Estándar DOCSIS -Izzi telecom

Fibra a redes aplicadas HFC Nuevos Productos SICAMÉXICO

Definición de Red: Del latin rete. “Conjunto de elementos organizados para determinado fin. Red del abastecimiento de aguas Red telegráfica o telefónica Red ferroviaria o de carreteras” “Conjunto de computadoras o de equipos informáticos i nformáticos conectados entre sí que pueden intercambiar información”

Definición de Aplicar Del latin applicāre, arrimar . “Emplear, administrar o poner en práctica un conocimiento, medida o principio, a fin de obtener un determinado efecto o rendimiento en alguien o algo”


Definición de HFC: Término utilizado para el conjunto de elementos implementados a partir del análisis, diseño y construcción de redes utilizando fibra óptica, diferentes tipos de cable coaxial, dispositivos de transmisión y administración óptica, dispositivos de transmisión y administración de radio frecuencia con la finalidad de poder transportar transportar,, desde un punto central (Head End), diferentes tipos de : • • • •

Productos de Video (Televisión (Televisión analógica, Televisión Televisión digital, Video en Demanda). D emanda). Productos de Audio (Estaciones de radio). Productos de Datos (Broadband, Metro Ethernet). Productos de Voz (Telefonía, Buzón de Voz, Video conferencia).


Definición de HFC: Término utilizado para el conjunto de elementos implementados a partir del análisis, diseño y construcción de redes utilizando fibra óptica, diferentes tipos de cable coaxial, dispositivos de transmisión y administración óptica, dispositivos de transmisión y administración de radio frecuencia con la finalidad de poder transportar transportar,, desde un punto central (Head End), diferentes tipos de : • • • •

Productos de Video (Televisión (Televisión analógica, Televisión Televisión digital, Video en Demanda). D emanda). Productos de Audio (Estaciones de radio). Productos de Datos (Broadband, Metro Ethernet). Productos de Voz (Telefonía, Buzón de Voz, Video conferencia).


Definición de HFC: La forma de diseño y construcción es por medio de numerosas células de 500 a 2,000 hogares por punto final de fibra (nodo óptico), todo esto dentro de un sistema de transmi sión que puede ser bidireccional totalmente o de forma parcial. Aunque el estándar estándar utilizado es de 500 casas pasadas (número de casas por por donde pasa la red), esto puede variar con más o menos casas pasadas conectadas a un nodo óptico, dependiendo de la cantidad de clientes (suscriptores), así como de los productos/servicios que tienen contratados. La utilización de redes de este tipo son en su mayoría utilizados por operadores de televisión por cable (redes públicas de telecomunicaciones por cable) que ahora son triple play, play, no siendo caso limitativo esta tecnología a dichas empresas o concesiones.


Localiza en la red HFC :

Head End ? Nodos ópticos ? Amplificadores ? Taps ? Regiones de cobertura ? Red de Fibra ?


Ejemplos de aplicaciones diferentes de CATV (Televisión):


Muestra física de componentes de red HFC instalados:


Muestra física de componentes de red HFC (incluyendo algunos en casa del cliente):

Principios para Capacitación en Datos Nuevos Productos SICAMÉXICO

Principios de Capacitación en Datos H

O

L

A

01001000

01001111

01001100

01000001

0

1

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

0


Red Computacional: Interconexión de dos o más dispositivos computacionales con la finalidad de compartir recursos de información, almacenamiento, seguridad y procesamiento entre ellos. LOCAL AREA NETWORK (LAN): Los dispositivos computacionales a interconectar se encuentran en las mismas oficinas o campus. METROPOLITAN AREA NETWORK (MAN): Estas redes interconectan dispositivos computacionales dentro de una ciudad o entre ciudades. WIDE AREA NETWORK (WAN): La interconexión es entre dispositivos que se pueden encontrar en diversas partes del mundo.


