Arquitecturas redes catv

Diferentes Arquitecturas
Utilizadas en Redes de CATV
Ing Juan Ramón García BishIng Juan Ramón García Bish
jrgbish@hotmail.comjrgbish@hotmail.com

Arquitectura Tipo Arbol y Rama
(Tree & Branch)
 Es la arquitectura tradicionalmente utilizada en lasEs la arquitectura tradicionalmente utilizada en las
redes de CATV desde 1950 hasta 1990redes de CATV desde 1950 hasta 1990
 Consta de dos partes básicas :Consta de dos partes básicas :
- Línea troncal que se va ramificando.- Línea troncal que se va ramificando.
- Línea de distribución que se deriva de la troncal.- Línea de distribución que se deriva de la troncal.
 Conexiones a usuarios se toman de la distribuciónConexiones a usuarios se toman de la distribución
 Cascada de amplificadores troncales = 30 o 40 ampCascada de amplificadores troncales = 30 o 40 amp
 Cascada de distribucion = 1 Bridger + 3 extensoresCascada de distribucion = 1 Bridger + 3 extensores
 Ancho de banda típico 220 MHz hasta 550 MHz.Ancho de banda típico 220 MHz hasta 550 MHz.
 Espaciamiento típico 22 a 25 dB.Espaciamiento típico 22 a 25 dB.

Esquema Básico

 Calidad de señal muy dependiente de la ubicaciónCalidad de señal muy dependiente de la ubicación
del cliente respecto al headend.del cliente respecto al headend.
 Fluctuaciones de nivel de señal al final de la lineaFluctuaciones de nivel de señal al final de la linea
por la gran cantidad de dispositivos en cascada.por la gran cantidad de dispositivos en cascada.
 Poco confiable, gran cantidad de dispositivosPoco confiable, gran cantidad de dispositivos
encadenados genera multiples puntos de falla.encadenados genera multiples puntos de falla.
 Inapropiada para servicios bidireccionales :Inapropiada para servicios bidireccionales :
- Baja capacidad de retorno compartida entre muchos- Baja capacidad de retorno compartida entre muchos
- Efecto de acumulacion de ingreso interferencias- Efecto de acumulacion de ingreso interferencias
 Limitacion de ancho de bandaLimitacion de ancho de banda

Arquitecturas tipo HFC
 HFC = Arquitectura hibrida de fibra optica yHFC = Arquitectura hibrida de fibra optica y
cable coaxilcable coaxil
 Cada variacion de diseño tiene su acronismoCada variacion de diseño tiene su acronismo
- CAN = Cable Area Network- CAN = Cable Area Network
- FBB = Fiber Backbone- FBB = Fiber Backbone
- FTF = Fiber to the- FTF = Fiber to the
Feeder - FTLA = FiberFeeder - FTLA = Fiber
to the Last Active - FTTCto the Last Active - FTTC
= Fiber to the Curb -= Fiber to the Curb -
FTTH = Fiber to the HomeFTTH = Fiber to the Home

Arquitecturas Tipo HFC
 Esta arquitectura se basa en una estructura celularEsta arquitectura se basa en una estructura celular
donde enlaces de fibra óptica vinculan pequeñasdonde enlaces de fibra óptica vinculan pequeñas
celdas (nodos) con la cabecera del sistema.celdas (nodos) con la cabecera del sistema.
 Característica de las construcciones desde 1990.Característica de las construcciones desde 1990.
 Tamaño del nodo óptico :Tamaño del nodo óptico :
- 1990-1995 => 2000 a 5000 hogares- 1990-1995 => 2000 a 5000 hogares
 Ancho de Banda :Ancho de Banda :
- 1990-1995 => 550 a 750 MHz- 1990-1995 => 550 a 750 MHz
- 1995-2000 => 750 a 860 MHz- 1995-2000 => 750 a 860 MHz
- 2000-2005 => 860 a 1000 MHz- 2000-2005 => 860 a 1000 MHz

