DIFERENTES ARQUITECTURAS REDES HFC
Arquitectura Tipo Árbol y Rama (Tree & Branch)

Arquitectura Tipo Árbol y Rama (Tree & Branch)Es la arquitectura tradicionalmente utilizada en las redes de CATV desde 1950 hasta 1990

 
Consta de dos partes básicas :
– Línea troncal que se va ramificando.
– Línea de distribución que se deriva de la troncal.
Conexiones a usuarios se toman de la distribución
Cascada de amplificadores troncales = 30 o 40 amp
Cascada de distribución = 1 Bridger + 3 extensores
Ancho de banda típico 220 MHz hasta 550 MHz.
Espaciamiento típico 22 a 25 dB.
Calidad de señal muy dependiente de la ubicación del cliente respecto al headend.
Fluctuaciones de nivel de señal al final de la línea por la gran cantidad de dispositivos en cascada.
Poco confiable, gran cantidad de dispositivos encadenados genera múltiples puntos de falla.
Inapropiada para servicios bidireccionales :
– Baja capacidad de retorno compartida entre muchos
– Efecto de acumulación de ingreso interferencias
Limitación de ancho de banda.

Arquitecturas tipo HFC
HFC = Arquitectura hibrida de fibra óptica y cable coaxial
Cada variación de diseño tiene su acronismo
– CAN = Cable Area Network – FBB = Fiber Backbone
– FTF = Fiber to the Feeder – FTLA = Fiber to the Last Active
– FTTC = Fiber to the Curb – FTTH = Fiber to the Home

Estas arquitecturas se basan en una estructura celular donde enlaces de fibra óptica vinculan pequeños nodos con la cabecera del sistema.
Característica de las construcciones desde 1990.

Tamaño del nodo óptico :
– 1990-1995 => 2000 a 5000 hogares
– 1995-2000 => 1000 a 2000 hogares
– 2000-2005 => 100 a 1000 hogares
Ancho de Banda :
– 1990-1995 => 550 a 750 MHz
– 1995-2000 => 750 a 860 MHz
– 2000-2005 => 860 a 1000 MHz

Arquitectura HFC Evolución:

A medida que el tamaño del nodo va disminuyendo cada vez se requiere que más fibras ópticas lleguen hasta la cabecera del sistema.
En sistemas sin redundancia el numero de fibras en los cables se ira reduciendo a medida que nos alejemos de la cabecera (modulo escalonado)
En sistemas redundantes tendremos un anillo con cantidad constante de fibras (modulo constante)
Con nodos pequeños se tiene casi la misma calidad de señal en cualquier punto del sistema.
Arquitectura HFC – Segmentación
Para reducir la cantidad de fibras que llegan al Headend dividimos al sistema en unidades menores denominadas HUBs .
Desde el Headend llegamos a los HUBs con enlaces redundantes de fibra (anillos).

Desde los hubs llegamos a los nodos con:

– Enlaces redundantes (anillos)
– Enlaces no redundantes (estrella o modulo decreciente) .
Arquitecturas HFC modernas
De acuerdo a las consideraciones anteriores resultan tres arquitecturas modernas tipo HFC.
1. Anillo – Estrella: Anillo entre HUBs y estrella al nodo.
2. Doble Anillo : Anillo entre HUBs y anillo entre los nodos.
3. Anillo – Anillo – Estrella : Introduce el concepto de HUB secundario.
Anillo HUBs primarios y anillo HUBs secundarios
Estrella de Hub secundario al nodo.

Conceptos de Broadcast & Narrowcast

Broadcast : La misma información esta presente en todos los puntos del sistema. Estructura típica de transmisión en la arquitectura tipo “Árbol y Rama” (Tree & Branch)
Narrowcast : Se transmite información diferenciada según el cliente o la región geográfica. Las diferentes variantes de la arquitectura HFC permiten segmentar el área de cobertura enviando información específica según el nodo, grupo de nodos o HUB.

