura 2.15
Figura 2.15 Redes HFC de módulo escalonado 6
56
En sistemas redundantes tendremos un anillo con cantidad constante de fibras
(módulo constante), ver figura 2.16
Figura 2.16 Red HFC de módulo constante 7
2.4.3 NODO ÓPTICO. Es el equipo en el cual termina la red primaria y comienza la red de distribución,
está constituido por un receptor óptico y un amplificador de radio frecuencia. El
receptor óptico se encarga de transformar los pulsos de luz en la señal de
radiofrecuencia que contiene los canales de televisión. La conversión es
desarrollada por un diodo fotodetector PIN (semiconductor tipo P, semiconductor
intrínseco, semiconductor tipo N). La señal que sale del receptor óptico pasa a un
amplificador de radio frecuencia.
Estos equipos instalan en un poste de energía eléctrica; y preferiblemente, deben
ser instalados en el centro de la zona a cubrir. La tabla 2.6 muestra los
parámetros técnicos más importantes de un receptor óptico Motorola AM-
Pérdida de retorno óptico 40 dB (min) Frecuencia pasa banda 50 – 750 Mhz Pérdida de retorno RF 11 dB (min) Potencia de salida RF 25 dBmV
Tabla 2.6 Características técnicas de un receptor ó ptico
En la tabla 2.7, se muestra las características técnicas de un nodo óptico de
distribución Rayvert DS2000-ST.
Especificaciones Técnicas
Valores
Rango de entrada óptico - 5dBm - +2 dBm Longitud de onda 1290 nm – 1600 nm Ancho de banda bajada 54 – 862 MHz Ancho de banda retorno 5 – 42 MHz Pérdidas de retorno < -16 dB Impedancia de operación 75 Ω Potencia de salida 2 Mw. Temperatura de trabajo -24 C a + 60 C Peso 8.5 Kg.
Tabla 2.7 Características técnicas de un nodo óptic o
El nodo óptico Rayvert DS2000-ST es una estación de distribución de alto
rendimiento, posee cuatro salidas individuales, proporciona una plataforma ideal
para el apoyo de la evolución de tecnologías y servicios avanzados en redes
HFC. Una de las características importantes es el ofrecer una variedad de
configuraciones que son ideales para la transmisión analógica y digital, telefonía y
servicios de datos (TRIPLE PLAY)
El alto nivel de salida ofrece la posibilidad de optimizar la red de distribución
coaxial de un solo nodo, y contribuye a la reducción de las cascadas de
amplificador. El rendimiento y niveles de salida de este tipo de nodos permite que
se integre fácilmente en cualquiera de las arquitecturas de sistema actual, en la
figura 2.17 se muestra un nodo óptico a 2 salidas.
58
Figura 2.17 Nodo óptico a 2 salidas
2.4.4 RED DE DISTRIBUCIÓN.
La red de distribución y la de acometida a los abonados es lo que comúnmente se
conoce como la red de última milla. Las redes modernas de telecomunicaciones
por cable híbridas fibra óptica-coaxial están preparadas para poder ofrecer un
amplio abanico de aplicaciones y servicios a sus abonados. La mayoría de estos
servicios requieren de la red la capacidad de establecer comunicaciones
bidireccionales entre la cabecera y los equipos terminales de abonado, y por tanto
exigen la existencia de un canal de comunicaciones para la vía ascendente
(upload) o de retorno, del abonado a la cabecera.
Los retornos de distintos nodos llegan a la cabecera por distintas vías. 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 abonados, que se
convierten en señales ópticas en el láser de retorno, el cual las transmite hacia la
cabecera.
La red de distribución está compuesta por una estructura tipo árbol - rama de
cable coaxial, con distintas derivaciones y amplificadores. Parte desde el nodo
óptico y lleva las señales provenientes de la cabecera a través del barrio al que se
59
desea dar el servicio de TRIPLE PLAY hasta la última derivación antes de los
hogares de los abonados, ver figura 2.18
Figura 2.18 Estructura de la red de distribución
El tipo de cable utilizado para esta parte de la red es cable coaxial estándar #500
con mensajero1, ya que presenta mejores características de pérdidas debido a la
distancia. En la figura 2.19 se observa el cable coaxial utilizado en la red de
distribución; mientras que en las tablas 2.8 y 2.9 se presentan las características
físicas, eléctricas y de atenuación de este cable respectivamente.
Figura 2.19 Cable coaxial estándar #500 con mensaje ro
Tabla 2.10 Atenuación del cable coaxial #500 con re specto a la frecuencia
61
En la red de distribución se encuentran los siguientes elementos:
_ Amplificadores de radio frecuencia
_ Tomas (Taps)
2.4.4.1 AMPLIFICADORES DE RADIO FRECUENCIA. Los amplificadores de CATV se alimentan directamente de la línea coaxial, por lo
tanto parte de sus circuitos esta destinado a separar del coaxial su alimentación
de AC que normalmente es de 60VAC o 90 VAC. Poseen un cierto consumo de
energía, además de introducir ruido y distorsión.
La figura 2.20, muestra un amplificador que permite la utilización bidireccional de
una red, con la siguiente distribución de frecuencias:
Vía directa --> 50-750MHz (Alta RF -H)
Vía Inversa o retorno --> 5-30MHz (Baja RF - L)
Figura 2.20 Esquema típico de un amplificador 9
Los circuitos de alimentación fueron omitidos para una mejor comprensión de la
figura. Las etapas que separan Alta y Baja RF son filtros pasa bandas.
En un sistema de cierta longitud, se requiere el funcionamiento de amplificadores
con capacidad de control automático de ganancia (AGC) y/o de pendiente (ASC),
denominados también ALSC, pueden poseer ambos controles automáticos debido
fundamentalmente a la necesidad de compensar las variaciones de atenuación de
los cables coaxiales frente a cambios térmicos del medio.
62
La figura 2.21 nos muestra un amplificador con AGC. Se toma una muestra de la
señal de RF de salida, se detecta y se obtiene una DC que comanda la ganancia
de RF.
Figura 2.21 Amplificador con AGC
Otra configuración muy corriente es la llamada "Bridger" o amplificador de
distribución. Su diagrama se observa en la figura 2.22
Figura 2.22 Bridger 10
Cada una de estas salidas "Bridger" o de distribución constituirán la distribución
que realizan los elementos pasivos (Taps), donde finalmente obtendremos la
señal para el abonado. Se toma una muestra de la señal de salida, se la amplifica
y luego se la divide en dos, tres o cuatro salidas. Los amplificadores vienen
provistos desde las empresas fabricantes como un equipo de montaje, tanto para
sujeción en poste o bien para ser suspendido en una guía de acero. ___________________________________________________
9, 10, 11, 12, 13 Fuente: Página web www.monografias.com – Red de televisión comunitaria para un
barrio de Bogotá.
63
La atenuación presentada por el cable es función de la frecuencia, lo que provoca
que los canales de frecuencias más altas sufran una mayor degradación que los
canales de frecuencias más bajas. Estas características del sistema, atenuación y
respuesta en frecuencia, son compensadas en la red por la inclusión de
amplificadores. Todos los amplificadores actualmente utilizados, se alimentan a
través del mismo cable de señal. En la figura 2.23 se muestra los bloques básicos
de un amplificador de radio frecuencia bidireccional, en el que se amplifican en
sentido cabecera-usuario las frecuencias comprendidas entre los 50MHz y los
750MHz y en sentido inverso las frecuencias comprendidas entre 5MHz y 30MHz.
Figura 2.23 Diagrama de bloques de un amplificador de RF
Para considerar que la señal de radio frecuencia debe ser amplificada, ésta se
debe encontrar entre los 22dBmV y los 24dBmV. La tabla 2.11 presenta los
niveles de salida para las diversas frecuencias a las que trabajan los
amplificadores.
