Acceso Residencial de Banda
Ancha
Wilson Araya
Sumario
•
•
•
•
•
•
Introducción
Fundamentos técnicos
Redes CATV
ADSL y xDSL
Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite
Comparación de las diversas tecnologías
Wilson Araya
Mercado global de banda ancha
Final del 2001 (según GartnerG2)
Francia
Alemania
Reino
Unido
Estados
Unidos
Corea
24.8m
37.7m
27.7m
105m
14m
4.5m
10.3m
8.8m
63.0m
10.5m
Hogares con Banda Ancha
.5m
1.0m
.2m
13.8m
8m
Penetración Internet
18%
27%
34%
60%
75%
Penetración Banda Ancha
2%
3%
1%
13%
57%
Penetración Banda Ancha
en hogares Internet
8%
9%
2%
22%
76%
Total de hogares
Hogares con Internet
Wilson Araya
Características de RBB
• Acceso con caudal superior a RDSI básico (128
Kb/s).
• Comunicación full dúplex (puede ser asimétrica)
• Precio moderado
• Usuario inmóvil (conexión por cable o por medios
inalámbricos)
• Normalmente conexiones permanentes (tarifa
plana)
Wilson Araya
Limitaciones del RBB
• Compatible con cableado doméstico (par
telefónico o cable coaxial de antena de TV).
• Bajo costo de mantenimiento (25 – 50
Euros/mes)
• Bajos costes de instalación.
• Instalable por el usuario final
(autoconfiguración y autoprovisionamiento).
• Manejo sencillo.
Wilson Araya
Sumario
•
•
•
•
•
•
•
Introducción
Fundamentos técnicos
Redes CATV
ADSL y xDSL
Redes basadas en fibra: FTTC y FTTH
Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite
Comparación de las diversas tecnologías
Wilson Araya
Fundamentos técnicos de RBB
• Modelo de referencia
• Medios físicos de transmisión de la
información digital.
• Límites en la capacidad de transmisión de la
información digital. Teorema de Nyquist y
Ley de Shannon
• Control de errores
Wilson Araya
Arquitectura de una red RBB
• Modelo de referencia RBB
– Servidor
– Red del proveedor de contenidos (ATM,
enlaces Punto a Punto, Frame Relay, etc.)
– Red de transporte (ATM, Packet Over SONET)
– Red de acceso RBB (CATV, ADSL, etc.)
– Terminador de red (Ethernet, USB)
– Cliente
Wilson Araya
Arquitectura completa de una red RBB
N e tw o rk
A c c e ss
P ro v id e r
S e rv ic e
P ro v id e rs
C u sto m e r
P re m ise
C o n te n t
P ro v id e rs
IS P (P O P )
R e g io n a l
B ro a d b a n d
N e tw o rk
A c c e ss
N e tw o rk
CO
In te rn e t
C o rp o ra te
N e tw o rk s
R e g io n a l
O p e ra tio n
C e n te r
Wilson Araya
Medios de transmisión de la
información digital
• Cables
– Metálicos (de cobre)
• Coaxial: CATV (redes de TV por cable)
• Par trenzado: ADSL
– Fibra óptica monomodo: redes de transporte,
FTTC (Fibre To The Curb), FTTH (Fibre To
The Home)
• Aire (microondas): Satélites, LMDS
Wilson Araya
Problemas de las señales de
banda ancha en cables metálicos
• Atenuación
– Es la reducción de la potencia de la señal con la
distancia.
– Motivos:
• Resistencia del cable (calor)
• Emisión electromagnética al ambiente
– La atenuación es el principal factor limitante de
la capacidad de transmisión de datos.
Wilson Araya
Problemas de las señales de
banda ancha en cables metálicos
• Factores que influyen en la atenuación:
– Grosor del cable: menor atenuación cuanto más grueso
(a menos resistencia menos pérdida por calor)
– Frecuencia: a mayor frecuencia mayor atenuación
(proporcional a la raíz cuadrada)
– Tipo de cable: menor atenuación en coaxial que en par
trenzado (menos emisión electromagnética)
– Apantallamiento (solo en coaxial): a mas
apantallamiento menor atenuación (menos emisión
electromagnética)
Wilson Araya
Atenuación en función de la frecuencia para
un bucle de abonado típico (cable de pares)
Frecuencia (KHz)
0
100 200
300
400
500
600
700
800
900 1000
0
Atenuación (dB)
20
40
60
3,7 Km
5,5 Km
80
100
120
Wilson Araya
Constelaciones de modulaciones habituales
Amplitud
Fase
1
2,64 V
10
11111
10
0,88 V
11
-0,88 V
01
-2,64 V
00
0
00
Portadora
11
01
11000
01101
00011
00100
Binaria
2B1Q
QAM de
QAM de 32 niveles
simple
(RDSI)
4 niveles
(Módems V.32 de 9,6 Kb/s)
1 bit/símb.
2 bits/símb.
2 bits/símb.
5 bits/símbolo
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Modulaciones utilizadas en RBB
Técnica
Símbolos
Bits/símbolo
Utilización
QPSK
(4QAM)
4
2
CATV asc., satélite,
LMDS
16QAM
16
4
CATV asc., LMDS
64QAM
64
6
CATV asc., desc.
256QAM
256
8
CATV desc.
n-QAM
Hasta 65536
Hasta 16
ADSL
• QPSK: Quadrature Phase-Shift Keying
• QAM: Quadrature Amplitude Modulation
Wilson Araya
Teorema de Nyquist (1924)
• El número de baudios transmitidos por un canal
nunca puede ser mayor que el doble de su ancho
de banda (dos baudios por hertzio).
• En señales moduladas estos valores se reducen a la
mitad (1 baudio por hertzio). Ej:
– Canal telefónico: 3,1 KHz  3,1 Kbaudios
– Canal ADSL: 1 MHz  1 Mbaudio
– Canal TV PAL: 8 MHz  8 Mbaudios
• Recordemos que se trata de valores máximos
Wilson Araya
Teorema de Nyquist
• El Teorema de Nyquist no dice nada de la capacidad
en bits por segundo, ya que usando un número
suficientemente elevado de símbolos podemos
acomodar varios bits por baudio. P. Ej. para un
canal telefónico:
Anchura
Símbolos
Bits/Baudio
Kbits/s
3,1 KHz
2
1
3,1
3,1 KHz
8
3
9,3
3,1 KHz
1024
10
31
Wilson Araya
Ley de Shannon (1948)
• La cantidad de símbolos (o bits/baudio) que
pueden utilizarse dependen de la calidad del canal,
es decir de su relación señal/ruido.
• La Ley de Shannon expresa el caudal máximo en
bits/s de un canal analógico en función de su
ancho de banda y la relación señal/ruido :
Capacidad = BW * log2 (1 + S/R)
donde: BW = Ancho de Banda
S/R = Relación señal/ruido
Este caudal se conoce como límite de Shannon.
Wilson Araya
Ley de Shannon: Ejemplos
• Canal telefónico: BW = 3,1 KHz y S/R = 36 dB
– Capacidad = 3,1 KHz * log2 (3982)† = 37,1 Kb/s
– Eficiencia: 12 bits/Hz
• Canal TV PAL: BW = 8 MHz y S/R = 46 dB
– Capacidad = 8 MHz * log2 (39812)‡ = 122,2 Mb/s
– Eficiencia: 15,3 bits/Hz
†
103,6 = 3981
‡ 104,6 = 39811
• Regla ‘nemotécnica’ de Shannon:
Cada 10 dB de S/R equivalen a 3,3 bits/Hz
Wilson Araya
Errores de transmisión
• Se dan en cualquier medio de transmisión,
especialmente en RBB ya que:
– Se utilizan cables de cobre (coaxial en CATV y
de pares en ADSL)
– Se cubren distancias grandes
– El cableado no se diseñó para datos y esta
expuesto a ambientes hostiles (interferencias
externas)
• Los errores se miden por la tasa de error o BER
(Bit Error Rate). El BER es la probabilidad de
error al transmitir un bit
Wilson Araya
Errores de transmisión
• Algunos valores de BER típicos:
– Ethernet 10BASE-5: <10-8
– Ethernet 10/100/1000BASE-T: <10-10
– Ethernet 10/100BASE-F, FDDI: < 4 x10-11
– Fiber Channel, SONET/SDH:<10-12
– GSM, GPRS: 10-6 - 10-8
– CATV, ADSL, Satélite: < 10-5 - 10-7
• La TV digital (flujos MPEG-2) requiere BER < 10-10 -10-11
para que la imagen no tenga defectos apreciables
Wilson Araya
Errores de transmisión
• Ante los errores se pueden adoptar las siguientes estrategias:
– Ignorarlos
– Detectarlos y descartar la información errónea. Requiere
un código detector de errores, por ejemplo el CRC
(Cyclic Redundancy Code). Introduce un overhead
pequeño.
– Detectarlos y pedir retransmisión. Introduce retardo. El
overhead depende de la tasa de errores.
– Detectarlos y corregirlos en recepción. Requiere un
código corrector de errores también llamado código FEC
(Forward Error Correction), que tiene un overhead mayor
que el CRC pues necesita más redundancia.
Wilson Araya
Control de errores. FEC
• La TV Digital (y por tanto la RBB) utiliza códigos
correctores o FEC. No se puede pedir retransmisión
por varias razones:
– La comunicación es simplex (no hay canal de retorno)
– La emisión es broadcast (de uno a muchos)
– Se funciona en tiempo real (el reenvío no llegaría a
tiempo, aunque con un buffer grande sí)
• Los códigos FEC usados en RBB se llaman ReedSolomon (RS)
• El overhead del FEC Reed-Solomon es del 8-10%
Wilson Araya
Control de errores. Interleaving
• En RBB los errores suelen producirse como consecuencia
de interferencias externas de corta duración, de entre 1 y
100 s (p. ej. arranque de un motor). Esto provoca errores
a ráfagas
• El FEC no puede corregir muchos errores juntos, funciona
mejor si se encuentran repartidos
• Para mejorar la eficacia del FEC se hace Interleaving, es
decir el FEC se calcula sobre una secuencia modificada de
los bits, que no corresponde a la transmitida; si hay un
grupo de bits erróneos en la secuencia original quedarán
repartidos en la modificada y el FEC los podrá corregir.