Aplicaciones de red computacional: 1. En una misma oficina compartir documentos con diversos fines. (LAN) 2. Utilizar un mismo sistema de información, accesado la misma base de datos. (LAN,MAN, 3. WAN). 4. Compartir las impresoras para en la misma oficina realizar los trabajos de impresión. (LAN) 5. Compartir las conexiones a otras redes como es el caso de Internet. (LAN) 6. Compartir recursos como programas, datos y equipos. (LAN) 7. “Eliminar ” las distancias físicas. (MAN, WAN) 8. Entretenimiento. (LAN, MAN, WAN) 9. Ahorrar costos operativos y de infraestructura. 10. Interconectar la Internet. (MAN, WAN) 11. Interconectar bases de datos empresariales. (MAN, WAN) 12. Transferir voz digital entre empresas. (WAN) 13. Transferir servicios de videoconferencia. (MAN, WAN) 14. Interconectar sistemas bancarios. (MAN, WAN)


La conectividad entre redes es realizada utilizando los siguientes conceptos: • Formas de transmisión.

Medio de transmisión.

• Protocolos.

Interfases.

• Hardware.

Software.

Forma de transmisión: Es la forma física en que las señales se transmiten en el medio ambiente, ya sea de tipo electrónico convencional, radiofrecuencia, microondas, etc.

Medio de transmisión: Es el medio físico donde las señales pasan al momento de ser transmitidas, puede ser por cable de diversos tipos, por aire en transmisiones por microondas, por fibra óptica en transmisión por luz, etc.


Protocolo: Los diversos estándares de transmisión de datos, los cuales permiten tener diversos equipos de diferentes marcas que entienden los mismos “lenguajes” para interpretar y transmitir los datos convertidos a señales. ) existen Dependiendo del tipo de transmisión (cable coaxial, microondas, cable UTP, etc. diferentes estándares con especificaciones únicas para cada medio de transmisión (WiFi, Ethernet, DOCSIS).

Interfase: Se le llama Interfase a la parte física de un hardware que permite conectar directamente el medio de transmisión. Ejemplo: Interfase teléfono es RJ – 11 Interfase cable es RG – 6 Interfase Lan es RJ – 45 Interfase G703


Hardware y software: Es el conjunto de equipo (hardware) que utiliza distintos programas computacionales (software) para lograr la compatibilidad entre distintos medios de transmisión, protocolos, conectados a sus interfases.


Definición de Internet : • •

      

Es la red de redes más grande que existe. Conjunto de miles de computadoras interconectadas las 24 horas del día, que permite la comunicación entre personas y el acceso a información alrededor del mundo.

1969: ARPANET (Departamento de Defensa-USA) 1970: ARPANET crece lentamente como banco de datos de investigación. 1973 se expande a Europa 1974 aparece el término INTERNET y el TCP/IP 1981: USENET (red académica). Surgen redes comerciales independientes. 1989 aparece el concepto WWW 1996: Se generaliza el uso de Internet (enfoque comercial)


Modelo OSI: El modelo OSI (Open System Interconnection) describe como fluye la información de una aplicación en una computadora origen hacia una destino valiéndose de un medio físico. El proyecto fue desarrollado en 1984 por la Organización Internacional para la Estandarización ( ISO ) y es considerado el principal modelo para el desarrollo de la arquitectura de las redes computacionales. El modelo OSI divide la arquitectura en siete capas de manera que cada una es independiente de las otras permitiendo hacer mejoras individuales sin afectar a las capas restantes. El modelo trae consigo las siguientes ventajas: •Desarrollo más rápido de cada capa. •Facilita el aprendizaje a los profesionales de redes. •Especialización en cada capa.


Jean Paul escribe una carta en francés a su proveedor en México.

José Pablo lee carta de Jean Paul.

Jean Paul le da la carta a su secretaria Marie.

María entrega la carta José Pablo

Marie traduce la carta al inglés.

María traduce la carta al español.

Marie inserta la carta en el fax

María recoje la carta del fax

Fax transmite la carta.

Fax recibe la carta.


Las capas del modelo OSI son: 7. Aplicación 6. Presentación 5. Sesión 4. Transporte 3. Red 2. Enlace de datos 1. Física


Capa 1 / física: La capa física define las especificaciones mecánicas, eléctricas y procedimientos para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre dos sistemas de computadoras. La capa física define características como niveles de voltaje, tiempo para los cambios de voltaje, distancias máximas de transmisión, velocidades de transmisión, codificaciones de los datos y tipo de conectores.

UTP

Fibra Óptica

10Base2

10Base5


Ejemplo : conectores para redes Ethernet Los principales conectores para la tecnología Ethernet son los Registered Jack RJ-45.

El repetidor es un elemento que trabaja en la capa física. Sus características son: - Regenera la señal y la retransmite a todos sus puertos. - Permite tener enlaces a distancias muy largas. - Los hub incrementan el dominio de colisión - Los hub incrementan el dominio de broadcast.