Frecuencia MHz Nivel de salida
(dBmV) 870 45 550 44 52 37 40 41
Tabla 2.11 Amplificación respecto a la frecuencia
En la tabla 2.12 se muestra las características de un amplificador de RF, y en la
figura 2.24 se puede apreciar un amplificador de radio frecuencia MMAX 35P-
870Ga-AC
64
Especificaciones Valores banda
directa Valores banda de
retorno Ancho de banda 52 – 870 MHz 5 – 42 MHz Ganancia Máxima* > 35 dB típica > 20 dB típica Carga de canales de video 132 6 Figura de ruido** 8.5 dB 9dB Pérdida de retorno > 16 dB > 16 dB Niveles operativos de salida***
52 – 550 – 750 – 870 MHz
-------------------
Niveles operativos de entrada***
------------------ - 45 dBmV/Hz
Tabla 2.12 Características un amplificador de RF * Todos los ecualizadores y PADs puenteados ** Corresponden a señales analógicas, las digitales se encuentran 10dB por debajo de estos valores. *** Corresponden a 6 canales analógicos de 6MHz a 48dBmV de nivel de salida cada uno.
Figura 2.24 Amplificador de RF
2.4.4.2 TOMA (Tap).
Permite derivar una parte de la energía de radio frecuencia hacia la red de
acometida; los parámetros característicos de un tap son:
• Valor en dB de la derivación: Es el valor en dB que la señal de RF se
atenúa desde la red de distribución con relación a las salidas derivadas
• Número de salidas: Es el número de salidas derivadas del tap
• Valor en dB de la inserción: Es el valor en dB que la señal de RF se
atenúa a través de la red de distribución.
65
En la figura 2.25 se muestra un tap de 8 salidas, con atenuaciones de 14, 17, 20,
23 y 26dB hacia las salidas derivadas.
Figura 2.25 Tap de 8 salidas 2.4.5 RED DE ACOMETIDA. La red de acometida parte de los elementos derivadores de la línea secundaria y
llega hasta los usuarios donde se puede conectar a una toma individual o equipo
de amplificación.
La señal de radio frecuencia es enviada al equipo terminal desde una de las
salidas derivadas del tap. El tipo de cable utilizado para esta parte de la red es
cable coaxial estándar #6, ya que presenta mejores características
físicas/mecánicas para su instalación dentro de las casas de los abonados. En la
figura 2.26 se observa el cable coaxial utilizado en la red de acometida; mientras
que en las tablas 2.13, 2.14 y 2.15 se presentan las características físicas,
eléctricas y de atenuación de este cable respectivamente.
Figura 2.26 Cable coaxial estándar #6
66
Características Valores Diámetro nominal de conductor
0.81 mm
Diámetro nominal de aislamiento
3.67 mm
Diámetro nominal exterior 6.02 mm Recubrimiento de blindaje 80 % Peso neto aproximado 42
Kg./a.m.
Tabla 2.13 Características físicas del cable coaxia l #6
Tabla 2.15 Atenuación del cable coaxial #6 con resp ecto a la frecuencia
67
2.4.5.1 DEFINICIONES RELATIVAS A LOS CABLES COAXIA LES. 2.4.5.1.1 Impedancia Característica (Ohm). Es la relación (tensión aplicada)/(corriente) absorbida por un cable coaxial de
longitud infinita. De esto se desprende que para un cable coaxial de longitud real,
conectado a una impedancia exactamente igual a la característica, el valor de la
impedancia de la línea permanece igual al de la impedancia característica. Los
valores nominales para los cables coaxiales son 50, 75 y 93 ohms. En HFC solo
se utilizan de 75 ohm.
2.4.5.1.2 Impedancia de transferencia (miliOhm/m).
Expresada en miliohm por metro, define la eficiencia del blindaje del conductor
externo. Cuanto más pequeño es el valor, mejor es el cable a los efectos de la
propagación al exterior de la señal transmitida y de la penetración en el cable de
señales externas.
2.4.5.1.3 Capacidad (pF/m).
Es el valor de la capacidad eléctrica, medida entre el conductor central y el
conductor externo, dividida por la longitud del cable. Se trata de valores muy
pequeños expresados en picofaradios(10-12F) por metro. Varía con el tipo de
material aislante y con la geometría del cable.
2.4.5.1.4 Velocidad de propagación (%). Es la relación expresada en porcentaje, entre la velocidad de propagación de la
señal en el cable y la velocidad de propagación de la luz. Varía con el tipo de
material aislante.
2.4.5.1.5 Atenuación (dB/100m).
Es la pérdida de potencia, a una determinada frecuencia, expresada en decibeles
cada 100 metros. Varía con el tipo de material empleado y con la geometría del
cable, incrementándose al crecer la frecuencia.
68
2.4.5.1.6 Potencia transmisible (W). Es la potencia que se puede transmitir a una determinada frecuencia sin que la
temperatura del cable afecte al funcionamiento del mismo. Disminuye al
incrementarse la frecuencia y se mide en watios.
2.4.5.1.7 Tensión de ejercicio (kV).
Es la máxima tensión entre conductor externo e interno a la cual puede trabajar
constantemente el cable sin que se generen las nocivas consecuencias del efecto
corona (descargas eléctricas parciales que provocan interferencias eléctricas y, a
largo plazo, la degradación irreversible del aislante).
Para poder responder a las más variadas condiciones de funcionamiento que se
exigen para los cables coaxiales, es preciso el empleo de los más modernos
materiales:
2.4.5.2 CARACATERÍSTICAS DE CONSTRUCCIÓN PRINCIPAL ES DE LOS CABLES COAXIALES.
2.4.5.2.1 Conductor central.
• Cobre electrolítico, con pureza superior al 99% y resistividad nominal a
20°C de 17.241 ohm.mm 2/km.
• Cobre estañado, limitado a los cables empleados en los aparatos que
requieran buenas condiciones de soldadura (su uso incrementa la
atenuación con relación al cobre rojo).
• Cobre plateado, para mejorar la atenuación a altísima frecuencia y por su
estabilidad química en presencia de dieléctricos fluorados.
• Acero cobreado (copperweld), alambre obtenido por trefilación de cobre
sobre un alma de acero. Si bien su conductividad normal es del 30% al
40% de la del cobre, a altas frecuencias (MHz) son prácticamente
idénticas, a raíz del efecto piel (skin effect), mientras la carga de rotura
mínima es de 77kg/mm2 y el alargamiento el 1%. Este material se emplea
por razones mecánicas en los cables de secciones inferiores.
69
2.4.5.2.2 Aislante.
• Polietileno compacto: es el material más empleado como aislante en los
cables coaxiales, a raíz de su excelente constante dieléctrica relativa (2.25)
y rigidez dieléctrica (18kV/mm).
• Polietileno expandido: introduciendo en el polietileno sustancias específicas
que se descompongan con las temperaturas generando gases, se obtiene
polietileno expandido, con los poros uniformemente dispersados y no
comunicantes entre ellos. La misma expansión se puede obtener con
inyección de gas en el momento de la extrusión, obteniendo superiores
características eléctricas. Este material de reducida constante dieléctrica
(1.4/1.8, dependiendo del grado de expansión) y bajo factor de pérdida,
permite una notable reducción de la atenuación, comparándola con el
polietileno compacto.
• Polietileno/ aire: es obtenido con la aplicación de una espiral de polietileno
alrededor del conductor central, a su vez recubierta con un tubo de
polietileno.
• Tefzel (copolímero etileno- tetrafluoretileno): es empleado para
temperaturas entre -50°C a +155°C, con una constant e dieléctrica de 2.6 y
una rigidez dieléctrica de 80kV/mm.
• Teflón FEP (copolímero etileno- tetrafluoretileno- exafluorpropileno): es
empleado para temperaturas entre -70°C y +200°C, co n constante
dieléctrica de 2.1 y rigidez dieléctrica de 50kV/mm.
Estos dos últimos materiales fluorados se emplean, además que en altas
temperaturas (medios militares, electrónica, misiles, etc.), en las aplicaciones que
necesiten grandes inercias a los agentes químicos orgánicos e inorgánicos.
2.4.5.2.3 Conductor externo.
• Cobre: generalmente bajo la forma de trenza constituida por 16, 24 ó 36
husos, con ángulos entre 30° y 45°.