• El interleaving aumenta el retardo. Ej. en CATV se
corrigen ráfagas de error de hasta 220 s introduciendo un
retardo de 4 ms.
Wilson Araya
Interleaving + FEC en errores a ráfagas
Ráfaga en error
Orden de transmisión
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1 9 17 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Buffer de interleaving
10 18 3 11 19 4 12 20 5 13 21 6 14 22 7 15 23 8 16 24
Al reordenar los datos para calcular el FEC los errores se reparten
Wilson Araya
Sumario
•
•
•
•
•
•
Introducción
Fundamentos técnicos
Redes CATV
ADSL y xDSL
Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite
Comparación de las diversas tecnologías
Wilson Araya
Redes CATV
•
•
•
•
•
•
•
Evolución histórica y arquitectura HFC
Nivel físico
Nivel MAC
Cable Modems
Estándares
Redes CATV en España
Referencias
Wilson Araya
Redes CATV coaxiales
(1949-1988)
• Las redes CATV (Community Antenna TeleVision)
nacieron para resolver problemas de recepción en zonas de
mala cobertura.
• La antena se ubicaba en sitio elevado con buena recepción.
La señal se enviaba a los usuarios hacia abajo
(downstream).
• Cable coaxial de 75  (normal de antena TV)
• Amplificadores cada 0,5-1,0 Km. Hasta 50 en cascada.
• Red unidireccional. Señal solo descendente.
Amplificadores impedían transmisión ascendente.
Wilson Araya
Arquitectura de una red CATV coaxial
Hasta 50 amplificadores en cascada
Amplificador
unidireccional
Empalme
CABECERA
Receptores y
Decodificadores
Moduladores y
Conversores
Contenidos locales
Cable Coaxial (75 )
Muchos miles
de viviendas
Wilson Araya
Redes CATV HFC (1988-
)
• Principios de diseño de las redes HFC (Hybrid Fiber Coax):
– Se divide la ciudad en zonas de 500-2000 viviendas
– Se envía la señal a cada zona por fibra, se distribuye en coaxialsolo
dentro de la zona
– Se limita a un máximo de 5 el número de amplificadores en cascada.
• Ventajas:
– La reducción drástica en el número de amplificadores simplifica y
abarata el mantenimiento y mejora la calidad de la señal
– La red puede ser bidireccional, se instalan amplificadores para tráfico
ascendente (monitorización, pago por visión, interactividad y datos)
– Cada zona puede tener canales independientes
• La mayoría de las redes CATV actuales son HFC
Wilson Araya
Arquitectura de red CATV HFC
Nodo
fibra
Nodo
fibra
Nodo
fibra
Cab. local
Anillo SONET/SDH
Cabecera
Regional
8 MHz
TV1
C9
TV3
Nodo
fibra
Cab. local
Nodo
fibra
Nodo
fibra
Cab. local
COAX
Empalme
Conexión
Nodo
fibra
Nodo
fibra
Nodo
fibra
Sint. digital-TV
Cable módem - ordenador
Wilson Araya
Arquitectura de una red CATV HFC
Sint. digital
Red bidireccional
3-5 amplificadores máx.
Amplificador
bidireccional
Empalme
Cable módem
Cabecera
regional
Internet
ADM
STM-16 POS
Cabecera local
Anillo de fibra
(TV simplex, una fibra
datos full duplex,
2 fibras, SONET/SDH)
Conversor
fibra-coaxial
Nodo
de fibra
(500-2000
viviendas)
Receptor y
Modulador
ADM
125-500 viviendas pasadas
STM-1 POS
Fibra monomodo
Fibra multimodo
Cable Coaxial (75 )
Ethernet (10BASE-T)
Wilson Araya
Comunicación en una red CATV HFC
Señal modulada de
radiofrecuencia
Ethernet
10BASE-T
Cabecera regional
Backbone
operador
Red CATV
HFC
CMTS
(Cable Módem
Termination System)
Router
Cable
módem
Ordenador
(o hub)
Domicilio del usuario
Internet
Cabecera local
Proveedor de
contenidos
Wilson Araya
Arquitectura de una red CATV moderna
ISP
Larga
Distancia
Red de centros regionales
2,5 Gb/s (SDH)
Red
telefónica
Hosting
Cabecera
red CATV HFC
Red metropolitana
622 Mb/s (SDH)
Red HFC
Datos
Voz
Ambos
Wilson Araya
Transmisión de datos en CATV
• Sentido descendente (ida): datos modulados en
portadora analógica de un canal de televisión de 6
MHz (NTSC) u 8 MHz (PAL)
• Para el retorno:
– Redes HFC (bidireccionales): zona de bajas frecuencias
(no usada normalmente en CATV). Canales de anchuras
diversas, de 0,2 a 6,4 MHz
– Redes coaxiales (unidireccionales) línea telefónica
(analógica o RDSI).
Wilson Araya
Reparto de las frecuencias en redes HFC
Internet desc.
750-862 MHz
S/R 34-46 dB
Televisión digital
606-750 MHz
Sintonizador digital
Televisión analógica
96-606 MHz
Frecuencia
Cable módem
28-65 MHz
S/R 25 dB
Internet asc.
Varios sintonizadores permiten
acceder simultáneamente a los
canales de TV y de datos.
Servicios clásicos (TV)
Servicios de datos (Internet)
Wilson Araya
Reparto de frecuencias en redes HFC
(estándar DOCSIS)
• Descendente: 96-864 MHz (Europa), 88-860 MHz
(América). S/R > 34 dB (típica 46 dB)
• Ascendente: 5-65 MHz (Europa), 5-42 MHz
(América). S/R > 25 dB
• Sentido ascendente más problemático:
– Banda de RF más ‘sucia’ (interferencias, emisiones de
onda corta, radioaficionados, etc.)
– Ruido e interferencia introducido por todos los usuarios
de la zona (efecto ‘embudo’). Esto obliga a limitar el
número máximo de usuarios y amplificadores en
cascada en cada zona
Wilson Araya
Bandas ascendentes utilizables en redes
CATV en Europa
5000 KHz
30000 KHz
65000 KHz
Bandas no utilizables por coincidir
con frecuencias de emisoras
comerciales, radioaficionados, etc.
Wilson Araya
Técnicas de modulación para
transmisión de datos en redes CATV
Modulación
Sentido
Bits/símb.
S/R
Bits/símb.
mínima Shannon
QPSK
Asc.
2
> 21 dB
7
16 QAM
Asc.
4
> 24 dB
8
64 QAM
Asc./Desc.
6
> 25 dB
8,3
256 QAM
Desc.
8
> 33 dB
10,9
• QPSK: Quadrature Phase-Shift Keying
• QAM: Quadrature Amplitude Modulation
Wilson Araya
Caudales brutos en redes CATV
Anchura Ksímb/s Caudal QPSK Caudal 16 QAM Caudal 64 QAM
(Kb/s)
(Kb/s)
(Kb/s)
(KHz)
Asc.
Desc.
200
160
320
640
960
400
320
640
1280
1920
800
640
1280
2560
3840
1600
1280
2560
5120
7680
3200
2560
5120
10240
15360
6400
5120
10240
15360
30720
Anchura (MHz)
Ksímb/s
Caudal 64 QAM
(Kb/s)
6 (NTSC)
5057
30342
6 (NTSC)
5361
8 (PAL)
6952
Caudal 256 QAM
(Kb/s)
42888
41712
55616
Debido al overhead introducido por el FEC (Forward Error Correction) y otros
factores los caudales netos son aproximadamente un 10-15% menores que los brutos
Wilson Araya
Capacidad de una red CATV
• Suponiendo que se utilizara exclusivamente
para transmitir datos, la capacidad máxima de
una red CATV sería:
– Descendente: 96 canales de 55,6 Mb/s: 5,338 Gb/s
– Ascendente: 261 canales de 960 Kb/s: 250,6 Mb/s
• Esta capacidad estaría disponible para cada
zona de la red HFC.
Wilson Araya
Esquema de una zona en una red CATV
Canal Descendente (854- 862 MHz) 41,7 Mb/s compartidos por 3 usuarios
(1)
(2)
(3)
Un canal ascendente – (29,7–31,3 MHz)
2,56 Mb/s compartidos por 3 usuarios
(1)
(2)
(3)
Dos canales ascendentes (29,7-31,3 y 31,3-32,9 MHz)
2,56 Mb/s compartidos por usuarios 1 y 3
2,56 Mb/s dedicados al usuario 2
Wilson Araya
Funcionamiento de CATV
• Medio broadcast, canales ascendente y
descendente compartidos por cada zona, como una
LAN, pero:
– Canal descendente: solo el CMTS puede transmitir,
todos los cable módems reciben.
– Canal ascendente: todos los cable módems pueden
transmitir, pero solo el CMTS recibe.
• Dos cable módems no pueden hablar directamente
(aunque estén en la misma zona); solo pueden
comunicarse a través del CMTS del que dependen.
Wilson Araya
Protocolo MAC de CATV
• La red CATV es un medio broadcast: cada cable
módem recibe todo el tráfico descendente, vaya o
no dirigido a él.
• Cada cable módem (y el CMTS) recibe una
dirección MAC IEEE 802 globalmente única (48
bits) que le identifica.
• Está prevista la posibilidad de encriptar el tráfico
(DES 56 bits) por razones de seguridad. La
encriptación es opcional
• Es posible realizar emisiones multicast.
Wilson Araya
MAC de CATV
• En descendente el CMTS es el único que emite,
por tanto no hay conflicto.
• En ascendente los cable módem comparten el
canal. Cuando un cable módem quiere transmitir
pide permiso al CMTS que le da ‘crédito’ para que
emita una cantidad de bits, de acuerdo con la
disponibilidad y el perfil que tiene asignado el
cable módem.
• Se puede producir una colisión solo cuando el
cable módem manda el mensaje de petición (pero
no cuando esta usando su ‘turno de palabra’).