Capa 2 / Enlace de datos: La capa de enlace de datos define los protocolos y la topología de red, por ejemplo: topología bus o topología anillo. El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) divide la capa de enlace de datos en dos subcapas: -LLC Logical Link Control 802.2 Controla las comunicaciones entre los equipos en un misma red. Permite que varios protocolos de capas superiores se comuniquen en un mismo medio físico.

-MAC Media Access Control 802.3 Son los protocolos que controlan el acceso al medio físico. Aquí se define un identificador único para cada dispositivo (dirección MAC).


Capa 2 / Enlace de datos La dirección física (MAC) consta de 48 bits expresado como 12 números hexadecimales. Los primeros 6 dígitos identifican al fabricante del dispositivo (Organizationally Unique Identifier ). Los restantes 6 números son administrados por cada organización y son responsables de no repetir los mismo dígitos para dos dispositivos. Si hacemos una analogía, la dirección MAC es como la huella digital de un ser humano, lo identifica “físicamente”.

0034

0FE4

9AC3


Dispositivos capa 2: Los bridges y switches (capa 2) son repetidores “inteligentes”, es decir, reconstruyen la señal que reciben por un puerto y la retransmiten, con base en la dirección MAC incluida en el marco, solo por el puerto correspondiente.


Capa 3 / Red: La capa de red permite que varios enlaces o medios físicos se comuniquen entre si. Se apoya en protocolos de ruteo como lo son BGP, RIP, OSPF, IGRP. Utiliza el direccionamiento lógico que permite un diseño de red con jerarquías.


Tecnologías WAN: Existe una gran variedad de tecnologías WAN, cada una con sus ventajas y desventajas. La elección depende de las metas de la organización y los recursos disponibles. De manera general podemos clasificar las tecnologías WAN como: 

Servicios de circuitos conmutados



Servicios de paquetes conmutados



Servicios de celdas conmutadas



Servicios digitales dedicados



Servicios analógicos


Servicios de circuitos conmutados: Narrowband ISDN (Integrated Services Digital Network). Tecnología históricamente

importante, ampliamente usada. Fue el primer servicio digital ofrecido por dial-up; su uso varía de acuerdo a cada país. Se tiene dos velocidades características: 

128 kbps para BRI (Basic Rate Interface)



1.9 Mbps para PRI (Primary Rate Interface)

Generalmente se utiliza el par trenzado de cobre.

BRI

PRI

BRI

Frame Relay – Una tecnología similar a Narrowband ISDN; su uso es extremadamente popular; mucho más eficiente que X.25; su velocidad máxima es 44.736 Mbps; 56Kbps y 384Kbps son las velocidades más populares de FM. El medio físico puede ser el par de cobre o fibra óptica. X.25 Tecnología antigua pero muy usada. Se caracteriza por tener muchos algoritmos que detectan errores, lo cual le da una alta confiabilidad pero limita el ancho de banda. Puede alcanzar los 2 Mbps; el medio es el par de cobre.


Circuitos de celdas conmutadas: ATM (Asynchronous Transfer Mode). Tecnología que crece cada día más. Utiliza frames de tamaño fijo (53 bytes); su velocidad máxima actualmente es 622 Mbps, aunque se siguen desarrollando velocidades más elevadas. El medio puede ser par de cobre o fibra óptica. Su desventaja es que es muy cara.

Voz Datos Vídeo

Celdas (53 bytes)


Servicios digitales: T1,

T3, E1, E3 – los enlaces T (USA) o E (Europa) son enlaces dedicados con las

siguientes velocidades: T1

-- 1.544 Mbps

T3

-- 44.736 Mbps

E1

-- 2.048 Mbps

E3

-- 34.368 Mbps

STM1 –

155.52 Mbps


Servicios Digitales por xDSL xDSL

(Digital Subscriber Line) – Tecnología enfocada a servicios domésticos. La distancia entre el domicilio y la oficina telefónica juega un papel muy importante. La velocidad máxima que se puede alcanzar es 51.84 Mbps HDSL --

high-bit-rate DSL 2 Mbps

SDSL --

single-line DSL

ADSL

-- asymmetric DSL 512 Kbps hasta 6 Mbps

VDSL --

very-high-bit-rate DSL

RADSL --

rate adaptive DSL

SONET (Synchronous Optical Network) Tecnología desarrollada para fibra óptica aunque puede trabajar sobre par trenzado. Las velocidades que maneja alcanzan desde los 51.84 Mbps (OC-1) hasta 9,952 Mbps (OC-192); Utiliza multiplexación por división de longitud de ondas (wavelength division multiplexing WDM)


Dirección IP La dirección IP de una computadora esta compuesta por 32 bits, divido en 4 números de un byte de longitud. Si hacemos una analogía la dirección IP sería como el CURP que identifica lógicamente a un ser humano.