70
• Cobre estañado: cuando se necesitan buenas características de facilidad
para la etapa de soldadura.
• Cobre plateado: en presencia de aislantes fluorados (estabilidad química).
Cintas de aluminio/ poliéster y aluminio/ polipropileno: aplicadas debajo de
la trenza mejoran notablemente el efecto irradiante y disminuyen la
penetración de señales externas.
2.4.5.2.4 Cubierta externa.
• Cloruro de polivinilo (PVC): es el material más empleado como cubierta;
pudiéndose modificar sus características en función de exigencias
específicas (bajas o altas temperaturas, no propagación de fuego,
resistencia a los hidrocarburos, etc.). Uno de los requisitos básicos para el
PVC de la cubierta es no contaminar, con la migración de su plastificante,
el aislante interno; si esto ocurre, al cabo de poco tiempo se deterioran las
características eléctricas del aislante, produciéndose un constante aumento
de la atenuación.
• Polietileno: con una oportuna dispersión de negro de humo, para resistir
mejor a las radiaciones ultravioletas.
• Materiales fluorados (Tefzel y Teflón FEP): para empleo con altas
temperaturas o en presencia de agentes químicos.
• Poliuretano: cuando se necesiten buenas características mecánicas.
2.4.5.2.5 Armaduras.
• Alambres de acero: puestos bajo forma de trenza o espiral, para
instalaciones subterráneas.
• En las instalaciones aéreas para sustentar el cable se emplean especiales
construcciones que prevén un alambre o cable de acero puesto
paralelamente al cable coaxial envolviendo los dos elementos,
conjuntamente con una cubierta de PVC o polietileno, formando un perfil en
ocho.
71
2.4.5.3 CABLES FLEXIBLES. Este tipo de cable es utilizado para las bajadas a abonados desde los Taps. Las
medidas generalmente utilizadas son en orden creciente de diámetro: RG59, RG6
y RG11. Los mismos pueden ser del tipo simple, doble o cuádruple mallado
siendo este último el más utilizado por sus mejores características de blindaje.
Además pueden incorporar para su tendido un "portante" o "mensajero", el cual
sirve para sujetar al cable en caso de tendidos aéreos. En todos los casos la
impedancia característica es de 75 ohm.
Figura 2.27 Componentes de un Cable Coaxial Flexibl e
2.4.5.4 CABLES SEMIFLEXIBLES. El conductor externo en este tipo de cable es semirígido ya que no se trata de
pequeños conductores trenzados sino de un "tubo" de aluminio, el cual también
posee mejores cualidades mecánicas. Se utiliza para el tendido de redes
troncales y de distribución a abonados. Existen cuatro medidas básicas cuyas
denominaciones son: 412, 500, 750 y 1", que corresponden a la medida del
72
diámetro del conductor externo en pulgadas. Los mismos también se construyen
provistos de un portante para el tendido aéreo.
El tipo que se ve en la figura 2.28 corresponde al tipo FOAM, por su dieléctrico.
Figura 2.28 Cable coaxial semirígido
La red de acometida esta constituida por varios elementos, para poder llegar
hasta el usuario final. Los elementos que constituyen la red de acometida son:
• Equipos Terminales
• Divisores (Splitters)
• Filtros
• Conectores tipo F
2.4.5.4.1 Equipos terminales.
Las redes HFC, mediante el uso de módems especialmente diseñados para las
comunicaciones digitales en redes de cable, tienen capacidad para ofrecer
servicios de acceso a redes de datos como Internet a velocidades superiores a las
73
que el usuario medio está acostumbrado (hasta 33.6 Kbps desde casa, a través
de la red telefónica y un enlace dial up). Los módems de cable permiten convertir
a las redes de CATV en verdaderos proveedores de servicios de
telecomunicación de vídeo, voz, y datos (TRIPLE PLAY).
Características de un cable módem:
• Es un módem asimétrico.- Recibe datos a velocidades de hasta 30 Mbps y
transmite hasta 10 Mbps. (valores más normales son 10 y alrededor de 1
Mbps, descendente y ascendente, respectivamente).
• Se conecta a la red HFC mediante un conector de cable coaxial tipo F, y al
PC del abonado a través de una tarjeta Ethernet 10BaseT que éste debe
incorporar.
• La recepción de datos se realiza por un canal de entre 6 y 8 MHz. del
espectro descendente (entre 50 y 860 MHz.) con modulación digital 64-
QAM (Quadrature Amplitude Modulation). El módem de cable demodula la
señal recibida y encapsula el flujo de bits en paquetes Ethernet.
• En sentido ascendente, el módem de cable descompone los paquetes
Ethernet que recibe de la PC y los convierte en celdas ATM o en tramas
con otro formato propietario. Utiliza un canal de unos 2 MHz. del espectro
de retorno (entre 5 y 55 MHz.) con modulación digital QPSK(Quaternary
Phase Shift Keying).
• Suele disponer de un sistema FAMM (Frequency Agile MultiMode), que le
permite conmutar de un canal ruidoso a otro en mejores condiciones de
manera automática, de acuerdo con las órdenes del equipo de cabecera.
Figura 2.29 Cable modem Motorola SB5101
74
2.4.5.4.2 Divisores (Splitters).
Los divisores o splitters son dispositivos que dividen la energía de RF de la
entrada en dos partes iguales; es decir, divide la señal de entrada y la reduce en
3dB; sin embargo, este valor es teórico, ya que normalmente se obtiene valores
entre los 3.5 y 4.5dB (por pérdidas adicionales en la conexión), los cuales deben
ser considerados al momento de la instalación, para garantizar un buen nivel de
señal a la entrada del equipo terminal. La tabla 2.16 muestra las características
Tabla 2.21 Parámetros característicos de bajada con DOCSIS 2.0
2.11.9 PRIVACIDAD DE DATOS EN LAS REDES DE CABLE A TRAVÉS DE
DOCSIS.
DOCSIS 2.0 y 3.0 proporcionan a los usuarios del cable módem privacidad en la
entrega y recepción de datos mediante la utilización de la especificación BPI+
(Privacidad de Línea Base), la cual trabaja encriptando el tráfico que fluye entre
usuario y la cabecera. Conjuntamente BPI+, facilita a los operadores protección
contra robo de servicios. BPI+ fortalece la protección de los servicios entregados
a través de las redes de cable introduciendo la utilización del Certificado Digital
X509, el mismo que permite la autenticación de los cable módems a partir de un
protocolo de direcciones.
A partir de la especificación DOCSIS 2.0 se introduce la clasificación de los
paquetes para brindar calidad de servicio tanto en el canal ascendente como en el
descendente. El principal mecanismo para dar calidad de servicio a la red es la
clasificación de los paquetes que atraviesan la interfaz RF, conceptualmente los
paquetes entrantes ingresan a un clasificador (de prioridad 0 a 7) que determina a
que QoS el paquete está remitido, si el paquete es marcado con el máximo nivel
en el clasificador, es enviado como prioritario y es marcado con el identificador
95
SID (identificador del servicio), si el paquete no está marcado por el clasificador
entonces se pondrá en un estado de espera.
2.11.10 ENCRIPTACIÓN DE PAQUETES DE DATOS.
El estándar de encriptación utilizado por BPI+ es DES (Estándar de Encriptación
de Datos) o a su vez 3DES. El algoritmo de encriptación DES fue desarrollado por
IBM a mediados de los años 70 y elegido como estándar en 1977. Este algoritmo
toma bloques de información de 8 bytes a los cuales les aplica 16 ciclos de
sustitución y transposición mediante una clave (llave) de 8 bytes; cada byte de la
clave tiene un bit de paridad, los cuales son utilizados para la detección de
errores. Para la desencriptación de la información se realiza el proceso contrario
utilizando la misma clave. Los estándares de encriptación que utilizan la misma
clave para el cifrado y descifrado de la información son denominados estándares
simétricos.
El estándar de encriptación 3DES realiza tres veces el proceso antes mencionado
utilizando tres claves (llaves) diferentes. Existe una variación del estándar 3DES
que utiliza únicamente 2 claves para el cifrado de la información. El estándar
3DES también es un estándar simétrico.