Wilson Araya
Mapa de asignación de mini-slots
Un mini-slot: 64 símbolos
Wilson Araya
Protocolos implicados en la comunicación CM-CMTS
(CM externo conectado por Ethernet)
Wilson Araya
Protocolos implicados en la comunicación CM-CMTS
(CM externo conectado por USB)
Wilson Araya
Esquema funcional de una red CATV DOCSIS
136.87.154.4/24
136.87.154.3/24
136.87.154.2/24
Canal descendente
30 Mb/s compartidos
136.87.154.5/24
Router por defecto
136.87.154.1/24
1024 Kb/s
A
B
CM1
512 Kb/s
128 Kb/s
C
CM2
64 Kb/s
Red HFC
Canal ascendente
2,56 Mb/s compartidos
256 Kb/s
D
CMTS
CM3
128 Kb/s
Main {
NetworkAccess 1;
ClassOfService {
ClassID 1;
MaxRateDown 128000;
MaxRateUp 64000;
PriorityUp 0;
GuaranteedUp 0;
MaxBurstUp 0;
PrivacyEnable 0;
}
Internet
Wilson Araya
Correspondencia de DOCSIS con el modelo OSI
OSI
DOCSIS
Aplicación
FTP, SMTP, HTTP, etc.
Transporte
TCP y UDP
Red
IP
Mensajes de
control
DOCSIS
Aplicac.
basadas
en MPEG,
ej. Video,
TV digital
IEEE 802.2
Enlace
MAC DOCSIS
Ascendente
TDMA (mini-slots)
Descendente
TDM (MPEG)
5-65 MHz
96-864 MHz (8 MHz/canal)
ITU-T J.83 Anexo A
Física
HFC
Wilson Araya
Cable módem
• El CM se conecta al ordenador normalmente
mediante Ethernet (10BASE-T). Así se consigue
una interfaz de alta velocidad a bajo costo y una
clara separación usuario-red.
• Puede actuar como puente transparente o como
router IP.
• Se pueden conectar varios PCs a través de un
mismo CM (algunos CM llevan hub incorporado).
• Hay cable módems conectables por USB y
también (aunque muy raros) módems internos
Wilson Araya
Esquema funcional de un cable módem
Caja de empalmes
Decodificador TV digital
Sintonizador
de RF
Demodulador
QAM-64/QAM-256
MAC
Emisor
de RF
Lógica de
control
Cable módem
Modulador
QPSK/QAM-16
Wilson Araya
Funciones del cable módem
• Captar/generar señal de Radiofrecuencia
• Modular/demodular los datos
• Generar/verificar la información de control de
errores (FEC)
• Encriptar/desencriptar la información (opcional)
• Respetar protocolo MAC en Upstream
• Gestión y control del tráfico (limitación de caudal,
número de ordenadores conectados, etc.)
Wilson Araya
Cable módem vs decodificador digital
Función
Cable
módem
Decodif.
digital
Microprocesador, 4 MB RAM, memoria Flash
60 euros
60 euros
Elementos de transmisión (sintonizador,
ecualizador, modulador, FEC)
40 euros
40 euros
Chips MPEG, gráficos y proc. de sonido
No aplicable
30 euros
Chip MAC
12 euros
No aplicable
Ethernet/ ATM 25 Mb/s
6 euros
No aplicable
Chasis, fuente de alimentación, montaje final,
PCB y prueba
30 euros
30 euros
Interfaces analógicas e infrarrojas
No aplicable
6 euros
Licencias de software (Sistema Operativo,
encriptación, comunicaciones)
12 euros
6 euros
TOTAL
160 euros
172 euros
Wilson Araya
Estándares en redes CATV
• Primeros cable módems y CMTS propietarios.
• Mayo de 1994: el IEEE crea subcomité 802.14 para redes
CATV. Borrador en septiembre de 1998. Nunca se
implementó en productos ni se aprobó el estándar.
Subcomité disuelto en 2000.
• En 1995 el DAVIC (Digital Audio Visual Council) empieza
a desarrollar estándares para CATV. DAVIC 1.2 se publica
en diciembre de 1996.
• Enero de 1996: cuatro operadores crean MCNS
(Multimedia Cable Network System) para desarrollar
estándares DOCSIS (Data-Over-Cable Service Interface
Specification). DOCSIS 1.0 se publica en marzo de 1997.
Wilson Araya
Estándares CATV
• ITU-T ha adoptado tanto DOCSIS como DAVIC
• DAVIC y DOCSIS coexistieron un tiempo en el
mercado. Actualmente DOCSIS es el estándar de
facto. DAVIC ha caído en desuso
• DOCSIS: desarrollo original 100% USA. Caso
europeo (Euro-DOCSIS) contemplado a posteriori
(solo cambia nivel físico)
• Actualmente hay DOCSIS 1.0, 1.1 y 2.0
Wilson Araya
Mejoras DOCSIS 1.1
• Fragmenta paquetes grandes para impedir que un
usuario monopolice el canal ascendente. Si
coexisten cable módems DOCSIS 1.0 y 1.1 los
primeros no fragmentan y se comportan como
‘malos ciudadanos’.
• Incorpora funciones de priorización (QoS).
• Permite utilizar VoIP (telefonía) gracias a la QoS y
la fragmentación
• La mayoría de los CMs ctuales están ya
preparados para DOCSIS 1.1, normalmente
mediante un upgrade de firmware.
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Mejoras DOCSIS 2.0
• Mejora capacidad ascendente respecto a DOCSIS
1.x (incorpora 64 QAM y canales de 6,4 MHz)
• Llega a 30 Mb/s en asc. permitiendo servicios
simétricos
• Mejora corrección de errores (interleaving y FEC
más robusto). Un CMTS 2.0 consigue mejorar
también el rendimiento de cable módems 1.x
• Orientado a ofrecer servicios de gran capacidad a
entornos empresariales.
• Actualmente en pruebas piloto
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Servicios IP en redes CATV
• Por sencillez, comodidad y seguridad se utiliza
DHCP para asignación de direcciones IP
• El CM actúa como un puente MAC transparente
(IEEE 802.1D) entre dos LANs (la del CM y la
del CMTS). También puede funcionar como un
router, aunque no es lo habitual.
• Se puede restringir el número de direcciones MAC
que pueden acceder a través de un CM.
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Direcciones IP en redes CATV
• A los ordenadores se les pueden asignar:
– Direcciones privadas RFC 1918 (10..., 172.16-31..).
Requiere el uso de NAT (Network Address Translation)
en el router o un servidor proxy.
– Direcciones públicas estáticas (‘vendidas’). Útil para
servidores
– Direcciones públicas dinámicas (‘alquiladas’)
• Lo mas aconsejable es utilizar direcciones públicas
dinámicas (DHCP)
• Los cable módems también necesitan una dirección IP para
que se les pueda gestionar remotamente por SNMP. Esta
puede (y debe) ser privada.
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Administración y mantenimiento de una red CATV
Backbone
El equipo del usuario se debe
configurar de forma automática
(autoprovisionamiento)
Host de
Administración
3: Solicitar asignación de
identificador
1: Definir y salvar la
configuración del CM
Router
Red CATV
HFC
Servidor
DHCP/TFTP
Conmutador LAN
CMTS
Cable
Módem
2: Cargar fichero de configuración
(protocolo de acceso DOCSIS)
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Servicio IP sobre CATV
• Ejemplo: servicio Cable Módem de ONO:
Tipo de
servicio
Residencial
Profesional
Caudal desc.
(Kb/s)
Caudal asc.
(Kb/s)
Tarifa mensual
(euros)
150
??
29,90
600
??
35,90
1024
??
39,95
300
??
62,90
600
??
69,54
1000
150
69,54
1000
512
84,90
4000
??
588,96
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Wilson Araya
Grupos y Empresas de redes CATV en España
Grupo
Empresa
Comunidades, regiones o ciudades
Viviendas
(miles)
Inversión
(MPts)
Auna
(Retevisión,
Eresmas,
Amena)
Madritel
Comunidad de Madrid
1.929
236.240
Menta
Cataluña
2.748
159.710
Able
Aragón
574
33.233
Supercable
Sevilla, Andalucía I, Andalucía II,
Andalucía III, Almería
897
181.236
Telec. Canarias
Canarias
581
(30.000)
Ono
Comunidad Valenciana, Andalucía IV, Murcia,
Palma de Mallorca, Cantabria, Cádiz, Huelva,
Albacete, Puerto de Santa María
4.200
216.979
Mundo-r
Galicia
1.113
43.275
Euskaltel
País Vasco
774
(42.000)
Retecal
Castilla y León
1.268
37.621
Retena, Reterioja
Navarra, Rioja
330
32.215
Cabletelca
Canarias
581
(30.000)
Telecable
Asturias
431
17.772
Atcom
Vélez-Málaga
(26)
2.408
TDC-Sanl.
Sanlúcar de Barrameda
(30)
(1.450)
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Grupos de facto de empresas CATV en España
Grupo
Comunidades, regiones o ciudades
Viviendas
(miles)
Inversión
(MPts)
Ono
Comunidad Valenciana, Andalucía IV,
Murcia, Palma de Mallorca, Cantabria, Cádiz,
Huelva, Albacete, Puerto de Santa María
4.200
216.979
775.681
236.240
181.236
159.710
43.275
(42.000)
33.233
32.215
(30.000)
17.772
AOC:
Madritel
Supercable
Menta
Mundo-r
Euskaltel
Able
Retena,
Reterioja
Cabletelca
Telecable
Comunidad de Madrid,
Sevilla, Andalucía I, II y III, Almería,
Cataluña,
Galicia,
País Vasco,
Aragón
Navarra, Rioja
Canarias
Asturias
9.377
1.929
897
2.748
1.113
774
574
330
581
431
Retecal
Castilla y León
1.268
37.621
14.845
1.030.281
TOTAL
AOC: Asociación de Operadores de Cable
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Grupo
Madritel
Web
www.madritel.es
Cable módem
Si
Veloc. desc./asc.
777/777
Ono
www.ono.es
Supercable
www.supercable.es
Menta
www.menta.es
Internet ONO alta vel.
Int. ONO alta v. sin l.
Alta vel.
Alta vel.
Alta vel.
Super 128,
Super 256,
Super 128 empresas
Super 256 empresas
Super 512 empresas
Si
Mundo-r
Euskaltel
Retecal
www.mundo-r.com
www.euskaltel.es
www.retecal.es
Able
www.able.es
Retena,
Reterioja
www.retena.es
www.reterioja.es
128/64,
300/150,
512/256,
1000/500,
4000/2000
128/?