Dirección IP 200

Curp

13

45

67


Dirección IP Existen cinco clases de redes clasificadas como A, B, C, D Y E. Cada clase indica el número de computadoras que pueden estar conectadas. Los bits más a la izquierda representan a la “compañía” mientras que los bits más a la derecha identifican a la computadora.

131 compañía

23

45 computadora

6


Capa 4 / Transporte: La capa de transporte proporciona confiabilidad en la tranmisión de los datos, ya que controla el flujo de información, detecta y corrige errores, establece, mantiene y termina circuitos virtuales. Los protocolos TCP (Tranmission Control Protocol) y UDP (User Datagram Protocol) pertenecen a la capa de transporte.

Capa 5 / Sesión: La capa de sesión establece, mantiene y termina sesiones de comunicación entre diferentes aplicaciones de la capa de presentación. Permite que se lleven a cabo las peticiones de servicios entre aplicaciones ejecutándose en diferentes dispositivos de Capa 5

Capa 6 / Presentación: La capa de presentación se encarga de asegurar que la información intercambiada entre dos aplicaciones puedan ser interpretadas por ambas partes. Los códigos como ASCII, EBCDIC, UNICODE pertenecen a esta capa. Ejemplos son: MPEG, GIF, Etc.


Capa 7 / Aplicación: Es la capa con la que interactúa el usuario. Ejemplos son los servicios de FTP, Telnet, hoja de cálculo, procesador de texto, navegador para páginas web, correo electrónico, etc. La mensajería instantánea es un ejemplo de la capa de aplicación.


Equipos de Interconexión de Dispositivos de RED (Switch): Para interconectar a nivel de red todos los dispositivos de Head End se requiere un equipo que permita tener un alto nivel de tráfico de datos ya que por este equipo se canalizarán todas las comunicaciones, el ancho de banda es indispensable y debe ser no limitado por lo que se utiliza un Switch.


Direccionador de datos entre redes (Router): El equipo llamado ruteador (router) tiene la función de tener tarjetas o dispositivos adaptadores para que las conexiones al proveedor del enlace mayor sean realizadas, así como el procesamiento de salida de todos los paquetes de datos en caso de utilizar esquemas de ruteo mayor. Una parte importante a tomar en cuenta es aquel equipo que nos permitirá tener la conexión a Internet por medio de un proveedor mayor (ISP). Debe ser compatible con los proveedores de ancho de banda (E1, E2, etc.). Red empresa 3

Decide mejor ruta Ruteador

Red empresa 1

Red empresa 4


Equipo para ahorro de ancho de banda por almacenamiento contenido común: Como una parte importante de usuarios utiliza páginas comunes o archivos similares de Internet, utilizaremos un dispositivo llamado Cache, que permite almacenar en discos duros de alta velocidad esta información actualizada logrando que no todos los usuarios soliciten los E1 para obtener la misma información.

Equipo para control de seguridad de datos y usuarios (Firewall): La Internet trae consigo riesgos que ponen en peligro la información de las organizaciones. Contar con una red segura da confianza al usuario de la red. El FIREWALL (muro de fuego) controla el acceso el cual tiene la función de permitir o denegar el acceso a aplicaciones, servicios, usuarios.

Estándar DOCSIS Nuevos Productos SICAMÉXICO

Estándar DOCSIS


.

Transmisión de datos sobre redes de cable: El concepto fundamental en la transmisión de datos es la definición misma del termino “bidireccional”, el cual indica que la transmisión de datos es posible dado a que el medio por el

cual pasan puede tanto enviar como recibir señales, siendo estas entendibles tanto por el emisor como receptor. Hace años, cada empresa de telecomunicaciones que fabricaba productos para compañías de cable, ofertaba equipos regidos por su tecnología que permitían transmisión. El problema radicaba en que cada fabricante usaba su tecnología, sus reglas (protocolos), etc. y entre fabricantes sus equipos no eran compatibles. Esto hacía al Cableoperador 100% dependiente del fabricante, tanto en sus precios, tecnologías, planes de crecimiento, etc. De esta práctica surgió la necesidad de tener tecnología denominada de tipo estándar


.