2.11.11 PROTOCOLO DE RESOLUCIÓN DE COLISIÓN (CRP).
Las redes de comunicación por cable no pueden utilizar un protocolo tradicional
como es el caso de CSMA/CD (Acceso Múltiple por Detección de Portadora y
Detección de Colisiones) o Token Ring debido a la imposibilidad de los cable
módems de oírse directamente unos a otros impidiendo la detección de colisiones
por parte de los mismos, provocando así el deterioro de la calidad de la red;
además, las grandes distancias que pueden llegar a abarcar una red HFC haría
sumamente ineficiente un protocolo tipo CSMA/CD.
El protocolo de resolución de colisiones (CRP) está destinado a resolver
colisiones desde dos o más estaciones que estén transmitiendo simultáneamente.
Este protocolo se utiliza para la comunicación de subida entre las estaciones y la
cabecera, con el fin de usar eficientemente el canal ascendente, el mismo que
está dividido en ranuras de tiempos discretos llamadas mini-slots (los cuales
96
tienen una duración de 64 símbolos, o lo que equivale a 128 bits en modulación
QPSK y 256 en 16-QAM); el procedimiento que sigue el protocolo es el siguiente:
Primero, una estación envía un pedido de ancho de banda por el canal
ascendente a la cabecera, si más de un usuario transmite una petición en el
mismo tiempo, dichas peticiones chocan y la cabecera utiliza el protocolo CRP
para forzar a las estaciones a transmitir en diversos tiempos.
Si las estaciones transmiten peticiones exitosamente, la cabecera reconoce su
transmisión y reserva ancho de banda en el canal ascendente para las
estaciones; la cabecera informa a la estación, usando un mensaje de concesión,
cuando utilizar el canal y el usuario envía datos sin el conflicto de tiempo
especificado.
2.11.12 TELEFONÍA CON PACKETCABLE Y DOCSIS.
Los avances tecnológicos que ha desarrollado CableLabs aprobados por la Unión
Internacional de Telecomunicaciones (UIT) para el mejoramiento e
implementación de nuevos servicios y aplicaciones sobre redes HFC, hacen que
se destaquen los proyectos PacketCable, OpenCable y CableHome, los cuales
están orientados a proponer una serie de especificaciones dirigidas a la
interoperatividad digital.
PacketCable .- Define las bases para la prestación de nuevos servicios de banda
ancha basados en IP; tales como Internet, telefonía, videoconferencia y servicios
multimedia.
OpenCable .- Actúa sobre los set top boxes o decodificadores para la televisión
interactiva
CableHome .- Se refiere a redes en el hogar. La parte fundamental de la
plataforma PacketCable abarca los requerimientos y especificaciones de la
infraestructura de voz sobre IP (VoIP). Por este motivo, el proyecto se encuentra
dividido en dos segmentos, donde el primero de ellos denominado PacketCable
1.X, corresponde a esta modalidad de transmisión de voz.
97
El segundo segmento denominado PacketCable 2.X, incluye los requerimientos
adicionales para extender la infraestructura de VoIP hacia una plataforma integral
de servicios multimedia. Cabe señalar que la calidad de llamada que PacketCable
ofrece es similar a la calidad de una llamada que se realiza a través de la red
telefónica convencional.
Dentro de los elementos que forman parte de la arquitectura de PacketCable para
brindar el servicio de telefonía se encuentran los siguientes:
• Sistema de Terminación Cable Módem (CMTS)
• Adaptador Terminal de Multimedia (MTA)
• Cable Módem (CM)
• Gateway
• Red de Telefonía Pública Conmutada (PSTN)
Los elementos que intervienen en la prestación del servicio de telefonía a través
de una red HFC, se detallan a continuación:
2.11.12.1 SISTEMA DE TERMINACIÓN CABLE MÓDEM (CMTS) .
Es un equipo que se encuentra en la cabecera de la red HFC y es el responsable
del acceso a los servicios de datos de alta velocidad, así como también a los
recursos de la red, los cuales serán reservados únicamente cuando exista una
petición de servicio.
El CMTS determina las políticas y mensajes para que se produzcan los eventos
dentro de la red.
2.11.12.2 ADAPTADOR TERMINAL DE MULTIMEDIA (MTA).
Es un adaptador que permite convertir la voz en paquetes IP. El algoritmo de
codificación/decodificación que se emplea de manera obligatoria corresponde al
estándar G.711; y se encuentra dentro del cable módem.
98
2.11.12.3 CABLE MÓDEM (CM).
Un cable módem es un tipo especial de módem diseñado para modular la señal
de datos sobre una infraestructura de televisión por cable. El cable módem en
este caso realiza las funciones de un servidor de dirección de llamadas,
manteniendo y manejando el estado de la llamada para los servicios de VoIP,
éste a su vez está constituido por un agente de llamada (CA) y un agente de
control (GC).
El agente de llamada maneja el estado de la llamada y controla el MTA, el agente
de control, verifica la calidad de servicio (QoS), admisión, control y comunicación
con el CMTS para obtener el acceso a los recursos de la red.
2.11.12.4 GATEWAY.
Los gateways son dispositivos que se encargan de interconectar dos redes
diferentes; en este caso, las redes PSTN y la red HFC del operador de cable.
Cumplen las funciones de señalización, control, interfaz con la red PSTN y
conversión IP a una numeración telefónica para los abonados suscritos. Los
softswitchs son gateways con mayor jerarquía dentro del despliegue de telefonía;
su importancia radica, en que desempeña funciones que los asemejan a una
central telefónica IP realizando transferencias de llamadas, llamadas en espera,
facturación, detección de fallas, coordina la asignación de recursos con el CMTS
que a su vez controla los eventos del cliente a través del cable módem entre
otros. Las siguientes funcionalidades permiten que un softswitch se asemeje a
una central telefónica IP:
2.11.12.4.1 Controlador de Entrada de Contenido (MGC).
La utilidad de este dispositivo consiste en dirigir las llamadas que se hacen, no
dentro de la red de cable, sino hacia la red de telefonía pública. También se
encarga de manejar mensajes de señalización de la red PSTN, constituyéndose
en el elemento de control.
99
2.11.12.4.2 Servidor de Administración de Llamadas (CMS).
Es un servidor que actúa como una agenda telefónica para la red IP permitiendo
la coordinación entre la plataforma IP y la red HFC. Toma las decisiones de
señalamiento y ruteo, iniciadas o terminadas en el MTA.
2.11.12.4.3 Sistemas de Apoyo Operacionales (OSS).
Los sistemas de apoyo operacionales contienen una variedad de servidores,
dentro de los que se destacan TFTP, DNS, SNMP, DHCP, etc.
2.11.12.4.4 Servidor Medio (SM).
El servidor medio informa sobre el estado de la llamada, información que recibe
de los cable módems, además realiza la tareas de mejorar el rendimiento del
audio.
2.11.13 INTERNET DE BANDA ANCHA CON PACKETCABLE Y DOCSIS.
Los dispositivos más importantes que se manejan dentro del acceso a Internet,
son el Sistema de Terminación de Cable Módem (CMTS) y el cable módem (CM);
entre los cuales existe una coordinación y sincronización permanente que permite
que la prestación del servicio sea un éxito.
Para proporcionar el servicio de Internet de banda ancha, la compañía conecta su
cabecera a Internet mediante enlaces de datos de alta capacidad de un proveedor
de servicios de red (ISP).
2.11.13.1 CMTS.
El CMTS habilita la comunicación con los cable módems de los abonados.
Dependiendo del CMTS, el número de cable módems que puede manejar varía
entre 4.000 y 150.000 o incluso más.
Para entender lo que es un CMTS se puede pensar en un router con conexiones
Ethernet en un extremo y conexiones RF en el otro. La interfaz RF transporta las
señales hacia y desde el cable módem del abonado. De hecho, la mayoría de
CMTS tienen tanto conexiones Ethernet como interfaces RF. De esta forma, el
100
tráfico que llega de Internet puede ser enrutado mediante la interfaz Ethernet a
través del CMTS y después a las interfaces RF que están conectadas a la red
HFC de la compañía de cable. El tráfico viaja por la red HFC para acabar en el
cable módem del domicilio del abonado. Obviamente, el tráfico que sale del
domicilio del abonado pasará por el cable módem 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, le asigna un gateway, servidores DNS, etc.