256/?
128/64
256/128
512/256
256/128,
512/256,
1024/512
150/?
512/512
256/128,
512/128,
1000/256
64/64
128/?,
128/128
256/?
256/128,
256/256,
512/256
128/?,
256/?
Precio mensual (Euros)
6.450 (500 MB/mes),
14.450 (1.500 MB/mes)
24,01,
36,03,
156,23,
300,45
588,96
21,04,
30,00,
28,55
30,00
70,00
5.400,
7.400,
17.400
33,00
14,40
31,25 (1.500 MB/mes),
62,20 (2.000 MB/mes),
118,70 (3.500 MB/mes)
39,07,
27,05 (500 MB/mes),
54,09
48,08 (500 MB/mes)
38,46,
120,20,
83,54
27,05,
39,07
Cabletelca
www.cabletelca.es
Telecable
www.telecable.es
128/?
256/?
128/?
256/?
512/?
34,26
46,23
39,00 (con TV)
50,75 (con TV)
99,25 (con TV)
Atcom
TDC-Sanl.
www.atcom.es
?
Modem de cable prof.
(En pruebas)
[email protected]
[email protected] Pro Xtra
[email protected] Pro Max
Cable IP
ABLE negocio 128
Cable IP
ABLE Negocio 256
Cable IP
Cable IP
Cable IP
AVE 128
AVE 256
Cable orilla
Cable orilla
Opción BIT
BIT Avanzado
BIT Superior
?
?
Wilson Araya
Usuarios de Cable modem
2º trimestre 2002
(Fuente: McKinsey Quarterly)
Estados Unidos
Corea del Sur
Japón
Canadá
Alemania
China
Francia
Holanda
Reino Unido
España
Suecia
Bélgica
Italia
Brasil
Suiza
Australia
15,100,000
8,810,000
4,580,000
3,000,000
2,230,000
1,050,000
767,000
722,000
619,000
570,000
560,000
539,000
409,000
340,000
238,000
206,000
Wilson Araya
Referencias CATV
• Tutoriales:
– www.cable-modems.org
– www.cable-modem.net/tt/primer.html
• CATV CyberLab: www.catv.org
• Actualidad: http://cabledatacomnews.com
• Estándares MCNS/DOCSIS:
– Cable Television Laboratories:
• www.cablemodem.com
• www.cablelabs.com
• www.opencable.com
• www.packetcable.com
• Estándares DVB/DAVIC:
– Digital Audio Visual Council: www.davic.org
– Digital Video Broadcasting Project: www.dvb.org
– European Cable Communications Association:
www.eurocablelabs.com
Wilson Araya
Sumario
•
•
•
•
•
•
Introducción
Fundamentos técnicos
Redes CATV
ADSL y xDSL
Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite
Comparación de las diversas tecnologías
Wilson Araya
ADSL (Asymmetric Digital
Subscriber Line)
•
•
•
•
•
•
•
Justificación
Fundamentos técnicos
ADSL G.Lite
RADSL
Otros tipos de xDSL. VDSL
ADSL en España
Referencias
Wilson Araya
Justificación de ADSL
• Cable de pares: 750 millones de hogares
• Redes CATV bidireccionales: 12 millones
• En barrios de oficinas el par telefónico a menudo
es la única alternativa (CATV se ha implantado
sobre todo en barrios residenciales).
• Existe un mercado para accesos de alta velocidad,
fundamentalmente motivado por Internet
Wilson Araya
Fundamentos técnicos de ADSL
• La limitación de los modems telefónicos (33,6 o
56 Kb/s) no se debe al cable de pares sino al canal
de 3,1 KHz.
• RDSI mejor algo, pero solo consigue 64 Kb/s
(también usa red telefónica).
• El bucle de abonado es capaz de velocidades
mayores, si prescindimos del sistema telefónico.
• ADSL utiliza solo el bucle de abonado de la red
telefónica; a partir de la central emplea una red
paralela para transportar los datos.
Wilson Araya
Fundamentos técnicos de ADSL
• ADSL utiliza frecuencias a partir de 25-30 KHz para
ser compatible con el teléfono analógico. Hay una
versión compatible con RDSI que utiliza frecuencias
por encima de 80 KHz.
• Comunicación es full dúplex. Para evitar problemas de
ecos e interferencias se asigna un rango de frecuencias
distinto en ascendente y descendente.
• Se reserva mayor anchura al canal descendente que al
ascendente. La comunicación es asimétrica.
• Para reducir el crosstalk (diafonía) se pone el canal
ascendente en las frecuencias mas bajas.
Wilson Araya
Configuración de una conexión ADSL
Central Telefónica
Red
telefónica
analógica
Domicilio del abonado
Bajas
Frecuencias
Switch
telefónico
Teléfonos
analógicos
Bucle de
Abonado
(5,5 Km máx.)
Splitter
Splitter
Altas
Frecuencias
Internet
DSLAM
(ATU-C)
DSLAM: DSL Access Multiplexor
ATU-C: ADSL Transmission Unit - Central
ATU-R: ADSL Transmission Unit - Remote
Modem
ADSL
(ATU-R)
Ordenador
Wilson Araya
Splitter ADSL
Bucle de abonado
(2 hilos, de la central)
Módem ADSL
Teléfono
Wilson Araya
Esquema de conexión ADSL en una
central telefónica
Hogar
DSLAM
Central telefónica
Conmutador
ATM
Red ATM
Oficina
Principal de
la Empresa
Splitters
Conmutador
telefónico
Pequeña
Oficina
Internet
Red
telefónica
ISP
Wilson Araya
Comparación Conexión a Internet mediante
ADSL y por red telefónica conmutada
Usuario ADSL
Central telefónica
DSLAM
Splitter
Conmutador
ATM
Internet
ISP
Conmutador
telefónico
Usuario RTC
(RTB o RDSI)
Red
telefónica
Wilson Araya
Módems ADSL (ATU-Remote)
• El módem ADSL puede ser:
– Externo: conectado al ordenador por:
• Ethernet 10BASE-T. Normalmente actúa como
router ADSL/Ethernet
• Puerto USB
– Interno, conectado al bus PCI del ordenador
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Conexión ADSL por módem USB
Conectores
telefónicos (RJ11)
Conectores
USB
Bucle de
abonado
Splitter
Ordenador
con puerto
USB
Cable USB
Modem
ADSL USB
(ATU-R)
Bucle de
abonado
Cable
telefónico
A la oficina central
Wilson Araya
Conexión de un router/hub ADSL
Par telefónico
Splitter
Conector RJ11
Conector RJ45
Bucle de
abonado
A la central
telefónica
Router/Hub ADSL
Ethernet
Latiguillo Ethernet
10BASET (2 pares)
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Bucle de abonado típico
Central
Telefónica
1600 m
0,5 mm
200 m
0,4 mm
Puentes de derivación
(instalaciones anteriores)
60 m
0,4 mm
1200 m
0,4 mm
1300 m
0,4 mm
1100 m
0,4 mm
Empalme
Cable de
Alimentación
150 m
0,4 mm
Cable de
Distribución
Abonado
Wilson Araya
Relación Caudal/grosor /alcance en ADSL
Caudal Desc. Grosor (mm)
(Mb/s)
Distancia max.
(Km)
2
0,5
5,5
2
0,4
4,6
6,1
0,5
3,7
6,1
0,4
2,7
• La capacidad depende también de la calidad del cable. Si el bucle de
abonado tiene muchos empalmes la capacidad se reduce.
• En ADSL los caudales que se especifican son siempre netos, es decir ya
está descontado el overhead debido a la corrección de errores (FEC).
Wilson Araya
Atenuación en función de la frecuencia para
un bucle de abonado típico
Frecuencia (KHz)
0
100 200
300
400
500
600
700
800
900 1000
0
Atenuación (dB)
20
40
60
3,7 Km
5,5 Km
80
100
120
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Problemas de ADSL
• Algunos usuarios (10%) se encuentran a más de 5,5 Km
de una central telefónica.
• A veces (5%) a distancias menores no es posible la
conexión por problemas del bucle (empalmes, etc.).
• No es posible asegurar a priori la disponibilidad del
servicio, ni el caudal máximo disponible. Hay que hacer
pruebas para cada caso.
• ADSL sufre interferencias por emisiones de radio de AM
(onda media y onda larga).
Wilson Araya
Atenuación de la señal descendente en ADSL
3 Km
1 Km
B
A
Central
Telefónica
Atenuación: 20 dB/Km
0 dB
-20 dB
-60 dB
Wilson Araya
Atenuación de la señal ascendente en ADSL
3 Km
1 Km
B
A
Central
Telefónica
Atenuación: 20 dB/Km
A
-20 dB
0 dB
B
-60 dB
-40 dB
0 dB
Competencia desigual
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Frecuencias en ADSL
• ADSL utiliza frecuencias por encima de los 30 o
100 KHz para ser compatible con el teléfono
analógico (4 KHz) o RDSI (80 KHz).
• La comunicación es full dúplex. Se asigna un
rango de frecuencias distinto en ascendente y
descendente.
• La comunicación es asimétrica. Se reserva una
anchura mayor al descendente (1000 KHz) que al
ascendente (100 KHz). El canal ascendente se
sitúa en las frecuencias mas bajas.
Wilson Araya
Técnicas de modulación ADSL
• Se han desarrollado dos técnicas de
modulación:
– CAP: sistema más antiguo, sencillo y de costo
inferior. Menor rendimiento. Poco utilizada
actualmente
– DMT: sistema mas reciente, sofisticado y más
caro. Mayor rendimiento. Es el más extendido.
Estandarizado por el ANSI y la ITU-T.
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Modulación DMT (Discrete MultiTone)
• 256 subcanales (bins) de 4,3125 KHz de anchura
(frecuencias 0-1104 KHz). Los bins más bajos se reservan
para la voz, los siguientes se asignan al tráfico ascendente
y el resto al descendente.
• Los datos se envían repartidos entre todos los bins
• Cada bin tiene una atenuación relativamente constante.
• En cada bin se usa la técnica de modulación óptima según
su relación señal/ruido.
• La necesidad de distribuir el tráfico en los bins requiere
que el módem tenga un procesador muy potente.