Servicios Tipo Narrowcast

Canal de información local o regional. (Diferenciado por HUB o grupo de HUBs)
Servicios de Video por Demanda (VOD). (Diferenciado por nodo o grupo de nodos)
Servicios de Telefonía y Datos . (Diferenciado por nodo o grupo de nodos)
Inserción de publicidad diferenciada por target de audiencia.(Diferenciado por nodo o grupo de nodos)
Al direccionar la información solo al usuario que debe recibirla se logra optimizar el uso del ancho de banda (permite el reuso de frecuencias) .
Multiplicación Capacidad Upstream
Dedicación de más fibras al retorno.
Apilado de frecuencia, conv. en bloque. (Frequency Stacking , Block Conversion)
WDM , CWDM, SWDM, DWDM (Wave Division Multiplexing)

Retorno Digital
Combinación de las anteriores:
– DWDM + Frequency Stacking
– DWDM + Retorno Digital

Dedicación de mas Fibras al Retorno
Es el método más económico si existe suficiente cantidad de fibras de reserva.
Permite utilizar transmisores ópticos tipo Fabry-Perrot (FP) o DFB.
Transmisores FP: son económicos pero baja pefomance (problemas de ruido y de estabilidad térmica)
Método caro si hay que instalar nuevo cable de F.O., sobre todo en zonas urbanas.
Típicamente se preveen 4 fibras por nodo para retorno lo cual permite segmentar el nodo en cuatro partes.
Conversión en Bloque

Se efectúa una conversión hacia frecuencias más altas para multiplexor cuatro retornos dentro de una banda de 200 MHz de ancho de banda.
No permite el uso de transmisores ópticos tipo FP pues se requiere una mayor linealidad. Solo se puede trabajar con transmisores tipo DFB.
La performance del sistema depende de las características de cada conversor en bloque:
– Rango Dinámico
– Estabilidad en Frecuencia
– Ruido de Fase.

Multiplexación por long de onda
WDM o CWDM (Coarse wave división multiplexing)
Una longitud de onda cercana a los 1310 nm y otra a los 1550 nm
SWDM (Sparse wave division multiplexing) Una long de onda de 1310 nm se combina con hasta 8 de 1550 nm.
DWDM (Dense wave division multiplexing) es el mismo caso anterior pero llegando hasta 16 longitudes de onda para operación analógica y 32 en el caso digital.
SWDM – Sparse Wave Division Multiplexing
Estabilidad del láser DFB: 15 nm.
Longitudes de onda espaciadas: 20 nm.
Valores nominales de longitud de onda:1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 y 1610 nm.
Amplio rango de longitudes de onda no permite el uso de amplificadores ópticos EDFA (Erbium Doped Fibre Amplifier)
Adecuado para cubrir links de hasta 13 dB de presupuesto óptico.
DWDM – Dense Wave Division multiplexing
Usualmente cubre la banda C = 1520 – 1570 nm.
La ITU (International Telecommunications Unión) ha definido un set de longitudes de onda standard que se conoce como grilla ITU.
Espaciamiento grilla ITU = 100 GHz o 0.8 nm.
Canales ITU comienzan con CH 0 = 1577.86 nm
Tecnología actual permite transmisión de señales analógicas con técnicas DWDM hasta 8 long. de onda por fibra (16 en condiciones especiales).

Retorno Digital

El sistema más básico consiste en digitalizar la señal analógica de 0 a 42 MHz.
Para un rango dinámico adecuado se requieren conversores Analógico-Digitales de 10 a 12 bits y frecuencias de muestreo superiores a 90 MHz.
En estas condiciones se requiere un link digital de 2.5 Gbps para transmitir dos retornos independientes.
Permite utilizar transmisores ópticos de bajo costo.
Mayor robustez permite SWDM con links de 23 dB.
Digital DWDM permite hasta 32 longit. de onda.
Conversión en Bloque + DWDM
Combina técnicas de conversión en bloque en el Nodo con DWDM en el Nodo o Hub.
Permite implementar estructuras centralizadas sin incrementar considerablemente la cantidad de fibras que llegan a la cabecera.

Multiplexando :

– 4 bloques sobre 8 lambdas : 32 retornos x fibra
– 4 bloques sobre 16 lambdas : 64 retornos x fibra
– 8 bloques sobre 16 lambdas : 128 retornos x fibra

Nodo Escalable Escalabilidad vs Redundancia
Nodo escalable admite los siguientes módulos :

– 4 Receptores ópticos
– 4 Transmisores ópticos
– 2 Fuentes de alimentación
Máxima escalabilidad sin redundancia = 4 x 4 : División en 4 downstreams + 4 upstreams
Máxima escalabilidad con redundancia = 2 x 2 : División en 2 downstreams + 2 upstreams.