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. Un CMTS
puede actuar como bridge o router.
2.11.13.2 CABLE MÓDEM (CM).
Los cable módems se utilizan principalmente para distribuir el acceso a Internet
de banda ancha, aprovechando el ancho de banda que no se utiliza en la red de
TV por cable.
2.11.13.2.1 Proceso de inicialización de un Cable Módem.
Después de haberse encendido el cable módem, éste comienza a buscar, en el
espectro downstream de RF, una portadora modulada en forma digital (64 ó 256-
QAM) que contenga información específica del cable módem. Una vez que se ha
sincronizado con la portadora adecuada, el cable módem busca, entre los datos
que se envían desde la central, un mensaje conocido como Descriptor de Canal
Upstream (UCD, por sus siglas en inglés) que le indica la frecuencia a la que
deberá transmitir. El cable módem comienza a transmitir en la frecuencia
upstream asignada, incrementando gradualmente su potencia hasta que sea
escuchado por el CMTS. Es en este punto donde inicia la transmisión
bidireccional entre el cable módem y la central de datos. Después de iniciada esta
transmisión, terminan de ajustarse los niveles de operación de la frecuencia
upstream del cable módem y se establece la sincronía necesaria para evitar
colisiones de datos con otros cable módems.
101
Lo que sigue en el proceso de inicialización es establecer la conectividad con el
protocolo de Internet. Para ello, el cable módem envía al CMTS una solicitud de
protocolo de configuración de huésped dinámico (DHCP, por sus siglas en inglés)
para obtener una dirección de IP y otros parámetros adicionales, necesarios para
establecer la conexión por medio de este protocolo. Inmediatamente después, el
cable módem solicita al servidor de hora del día (TOD, por sus siglas en inglés), la
fecha y hora exacta, que se utilizará para almacenar los eventos de acceso del
suscriptor.
Resta todavía la configuración propia del cable módem, la cual se lleva a cabo
después de las solicitudes DHCP y TOD. El CMTS descarga al cable módem
ciertos parámetros de operación vía el protocolo simple de transferencia de
archivos (TFTP).
Terminada esta descarga, el cable módem realiza un proceso de registro y, en el
caso de utilizar la especificación DOCSIS de Privacidad de Línea Base (BP, por
sus siglas en inglés) en la red, el cable módem deberá adquirir la información
necesaria de la central y seguir los procedimientos para inicializar el servicio. BP
es una especificación de DOCSIS 1.0 que permite el encriptado de los datos
transmitidos a través de la red de acceso. El encriptado que utiliza BP sólo se
lleva a cabo para la transmisión sobre la red, ya que la información es
desencriptada al momento de llegar al cable módem o al CMTS. DOCSIS 1.1
integra a esta interfase de seguridad, especificaciones adicionales conocidas
como Interfase Adicional de Privacidad de Línea Base (BPI+, por sus siglas en
inglés), las cuales, entre otras cosas, definen un certificado digital para cada cable
módem, que hace posible su autenticación por parte del CMTS.
Asumiendo que el proceso de inicialización se ha desarrollado satisfactoriamente,
el cable módem está listo para utilizar la red como cualquier otro dispositivo
Ethernet.” [1] Es importante señalar que todos los eventos que ocurren durante el
proceso de inicialización del cable módem son transparentes al usuario.
102
2.11.14 TELEVISIÓN IP CON DOCSIS Y OPENCABLE.
La televisión IP (también conocida como IPTV) es la denominación común para la
transmisión de las señales de video mediante el protocolo IP a través de una
conexión de banda ancha mucho más rápida que las existentes en la actualidad.
La diferencia entre la televisión actual e IPTV radica en que los canales de
televisión ya no transmitirán la misma programación para todos los usuarios, sino
que la programación únicamente llegará al usuario cuando éste lo solicite; es
decir, IPTV permite la personalización de contenidos para cada usuario.
Otra de las virtudes de la televisión IP radica en que el suscriptor del servicio
podrá manipular la programación no sólo para almacenarla y verla cuando lo
desee; sino que además, podrá hacer pausa, adelantarla o regresarla o saltar a
otra parte del programa; es decir, podrá manipular la programación como si fuera
la reproducción de un CD.
CableLabs y la plataforma OpenCable brinda las especificaciones para garantizar
la compatibilidad de los Set Top Box de diversos fabricantes.
2.11.14.1 CAPACIDAD REQUERIDA.
La capacidad estimada para servicios de televisión IP se asume en 1.5 Mbps por
cada canal de definición estándar (SDTV) y 8 Mbps por cada canal de alta
definición (HDTV). Si consideramos que en cada casa se encuentran en promedio
tres televisiones, tenemos que el ancho de banda mínimo será de 4.5 Mbps
(considerando canales de definición estándar).
2.11.14.2 ARQUITECTURA PARA OFRECER TELEVISIÓN IP.
Dentro de la arquitectura necesaria para la distribución del servicio de televisión
IP se debe considerar los siguientes módulos:
_ Adquisición del contenido
_ Almacenamiento y servidores de video
_ Distribución de contenido
103
_ Set Top Box (STB)
_ Software
2.11.14.2.1 Adquisición del contenido.
El contenido se puede obtener a través de Internet, de algún proveedor de
contenidos o de un distribuidor de señales de televisión; para el caso de señales
de televisión analógica, se utiliza codificadores que permiten que el flujo de video
pueda ser transportado por IP. La elección del codificador (comúnmente
denominado codec) es de suma importancia porque determina la calidad del video
y audio final, la tasa de transferencia de bits necesaria para la transmisión, la
robustez ante la pérdida de datos, el tipo de algoritmo de compresión, el retraso
por transmisión entre otros factores.
Formatos de compresión en televisión IP.
Dentro de los formatos de compresión de video empleados para televisión IP se
encuentran los siguientes:
_ H.261.- Fue el primer estándar de compresión de video digital. Fue la base para
los formatos posteriores.
_ MPEG-1.- Logra calidad similar al formato VHS. Es compatible con todos los
computadores y casi todos los DVD.
_ MPEG-2.- Es el usado en los DVD y permite imagen a pantalla completa con
buena calidad.
_ H.263.- Permite bajas tasas de transmisión con una calidad aceptable. Es usado
especialmente en videoconferencia y videotelefonía.
_ MPEG-4 parte 2.- Ofrece una calidad mejorada con respecto a MPEG-2 y la
primera versión de H.263
_ MPEG-4 parte 10.- Es el más usado actualmente por una gran variedad de
aplicaciones; siendo adoptado por productos como el Play Station Portátil, la
104
gama de reproductores Nero Digital, la próxima versión de Mac OS X v10.4, entre
otros.
_ WMV.- Se utiliza tanto para video de poca calidad a través de Internet con
conexiones lentas así como para video de alta definición. Puede considerarse una
mejora del MPEG-4.
_ Otros codecs.- Conocidos desarrollados por diversas empresas orientadas a la
manipulación de video son el RealVideo, Sorenson 3, Cinepak, VID, DivX y Ogg
Theora.
2.11.14.2.2 Almacenamiento y servidores de video.
Los servidores realizan diversas funciones, entre ellas el almacenamiento y
respaldo de contenido, la administración del video bajo demanda, también
proporciona información para la facturación del servicio. Esta etapa está
totalmente basada en plataformas de servidores IP son sistemas operativos tipo
Linux y Windows, capaces de entregar múltiples flujos de video de manera
simultánea.
2.11.14.2.3 Distribución de contenido.
Es importante notar que a diferencia de un sistema de televisión por cable, en los
sistemas IPTV no se hace combinación de señales porque el contenido se envía
de manera independiente a cada suscriptor, a través de flujos individuales de
video.
Actualmente se usan protocolos estándares como Gigabit Ethernet para
transportar el contenido a través de la red del proveedor de servicio.
