En este artículo se presentan algunos equipos de medida para la supervisión y mantenimiento de las redes CATV/HFC. Las últimas novedades incorporan capacidades para la monitorización de canales digitales, señales VoIP y DOCSIS.

Las modernas redes de telecomunicaciones HFC deben estar preparadas para poder ofrecer un amplio abanico de aplicaciones y servicios a sus abonados. La mayoría de estos servicios requieren de la red la capacidad para establecer comunicaciones bidireccionales entre la cabecera y los equipos terminales de abonado, y por lo tanto necesitan de la existencia de un canal de comunicaciones ascendente o de retorno. Como ejemplo, en la figura 1 se muestra la infraestructura de una red HFC bidireccional. Los nodos ópticos se encargan de realizar la conversión entre la señal óptica y eléctrica para el enlace descendente y viceversa para el enlace de retorno, por lo que necesitan de un transmisor óptico. El canal de retorno en las redes HFC ocupa la parte baja del espectro. Este ancho de banda lo comparten todos los hogares servidos por un mismo nodo óptico. Los retornos de distintos nodos llegan a la cabecera por distintas vías o multiplexados a distintas longitudes de onda. De este modo, una señal generada por el equipo terminal de un abonado recorre la red de distribución de coaxial en sentido ascendente, atravesando amplificadores bidireccionales hasta llegar al nodo óptico. Aquí convergen las señales de retorno de todos los abonados, las cuales se convierten en señales ópticas por medio del láser de retorno y se transmiten hacia la cabecera.

Con objeto de poder utilizar los mismos receptores que se emplean con la TV terrena, las redes de cable utilizan para el enlace descendente la misma banda de frecuencias, aunque los sistemas HFC expanden esta banda hasta los 862 MHz o incluso 1 GHz, dejando la parte baja del espectro (5-42 MHz en Estados Unidos y 5-65 MHz en Europa) como canal de retorno para órdenes, debido a que esta región se encuentra más sujeta a interferencias. En la banda útil se pueden incluir un gran número de canales de TV analógica si se tiene en cuenta que, con el estándar americano NTSC un canal de TV ocupa un ancho de banda de 6 MHz, mientras que con el europeo PAL o SECAM éste se incrementa tan solo hasta los 7/8 MHz. En el caso de señales digitales, con un canal RF de 6 MHz se puede proporcionar un flujo de datos de 27 Mbit/s desde la cabecera de red hasta el usuario final haciendo uso de técnicas de transmisión 64QAM, o incluso mayor (hasta 38 Mbit/s) si se emplease 256QAM. En sentido inverso, del usuario a la cabecera de red se utilizan modulaciones más simples usuario a la cabecera de red se utilizan modulaciones más simples como QPSK, la cual proporciona una velocidad entre 256 kbit/s y 5 Mbit/s, y no requiere de sofisticados equipos en el hogar del usuario. Como alternativa, se puede utilizar también DPSK, que resulta algo más lenta pero ofrece mayor inmunidad frente a interferencias.

Módems de cable: estándares DOCSIS

El acceso a Internet a velocidades cada vez mayores es uno de los grandes negocios de las nuevas redes de acceso de banda ancha. Las redes HFC, mediante el uso de módems especialmente diseñados para las comunicaciones digitales en redes de cable, tienen capacidad para ofrecer servicios de acceso a redes de datos como Internet a velocidades superiores a las alcanzables por medio de ADSL. En realidad, los módems de cable han convertido las redes CATV/HFC en verdaderos proveedores de servicios de telecomunicación de vídeo, voz y datos.

Un módem de cable típico se caracteriza por ser asimétrico: recibe datos a velocidades de hasta 30 Mbit/s y puede transmitir hasta 10 Mbit/s. Se conecta a la red HFC mediante un conector de cable coaxial tipo F, y al PC del abonado por medio de una tarjeta Ethernet. La recepción de datos se realiza a través de un canal de entre 6 y 8 MHz de la banda 606-862 MHz, normalmente con modulación digital 64QAM. El módem de cable demodula la señal recibida y encapsula el flujo de bits en paquetes Ethernet. De esta forma, el abonado ve la red HFC como si fuera una enorme LAN. En sentido ascendente, el módem de cable descompone los paquetes Ethernet que recibe del PC y los convierte en celdas ATM o en tramas con formato propietario. Posteriormente, utilizando un canal de unos 2 MHz del espectro de retorno, los datos se transmiten hacia cabecera empleando modulación QPSK. En la figura 2 se muestra un ejemplo de cable-módem.

Los estándares aplicables a este tipo de módems han ido evolucionando con el tiempo, si bien a día de hoy la gran mayoría se basan en el estándar DOCSIS. Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) es un estándar internacional desarrollado por CableLabs con la contribución de toda una serie de compañías, entre las que se incluyen: ARRIS, Broadcom, Cisco, Conexant, Correlant, Intel, Motorola, Netgear, Terayon y Texas Instruments. En concreto, define los requisitos de interfaz de cable módem para su utilización en sistemas de distribución de datos sobre cable, es decir, servicios digitales sobre redes CATV/HFC. Así pues, DOCSIS permite la transferencia de datos a alta velocidad utilizando los canales de RF del sistema CATV, posibilitando que los operadores CATV ofrezcan acceso a Internet a través de su infraestructura HFC existente.