Cable Area Network - CAN
 Mas que una arquitectura se trata de una herramientaMas que una arquitectura se trata de una herramienta
de actualización del sistema (upgrade).de actualización del sistema (upgrade).
 Consiste en reemplazar partes de la linea troncal porConsiste en reemplazar partes de la linea troncal por
enlaces de fibra óptica.enlaces de fibra óptica.
 Permite mejorar la confiabilidad y la calidad de laPermite mejorar la confiabilidad y la calidad de la
señal al reducir cascadas de amplificadores.señal al reducir cascadas de amplificadores.
 Permite implementar sistemas redundantes si sePermite implementar sistemas redundantes si se
utiliza la vieja troncal como reserva.utiliza la vieja troncal como reserva.
 Permite utilizar este recurso como alternativa paraPermite utilizar este recurso como alternativa para
ampliar el ancho de banda reemplazando troncalesampliar el ancho de banda reemplazando troncales
por equipos de mayor ganancia (superior a 30 dB)por equipos de mayor ganancia (superior a 30 dB)

Fiber Backbone
 Si se invierte la posicion de algunos amplificadoresSi se invierte la posicion de algunos amplificadores
de la vieja troncal se logra optimizar la relaciónde la vieja troncal se logra optimizar la relación
entre cascada y cantidad de enlaces de fibra.entre cascada y cantidad de enlaces de fibra.
 Se pierde la redundancia al no poder utilizarse laSe pierde la redundancia al no poder utilizarse la
vieja troncal como reserva.vieja troncal como reserva.
 Esta arquitectura se utilizo tanto en actualizaciónEsta arquitectura se utilizo tanto en actualización
como en nuevas construcciones a fines de los 80scomo en nuevas construcciones a fines de los 80s

Fiber to the Feeder
 Esta arquitectura parte de definir el alcance delEsta arquitectura parte de definir el alcance del
nodo optico en funcion de una cierta cantidad denodo optico en funcion de una cierta cantidad de
casas pasadas o extension geografica.casas pasadas o extension geografica.
 La calidad de señal buscada tambien limita laLa calidad de señal buscada tambien limita la
extension del nodo optico.extension del nodo optico.
 En el tramo coaxil diferenciamos lineas expresoEn el tramo coaxil diferenciamos lineas expreso
(express feeder) y lineas de distribucion.(express feeder) y lineas de distribucion.
 Es practica comun no intercalar derivadoresEs practica comun no intercalar derivadores
domiciliarios (multitaps) sobre las lineas expreso.domiciliarios (multitaps) sobre las lineas expreso.

Fiber to the Last Active
 Esta arquitectura ubica un nodo óptico conEsta arquitectura ubica un nodo óptico con
varias salidas operando en alto nivel paravarias salidas operando en alto nivel para
alimentar una gran cantidad de clientes.alimentar una gran cantidad de clientes.
 Nodos pequeños, menos de 100 hogares típico.Nodos pequeños, menos de 100 hogares típico.
 No existen amplificadores en cascada.No existen amplificadores en cascada.
 La distribución es totalmente pasivaLa distribución es totalmente pasiva
PON = Passive Optical network.PON = Passive Optical network.
 Arquitectura eficiente en areas de densidadArquitectura eficiente en areas de densidad
media o alta.media o alta.

Fiber to the Curb
 El cable de fibra optica llega hasta la puerta de laEl cable de fibra optica llega hasta la puerta de la
casa del suscriptor (curb = cordon de la vereda).casa del suscriptor (curb = cordon de la vereda).
 Esta arquitectura se basa en mini-nodos de bajoEsta arquitectura se basa en mini-nodos de bajo
costo con 4 , 8 o 16 salidas.costo con 4 , 8 o 16 salidas.
 Nodos muy pequenos, menos de 20 hogaresNodos muy pequenos, menos de 20 hogares
 Igual que la arquitectura de fibra hasta el ultimoIgual que la arquitectura de fibra hasta el ultimo
activo es totalmente pasiva.activo es totalmente pasiva.
 Arquitectura muy rica en tendido de fibraArquitectura muy rica en tendido de fibra
 La unica limitacion de ancho de banda esta en elLa unica limitacion de ancho de banda esta en el
enlace opticoenlace optico

Fiber to the Home
 El cable de fibra optica ingresa a la casa delEl cable de fibra optica ingresa a la casa del
clientecliente
 Se requieren cables de gran cantidad deSe requieren cables de gran cantidad de
fibras opticas.fibras opticas.
 Todavia no resulta economicamente viableTodavia no resulta economicamente viable

