television por cable

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TELEVISION POR CABLE 2010

CATV

COMMUNITY ANTENNA TELEVISION

Ing. Hamilton Consuegra R.

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Redes CATV tradicionales (coaxiales, 1949-1988)

• Las redes CATV (Community Antenna Television) nacieron para resolver PROBLEMAS DE RECEPCIÓN EN ZONAS DE MALA COBERTURA.

• La antena (centro emisor) se ubicaba en sitio elevado con buena recepción. La señal se enviaba a los usuarios hacia abajo (downstream).

• Cable coaxial de 75 • Amplificadores cada 0,5-1,0 Km. Hasta 50

amplificadores en cascada.• RED UNIDIRECCIONAL. Señal solo descendente.

Amplificadores impedían transmisión ascendente.

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Receptores yDecodificadores

Moduladores yConversores

Contenidos locales

CABECERA

Arquitectura típica de una red CATV coaxial tradicional

Hasta 50 amplificadores en cascada EmpalmeAmplificadorunidireccional

Cable Coaxial (75 ) Muchos milesde viviendas

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• Aquí tenemos un ejemplo de red CATV clásica unidireccional que utiliza cable coaxial únicamente.

• El centro emisor, o cabecera de la red, puede tener :

a) una antena de superficie para captar la programación normal

b) varios receptores de canales vía satélite

c) una serie de canales de programación propia.

• Todas estas señales se distribuyen a los abonados a través de la red de cable coaxial, que puede abarcar muchos miles de usuarios.

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• Debido a la necesidad de colocar amplificadores en las redes CATV coaxial ,la señal podía tener que atravesar hasta más de 50 amplificadores para llegar a algunos usuarios.

• Cada amplificador degradaba en alguna medida la señal , y la probabilidad de averías aumentaba al haber tantos elementos en serie.

• Desde el punto de vista del mantenimiento la red era muy compleja.

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Redes CATV modernas (HFC, 1988 en adelante)

• Como vimos, muchos amplificadores en cascada degradan la señal, complican y encarecen el mantenimiento de la Red.

• SOLUCIÓN: – REDES HFC (Hybrid Fiber Coax):

• Zonas de 500-2000 viviendas • Señal a cada zona por fibra óptica, y distribución en cable coaxial. • Máximo 5 amplificadores en cascada.

• Además :– amplificadores separados para tráfico ascendente ( upstream ) y

descendente ( downstream ) .– Red bidireccional (monitorización, pago por ver (pay per view), video por

demanda VOD y datos)

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Arquitectura HFC (Híbrida Fibra-Coax.)

CabeceraRegional( centro emisor ) Cabecera local

Nodo fibra

Nodo fibra

Nodo fibra

Nodo fibra

COAX Empalme

Nodofibra

Nodo fibra

Conexión

Set-top box-TVCable módem - Computador

Nodo fibra

Nodo fibra

Nodo fibra

Cabecera local

Cabecera local(concentradores )

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Arquitectura HFC (Híbrida Fibra-Coaxial)

• En esta figura tenemos un ejemplo típico de red HFC.

• Al nivel más alto, tenemos un anillo de fibra óptica, que distribuye la señal desde el centro emisor a nivel regional, a una serie de concentradores ( cabeceras locales)(nivel barrios ó sectores).

• Cada una de esas cabeceras locales a su vez ,reenvía la señal también por fibra óptica, a una serie de nodos (calles )que la convierten en señal eléctrica y la envían por cable coaxial a los abonados.

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Cabeceraregional

Arquitectura típica de una red CATV HFC

Anillo de fibra(TV y datos viajan

por separado)

Cabecera local

Receptor y Modulador

Internet

Nodode fibra(500-2000viviendas)

Empalme

Fibra

Cable Coaxial (75 )

Amplificadorbidireccional

125-500 viviendas

Bidireccional3-5 amplificadores máx.

Conversorfibra-coaxial

Cable módem

Ethernet

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Arquitectura típica de una red CATV HFC

• Este esquema representa la arquitectura típica de una red CATV HFC bidireccional preparada para ofrecer servicios de transmisión de datos y TV.