Definición de Estándar: Del ingles standard . “Que sirve como tipo, modelo, norma, patrón o referencia”

Para crear este estándar de transmisión de datos sobre redes de cable se fundó en el año 1998 en los Estados Unidos de Norteamérica un consorcio sin fines de lucro, compuesto por miembros de la industria de televisión por cable. El nombre de este consorcio es Cable Television Laboratories, Inc. (CableLabs®) y su función es desarrollar los nuevos estándares de telecomunicaciones por cable y ayudar a sus cable operadores miembros a integrar estas ventajas tecnológicas a sus objetivos de negocio.


. Estándar DOCSIS

Para la transmisión de datos, se creo un estándar especifico al que todos los proveedores deben atender, llamado DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) el cual define los requisitos de interfaz de comunicaciones y administración de operaciones para los datos que se transmiten para las redes de cable. DOCSIS utiliza el acceso de datos por medio de modelos para el acceso de datos, los c uales normalmente son TDMA / SCDMA. •

TDMA son las siglas de Time Division Multiple Access (ANSI-136 o IS-136). Tecnología que distribuye las unidades de información en alternantes slots de tiempo proveyendo acceso múltiple a un reducido número de frecuencias. TDMA es una tecnología alámbrica de segunda generación que brinda servicios de alta calidad de voz y datos.

•

SCDMA son las siglas de Synchronous Code-Division Multiple Access (ANSI-136 o IS-136).


Utilización de ancho de banda en radio frecuencia: .

La portadora de DS es de 7 a 10 db menor que la portadora de video

Amplitud dbmV Video

Downstream

Audio

Color

6 Mhz

6 Mhz

6 Mhz

Frecuencia Mhz


.

Conceptos utilizados en DOCSIS: CANAL DE UPSTREAM o REVERSE: Señales enviadas por el cable modem hacia el CMTS en una banda entre 5 Mhz y 42 Mhz. CANAL DE DOWNSTREAM o FORWARD:

Señales enviadas del CMTS hacia el cable modem en una banda de 88 Mhz a 860 Mhz.

Upstream / Reverse

Downstream / Forward Cable Modem Termination


Frecuencias asignadas a los canales de Downstream y Upstream:

Upstream 5-42 Mhz Downstream 88-860 Mhz


Especificaciones Canal de Dowstream DOCSIS 2.0


Especificaciones Canal de Upstream DOCSIS 2.0

Estándar DOCSIS / Relación al modelo OSI Nuevos Productos SICAMÉXICO

OSI Aplicación

DOCSIS

Transporte

FTP, SMTP, HTTP, etc. 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) Física

5-42 MHz

Descendente TDM (MPEG) (6 MHz/canal)


Forma de incorporación de datos en la red de cable (ATM): La forma en que los datos son transportados es conocido como ATM, el Modo de Transferencia Asíncrona o Asynchronous Transfer Mode (ATM) es una tecnología de telecomunicación desarrollada para hacer frente a la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones. Con esta tecnología, a fin de aprovechar al máximo la capacidad de los sistemas de transmisión, sean estos de cable o radioeléctricos, la información no es transmitida y conmutada a través de canales asignados en permanencia, sino en forma de cortos paquetes (celdas ATM) de longitud constante y que pueden ser enrutadas individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales y trayectos virtuales .


Forma de incorporación de datos en la red de cable (ATM):


Utilización de modulaciones para enviar y recibir símbolos (datos):

QPSK

QAM-16

QAM-64


Utilización nominal de canal de Downstream, DOCSIS Versión 1.X, 2.0:

Tipo de modulación

Ancho de banda del canal

Tasa de transferencia de símbolos Msim /seg

Tasa de transferencia de Datos

Tasa nominal de transferencia de datos

64 – QAM

6 MHZ

5.056941

30.34 Mbps

27 Mbps

256 – QAM

6 MHZ

5.360537

42.88 Mbps

38 Mbps


Utilización nominal de canal de Upstream, DOCSIS Versión 1.X:

Ancho de banda del canal

Tasa de transferencia de símbolos (ksim/ seg)