2.11.14.2.4 Set Top Box (STB).
Es el equipo receptor o caja decodificadora encargado de la recepción de
decodificación de la señal digital de televisión IP, para luego ser mostrada en un
televisor convencional analógico. Algunos Set Top Box cuentan con disco duro, lo
que permite almacenar la programación recibida para observarla tantas veces
como se desee.
105
2.11.14.2.5 Software.
El software es el responsable de presentar algunas funcionalidades del servicio al
usuario final, de modo gráfico y amigable, como la guía de programación
interactiva que corre en el Set Top Box del usuario.
106
CAPITULO III
DISEÑO DE LA RED DE ÚLTIMA MILLA HFC
Teniendo en cuenta que en la actualidad la convergencia de servicios está en
pleno período de desarrollo, se ve necesario implementar nuevas redes de
transmisión, que puedan brindar servicios de valor agregad o, pues el sur este de
la ciudad de Quito, donde se desarrolla el presente proyecto no solo contará con
los servicio básicos de agua, luz, alcantarillado, teléfono; si no que también
dispondrá de servicios tecnológicos de comunicaciones, además de ser
empaquetados (voz, datos y video) y ofertados por un mismo medio de acceso.
La fácil introducción de nuevos servicios sobre redes HFC se convierte en una
solución para la implementación de servicios de valor agregado, de tal forma que
permita llegar a más usuarios, ya que la característica bidireccional de estas
permite crear paquetes de servicios de comunicaciones y entretenimiento que no
pueden ser fácilmente reproducidos por los operadores de cable.
Se considera que una perspectiva de negocio sustentable a largo plazo los
operadores del servicio de voz y datos, deberán necesariamente incluir a los
usuarios de TV, ampliado de esta manera sus servicios a un grupo potencial de
clientes mucho mayor, y acostumbrado a que el televisor sea la mayor fuente de
entretenimiento en el hogar.
Con lo expuesto anteriormente, la inclusión de servicios de video al menú normal
de servicios brindados por los operadores de telefonía (voz + datos), brinda una
posibilidad de ofrecer varios servicios en un solo paquete (Triple Play).
En este capítulo se ejecutará el diseño de la red de última milla para el anillo sur
este de la ciudad de Quito, comprendido por las Parroquias: La Argelia,
Chimbacalle, La Ferroviaria y Puengasí; de acuerdo a los resultados obtenidos en
la encuesta de campo realizada en el sector.
Para nuestro diseño la red de última milla va desde el nodo electro-óptico NF
(nodo final) hasta el usuario final donde se puede conectar a una toma individual o
equipo de amplificación. Además se presentará un presupuesto económico
referencial para una futura implementación de la red diseñada.
107
3.1 ANÁLISIS DE LA DEMANDA DEL USUARIO Y REQUERIMIENTOS DE LA RED. En la evaluación de la viabilidad del proyecto, la definición correcta de la demanda
del servicio es muy significativa, puesto que se basa en la encuesta personal
realizada a cada uno de los encuestados. La demanda del servicio de Triple Play
ha sido establecida en función de las respuestas obtenidas mediante la encuesta
de campo realizada.
En el capítulo 1 se analizó el procedimiento para establecer los requerimientos del
usuario. Se utilizó en primera instancia, la recolección de información mediante el
mecanismo de fuentes de información primarias ya que permiten obtener la
información con los involucrados de manera directa, es por ello que se realizó una
encuesta a un grupo de las usuarios que habitan actualmente en el sector Sur
Este de la Ciudad de Quito; mediante la cual se llega a determinar que:
El proyecto será realizado para el anillo sur este de la ciudad de Quito,
involucrando las Parroquias: La Argelia, Chimbacalle, La Ferroviaria y Puengasí.
El anillo se encuentra comprendido por las calles: Av. Pedro Vicente Maldonado,
Av. Libertador Simón Bolívar, Av. Gral. Rumiñahui, Trébol, Calle el Sena de la
ciudad de Quito, Provincia de Pichincha, Ecuador.
Finalmente se concluye que el diseño de la red se efectuará en el Sector Sur Este
de la ciudad, el cual está conformado por cuatro Parroquias urbanas, cuyo
dimensionamiento poblacional está contemplado de acuerdo al cuadro 4.1
PARROQUIAS TOTAL USUARIOS Puengasí 2,989 La Argelia 11,930 Chimbacalle 13,821 La Ferroviaria 16,946
Tabla 3.1 Concentración de viviendas por Parroquias
108
3.2 REQUERIMIENTOS FÍSICOS DE LA RED HFC. En la actualidad el entorno de los operadores es tan competitivo, que la adopción
de una tecnología que permita brindar servicios integrados, permitiendo impartir
servicios de Valor Agregado, resulta sumamente necesario; esto significa brindar
una amplia oferta de servicios a sus clientes, servicio tales como el Triple Play.
Para nuestro diseño de la red HFC de última milla, se ha hace un análisis de las
tecnologías mencionadas y sus respectivas ventajas y desventajas, eligiendo una
Red HFC cableada por los postes de la Empresa Eléctrica, hasta el nodo final,
toda la parte correspondiente a la red de última milla. Para una futura
implementación de la red, el tramo correspondiente desde la cabecera al nodo
final se contratará a una empresa prestadora de servicios que tenga una red de
Fibra Óptica ya tendida en la ciudad de Quito, siendo un parámetro muy
importante a considerarse en la implementación, ya que esto disminuye los costos
que implicaría el montaje completo de la nueva Red (anillos de fibra, nodos
ópticos, cabecera) para proveer el servicio TRIPLE PLAY. Además que la Fibra
Óptica constituye la mejor opción para brindar el servicio ofrecido por sus altas
capacidades en ancho de banda y su versatilidad para ofrecer múltiples servicios.
3.2.1 ZONA GEOGRÁFICA.
El sistema de distribución cubrirá una extensión aproximada de 48 Km. lineales de
cableado (48.000 m) del sector sur este del Distrito Metropolitano.
3.2.2 USUARIOS.
Se podrá distribuir el servicio de Triple Play a 31.877 usuarios ubicados en las
Parroquias Puengasí, Chimbacalle, La Ferroviaria y La Argelia.
3.2.3 MEDIOS DE DISTRIBUCIÓN.
El medio físico de distribución será cable coaxial #500, este se utilizará para el
tendido de la red de distribución desde el Nodo Final hasta los Taps, para el
ingreso hacia el cliente desde el tap se utilizará el cable coaxial # 6.
109
3.2.4 RED ELÉCTRICA DEL SECTOR. La red eléctrica está tendida por toda la zona donde se efectúa nuestro diseño de
la red HFC, en tal virtud se hará uso de este recurso para nuestro tendido de
cable coaxial correspondiente a la red de distribución, previo la obtención de los
permisos de la Empresa Eléctrica Quito S.A.
3.3 DIMENSIONAMIENTO DE LA RED HFC. Para el dimensionamiento de la red HFC, se realizó un estudio del número de
usuarios actuales y potenciales para cada una de las Parroquias involucradas en
el diseño de la red. Los resultados se muestran en el Anexo B indicando el
servicio que dispone actualmente el sector y si contrataría el un nuevo servicio
llamado TRIPLE PLAY. El proyecto se concentrará en el diseño de voz, datos y
video conocidos como servicio Triple Play, con la adquisición de equipos capaces
de soportar los tres servicios. En el caso de servicios de video IP se analizó cual
es el modelo que mejor se ajustará a los requerimientos para el servicio de video,
identificándose las siguientes posibilidades:
a) Modelo ‘Carrier’ de servicios de video: Este modelo se caracteriza por la
provisión por parte del operador de la conectividad para el despliegue del servicio,
mientras que otro operador o empresa aporta el contenido y utiliza esta
infraestructura para el acceso a los abonados.
b) Modelo Operador de servicios de video: En este caso es el operador quien
entra de lleno en el negocio del video, desplegando la infraestructura necesaria y
proveyendo el servicio a cambio de un costo mensual a los abonados.
c) Modelo de Operador de servicios de video con provisión de contenidos: Este
caso es similar al anterior, pero adicionalmente el operador puede convertirse en
un generador adicional de contenidos.