• En la vivienda además del televisor tenemos el Cable Módem, que conecta el computador y telefonía.

• Tanto el canal ascendente como el descendente son compartidos, pero gracias a la estructura de la red HFC los canales solo son compartidos por los usuarios de una zona, no entre zonas diferentes.

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Reparto de frecuencias en redes HFC

• Canal Descendente: 96-864 MHz (Europa), 88-860 MHz (América). S/R > 34 dB (normal 46 dB)

• Canal 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.)– Amplificación del ruido e interferencia

introducido por todos los usuarios de la zona (efecto ‘embudo’). Esto impide utilizar el sentido ascendente en redes con muchos amplificadores.

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TELEVISION POR CABLE

• Desde que se construyeron los primeros sistemas de televisión por cable (CATV, Community Antena TeleVision), a principios de los cincuenta, ha existido un continuo desarrollo, que ha ido convirtiendo a estos sistemas en toda una industria.

• En Chile se ha apreciado un crecimiento desde la primera transmisión por cable, que ocurrió en 1987 en forma experimental para 300 hogares de Santiago, alcanzando hoy a algunos millones de familias a lo largo de todo el país

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• Sin embargo ha sido en estos últimos años donde se ha apreciado el mayor desarrollo en países más avanzados, como también en el nuestro.

• Esto ha permitido mejorar considerablemente la calidad de los sistemas de CATV, los que ahora reciben el nombre de sistemas de transmisión Broadband o Banda Ancha debido a su gran capacidad de ancho de banda.

• Los grandes desarrollos tecnológicos en microelectrónica, digitalización y compresión de la información y el enorme impacto de la fibra óptica, han motivado el desarrollo de sistemas de acceso con un gran ancho de banda y con capacidades bidireccionales en la información.

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• Actualmente las compañías de cable tienen implementado sistemas que, aprovechando la capacidad bidireccional de las redes, permite entregar diversos servicios e integrar bajo la misma red servicios hasta el momento muy disímiles como :

1. Telefonía

2. Video

3. Transmisión de datos.

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• La evolución que han tenido las arquitecturas o topologías de redes de televisión por cable se pueden resumir en tres clases:

1. Red árbol y ramas

2. Red árbol y ramas con troncal de fibra óptica

3. Red nodal

• Nosotros nos referiremos a esta última

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RED NODAL

• También denominada HFC (HFC, Hybrid Fiber Coaxial) es una red híbrida compuesta por fibra óptica y cable coaxial que cubre zonas geográficas de 2.000 ó 500 hogares, incluso menos hogares.

• Cada agrupación de 500 a 2000 hogares conectados

vía un cable coaxial o fibra óptica se denomina NODO.

• Cada nodo a su vez se divide en cuadrantes.

• Al centro del nodo se llega con fibra óptica directamente desde el Headend (Cabecera) o bien desde un HUB o centro de distribución que pertenece a un Backbone de fibra óptica posiblemente digital.

RED NODAL Headend se denomina

comúnmente a la cabecera principal de distribución de señales en una ciudad.

HUB, se denomina a un sitio remoto donde se distribuyen las señales de CATV y de Telefonía para una zona geográfica específica.

• Este sitio remoto esta unido a través de un anillo de fibra óptica que pertenece a un Backbone.

Backbone es una red de banda ancha para conección entre varios conmutadores ( Headend ) 17

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Figura 1.1: Topología Genérica de una Red HFC

• Como se aprecia en la Figura 1.1, la red genérica HFC cuenta básicamente con una Red Troncal (Sección A de la Figura 1.1) de fibra óptica, usualmente en topología de anillo, para el transporte de señales desde y hacia el Headend a través de los Hubs.

• Pasa por una Red de Distribución de Fibra Optica (Sección B) hasta y desde las unidades llamadas Nodo (óptico).

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• Las unidades OTN (OTN, Optical Transmission Node o Nodo de Transmisión Óptico) que son repetidores de fibra óptica, pueden o no estar presentes en una red HFC, y sirven para extender el alcance de la red.

• El NODO , corresponde a un un grupo de casas, en cuyo centro gravitacional de población se instala el equipo llamado NODO.