Tasa total de transferencia de datos en QPSK

Tasa nominal de transferencia de datos en QPSK

Tasa total de transferencia de datos en 16 - QAM

Tasa nominal de transferencia de datos en 16 - QAM

0.20 MHz

160

0.32 Mbps

0.3 Mbps

0.64 Mbps

0.6 Mbps

0.40 MHz

320

0.62 Mbps

0.6 Mbps

1.28 Mbps

1.2 Mbps

0.80 MHz

640

1.28 Mbps

1.2 Mbps

2.56 Mbps

2.3 Mbps

1.60 MHz

1280

2.56 Mbps

2.3 Mbps

5.12 Mbps

4.6 Mbps

3.20 MHz

2560

5.12 Mbps

4.6 Mbps

10.24 Mbps

9.0 Mbps


Utilización nominal de canal de Upstream, DOCSIS Versión 2.0: Modulación

Tecnología de acceso al medio RF

Ancho de banda del canal MHz

Tasa de transferencia de datos Mbps

QPSK

TDMA

3.2

5.12

8 QAM

A S-CDMA

6.4

10.23

16 QAM

A TDMA

3.2

10.24

32 QAM

A S-CDMA

6.4

20.48

64QAM

A TDMA

6.4

30.72


Estándar DOCSIS Versión 3.0:

•

Incrementa el ancho de banda en downstream por subscritor.

•

Permite tener mayor capacidad para transportar video digital.

•

Direccionamiento para IP Versión 6 (actualmente IP Versión 4).

•

Ancho de banda de 160 Mbps en Downstream.

•

Ancho de banda de 120 Mbps en Upstream.






Resumen de versiones de DOCSIS y sus aplicaciones: DOCSIS 1.0

:

provee servicios de transporte de datos de alta velocidad por medio de dispositivo.

DOCSIS 1.1

:

permite adicionalmente de servicios de VoIP (Voz sobre IP), juegos interactivos y servicios de tipo de calidad de entrega.

DOCSIS 2.0

:

incrementa la transferencia de canales de Upstream hasta 30 Mbps.

DOCSIS 3.0

:

incrementa el ancho de banda de canal de Downstream hasta 160 Mbps, con un mínimo de 120 Mbps por Upstream.

CMTS y Cable Modem Nuevos Productos SICAMÉXICO

CMTS y Cable Modem

CMTS / Cable Modem a Detalle Nuevos Productos SICAMÉXICO

DOCSIS en Hardware y Software: De la misma forma que un equipo de cómputo por si mismo (hardware) no puede realizar ninguna función sin uno o varios programas de cómputo (software), así es la relación al uso de DOCSIS. Un equipo de computo puede hacer más funciones en cuanto mejor y más avanzado es el software de aplicaciones que tiene, igual DOCSIS. Usando la analogía tenemos:

Equipo Computadora CMTS Cable modem

Aplicación Excel DOCSIS DOCSIS

Caso 1 Ver. 4.0 Ver. 1.0 Ver. 1.1

Caso 2 Ver. 5.0 Ver. 1.1 Ver. 2.0

Caso 3 Ver. 2007 Ver. 2.0 Ver. 2.0


Cable Modem Termination System (CMTS): Dispositivo que se encuentra normalmente en la cabecera (Head End) de la compañía de Cable (esquema centralizado), siendo algunas ocasiones distribuidos (CMTS) en la ciudad. Este equipo se utiliza para convertir las señales de tipo radio frecuencia a señales de tipo Ethernet y posteriormente darles diversos usos. En el Head End el CMTS habilita la comunicación con los cable modem de los susc riptores. Siendo las características de los productos/servicios a ofertar, la cantidad de suscriptores y las características del propio CMTS los que dan la dimensión de cuantos usar.