Consideraciones sobre la
Cantidad de Fibras
 Fiber count = cantidad de fibras opticas que seFiber count = cantidad de fibras opticas que se
asignan a cada nodo.asignan a cada nodo.
 Debe definirse si se va a permitir dividir la senalDebe definirse si se va a permitir dividir la senal
optica en la calle. Es preferible hacer todo eloptica en la calle. Es preferible hacer todo el
manejo de las señales ópticas (division,manejo de las señales ópticas (division,
conmutacion y combinacion) en el headend.conmutacion y combinacion) en el headend.
 Minima cantidad de fibras = 2 por nodoMinima cantidad de fibras = 2 por nodo
(1 fibra para directa y 1 fibra para reversa)(1 fibra para directa y 1 fibra para reversa)
 Cantidad de fibras recomendada 8 a 12 por nodoCantidad de fibras recomendada 8 a 12 por nodo
12 fibras = 4 directa + 4 reversa + 4 reserva12 fibras = 4 directa + 4 reversa + 4 reserva

Arquitectura HFC
Evolución
 A medida que el tamaño del nodo va disminuyendoA medida que el tamaño del nodo va disminuyendo
cada vez se requiere que mas fibras ópticas lleguencada vez se requiere que mas fibras ópticas lleguen
hasta la cabecera del sistema.hasta la cabecera del sistema.
 En sistemas sin redundancia el numero de fibras enEn sistemas sin redundancia el numero de fibras en
los cables se ira reduciendo a medida que noslos cables se ira reduciendo a medida que nos
alejemos de la cabecera (modulo escalonado)alejemos de la cabecera (modulo escalonado)
 En sistemas redundantes tendremos un anillo conEn sistemas redundantes tendremos un anillo con
cantidad constante de fibras (modulo constante)cantidad constante de fibras (modulo constante)
 Con nodos pequeños se tiene casi la misma calidadCon nodos pequeños se tiene casi la misma calidad
de señal en cualquier punto del sistema.de señal en cualquier punto del sistema.

Arquitectura HFC
Estrellas de Fibra - Módulo Decreciente

Arquitectura HFC
Anillos de Fibra – Modulo Constante

Arquitectura HFC
Caso Real - Cantidad de Fibras
 Consideremos los siguientes parámetros :Consideremos los siguientes parámetros :
- Ciudad de 1.000.000 hogares (Buenos Aires)- Ciudad de 1.000.000 hogares (Buenos Aires)
- Nodos de 1000 hogares pasados.- Nodos de 1000 hogares pasados.
- Prevision de 12 fibras ópticas por nodo.- Prevision de 12 fibras ópticas por nodo.
 Con estas hipótesis resulta :Con estas hipótesis resulta :
- Cantidad total de nodos =- Cantidad total de nodos = 10001000
- Cantidad total de fibras ópticas llegando- Cantidad total de fibras ópticas llegando
a la cabecera del sistema =a la cabecera del sistema = 1200012000

Arquitectura HFC - Segmentación
 Para reducir la cantidad de fibras que llegan alPara reducir la cantidad de fibras que llegan al
Headend dividimos al sistema en unidadesHeadend dividimos al sistema en unidades
menores denominadas HUBs .menores denominadas HUBs .
 Desde el Headend llegamos a los HUBs conDesde el Headend llegamos a los HUBs con
enlaces redundantes de fibra (anillos).enlaces redundantes de fibra (anillos).
 Desde los hubs llegamos a los nodos con :Desde los hubs llegamos a los nodos con :
- Enlaces redundantes (anillos)- Enlaces redundantes (anillos)
- Enlaces no redundantes (estrella o modulo- Enlaces no redundantes (estrella o modulo
decreciente)decreciente)

Arquitecturas HFC modernasArquitecturas HFC modernas
 De acuerdo a las consideraciones anteriores resultanDe acuerdo a las consideraciones anteriores resultan
tres arquitecturas modernas tipo HFC.tres arquitecturas modernas tipo HFC.
 Anillo – Estrella :Anillo – Estrella :
Anillo entre HUBs y estrella al nodo.Anillo entre HUBs y estrella al nodo.
 Doble Anillo :Doble Anillo :
Anillo entre HUBs y anillo entre los nodos.Anillo entre HUBs y anillo entre los nodos.
 Anillo – Anillo – EstrellaAnillo – Anillo – Estrella
Introduce el concepto de HUB secundario.Introduce el concepto de HUB secundario.
Anillo HUBs primarios y anillo HUBsAnillo HUBs primarios y anillo HUBs
secundarios Estrella de Hub secundario al nodo.secundarios Estrella de Hub secundario al nodo.