Para el desarrollo de este trabajo se ha elegido la primera opción basando la
elección en los siguientes puntos:
La opción a) permite al operador fijar su estrategia de servicios independiente,
posibilitando el incremento de sus Clientes, por otro lado el arriendo de la
110
infraestructura lo realiza a un tercero que provee el tendido y transporte de datos
desde un punto establecido por contratos entre las Empresas.
La opción b) permite al operador fijar su estrategia de servicios, el operador debe
desplegar la infraestructura necesaria y proveer el servicio a cambio de un costo
mensual, implicando directamente un costo de inversión inicial sumamente
grande.
La opción c) obligaría al operador a desarrollar un nuevo frente en el cual cuenta
con poca o nula experiencia y que no agrega valor en principio a su negocio
central.
En el diagrama mostrado en la figura 3.1 se muestra el sector sur éste de la
ciudad de Quito, identificando las cuatro Parroquias incluidas en el diseño de la
red.
Figura 3.1 Sector de cobertura de la red HFC
111
3.3.1 LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN.
La normatividad exige que no se tengan más de tres (3) amplificadores en
cascada, sin embargo para propósitos académicos solo han de utilizarse como
máximo dos (2) amplificadores en cascada.
El cable a utilizar es Coaxial #500, con mensajero para que puedan soportar su
peso y el peso de los dispositivos activos que se tiendan sobre sí. En la figura 3.2
se muestra la distribución de la señal, desde el amplificador inicial que viene
desde el acoplador direccional, hasta los derivadores, tap, de usuario, en el
trayecto se puede leer claramente la distancia del tramo, el nivel de potencia en
dB a la entrada y salida de cada dispositivo y trayecto largo de cable así como
una etiqueta que sirve de guía para la ubicación del tramo en el mapa.
Figura 3.2 Red de Distribución de la señal
Los elementos pasivos utilizados son aquellos cuya hoja de especificaciones se
encuentra en el anexo D, resaltando que se ha limitado al máximo la utilización de
derivadores de 8 salidas con el fin de que el sistema sea más flexible al
crecimiento.
112
Para el diseño de nuestra red se considerará el caso más crítico de los tres
servicios brindados por el TRIPLE PLAY que es el servicio de video, ver capítulo
3.5
Para los cálculos de pérdidas se tienen en cuenta las pérdidas de inserción, las
pérdidas en el cable y se trabaja con una temperatura de 26º C.
Los amplificadores que se utilizan son amplificadores con alimentación en sitio
para reducir costos de materiales.
3.4 DESCRIPCIÓN DE LA RED.
En el escenario tecnológico para la red, se pueden identificar las siguientes áreas:
3.4.1 LA RED DEL HOGAR.
Está compuesta básicamente por el equipamiento necesario para dar la conexión
de telefonía, banda ancha y en particular el servicio de Triple Play. Para los dos
últimos casos, son necesarios en el hogar, la conexión de un equipo llamado
cable módem, que se utilizan principalmente para distribuir el acceso a Internet
de banda ancha, aprovechando el ancho de banda que no se utiliza en la red de
TV por cable y un Set Top Box (STB) ver 2.11.14.2.4, es un dispositivo encargado
de la recepción y decodificación de señal de televisión digital (DTV), para luego
ser mostrada en un dispositivo de televisión, y desde el cual el abonado podrá
decidir qué aplicación o servicio desea seleccionar.
3.4.2 EL ACCESO DE BANDA ANCHA.
Que brinda la conexión de banda ancha a través del cable coaxial, y el
equipamiento instalado en la Red del Hogar antes descrito.
Antes de empezar la descripción de la red de acceso; se menciona las posibles
opciones de diseño, basadas en la demanda del usuario con el fin de apreciar de
mejor manera las necesidades de los Clientes del sector sur este de la ciudad de
Quito.
A continuación se listan los 3 casos:
113
a) Usuarios que no disponen del servicio de voz, ver tabla 3.2
PARROQUIAS SI NO Usuarios sin servicio de voz ( %)
Puengasí 4 1 20
La Argelia 17 3 15
Chimbacalle 23 0 0
La Ferroviaria 26 2 7,14
Tabla 3.2 Usuarios sin servicio de voz
b) Usuarios que no disponen los servicios de datos, ver tabla 3.3
PARROQUIAS SI NO Usuarios sin servicio de datos (%)
Puengasí 2 3 60
La Argelia 9 11 55
Chimbacalle 12 11 47,82
La Ferroviaria 8 20 71,42
Tabla 3.3 Usuarios sin servicio de datos
c) Usuarios que requieren servicio de voz, datos y video (Triple Play).
El número total de usuarios del servicio Triple Play por Parroquias, se obtiene
de la tabla 1.7 del capítulo I mediante la Ecuación 3.1
%100
* TT PNU = Ecu. 3.1
En donde:
NT = Número total de usuarios por Parroquia
PT = Porcentaje de posibles usuarios por Parroquia
U = Usuarios finales del servicio Triple Play por Parroquias
114
Puengasí:
( )17934,793.1
%100
%60*989.2⇒==− FinalesUsuarios
La Argelia:
( )754.75,754.7
%100
%65*930.11⇒==− FinalesUsuarios
Chimbacalle:
( )411.84,411.8
%100
%86,60*821.13⇒==− FinalesUsuarios
La Ferroviaria:
( )919.134,919.13
%100
%14,82*946.16⇒==− FinalesUsuarios
PARROQUIAS SI NO POTENCIALES USUARIOS DEL
TRIPLE PLAY
Puengasí 3 2 1.793
La Argelia 13 7 7.754
Chimbacalle 14 9 8.411
La Ferroviaria 23 5 13.919
Tabla 3.4 Potenciales usuarios del servicio Triple Play
Para nuestro diseño, no se oferta los servicios por separado (voz, datos, video); al
contrario como su nombre lo indica se considera los usuarios finales aquellos que
deseen los tres servicios de manera unificada, lo que constituye un servicio de
TRIPLE PLAY.
En cada una de las cuatro Parroquias del Sector sur este de la ciudad, se
colocarán nodos finales y se realizará el tendido del coaxial para la
115
implementación futura, constituyendo el diseño de la red de última milla, cuya
función se detalla en el numeral 2.4.2.2 del capítulo I.
3.4.2.1 USUARIOS QUE REQUIEREN EL SERVICIO DE VOZ, DATOS Y VIDEO
(Triple Play).
Figura 3.3 Red de Acceso (Servicio de Voz, Datos y Video) 1
El usuario de Triple Play tendrá las opciones anteriormente analizadas; el
funcionamiento para la voz, datos y video por un mismo medio de acceso.
Asumiendo que los usuarios ya cuentan con un equipo de Televisión en sus
hogares, se coloca el equipo receptor o caja decodificadora habilitada para
desplegar el contenido de televisión, que además permite que el flujo de video
pueda ser transportado por IP, para enlazarlo a un Cable Módem por medio del
puerto Ethernet, el cual se conectará al un tab, pasando por los Splitters y
conectores tipo F ubicados en cada conjunto residencial del sector sur este de la
1 Fuente: Buscador web www.google.com (Imágenes Triple Play)
1
ANEXO B
FORMATO DE LA ENCUESTA DE SERVICIOS REALIZADA
ENCUESTA DE USO DE SERVICIO TRIPLE PLAY POR
PARTE DE LOS HABITANTES DEL SECTOR SUR ESTE DE LA CIUDAD DE QUITO
INFORMACION GENERAL DE LOS USUARIOS: Sector: ________________________________________ Nombre del Usuario: ________________________________________ Teléfono: ________________________________________ Tipo de Actividad: ________________________________________ INFORMACIÓN TECNOLÓGICA DE SERVICIO DE LOS USUARIOS