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Reparto de bins en ADSL DMT
Uso
Bins
Rango frecuencias
(KHz)
Teléfono
analógico
Tráfico
ascendente
0-5
0-25,9
6-38
25,9-168,2
33-255
142,3-1104
Tráfico
descendente
Wilson Araya
ADSL DMT (ITU G.992.1)
Canal
Ascendente
Canal
Descendente
Amplitud
Teléfono
Analógico
Frec. 0 4 kHz 30 kHz
Bin
0
7
138-160 kHz
32
37
1.104 MHz
255
Wilson Araya
Energía
Modulaciones utilizadas en una conexión ADSL DMT
Sin
Datos
16 QAM 64 QAM 64 QAM 64 QAM 64 QAM 16 QAM QPSK
Bin
0 MHz
1 MHz
Frecuencia
4 Ksímbolos/s por bin.
Eficiencia máxima: 16 bits/símbolo
Wilson Araya
Proceso de negociación de un módem ADSL.
1: Se envía una señal de prueba en
toda la gama de frecuencias para
determinar la calidad de cada bin
Señal de
prueba
Frecuencia (KHz)
2: A partir de los resultados obtenidos
se determina la relación señal/ruido
para el enlace a cada una de las
frecuencias que se van a utilizar
Relación
señal/ruido
(dB)
Frecuencia (KHz)
3: En base a la relación señal/ruido se
decide la codificación a emplear en
cada bin, y con ello la cantidad de bits
por segundo enviados en cada uno
Eficiencia
(bits/s/bin)
Frecuencia (KHz)
Wilson Araya
Intereferencias externas en ADSL
Se muestra aquí la influencia de algunas
interferencias en el resultado del proceso de
negociación. Como antes se envía una señal
de prueba en toda la gama de frecuencias
para determinar la calidad de cada bin
Señal de
prueba
Frecuencia (KHz)
Derivación
En este caso tenemos una derivación debida
a un cable no retirado de una instalación
anterior. Esto produce una pérdida de
calidad de la señal en una determinada
frecuencia. También hay una interferencia de
emisora de AM
Relación
señal/ruido
(dB)
Emisora de
onda media (AM)
Frecuencia (KHz)
Como consecuencia de estos problemas los
módems han decidido reducir la eficiencia en
el bin correspondiente a la derivación, e
inhabilitar por completo el bin
correspondiente a la frecuencia de la
emisora de onda media
Eficiencia
(bits/s/bin)
Bin
deshabilitado
Frecuencia (khZ)
Wilson Araya
Parámetros físicos de la línea ADSL de un router
roglaro#Show dsl int atm0
ATU-R (DS)
Modem Status:
Showtime (DMTDSL_SHOWTIME)
DSL Mode:
ITU G.992.1 (G.DMT)
ITU STD NUM:
0x01
Vendor ID:
'ALCB'
Vendor Specific: 0x0000
Vendor Country:
0x00
Capacity Used:
59%
Noise Margin:
20.5 dB
Output Power:
20.0 dBm
Attenuation:
30.5 dB
Defect Status:
None
Last Fail Code:
Message error
Selftest Result: 0x00
Subfunction:
0x02
Interrupts:
673 (1 spurious)
Activations:
5
Init FW:
embedded
Operartion FW:
embedded
SW Version:
3.9.19
FW Version:
0x1A04
ATU-C (US)
0x01
'GSPN'
0x0007
0x00
68%
5.0 dB
0.5 dBm
18.0 dB
None
Wilson Araya
Parámetros físicos de la línea ADSL de un router (cont.)
Roglaro#Show dsl int atm0
ATU-R (DS)
Interleave
Speed (kbps):
4000
Reed-Solomon EC:
774
CRC Errors:
6
Header Errors:
4
Bit Errors:
0
BER Valid sec:
0
BER Invalid sec:
0
LOM Monitoring : Disabled
DMT Bits Per Bin
00: 0 0 0 0 0 0 0 5 6 6 7 7 7 8 8
10: 8 8 8 8 9 9 8 8 8 7 7 6 6 6 0
20: 0 0 0 0 0 0 5 5 6 6 6 7 7 7 8
30: 8 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
40: 0 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 7 7 7 7
50: 7 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 2 8 8
60: 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9 9 8 8
70: 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
80: 8 8 8 8 8 8 8 8 7 7 7 7 7 7 7
90: 7 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 5 5 5 5
A0: 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
B0: 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5
C0: 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 3 3 4 4
D0: 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
E0: 4 4 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0
F0: 0 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Training log buffer capability is
Fast
0
0
0
0
0
0
0
ATU-C (US)
Interleave
512
3
1
0
Fast
0
0
0
0
8
0
8
9
7
8
9
8
7
5
5
4
4
4
0
0
not enabled yet.
Wilson Araya
Utilización de bins en el router anterior
Bits/símbolo
Caudal contratado: 512/4000 Kb/s
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Bin
7
29
38
Canal ascendente: bins 7 a 29
21,875 – 93,75 KHz
168 bits/simbolo = 672 Kb/sBin
243
Canal descendente: bins 38 a 243
118,75 – 762,5 KHz
1241 bits/simbolo = 4964 Kb/sBin
Wilson Araya
ADSL G.Lite (ITU G.992.2)
• ADSL requiere instalar en casa del usuario un
filtro de frecuencias o ‘splitter’ (teléfono de
ADSL).
• El splitter aumenta el costo de instalación y limita
el desarrollo.
• ADSL G.Lite suprime el splitter. También se llama
ADSL Universal o ADSL ‘splitterless’.
• Sin splitter hay más interferencias, sobre todo a
altas frecuencias.
Wilson Araya
Configuración de ADSL G.Lite o ‘splitterless’
Central Telefónica
Domicilio del abonado
Teléfonos
analógicos
Red
telefónica
Switch
telefónico
Bajas
Frecuencias
Splitter
Altas
Frecuencias
Altas y bajas
Frecuencias
Bucle de
Abonado
(5,5 Km máx.)
Internet
DSLAM
(ATU-C)
Modem ADSL
(con filtro de
bajas frec.)
Wilson Araya
ADSL G.Lite
• ADSL G.Lite puede utilizar CAP o DMT. Con
DMT solo usa bins 0-127 (0-552 KHz) y
modulación 256 QAM como máximo (8
bits/símbolo).
• Rendimiento máximo: 1-1,5 Mb/s en desc. y 100200 Kb/s en asc. (suficiente para la mayoría de
aplicaciones actuales).
• Hay DSLAMs que pueden interoperar con
módems ADSL o ADSL G.Lite.
Wilson Araya
RADSL (Rate Adaptative DSL)
• Versión ‘inteligente’ de ADSL que adapta la
capacidad dinámicamente a las condiciones de la
línea, como los módems V.34 (28,8 Kb/s) de red
telefónica conmutada.
• Permite obtener un rendimiento óptimo en todas
las condiciones.
• Esta disponible actualmente en la mayoría de las
implementaciones de ADSL y ADSL G.Lite (CAP
y DMT).
Wilson Araya
Arquitectura de una red ADSL
192.76.100.7/25
VPI 18, VCI 23, PCR 256/128 Kb/s
VPI 18, VCI 31, PCR 512/256 Kb/s
192.76.100.1/25
192.76.100.12/25
Red ATM
Red
telefónica
192.76.100.15/25
DSLAM (ATU-C)
Internet
VPI 18, VCI 37, PCR 2048/300 Kb/s
Router-modem
ADSL (ATU-R)
Ethernet 10BASE-T
Bucle de abonado (conexión ADSL)
Enlace ATM OC-3 (155 Mb/s)
Circuito permanente ATM
Wilson Araya
Módem-router ADSL típico
•Conexiones Ethernet (RJ45) y ADSL (RJ11)
•Versiones G.DMT y G.Lite
•Hasta 8 Mb/s desc. y 800 Kb/s asc.
..\..\..\Banda Ancha Residencial\ADSL\Efficient Networks Products - World Leader in CPE Solutions.htm
Wilson Araya
Configuración de un router ADSL usando RFC 1483
Configuration Summary
DSL Receive Rate 256000
Caudal descendente (bits/s)
DSL Transmit Rate 128000
Caudal ascendente (bits/s)
DSL Interface State Up
DSL WAN IP Address 192.76.100.7
Interfaz ADSL
DSL WAN Subnet Mask 255.255.255.128
Ethernet LAN IP Address 192.96.110.1
Interfaz Ethernet
Ethernet LAN Subnet Mask 255.255.255.192
Ruta por defecto (por la ADSL)
Default IP Gateway 192.76.100.1
VPI/VCI 18/23
Números de circuito ATM asignados por el operador
Encapsulation Protocol R1483
(Virtual Path Identifier y Virtual Circuit Identifier)
Currently Configured Connections (Virtual Circuits)
VPI 18
VCI 23
Type R1483
Mux LLC
PCR Max
IP Address 192.76.100.7
Netmask 255.255.255.128
IP Routing Table
Type
Destination Netmask
Gateway
Network 0.0.0.0
0.0.0.0
192.76.100.1
Network 127.0.0.0
255.0.0.0
127.0.0.1
Network 192.96.110.0 255.255.255.192 192.96.110.1
Network 192.76.100.0 255.255.255.128 192.76.100.1
Indica la forma como se
transportan los paquetes IP en
celdas ATM (según RFC 1483)
Flags Interface
GU
rr0 1483 Routed
U
lo0 Loopback
U
cpm0 Ethernet
U
rr0 1483 Routed
Wilson Araya
Router Ethernet/ADSL (Cisco 827-4V)
Ethernet
ADSL
10BASE-T
(RJ11)
(RJ45) Consola
(RJ45)
Conexiones telefónicas
(RJ11) para aplicaciones
de voz sobre IP
Wilson Araya
Conexiones RDSI en UV
Internet
RedIRIS
147.156.200.149/30
Red UV
(147.156.0.0/16)
gordius
Terra
A 147.156.159.0/26 por 147.156.200.150
Cisco 7500
147.156.148.113/32
(Interfaz loopback)
ADSL 4000/512 Kb/s
147.156.200.150/30
80.24.166.172/26
roglaro
A 0.0.0.0/0 por 147.156.200.149
Campus de Burjassot
147.156.159.1/26
Cisco 827
Joan Roglá
147.156.159.0/26
Wilson Araya
Config. router roglaro con túnel VPN
roglaro#show conf
!