Arquitectura HFCArquitectura HFC
Tipo Anillo - EstrellaTipo Anillo - Estrella

Tipo Anillo - AnilloTipo Anillo - Anillo

Tipo Anillo – Anillo - EstrellaTipo Anillo – Anillo - Estrella

Anillo Óptico Headend – Hub
Dividiendo la señal Óptica en Headend

Anillo Óptico Headend – Hub
Dividiendo la señal Óptica en Anillo

Broadcast & NarrowcastBroadcast & Narrowcast
 Broadcast = La misma información esta presenteBroadcast = La misma información esta presente
en todos los puntos del sistema.en todos los puntos del sistema.
Estructura típica de transmisión en laEstructura típica de transmisión en la
arquitectura tipo “Árbol y Rama” (Tree & Branch)arquitectura tipo “Árbol y Rama” (Tree & Branch)
 Narrowcast = Se transmite informaciónNarrowcast = Se transmite información
difernciada según el cliente o la región geografica.difernciada según el cliente o la región geografica.
Las diferentes variantes de la arquitectura HFCLas diferentes variantes de la arquitectura HFC
permiten segmentar el area de cobertura enviandopermiten segmentar el area de cobertura enviando
información especifica según el nodo, grupo deinformación especifica según el nodo, grupo de
nodos o HUB.nodos o HUB.

Servicios Tipo NarrowcastServicios Tipo Narrowcast
 Canal de información local o regional.Canal de información local o regional.
(Diferenciado por HUB o grupo de HUBs)(Diferenciado por HUB o grupo de HUBs)
 Servicios de Video por Demanda (VOD).Servicios de Video por Demanda (VOD).
(Diferenciado por nodo o grupo de nodos)(Diferenciado por nodo o grupo de nodos)
 Servicios de Telefonía y Datos .Servicios de Telefonía y Datos .
(Diferenciado por nodo o grupo de nodos)(Diferenciado por nodo o grupo de nodos)
 Inserción de publicidad diferenciada por target deInserción de publicidad diferenciada por target de
audiencia.(Diferenciado por nodo o grupo de nodos)audiencia.(Diferenciado por nodo o grupo de nodos)
 Al direccionar la información solo al usuario queAl direccionar la información solo al usuario que
debe recibirla se logra optimizar el uso del ancho dedebe recibirla se logra optimizar el uso del ancho de
banda (permite el reuso de frecuencias)banda (permite el reuso de frecuencias)

Arquitecturas de NarrowcastArquitecturas de Narrowcast
 Narrowcast a nivel RF desde el HUB.Narrowcast a nivel RF desde el HUB.
 CWDMCWDM (Coarse Wave Division Multiplexing)(Coarse Wave Division Multiplexing)::
1550nm1550nm
Broadcast / 1310 NarrowcastBroadcast / 1310 Narrowcast
 DWDMDWDM (Dense wave Division multiplexing)(Dense wave Division multiplexing)::
1310nm Narrowcast / 1550 Broadcast1310nm Narrowcast / 1550 Broadcast
 DWDMDWDM (Dense Wave Division Multiplexing)(Dense Wave Division Multiplexing)::
1550nm Narrowcast / 1550 Broadcast1550nm Narrowcast / 1550 Broadcast

Narrowcast a Nivel RF desde el HubNarrowcast a Nivel RF desde el Hub

CWDM – Narrowcast en 1310 nmCWDM – Narrowcast en 1310 nm

DWDM – Narrowcast en 1550 nmDWDM – Narrowcast en 1550 nm

Multiplicación Capacidad UpstreamMultiplicación Capacidad Upstream
 Dedicacion de mas fibras al retorno.Dedicacion de mas fibras al retorno.
 Apilado de frecuencia, conv. en bloque.Apilado de frecuencia, conv. en bloque.
(Frequency Stacking , Block(Frequency Stacking , Block
Conversion)Conversion)
 WDM , CWDM, SWDM, DWDMWDM , CWDM, SWDM, DWDM
(Wave(Wave
Division Multiplexing)Division Multiplexing)
 Retorno DigitalRetorno Digital
 Combinacion de las anterioresCombinacion de las anteriores