• Desde el Nodo se inicia la Red de Distribución Coaxial (Sección C), hasta los abonados.

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• En esta red las señales que se transportan desde el Headend o los Hubs hasta las casas de los abonados son llamadas señales de bajada (Forward ó Downstream ).

• Las señales que son originadas por los abonados, independientemente del servicio al que correspondan, son las señales de subida, o de retorno (Upward ó Upstream ).

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ARQUITECTURA HÍBRIDA FIBRA COAXIAL

• Una vez que :– se han construido las redes de cable coaxial,– se ha comenzado a dar el servicio de televisión por cable,– se ha introducido la tecnología de fibra óptica

el concepto de redes de banda ancha es más comprensible para los usuarios.

• Es factible que la Empresa se cuestione qué otros servicios son los que se pueden entregar al suscriptor para diferenciarse de la competencia y por supuesto obtener mayores ingresos.

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• La demanda por servicios tales como :– telefonía, – datos, – servicios interactivos VOD,– PPV (pay-per-view), e – Internet,

han requerido un estudio por parte de las compañías que desarrollan las nuevas tecnologías.

• Este análisis establece la relación entre:– la capacidad de las redes,– distribución de ancho de banda y– cómo maximizar el uso de los sistemas manteniendo la

posibilidad de seguir agregando nuevos servicios en el futuro.

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• Las redes maximizan en sus diseños la utilización del ancho de banda disponible a través del uso de arquitecturas nodales ,convirtiéndolas en redes muy flexibles y fácilmente mejorables.

• De esta forma, en la medida que la demanda por ancho de banda y servicios aumenta y se presenta una sobrecarga en la arquitectura de la red es posible remozar la red aumentando el BW disponible por usuario.

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Figura 2.1: Ancho de Banda Arquitectura HFC

Arquitectura HFC

• La integración de todos los nuevos servicios consideran una red HFC con un ancho de banda desde 5 a 750 MHz. Este ancho de banda se divide de la siguiente manera como se ilustra en la Figura 2.1

• BANDA DE RETORNO también llamada Reverse ó Upstream, tiene una asignación en el espectro de frecuencias de 5 a 42 MHz. – Esta banda es para transmitir toda la información que va desde el usuario hasta el HUB o

HEADEND.

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Arquitectura HFC

• Banda directa también llamada Forward o Downstream que tiene una asignación en frecuencia desde los 52 a 750 MHz para el tráfico de información desde el HUB o HEADEND hasta el usuario

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• En la banda de bajada Forward se puede transmitir 110 canales de video analógicos NTSC (NTSC, National Television Standard Committe) de 6 MHz de ancho de banda.

• También es posible subdividir el espectro de frecuencias en transmisión analógica y digital.

• De 52 a 550 MHz para señales de video analógico de 77 canales • De 550 a 750 MHz señales digitales y de datos necesarios para los

nuevos servicios.

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Figura 2.2: Asignación de Frecuencias para los Servicios Interactivos

• En la Figura 2.2, se muestra una configuración o asignación del espectro de frecuencia del ancho de banda de los servicios de cable.

• Esta distribución puede tener diferencias dependiendo de cada sistema a implementarse.

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• Las redes transportan las señales vía fibra óptica desde la cabecera a los nodos ópticos.

• Se entiende por nodo a un área de servicio que actualmente encierra una cantidad de aproximadamente 2000 hogares, instalándose en su centro el receptor óptico.

• En la topología HFC se diseñan y construyen nodos divididos en 4 centros cuadrantes de 500 hogares cada uno y en algunos casos cada centro de cuadrante a su vez está subdividido en cuadrantes de 125 hogares.

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• Cuando la demanda por un BW (BW, Bandwidth, ancho de banda) asignado es mayor al que se puede ofrecer con la red actual, se produce un remozamiento(2.2) en la red HFC.

• En este caso los cuadrantes de 500 hogares se convierten en nodos ópticos. Esto se lleva a cabo realizando modificaciones en la planta externa, cambiando los cables coaxiales por fibra óptica. También es necesario modificar y suministrar más equipos en planta interna o HUB.

(2.2) Remozamiento de una red a la capacidad de crecimiento e inteligencia con la que fue diseñada y construida. En nuestro análisis es la capacidad de instalar más fibra óptica en la construcción de una red básica.