! router C827-4V
! IOS version 12.1(5)
!
interface Tunnel0
bandwidth 512
ip address 147.156.200.150 255.255.255.252
tunnel source ATM0.1
tunnel destination 147.156.148.113
tunnel mode ipip
!
interface Ethernet0
ip address 147.156.159.1 255.255.255.192
ip helper-address 147.156.1.1
ip tcp adjust-mss 1412
!
interface ATM0
no ip address
no atm ilmi-keepalive
pvc 0/16 ilmi
!
bundle-enable
dsl operating-mode auto
!
interface ATM0.1 point-to-point
description ADSL telefono 963692769
bandwidth 512
ip address 80.24.166.172 255.255.255.192
pvc 8/32
vbr-nrt 512 512 1
encapsulation aal5snap
!
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 147.156.200.149
ip route 147.156.148.113 255.255.255.255 ATM0.1
Interfaz virtual túnel
Caudal ascendente (para métrica de routing)
Dirección del servidor BOOTP/DHCP
Tamaño de MSS para evitar fragmentación
Interfaz física ADSL/ATM
Subinterfaz ATM
Caudal ascendente (para métrica de routing)
IP en la subred ADSL (asignado por operador)
No. Circuito ATM (asignado por operador)
Caudal ascendente (SCR/PCR para gestión de tráfico)
Ruta por defecto: enviar todo por Tunnel0
Ruta host para que haga el túnel por ATM0.1
Wilson Araya
‘show int’ interfaz ATM/ADSL en roglaro
roglaro#show int ATM0
ATM0 is up, line protocol is up
Hardware is PQUICC_SAR (with Alcatel ADSL Module)
Máximo caudal
MTU 1500 bytes, sub MTU 1500, BW 640 Kbit, DLY 80 usec,
ascendente en ADSL
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation ATM, loopback not set
Keepalive not supported
Encapsulation(s): AAL5, PVC mode
11 maximum active VCs, 6 current VCCs
VC idle disconnect time: 300 seconds
Last input 00:01:20, output 00:00:00, output hang never
Last clearing of "show interface" counters never
Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0
Queueing strategy: Per VC Queueing
5 minute input rate 1000 bits/sec, 1 packets/sec
5 minute output rate 1000 bits/sec, 2 packets/sec
3943859 packets input, 1658086649 bytes, 0 no buffer
Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles
0 input errors, 180 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
4398435 packets output, 365844776 bytes, 0 underruns
0 output errors, 0 collisions, 1 interface resets
0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out
Wilson Araya
‘show int’ subinterfaz ATM en roglaro
roglaro#show int ATM0.1
ATM0.1 is up, line protocol is up
Hardware is PQUICC_SAR (with Alcatel ADSL Module)
Description: ADSL telefono 963692769
Internet address is 80.24.166.172/26
MTU 1500 bytes, BW 512 Kbit, DLY 80 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation ATM
2683632 packets input, 965306323 bytes
1197390 packets output,203244806 bytes
0 OAM cells input, 0 OAM cells output
AAL5 CRC errors : 0
AAL5 Oversized SDUs : 0
Wilson Araya
‘show int’ interfaz Ethernet en roglaro
roglaro#show int Ethernet0
Ethernet0 is up, line protocol is up
Hardware is PQUICC Ethernet, address is 0004.27fd.4591 (bia 0004.27fd.4591)
Internet address is 147.156.159.1/26
MTU 1500 bytes, BW 10000 Kbit, DLY 1000 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation ARPA, loopback not set
Keepalive set (10 sec)
ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00
Last input 00:00:13, output 00:00:02, output hang never
Last clearing of "show interface" counters never
Queueing strategy: fifo
Output queue 0/100, 0 drops; input queue 0/32, 0 drops
5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
904569 packets input, 167942808 bytes, 0 no buffer
Received 79590 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles
0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored
0 input packets with dribble condition detected
1699392 packets output, 785528237 bytes, 0 underruns(223/314/0)
4 output errors, 537 collisions, 1 interface resets
0 babbles, 0 late collision, 2151 deferred
4 lost carrier, 0 no carrier
0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out
Wilson Araya
‘show int’ interfaz túnel en roglaro
roglaro#show int Tunnel0
Tunnel0 is up, line protocol is up
Hardware is Tunnel
Internet address is 147.156.200.150/30
MTU 1514 bytes, BW 512 Kbit, DLY 500000 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation TUNNEL, loopback not set
Keepalive set (10 sec)
Tunnel source 80.24.166.172 (ATM0.1), destination 147.156.148.113
Tunnel protocol/transport IP/IP, key disabled, sequencing disabled
Checksumming of packets disabled, fast tunneling enabled
Last input 00:00:00, output 00:00:00, output hang never
Last clearing of "show interface" counters never
Queueing strategy: fifo
Output queue 0/0, 0 drops; input queue 0/75, 0 drops
5 minute input rate 1000 bits/sec, 2 packets/sec
5 minute output rate 2000 bits/sec, 2 packets/sec
2553453 packets input, 879756948 bytes, 0 no buffer
Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles
0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
1193881 packets output, 232043971 bytes, 0 underruns
0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets
0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out
Específico de
interfaces Túnel
Wilson Araya
Configuración router gordius (extremo remoto
túnel VPN)
show conf
…
!
hostname gordius
!
interface Loopback0
ip address 147.156.148.113 255.255.255.255
!
interface Tunnel1
description Tunel a Joan Rogla (ADSL) telefono 963692769
bandwidth 4000
ip address 147.156.200.149 255.255.255.252
tunnel source Loopback0
tunnel destination 80.24.166.172
tunnel mode ipip
!
ip route 147.156.159.0 255.255.255.192 Tunnel1
!
…
end
Interfaz virtual Loopback0
Interfaz virtual Tunel1
Caudal descendente (4 Mb/s)
IP en el otro lado del túnel (como
si fuera una línea serie)
IP asignada al acceso ADSL de
cidero por el operador
Ruta hacia la LAN del router ADSL
Wilson Araya
‘show int’ interfaz loopback gordius
gordius# show int Loopback0
Loopback0 is up, line protocol is up
Hardware is Loopback
Internet address is 147.156.148.113/32
MTU 1514 bytes, BW 8000000 Kbit, DLY 5000 usec, rely 255/255, load 1/255
Encapsulation LOOPBACK, loopback not set
Last input 00:00:02, output never, output hang never
Last clearing of "show interface" counters never
Queueing strategy: fifo
Output queue 0/0, 0 drops; input queue 0/75, 0 drops
5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
0 packets input, 0 bytes, 0 no buffer
Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles
0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
518778 packets output, 144741480 bytes, 0 underruns
0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets
0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out
Wilson Araya
‘show int’ interfaz túnel gordius
gordius# show int Tunnel1
Tunnel1 is up, line protocol is up
Hardware is Tunnel
Description: Tunel a Joan Rogla ADSL telefono 963692769
Internet address is 147.156.200.149/30
MTU 1514 bytes, BW 4000 Kbit, DLY 500000 usec, rely 255/255, load 1/255
Encapsulation TUNNEL, loopback not set, keepalive set (10 sec)
Tunnel source 147.156.148.113 (Loopback0), destination 80.24.166.172
Tunnel protocol/transport IP/IP, key disabled, sequencing disabled
Checksumming of packets disabled, fast tunneling enabled
Last input 00:00:29, output 00:00:03, output hang never
Last clearing of "show interface" counters never
Específico de
Queueing strategy: fifo
interfaces Túnel
Output queue 0/0, 5 drops; input queue 0/75, 0 drops
5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
1824957 packets input, 292212805 bytes, 0 no buffer
Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles
0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
4009304 packets output, 1685693027 bytes, 0 underruns
0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets
0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out
Wilson Araya
Aplicación de VoIP
Red
telefónica
Valencia
Pamplona
CATV
ISP1
ISP2
Línea
dedicada
Internet
ISP3
ISP4
Zaragoza
ADSL
RDSI
Tarifa
Plana
Salamanca
Llamadas gratis entre oficinas
Coste urbano en llamadas desde cualquier oficina hacia teléfonos de Pamplona
Wilson Araya
Otros tipos de xDSL
• HDSL: High Speed DSL
• SDSL: Single-line (o Symmetric) DSL
• VDSL: Very high speed DSL
En todos los casos sólo se utiliza de la red
telefónica el bucle de abonado, empleando
una red específica para datos a partir de allí.
Wilson Araya
HDSL (High speed DSL)
• Ofrece un canal simétrico de 2 Mb/s. Alcance
máximo unos 4 Km.
• Se emplea actualmente para líneas punto a punto de
2 Mb/s, en vez de los sistemas tradicionales.
• Ventajas sobre una línea 2 Mb/s convencional:
– Mayor alcance sin repetidores
– Frecuencias menores  menor interferencia
– Posibilidad de poner varias líneas de 2 Mb/s en un mismo
mazo de cables.
Wilson Araya
HDSL (High speed DSL)
• Para reducir la frecuencia de la señal divide el
caudal a transmitir entre 2 ó 3 pares.
• Es inapropiado para RBB por varias razones:
– Utiliza dos o tres pares de hilos (reparte la señal)
– Incompatible con la voz (utiliza las frecuencias bajas)
• Emplea el mismo rango de frecuencias para cada
sentido, por lo que es mas sensible a eco e
interferencias que ADSL.
Wilson Araya
Equipo HDSL de 2 Mb/s
Conexión al router
(interfaz G.703)
Vista frontal
Cable de la
central (2
pares)
Vista posterior
Wilson Araya
SDSL (Symmetric o Single-line DSL)
• Parecido a HDSL (simétrico) , pero usa sólo un
par de hilos.
• Alcance menor que HDSL (unos 3 Km) ya que
transmite toda la información por un par. El caudal
varía entre 2 Mb/s y 160 Kb/s según las
condiciones de la línea.
• Incompatible con la voz (no reserva la parte baja
de frecuencias).
• Aun no esta estandarizado.
Wilson Araya
VDSL (Very high speed DSL)
• Es el ‘super-ADSL’. Permite capacidades muy
grandes en distancias muy cortas.