Dedicacion de mas Fibras al Retorno
 Es el metodo mas economico si existe suficienteEs el metodo mas economico si existe suficiente
cantidad de fibras de reserva.cantidad de fibras de reserva.
 Permite utilizar transmisores opticos tipoPermite utilizar transmisores opticos tipo
Fabry-Perrot (FP) o DFB.Fabry-Perrot (FP) o DFB.
 Transmisores FP: economicos pero baja pefomanceTransmisores FP: economicos pero baja pefomance
(problemas de ruido y de estabilidad termica)(problemas de ruido y de estabilidad termica)
 Metodo caro si hay que instalar nuevo cable deMetodo caro si hay que instalar nuevo cable de
F.O., sobre todo en zonas urbanas.F.O., sobre todo en zonas urbanas.
 Tipicamente se preveen 4 fibras por nodo paraTipicamente se preveen 4 fibras por nodo para
retorno lo cual permite segmentar el nodo en cuatroretorno lo cual permite segmentar el nodo en cuatro
partes.partes.

Multiples Fibras de RetornoMultiples Fibras de Retorno
por Nodopor Nodo

Conversion en Bloque
 Se efectua una conversion hacia frecuencias masSe efectua una conversion hacia frecuencias mas
altas para multiplexar cuatro retornos dentro dealtas para multiplexar cuatro retornos dentro de
una banda de 200 MHz de ancho de banda.una banda de 200 MHz de ancho de banda.
 No permite el uso de transmisores opticos tipo FPNo permite el uso de transmisores opticos tipo FP
pues se requiere una mayor linealidad. Solo sepues se requiere una mayor linealidad. Solo se
puede trabajar con transmisores tipo DFB.puede trabajar con transmisores tipo DFB.
 La perfomance del sistema depende de lasLa perfomance del sistema depende de las
caracteristicas de cada conversor en bloque :caracteristicas de cada conversor en bloque :
- Rango- Rango
Dinamico -Dinamico -
Estabilidad en FrecuenciaEstabilidad en Frecuencia
- Ruido de Fase- Ruido de Fase

Multiplexación por long de onda
 WDM o CWDMWDM o CWDM
(coarse wave division multiplexing)(coarse wave division multiplexing)
Una longitud de onda cercana a los 1310 nmUna longitud de onda cercana a los 1310 nm
y otra a los 1550 nmy otra a los 1550 nm
 SWDM (sparse wave division multiplexing)SWDM (sparse wave division multiplexing)
Una long de onda de 1310 nm se combinaUna long de onda de 1310 nm se combina
con hasta 8 de 1550 nm.con hasta 8 de 1550 nm.
 DWDM (dense wave division multiplexing)DWDM (dense wave division multiplexing)
Idem al caso anterior pero llegando hasta 16Idem al caso anterior pero llegando hasta 16
longitudes de onda para operación analogica y 32longitudes de onda para operación analogica y 32
en el caso digitalen el caso digital

SWDM – Sparse Wave Division Multip.
 Estabilidad de los laser DFB = 15 nm .Estabilidad de los laser DFB = 15 nm .
 Longitudes de onda espaciadas = 20 nm .Longitudes de onda espaciadas = 20 nm .
 Valores nominales de longitud de onda =Valores nominales de longitud de onda =
1490, 1510, 1530, 1550,1490, 1510, 1530, 1550,
1570, 1590 y 1610 nm.1570, 1590 y 1610 nm.
 Amplio rango de longitudes de onda no permite elAmplio rango de longitudes de onda no permite el
uso de amplificadores ópticos EDFA (Erbiumuso de amplificadores ópticos EDFA (Erbium
Doped Fibre Amplifier)Doped Fibre Amplifier)
 Adecuado para cubrir links de hasta 13 dB deAdecuado para cubrir links de hasta 13 dB de
presupuesto óptico.presupuesto óptico.