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• Al convertir los centros de cuadrantes en nodos ópticos, se logra aumentar el BW asignado a 4 veces. Entonces en caso que la demanda aumente otra vez en el futuro, de tal forma que existiera una mayor necesidad por BW, se realizaría otro remozamiendo a la planta externa como interna para obtener 4 nodos ópticos de 125 hogares con 4 centros de cuadrantes de 35 hogares cada uno.

• Uno de los objetivos de un remozamiento de la red HFC es la mayor y mejor utilización de la fibra óptica en el transporte de las señales al área de servicio. A medida que ocurre un remozamiento en la arquitectura de red, la fibra óptica se acerca más al suscriptor, trayendo consigo mejoras en la calidad de las señales y en la confiabilidad de la red, haciendo que cada día se ocupen más equipos pasivos que activos en la construcción de una red bidireccional.

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En la Tabla 2.1 se muestra la banda upstream o retorno por hogar disponible.

Esta se calcula de acuerdo al total de BW asignado por cuadrante dividido por el número total de hogares incluidos.

Tabla 2.1: BW UPSTREAM por hogar disponible.

Arquitectura BW hogar upstreamHFC-2000 18.5 KHzHFC-500 74 KHz HFC-125 HFC- 35

296KHz 1057 Mhz

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Figura 2.3: Arquitectura HFC-2000

• La FIGURA muestra una arquitectura nodal HFC-2000. Como se ve, existe un enlace óptico desde el Headend o Hub hasta un receptor óptico, el cual convierte la señal óptica a señal eléctrica y alimenta un amplificador con sus 4 salidas de RF a través de una línea de cable coaxial “express”. Esta línea se denomina así debido a que no existe ningún equipo (activo o pasivo) entre el receptor óptico y el amplificador de distribución de centro cuadrante para 500 hogares.

• A su vez, las 4 salidas RF del amplificador principal, alimentan a 4 amplificadores ubicados en el centro de cada uno de los cuadrantes de 500 hogares.

ARQUITECTURA HFC -2000

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Figura 2.4: Remozamiento Arquitectura HFC-2000 a HFC-500

• El primer remozamiento que se realiza, si aumenta la demanda por un BW previamente asignado, da como resultado una arquitectura como se presenta en la Figura 2.4. El objetivo principal de este remozamiento es reemplazar las 4 líneas de cable coaxial express por enlaces ópticos. De esta forma se elimina una etapa de amplificación RF.

• El receptor óptico que se ubicaba en el centro de nodo es reemplazado por un divisor óptico que se instala en terreno o bien en el Hub si se tiene capacidad o fibras ópticas proyectadas para este remozamiento.

• Se procede de igual forma con los centros de cuadrantes, que eran amplificadores RF, que también son reemplazados por receptores ópticos.

• Por lo tanto, ahora se tienen 4 nodos de 500 hogares y 4 cuadrantes de 125 hogares, es decir una arquitectura HFC-500 como se aprecia.

ARQUITECTURA HFC-500

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Figura 2.5: Remozamiento de Arquitectura HFC-500 a HFC-140 • La segunda etapa de remozamiento de una red HFC-500 consiste en

los mismos pasos explicados en el remozamiento de una red HFC-2000. Ahora, procediendo de igual forma en el dimensionamiento de planta externa como interna, se obtendrán 16 nodos ópticos de 140 hogares, o sea, una arquitectura HFC-140 con 4 cuadrantes de 35 hogares cada uno. Esta topología se muestra en la Figura 2.5.

ARQUITECTURAHFC-140

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Figura 2.6: Remozamiento de Arquitectura HFC-140 a Arquitectura FTTC

• El último remozamiento que experimenta esta arquitectura antes de cambiar de nombre se ilustra en la Fig. 2.6. El procedimiento para llegar de una arquitectura HFC-140 a una topología de red FTTC (FTTC, Fiber To The Curb o Fibra Óptica hasta la Acera), es similar a lo explicado en los puntos anteriores. Con esta red se pueden implementar todos los servicios interactivos que demanden los suscriptores.

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