• Las distancias y caudales en sentido descendente
son:
– 300 m
– 1000 m
– 1500 m
51,84 – 55,2 Mb/s
25,92 – 27,6 Mb/s
12,96 – 13,8 Mb/s
• En ascendente se barajan tres alternativas:
– 1,6 – 2,3 Mb/s
– 19,2 Mb/s
– Igual que en descendente (simétrico)
Wilson Araya
Capacidad del bucle de abonado en función de la
distancia
60
Capacidad (Mb/s)
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
Distancia (Km)
4
5
6
Ámbito de ADSL
Ámbito de VDSL
Wilson Araya
VDSL (Very high speed DSL)
• Utiliza un par de hilos. Compatible con voz
• Aunque capacidad superior a ADSL técnicamente
mas simple ( al reducir la distancia es mas fácil
conseguir elevada capacidad).
• Actualmente en proceso de estandarización y
pruebas.
• Ya existe algún servicio comercial de VDSL.
• No esta claro que haya una demanda para este tipo
de servicios.
Wilson Araya
Comparación de servicios xDSL
Servicio
Modulación
Capacidad
desc./asc. (Mb/s)
Distancia
Max. (Km)
Compatible
con voz
ADSL
CAP ó DMT
8/1
5,5
SI
ADSL
G.Lite
CAP ó DMT
1,5/0,2
5,5
SI
HDSL
OPTIS
2/2
4,6
NO
SDSL
2B1Q ó CAP
2/2
3,0
NO
VDSL
Por decidir
13-52/1,6-2,3 ó
13-52/13-52
1,5
SI
Wilson Araya
Espectro de las diversas modalidades de xDSL
Wilson Araya
ADSL en España
Actualmente se ofrecen cuatro tipos de servicio ADSL:
Tipo de servicio
Caudal desc.
(Kb/s)
Caudal asc. Cuota mensual
(Kb/s)
(euros)
Básico
512
128
39,07
Class
1000
300
74,98
Avanzado
2000
300
120
Premium
4000
512
150,57
Cada uno de estos servicios se caracteriza por unos valores de los
parámetros PCR, CDVT, SCR y MBS en la categoría de servicio
VBR de ATM. El caudal nominal corresponde con el PCR
Wilson Araya
ADSL en España
• Los valores correspondientes a los antiguos servicios
ADSL eran los siguientes (las celdas que superan el SCR
no se descartan sino que se marcan con CLP=1):
Tipo de servicio
Sentido
PCR
CDVT
Básico
Descendente
256 Kb/s
5 ms
25,6 Kb/s 32 celdas
Ascendente
128 Kb/s
10 ms
32 celdas
Descendente
512 Kb/s
3 ms
51,2 Kb/s 32 celdas
Ascendente
128 Kb/s
10 ms
32 celdas
Descendente
2 Mb/s
3 ó 0,7 ms(*)
Ascendente
300 Kb/s
4 ms
Class
Premium
(*)3
SCR
MBS
200 Kb/s 64 celdas
32 celdas
ms con interfaz de 34 Mb/s, 0,7 ms con interfaz de 155 Mb/s
Wilson Araya
Normativas ADSL en España
• Información institucional:
– www.setsi.mcyt.es
Incluye información sobre normativas,
coberturas, tarifas, etc.
• Información diversa de tipo práctico:
www.internautas.org
Wilson Araya
Referencias ADSL
• W. Goralski: ‘Tecnologías ADSL y xDSL’, Osborne
McGraw-Hill, 2000.
• J. Lane: ‘Personal Broadband Services: DSL and ATM’,
1998. http://www.protocols.com/papers/pdf/virata_dsl2.pdf
(Muy bueno en ADSL, flojo en ATM).
• Web del ADSL forum: www.dslforum.org
• Web de Speedtouch sobre ADSL: www.speedtouchdsl.com
• ‘Digital Subscriber Line’:
www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/dsl.htm
(Artículo bastante completo que describe toda la familia de
tecnologías xDSL).
Wilson Araya
Sumario
•
•
•
•
•
•
Introducción
Fundamentos técnicos
Redes CATV
ADSL y xDSL
Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite
Comparación de las diversas tecnologías
Wilson Araya
Sistemas inalámbricos fijos
• LMDS
• Satélites geoestacionarios
• Satélites de órbita baja
Wilson Araya
LMDS (Local Multipoint Distribution
System)
• Comunicación por microondas de superficie.
• Frecuencias muy altas (27,5-42,5 GHz). Grandes
anchos de banda
• Alcance típico 3-5 Km (max. 15 Km). Depende de
la frecuencia, modulación, clima, etc.
• Necesaria visión directa. Comunicación
interrumpida por hojas, etc.
• Rápida atenuación de la señal. Alcance afectado
seriamente por lluvia
• Modulación QPSK (2 b/s) o 16-QAM (4 b/s).
Raramente 64-QAM (6 b/s)
Wilson Araya
Alcance de las ondas de radio
en función de la frecuencia
Enlace punto a punto
(antena direccional)
Alcance (Km)
Enlace punto a multipunto
(antena omnidireccional)
Alcance (Km)
Wilson Araya
Factores que influyen en el alcance
Disponibilidad Tiempo fuera de Alcance
servicio al año
Disponibilidad:
99,9 %
8 h 45’
14 Km
99,99 %
53’
5 Km
99,999 %
5’
2,5 Km
Modulación Bits/símbolo Alcance
Modulación:
QPSK
2
10 Km
16-QAM
4
5 Km
64-QAM
6
2,5 Km
Pluviometría Ejemplo Alcance
Pluviometría:
400 mm/año
Valencia
5 Km
1250 mm/año
Oviedo
3 Km
Wilson Araya
Topología redes LMDS
• Conexiones punto a punto
• Conexiones punto a multipunto:
– Bidireccional: retorno vía radio. Antena
parabólica muy direccional
– Unidireccional: retorno telefónico. Antena
plana direccional. Bajo costo.
Wilson Araya
LMDS: Configuración punto a punto
TDM
TDM
UNIVERSITY
•Equivalente a enlace dedicado. Puede ser simétrico
•Antenas parabólicas altamente direccionales
•Alta frecuencia, alcance limitado
•Buen reaprovechamiento de canales sin interferencia
•La capacidad se reparte por TDM
Wilson Araya
LMDS: Configuración multipunto
Parabólica 30 cm
muy direccional
Sector (60º)
Antena sectorial
direccional (60º)
Retorno vía radio
TDM
TDMA
Antena plana
direccional
(16x16 cm)
solo recepción
Estación
base
Red
telefónica
(analógica
o RDSI)
Retorno telefónico
Wilson Araya
Arquitectura y topología de una red LMDS
• Despliegue en estructura celular.
• Cada emisor cubre una zona que suele abarcar de
2.000 a 6.000 viviendas.
• Se suelen crear varias zonas mediante
sectorización desde una misma estación base
• La polarización permite reutilizar las mismas
frecuencias en zonas adyacentes.
• Arquitectura y funcionamiento parecidos a una red
CATV HFC (la red de cable ‘sin cable’)
Wilson Araya
Topología de una red LMDS
BSU (Base Station Unit)
Fibra óptica
V
V
H
H
V
V
Polarización horizontal
V
H
H
H
H
H
V
V
V
V
V
H
H
H
H
V
V
V
V
Polarización vertical
Ángulo
por sector
Sectores
por BSU
H
H
H
H
H
90º
4
V
V
V
V
V
60º
6
45º
8
30º
12
22,5º
16
15º
24
H
H
H
V
V
H
H
NOC (Network Operations Center)
Wilson Araya
Comunicación bidireccional entre
estación base y usuario
TDMA
Antena parabólica
V
H
H
V
V
TDM
Unidad
exterior
H
BSU (Base Station Unit)
NIU (Network
Interface Unit)
Wilson Araya
Arquitectura de un sistema LMDS
BSU: Base Station Unit
Red
telefónica
Unidad de
provisión
de vídeo
DCU:
Digital
Connection
Unit
NIU
CPE: Customer
Premises Equipment
Internet
NOC: Network Operations Center
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Multiplexación en LMDS
• Enlaces punto a punto: TDM (Time
Division Multiplexing)
• Enlaces multipunto:
– Descendente: TDM (Time Division
Multiplexing)
– Ascendente (retorno vía radio):
• FDMA (Frequency Division Multiple Access)
• TDMA (Time Division Multiple Access). Requiere
protocolo MAC
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Protocolo MAC ascendente en LMDS multipunto
Acceso FDMA:
TDM
BSU
NIU
1
NIU
2
NIU
3
NIU
1
NIU
2
NIU
3
FDMA 1
FDMA 2
FDMA 3
Acceso FDMA/TDMA:
TDM
BSU
FDMA 1
TDMA (compartido)
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Ventajas/desventajas de LMDS
• Opción interesante en zonas con densidad de
población media (urbanizaciones).
• Despliegue rápido
• Bajo costo de las infraestructuras (comparado con
HFC).
• La inversión se desplaza al CPE; menor riesgo
inicial para operadoras (en el despliegue de la red)
• Retorno vía radio: equipo caro (CPE)
• Retorno telefónico: lento, conexión permanente
inviable
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Ejemplo: Virginia Tech (www.lmds.vt.edu)
Haz 1, Remoto 1
Museo de Historia Natural
Haz 1, Remoto 2
Oficina Gestión de Riesgos
HUB o Nodo central
Slusher Tower
Haz 2, Remoto 3
Edif. Sist. Información Andrews
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Nodo central: Slusher Tower
•
•
•
•
•
Modulación: 16 QAM
Canal: 8.33 MHz
Capacidad: 10,752 Mb/s simétrico
Anchura de haz: 30º
Interfaces: OC-3 y 10Base-T
4 Kg
12 Kg
Unidad Exterior
30 cm
27 cm
21 Kg
44 cm
Unidad Interior
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Museo de Historia Natural
• Capacidad: 4,608 Mb/s simétricos (3
enlaces T1).