La primera especificación DOCSIS (versión 1.0) fue publicada en marzo de 1997, junto con una revisión 1.1 posterior de abril de 1999. Pero debido a la creciente demanda de servicios simétricos de tiempo real, como por ejemplo telefonía IP (VoIP), DOCSIS fue revisado nuevamente con el fin de mejorar las tasas de transmisión del enlace de subida e incorporar capacidades de QoS. Esta revisión (DOCSIS 2.0) fue lanzada en enero de 2002. La Unión Internacional de Telecomunicaciones ha adoptado ambas variantes como estándares internacionales: DOCSIS 1.1 en su recomendación ITU-T J.112 y DOCSIS 2.0 en su recomendación J.122. Por último, recientemente se ha publicado ya la especificación DOCSIS 3.0 que involucra una serie de mejoras tales como: mayor capacidad por canal, mejora de la seguridad de la red, extensión del espacio de direccionamiento de elementos de red (IPv6) y despliegue de nuevas ofertas de servicios.
Debido a que los planes de frecuencia de los sistemas CATV de Europa y Estados Unidos difieren entre sí, los estándares DOCSIS fueron modificados para su utilización en Europa. Estos cambios se han publicado con el nombre de EuroDOCSIS. Las principales diferencias hacen refereferencia a los anchos de banda de los canales de TV: los canales de cable europeos se ajustan al estándar PAL TV con un ancho de banda de 8 MHz, mientras que en Norteamérica los canales del estándar NTSC presentan un ancho de banda de 6 MHz. Precisamente este mayor ancho de banda de las arquitecturas EuroDOCSIS permite acomodar una mayor capacidad de datos en los enlaces del enlace descendente. De forma similar, en Japón también se emplean otras variantes de DOCSIS.
En artículos siguientes presentaremos con mayor nivel de detalle las especificaciones y requisitos del estándar DOCSIS, así como las pruebas de test que se realizan sobre sistemas y redes HFC basados en este estándar.

Intrumentación de test

Entre las medidas más típicas a realizar en estas redes se incluyen: pérdidas de señal, barrido del sistema, monitorización de canales de vídeo analógico y digital, test de servicio DOCSIS, VoIP, mantenimiento de los trayectos directo y de retorno, etc.

A modo de ejemplo, a continuación se describen algunos de los equipos que se pueden encontrar disponibles comercialmente. JDSU dispone de una línea específica de instrumentos para test de redes HFC. Como ejemplo, en la figura 3 se muestra el DSAM-6000. Se trata de un multímetro de barrido para medir la calidad de canales de vídeo analógico y digital, así como portadoras DOCSIS y VoIP (PacketCable). Cubre un margen de frecuencias desde 4 hasta 1000 MHz, por lo que analiza tanto el enlace de bajada como los canales de retorno. Entre sus capacidades incluye: medidas de niveles de señal (CNR, “tilt”), monitorización completa de la banda (hasta 999 canales), diagramas de constelación para las modulaciones digitales, BER, MER (tasa de errores de la modulación), ES (segundos con errorres), SES (segundos con muchos errores), etc. Por otro lado, la empresa PROMAX también destaca por su línea de productos de prueba de redes de telecomunicación. En lo que respecta a TV por cable, ofrece toda una serie de equipos de monitorización de canales de cable y modulaciones digitales. Entre ellos podemos resaltar el equipo PROMAX-26 (figura 4). Es un analizador de sistemas de transmisión DOCSIS y EuroDOCSIS diseñado para la instalación y mantenimiento de servicios interactivos para vídeo, voz y datos a alta velocidad sobre redes CATV. Incluye la función Adquisición (LOGGER), que permite realizar y almacenar en memoria una serie de medidas para posteriormente poder ser revisadas, transferidas a un PC o impresas. De igual modo, permite monitorizar parámetros de calidad muy similares a los comentados con anterioridad. Por último, conviene también enunciar a la compañía Sunrise Telecom como proveedora de soluciones de test de redes CATV de banda ancha. Dispone de una amplia oferta de soluciones de prueba incluyendo capacidades VoIP y DOCSIS. Como muestra, en la figura 4 se puede ver un ejemplo de estos equipos.

La distribución de servicios “triple-play” (voz, vídeo y datos) a través de redes HFC requiere la selección y uso de aplicaciones y equipos de test adecuados. En el mercado existen múltiples soluciones de prueba que cubren desde la cabecera de red hasta los nodos remotos, e incluso los equipos del cliente. En lo que respecta a la sección de fibra óptica, equipos tales como OTDRs o analizadores de espectros ópticos ya fueron presentados en artículos anteriores. No obstante, las redes CATV/HFC necesitan equipos adicionales para la detección y localización de problemas de activación de red, certificación, prueba de servicio, mantenimiento y monitorización.

 

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