DWDM – Dense Wave Division multiplexing
 Usualmente cubre la banda C = 1520 - 1570 nm.Usualmente cubre la banda C = 1520 - 1570 nm.
 La ITU (International Telecommunications Union)La ITU (International Telecommunications Union)
ha definido un set de longitudes de onda standardha definido un set de longitudes de onda standard
que se conoce como grilla ITU.que se conoce como grilla ITU.
 Espaciamiento grilla ITU = 100 GHz o 0.8 nm.Espaciamiento grilla ITU = 100 GHz o 0.8 nm.
 Canales ITU comienzan con CH 0 = 1577.86 nmCanales ITU comienzan con CH 0 = 1577.86 nm
 Tecnologia actual permite transmision de señalesTecnologia actual permite transmision de señales
analogicas con tecnicas DWDM hasta 8 long. deanalogicas con tecnicas DWDM hasta 8 long. de
onda por fibra (16 en condiciones especiales).onda por fibra (16 en condiciones especiales).

SWDM – DWDM en el Hub
Hub Activo

Retorno Digital
 El sistema mas basico consiste en digitalizar la señalEl sistema mas basico consiste en digitalizar la señal
analogica de 0 a 42 MHz.analogica de 0 a 42 MHz.
 Para un rango dinamico adecuado se requierenPara un rango dinamico adecuado se requieren
conversores Analogico-Digitales de 10 a 12 bits yconversores Analogico-Digitales de 10 a 12 bits y
frecuencias de muestreo superiores a 90 MHz.frecuencias de muestreo superiores a 90 MHz.
 En estas condiciones se requiere un link digital deEn estas condiciones se requiere un link digital de
2.5 Gbps para transmitir dos retornos independientes.2.5 Gbps para transmitir dos retornos independientes.
 Permite utilizar transmisores opticos de bajo costo.Permite utilizar transmisores opticos de bajo costo.
 Mayor robustez permite SWDM con links de 23 dB.Mayor robustez permite SWDM con links de 23 dB.
 Digital DWDM permite hasta 32 longit. de onda.Digital DWDM permite hasta 32 longit. de onda.

Conversion en Bloque + DWDM
 Combina tecnicas de conversion en bloque en elCombina tecnicas de conversion en bloque en el
Nodo con DWDM en el Nodo o Hub.Nodo con DWDM en el Nodo o Hub.
 Permite implementar estructuras centralizadas sinPermite implementar estructuras centralizadas sin
incrementar considerablemente la cantidad de fibrasincrementar considerablemente la cantidad de fibras
que llegan a la cabecera.que llegan a la cabecera.
 Multiplexando :Multiplexando :
- 4 bloques sobre 8 lambdas = 32 retornos x- 4 bloques sobre 8 lambdas = 32 retornos x
fibra - 4 bloques sobre 16 lambdas = 64fibra - 4 bloques sobre 16 lambdas = 64
retornos x fibra - 8 bloques sobre 16 lambdas =retornos x fibra - 8 bloques sobre 16 lambdas =
128 retornos x fibra128 retornos x fibra

Nodo Escalable
Escalabilidad vs Redundancia
 Nodo escalable admite los siguientes modulos :Nodo escalable admite los siguientes modulos :
- 4 Receptores opticos- 4 Receptores opticos
- 4 Transmisores opticos- 4 Transmisores opticos
- 2 Fuentes de alimentacion- 2 Fuentes de alimentacion
 Maxima escalabilidad sin redundancia = 4 x 4Maxima escalabilidad sin redundancia = 4 x 4
Division en 4 downstreamsDivision en 4 downstreams
+ 4 upstreams+ 4 upstreams
 Maxima escalabilidad con redundancia = 2 x 2Maxima escalabilidad con redundancia = 2 x 2
Division en 2 downstreams + 2Division en 2 downstreams + 2
upstreamsupstreams

Downstream
Escalabilidad X2 Escalabilidad X2 Escalabilidad X4Escalabilidad X2 Escalabilidad X2 Escalabilidad X4
Sin redundancia Con redundancia Sin redundanciaSin redundancia Con redundancia Sin redundancia

Upstream
Sin escalar Escalabilidad X2 Escalabilidad X4Sin escalar Escalabilidad X2 Escalabilidad X4
Con redundancia Con redundancia Sin redundanciaCon redundancia Con redundancia Sin redundancia

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