• Voz, datos y vídeo sobre un solo enlace
Slusher Tower
5 Kg
Unidad Exterior Remota
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Estandarización de LMDS
• IEEE creó el comité 802.16 en
julio de 1999
• En abril de 2002 se aprobó el
estándar ‘Air Interface for Fixed
Broadband Wireless Access
Systems”
• La arquitectura es más compleja
que en otros estándares 802. La
seguridad forma parte integral
del diseño
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LMDS en España
• Complemento adecuado para las redes de
TV por cable. Operadoras de CATV
principales interesadas
• Posibilidad de despliegue muy rápido
• Actualmente se ofrecen servicios de enlaces
punto a punto para caudales desde 256 Kb/s
hasta 2-8 Mb/s
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Sistemas inalámbricos fijos
• LMDS
• Satélites geoestacionarios
• Satélites de órbita baja
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Satélites geoestacionarios (GEO)
• Giran a 36.000 Km de altura (cinturón de Clark).
• Se utilizan desde hace 30 años
• Solución interesante cuando:
– Se quiere despliegue rápido
– La densidad de población es baja o muy baja
– La distancia a cubrir es grande.
• El área de cobertura de un satélite se denomina
huella
• Su reciente uso en RBB ha sido posible gracias al
abaratamiento de componentes producido por la
TV digital vía satélite (estándar DVB-S)
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Huella Eutelsat
Wilson Araya
Satélites GEO: Bandas y Frecuencias
Para evitar interferencias se usa una banda diferente
en subida y bajada (microondas)
Banda Anchura
(GHz)
F. Bajada
(GHz)
F. Subida
(GHz)
Problemas Ejemplos
C
0,5
3,7-4,2
5,92-6,42
Interfer.
terrestre
Intelsat,Telecom
Ku
2,0
10,7-12,75 13,0-15,0
Lluvia
Astra, Eutelsat,
Hispasat, Intelsat,
Telecom
Ka
3-4
17,7-21,7
Lluvia,
costo
Teledesic (LEO)
27,5-30,5
Wilson Araya
Satélites GEO: transmisión de datos
• Cada banda se divide en canales. Cada canal es
atendido por un ‘transponder’ (repetidor) con 50100 W de potencia.
• Para evitar interferencia entre canales contiguos se
usa polarización (vertical/horizontal o circular
derecha/circular izquierda)
• Un satélite lleva de 16 a 28 transponders. Para
cubrir toda la banda se pueden usar varios satélites
(constelaciones) ej. Astra 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F,
1G y 1H (120 transponders).
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Transmisión de datos Satélites GEO
• Ancho de banda por transponder: de 26 a 72 MHz (DVBS). Ejemplo Eutelsat:
– Anchura canal: 38 MHz (33 efectivos)
– Caudal símbolos: 27,5 Msímbolos/s
– Modulación QPSK: 2 bits/símbolo
– Caudal: 55 Mb/s
• La relación señal/ruido desaconseja usar modulaciones
superiores a QPSK
• Al caudal ‘en bruto’ hay que restar un 10-12% de overhead
FEC
• Para datos el caudal del transponder se divide en canales
(típicamente de 2 y 6 Mb/s).
Wilson Araya
Frecuencias y canales de datos en Eutelsat
Banda de guarda (5 MHz)
38 MHz
38 MHz
33 MHz
33 MHz
Transponder 1
Transponder 2
Canales de 6 MHz
38 MHz
33 MHz
Transponder 3
Canales de 2 MHz
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Transmisiones digitales de RTVE por Hot Bird 13.0 E
Frecuencia: 11.785 ± 19 MHzPolarización: Horizontal
Caudal: 27,5 Msimb/s
FEC: 3/4
Programa
Acceso
PID vídeo PID audio
TVE Internacional
Libre
3521
3522
Canal Clásico
Codificado 3529
3530
Teledeporte
Codificado 3537
3538
Hispavision
Codificado 3545
3546
TVE Internacional Asia-Africa
Libre
3553
3554
Nostalgia
Codificado 3561
3562
Canal 24 Horas
Libre
3569
3570
Test Card
Libre
3577
3578
Radio 1
Libre
3523
Radio Clásica
Libre
3531
Radio 3
Libre
3539
Radio 5 Todo Noticias
Libre
3547
REE-Radio Exterior de España Libre
3555
Wilson Araya
Transmisiones digitales de CSD por Astra 19.2 E
Frecuencia: 10.877 ± 15 MHz
Caudal: 22 Msimb/s
Polarización: Vertical
FEC: 5/6
Programa
Acceso
PID vídeo PID audio
Canal + Deporte 1
Codificado 161
84
40 Latino
Codificado 165
100
Golf +
Codificado 166
104
Canal+…30
Codificado 167
108
Canal+…30 (original)
Codificado 167
109
Fox News
Codificado 168
112
Meteo
Codificado 169
116
National Geographic
Codificado 170
120
National Geographic (ingles) Codificado 170
121
Canal + Deporte 2
Codificado 172
128
Eurosport News
Codificado 173
132
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Satélites GEO: transmisión de datos
• Sentido descendente: medio broadcast
compartido en toda la ‘huella’ del satélite.
• Sentido ascendente:
– Retorno telefónico. Bajo costo, equipo sencillo,
no requiere protocolo MAC.
– Retorno vía satélite: requiere equipo transmisor
(caro) y protocolo MAC (específicos para redes
vía satélite).
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Problemas de los satélites GEO
• Interferencia terrestre (banda C)
• Lluvia (banda Ku y Ka)
• Retardo elevado:
– Retorno telefónico: > 240 ms
– Retorno satélite: > 480 ms
– Necesidad de usar TCP con ventana extendida para
flujos de más de 1-2 Mb/s.
• Costo elevado del satélite: puesta en órbita, seguro,
imposibilidad de reparar, vida limitada, etc.
• Retorno telefónico limita rendimiento y encarece
conexiones permanentes
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Ej.: Servicio ASTRA-NET (retorno telefónico)
• Servicio:
– Descendente: CIR desde 64 hasta 400 Kb/s
– Ascendente: 33,6 ó 64 Kb/s (analógico o RDSI)
• Equipamiento:
–
–
–
–
Antena parabólica de 50 cm
Tarjeta PCI para recepción de satélite
Módem o tarjeta RDSI
PC con Windows
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Servicio ASTRA-NET con retorno telefónico
Wilson Araya
Servicio ASTRA Broadband Interactive
(bidireccional)
• Servicio:
– Descendente: hasta 38 Mb/s
– Ascendente: desde 144 Kb/s hasta 2 Mb/s
• Equipamiento:
– Antena parabólica de 65 a 130 cm (depende de
velocidad ascendente)
– Equipo completo transmisor/receptor del satélite
acoplado en tarjetas especiales en un PC que actúa
como router.
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Servicio bidireccional vía satélite
Wilson Araya
Acceso a Internet vía satélite
Servicio
One-Way
Two-Way 1
SmartBand
Two-Way 3
Caudal desc.
(Kb/s)
Caudal asc.
(Kb/s)
Mensualidad Alta+equipamiento
(euros)
(euros)
256
Modem telef.
58
35
512
Modem telef.
115
35
1024
Modem telef.
230
35
512
64
75
3000
4096
64
299
3000
128
64
22
2250
2048
512
250
2250
512
128
167
3000
2048
512
663
3000
Fuente: www.satconxion.com
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Sistemas inalámbricos fijos
• LMDS
• Satélites geoestacionarios
• Satélites de órbita baja
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Satélites de órbita baja (LEO)
• Ventajas de las órbitas de poca altura (750-1500
Km):
– Retardos pequeños (<10 ms)
– Menor potencia de emisión (aparatos y antenas
menores)
– Huellas más pequeñas (menos usuarios a repartir)
• Desventajas:
– No estacionarios. Necesidad de crear ‘constelaciones’
para cobertura permanente (y mundial).
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Comparación satélites LEO
Globalstar
Iridium
Teledesic
Frec. Asc.
(GHz)
Frec. Desc.
(GHz)
Nº Satel.
Órbita
(Km)
Caudal
max.
1,61-1,626
2,483-2,5
48 (6x8)
1414
9,6 Kb/s
2000
Tierra
66 (11x6)
750
4,8 Kb/s
2000
Satélite
288 (24x12)
1375
64/2 Mb/s
Desc./asc.
2005
Satélite
1,616-1,625 1,616-1,625
28,6-29,1
18,8-19,3
Puesta en Conmumarcha
tación
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Sistema Teledesic
• Pensado para transmisión de datos bidireccional
con gran capacidad.
• Potencias de emisión de 0,01 a 4,7 W
• Antenas de 16 cm a 1,8 m, según velocidad y
potencia.
• Red de conmutación de paquetes entre satélites
con routing dinámico. Auténtica ‘Internet en el
espacio’.
• Células cuadradas de 53 Km de lado. Capacidad
prevista 64 Mb/s por célula.
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Funcionamiento de la ‘constelación’ Teledesic
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Referencias satélites
• Geoestacionarios:
–
–
–
–
Servicios IP: www.satconxion.com
Astra: www.ses-astra.com
Eutelsat: www.eutelsat.com
Equipos de acceso a Internet por satélite con tecnología
DVB: www.mds.fr (MDS)
• De órbita baja:
– Teledesic: www.teledesic.com (Ver también
www.isoc.org/inet97/proceedings/F5/F5_2.HTM).
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Sumario
•
•
•
•
•
•
Introducción
Fundamentos técnicos
Redes CATV
ADSL y xDSL
Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite
Comparación de las diversas tecnologías
Wilson Araya
Comparación de las diversas tecnologías
Tecnología Ventajas
CATV
•Capacidad
•Fiabilidad
ADSL
LMDS
Satélites
GEO
Satélites
LEO
Inconvenientes
•Cobertura limitada
•Medio compartido
•Requiere densidad elevada
•Fuerte inversión inicial
•Estándares en evolución
•Ubicuidad (cable de pares) •Limitación distancia (5 Km)
•Medio dedicado
•Disponibilidad incierta (5 %)
•Estándares consolidados
•Incompatible RDSI
•Rapidez despliegue
•Necesidad visión directa
•Densidad media
•Medio compartido
•Disponibilidad/Fiabilidad
•Costo CPE
•Despliegue inmediato
•Costo (o retorno telefónico)
•Densidad baja
•Medio compartido
•Amplia cobertura
•Disponibilidad/Fiabilidad
•Independiente distancia
•Despliegue inmediato
•Disponibilidad/Fiabilidad
•Densidad baja
•¿Costo?
•Amplia cobertura
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Acceso Residencial de Banda Ancha