Componentes de un Cable Modem Termination System (CMTS): Chasis del CMTS

Tarjeta Procesadora redundancia

Segunda Tarjeta RF

Ranuras de expansión

Fuentes de energía AC / DC

Ventiladores

Tarjeta procesadora Tarjeta RED redundancia

Tarjeta RF redundancia

Tarjeta de RED Ethernet (IP)

Tarjeta de RF (DOCSIS)


Características de puertos de CMTS: •

Puertos de Dowstream

•

Puertos de Upstream

•

Puertos Ethernet

•

Puertos de administración por comunicación serial (Consola)

•

Puertos de monitoreo auxiliares

•

Puertos para conexión a upconverters

•

Puertos para ampliaciones de tarjetas


Ejemplo de configuración RF de CMTS:

conf t interface cable 4/0 cable downstream frequency 501000000 cable downstream channel-width 6mhz cable downstream modulation 64qam cable downstream power-level 50 cable upstream 0 channel-width 3200000 cable upstream 0 frequency 25000000 cable upstream 0 power-level 0 no cable upstream 0 shutdown no shutdown


Señales no deseadas en un ambiente DOCSIS, relacionados a Radio Frecuencia: En el medio existen miles de señales indeseadas conocidas como ruido, las cuales pueden provocar que nuestra señales de datos sea deformada y en consecuencia se produzcan muchos errores en la transmisión.

Buena Relación Señal a Ruido

Mala relación señal a Ruido


Integración básica de CMTS a red HFC:


Ejemplo de CMTS con balanceo de cargas en puertos upstream:

Cable Modem a Detalle Nuevos Productos SICAMÉXICO

Cable modem: Un cable módem es un dispositivo que permite un acceso a Internet con una alta velocidad a través de la red HFC . El cable módem tiene dos conexiones: •

Conexión hacia la computadora.

•

Conexión hacia la acometida de cable coaxial.

Los cable módem permiten a los clientes accesar a Internet a altas velocidades comparados con las líneas telefónicas. Se considera que el servicio siempre está disponible. Por la misma acometida se puede tener el servicio de TV, Datos y Teléfono al mismo tiempo.


Estados transitorios de Cable modems (etapa 2):


Salida eléctrica del cable modem:


Entrada eléctrica del cable modem:

Configuración Broadband Nuevos Productos SICAMÉXICO

Cable Modem y configuración Broadband

Cable Modem a Detalle / Configuración BroadBand Nuevos Productos SICAMÉXICO

Elementos necesarios para la operación de un cable modem: La norma DOCSIS establece que son necesarios los siguientes servidores: DHCP: Para asignar las direcciones IP a los Cable Módems y las PC de los clientes. TFTP: Que provee los archivos de configuración a los cable modem. DNS: Para que los clientes puedan resolver nombres en direcciones IP y viceversa. ToD: hora y fecha exacta, para llevar posteriormente un control de registros (syslog).


Elementos necesarios para la operación de un cable modem :

EL servidor (servicio) de DHCP se encarga de enviar los parámetros de Internet para que los cable modem y las computadoras adquieran una configuración correcta. Los parámetros principales son los siguientes: •

Dirección IP: identificador único del equipo en la red (nombre).

•

Puerta de enlace: equipo que lo comunica con otras redes.

•

Servidor de Tiempo: equipo al que se le pide la hora para sincronizarse con la red.

•

Servidor DNS: equipo que se encarga de resolver nombres a direcciones IP.

•

Archivo de configuración: archivo que debe de pedir el cable modem.

•

Servidor TFTP: equipo al que se le debe pedir el archivo de configuración.


Ejemplo de servicio DNS: 

DNS: El Servidor de Nombres de Dominio se encarga de traducir los nombres a direcciones IP y viceversa.


Ejemplo de servicio ToD: 

ToD: El servidor de tiempo (Time of Day) es el encargado de “repartir” la hora entre los

dispositivos que la solicitan. Es necesario para llevar un registro de sucesos con hora y fecha exacta.


Archivos de configuración DOCSIS: Archivo construido de forma binaria, contiene la información que requiere el cable modem para conocer como debe funcionar, las especificaciones principales son:

DS. Especifica la frecuencia central del canal de DS (múltiplo de 62,500 Hz). Este parámetro puede o no ir en el archivo de configuración. US ID. Especifica la frecuencia central del canal de US. Este parámetro puede o no ir en el archivo de configuración. Network Access Configuration. Permite que los CPE puedan salir a la red HFC.


Archivos de configuración DOCSIS :

Class of service. Especifica la clase de servicio (1 a 16). Maximun downstream rate. Velocidad para bajar información. Maximun upstream rate. Velocidad para enviar información.


Archivos de configuración DOCSIS :

Maximun number of CPE. Computadoras permitidas por CM (254). CPE ethernet MAC address. Direcciones MAC con más prioridad.