1. ¿Dispone su sector del servicio Triple Play? Si _____ No ______
1.1 En caso de no tener el servicio ¿Cúal es la causa principal por la que no dispone de este servicio?
Alto costo del servicio en el sector ____ Ausencia de proveedor en el sector ____
Falta de infraestructura para el servicio ____ No existe necesidad de solicitarlo ____ Falta de información sobre el servicio ____
2. ¿Tienen servicio de voz (teléfono fijo)? Si _____ No ______
2.1 En caso de no disponer telefonía fija ¿Cúal es la nnnnnnnprincipal causa por la que no dispone del servicio? Ausencia de proveedor en el sector ____ Falta de infraestructura para el servicio ____ No existe necesidad de solicitarlo ____ 2.2 En caso de tener telefonía fija ¿Cúal es su bbbb nnnnnccactual proveedor? CNT ___________ Grupo TV Cable ___________ Telmex ___________ Otros (Especifique) ___________
2.3 En caso de tener telefonía fija ¿Cómo califica la calidad n de servicio de su proveedor? Buena ___________ Regular ___________ Mala ___________
3.2 En caso de tener datos (internet) ¿Cúal es su bb mmmaactual proveedor? CNT ___________ Grupo TV Cable ___________ Telmex ___________
Interactive ___________
Telconet ___________ Panchonet ___________ Punto net ___________ Otros (Especifique) ___________
3.3 En caso de tener datos (internet) ¿Cómo califica mmm la calidad de servicio de su proveedor? Buena ___________ Regular ___________ Mala ___________
4. ¿Tiene servicio de video (Televisión por cable)?
Si _____ No ______
4.1. En caso de no tener el servicio ¿Cúal es la vvvvv causa principal por la que no dispone de este vvvvv v servicio? Alto costo del servicio en el sector ____ Ausencia de proveedor en el sector ____ Falta de infraestructura para el servicio ____ No existe necesidad de solicitarlo ____ Falta de información sobre el servicio ____ 4.2 En caso de tener video (Televisión por cable) ¿Cúal mmm es su actual proveedor? Grupo TV Cable ___________ Telmex ___________
DirecTV ___________
Catel ___________ Otros (Especifique) ___________
4.3 En caso de tener video (Televisión por cable) ¿Cómo vvvvv calificala calidad de servicio de su proveedor? Buena ___________ Regular ___________ Mala ___________
5. Coloque en orden de importancia (1 más importante – 5 menos importante) los factores para la elección de un servicio de Triple Play. Costo ____
Calidad de Servicio ____ Soporte Técnico ____ Presencia del distribuidor en el medio ____ Convergencia de servicios ____
2
3. ¿Tienen servicio de datos (internet)? Si _____ No ______
3.1 En caso de no disponer internet ¿Cúal es vvvvvvla principal causa por la que no dispone del vvvvv n b servicio? Ausencia de proveedor en el sector ____ Falta de infraestructura para el servicio ____ No existe necesidad de solicitarlo ____ Alto costo del servicio en el sector ____
6. Indicar las necesidades que enfrenta actualmente a corto plazo su sector. Datos-Internet ____
Voz-Telefonía fija ____ Video-Televisión por cable ____
Otros (Especifique) ____ 7. ¿Contrataría el servicio TRIPLE PLAY?
Si _____ No ______
1
ANEXO C Parroquia Chimbacalle Título Lista por Áreas de Viviendas involucradas en el diseño de la red HFC Fuente Instituto Nacional de Estadísticas y Censos 2001
Código Casa o Villa Departamento Cuarto Mediagua Rancho
OPTICAL DISTRIBUTION STATION - DS2000-RS (Reverse Segmented)
DS2000 optical distribution station is a high performance, four individual outputs node. With high output levels and performance to 862MHz, it provides an ideal platform for support of the evolving technologies and services in advanced HFC networks. Designed with full flexibility, DS2000 offers a variety of configurations which are ideal for
analog and digital transmission, telephony and data services. Utilizing extensive modular design, DS2000 can meet any advanced network requirements.
DS2000 offers a complete scalable solution for opto-electronic deployment in any broadband system. Configured in sturdy, weatherproof rugged die-casting housing, suitable for strand or pedestal mounting, DS2000 operates over a
wide temperature range and accepts cable powering 40~90V high-efficiency switch mode power supply. Internal RF connections are made with 75Ohm type connectors. RF test connections are standard type F.
Use of the latest technology gives DS2000 high signal quality with increased system reliability and reduced maintenance. The unit has four identical bidirectional coaxial ports. The interstage equalizer and 4 other
equalizers for each port provide a solution to different network structure. DS2000 offers a wide variety of pass band options. Diplex filters are available at 35/47, 42/54 and 65/87MHz, allowing operation in virtually any cable
system worldwide. All of the bi-directional ports are capable of passing power into or out of the unit. Separate attenuator and equalizer configure each of the ports. Careful design of the receiver circuit allows for a variety of
channel loading of 80~110 NTSC analog channels, 59 or more PAL analog channels, or a combination of analog and digital signals.
The forward system receiver modules are compatible with either 1310nm or 1550nm signals. Each receiver utilizes a receiving module to assure optimum carrier-to-noise performance. There are also LEDs indicates the level
of optical input and alarms status.
DS2000-RS model has segmented return path which meets the growing demand for the use of return path by internet, telephony or Video on demand (VOD). It can be equipped maximum to 4 return path transmitters, one for
each port.
The high output level offers the ability to optimize the coaxial plant distribution from a single node and contributes to reduced amplifier cascades, making medium to high density systems more cost effective. The performance and
output levels of the node allow it to be easily integrated into any of the current system architectures.
13
Features
• Standardized modular design, easy for maintenance and upgrade • Four individual high outputs up to 52dBmV • GaAs technology guaranteeing the high performance • SMT production guarantee the quality • Forward equalizer per each output configuration fits in various network designs • Forward redundancy capability increases the stability of the network • LEDs indication in optical receiving unit simplifies the operation • Application of ESD and TVS technology on circuit increases the reliability • Max. configured up to 4 segmented return path transmitters
Diagrams of DS2000-RS
14
Specifications
Forward Path, Optical Forward Path, RF
Optical Input Range -5dBm to +2dBm, -1dBm nominal
Optical Wavelength 1290nm to 1600nm
Receiver Power Monitor Voltage
1V/mW
Fiber Connector SC/APC, FC/APC
Flatness ±0.75dB
Test Points -20±1.0dB
Bandwidth 54~862MHz
Flatness ±0.75dB
Return Loss <-16dB
Output Level (@ -1dBm)
52.0dBmV/862MHz
Distortions CTB = -74dB, CSO = -74dB
Gain Adjustment Plug in attenuator 0-10dB, 2dB per step and plug in attenuator 0-18dB, 2dB per step
Slop Adjustment 8dB Interstage Equalizer and plug in attenuator 0-12dB, 2dB per step
Output Return Loss < -16dB
RF impedance 75 Ohms
Test Points -20±1.0dB
Return Path Return Path, RF
Optical Return Path Transmitter
DFB Isolated FP
RF input Power*
20-24dBmV 20-24dBmV
Optical Wavelength
1310nm ±10nm 1310nm ±10nm
Output Power
2mW > 1mW
Return Loss < -16dB < -16dB
Flatness ±1dB ±1dB
Pass Band 5~42MHz
Flatness ±1dB
Test Points -20±1.0dB
Gain Adjustment Plug in attenuator 0-10dB, 2dB per step
15
Distortions C/N > 51 CSO< -75 CTB< -70
C/N > 51 CSO< -75 CTB< -70
Fiber Connector
SC/APC, FC/APC
Working Temperature
-20ºC to +85ºC
Link Performance (@-1dB optical input, 48dBmV output, 12dB slope)
General
C/N >52dB AC Power 40-90V/50-60Hz
CTB >65dBc RF Connector F
CSO >60dBc Dimensions (L x W x H)
381 mm x 231 mm x 201 mm
Frequency Response ±1.5dB Weight 9 KGS
(Transmitter OMI 3.6%, carrier Loading 59 PAL analog Channels to 550MHz)
Operating Temperature
-40ºC to +60ºC
Relative Humidity 5~95%
*RF input power is usually within this range and max. 30dBmV. It varies according to the network design.
**Factory setup 12dB slope is achieved by 8dB interstage equalizer and 4dB equalizer per port.