Secuencia de inicio de operación de cable modem: Inmediatamente después de encender el cable modem, éste comienza a buscar en el espectro de radio frecuencia la señal de downstream,, una portadora modulada en forma digital (64 ó 256 – QAM) que contenga información específica para el cable modem .

DOWNSTREAM 88-860 MHZ


Secuencia de inicio de operación de cable modem:

Ya sincronizado canal de DS, el cable modem recibe un mensaje llamado descriptor de canal El cable modem comienza a de US (UCD) que le indica la frecuencia que puede usar. transmitir en la frecuencia asignada y es aquí donde se inicia la comunicación bidireccional.

UPSTREAM 5-42 MHZ



Continúa la etapa de conectividad para el protocolo TCP /IP (protocolo de Internet).

Servidor DHCP Dirección IP: 10.5.3.2 Cable Modem

Puerta de Enlace: 10.5.0.1 Servidor DNS: 172.16.5.3 Servidor ToD: 172.16.5.3 Archivo: 256kbps.cm



En seguida el CM se sincroniza con la red. El cable modem obtiene un archivo de configuración en donde se describen los demás parámetros a utilizar como lo son número de computadoras permitidas, velocidad de US y

DS.

Servidor ToD Marzo 13, 2004. 15:33:45 Cable Modem

Servidor TFTP 246kbps.cm


Cable modem: El cable modem se registra ante el CMTS y de acuerdo al archivo de configuración, el cable modem pasa al estado de online (activo) u online D (inactivo).

online

online


Diagrama de flujo de secuencia de arranque de CM:

*1 Baseline privacy enable


Estados transitorios de cable modems (etapa 1):

Estado

Descripción

Offline

Modem sin conexión.

Init ( r1 )

Modem iniciando búsqueda de DS.

Init ( r2 )

Modem buscando DS.

Init ( rc )

DS encontrado.

Init ( d )

DHCPDISCOVER enviada a DHCP

Init ( i )

DHCPACK dirección IP asignada


Estados transitorios de cable modems (etapa 2):

Estado

Descripción

Init ( t )

Petición de TOD.

Init ( o )

Petición de TFTP.

Online

Modem conectado.

Online ( d )

Modem conectado pero deshabilitado.

Init ( pk )

Modem registrado, BPI y KEK

Init ( pt )

Modem registrado, BPI y TEK

BPI (Baseline Privacy Interface) TEK TRAFIC ENCRYPTATION KEY KEK KEY ENCRYPTION KEY


Estados transitorios adicionales:

Estado

Descripción

reject ( m )

Modem rechazado.

reject ( c )

Modem rechazado por COS

reject ( pk )

Modem por KEK

reject ( pt )

Modem por TEK


CMTS

Firewall

Switch HFC

Cable módem

Internet

Software de provisionamiento TFTP

Contenedor

Servidores web Hosting, DNS, correo electrònico

Diagrama integral


Mitos y realidades de cable modems:


Mitos y realidades de cable modems:


Calidad de servicio en DOCSIS:






Funciones adicionales DOCSIS:


EuroDOCSIS:


DOCSIS tomando en cuenta consideraciones reales: Dependiendo de la forma en que utilicemos DOCSIS en la red HFC, se podrá tener el potencial de estas redes. Parámetros de tecnología DOCSIS

Versión de Docsis

Porcentaje efectividad Dowstream Porcentaje efectividad Upstream

Modulación Downstream

Mhz Canal

Mbps Tx Teórico

Docsis 1.1

64 QAM 256 QAM

6 6

30.34 42.88

Docsis 2.0

64 QAM 256 QAM

6 6

30.34 42.88

Mbps Tx Real

Modulación Upstream

78% 75% Mhz Canal

Mbps Tx Teórico

Mbps Tx Real

23.67 33.45

QPSK QPSK 16 QAM 16 QAM

1.6 3.2 1.6 3.2

2.56 5.12 5.12 10.24

1.92 3.84 3.84 7.68

23.67 33.45

16 QAM 64 QAM

3.2 6.4

10.24 30.72

7.68 23.04


DOCSIS, sin considerar calidad de servicio: En este caso, todos los datos de la red, sean originados por dispositivos de voz, o nativos de datos, no da prioridad.

Internet

Empresa Doble/Triple Play

IP / Ethernet

Datos Cable Modem

Voz

RF

IP / Ethernet

HFC / ADSL / WiMAX / Otros

Estándar DOCSIS -Izzi telecom

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