1 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-1 Tema 6 Acceso Residencial de Banda Ancha Rogelio Montañana Departamento de Informática Universidad de Valencia [email protected] http://www.uv.es/~montanan/

2 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-2 Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

3 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-3 FranciaAlemania Reino Unido Estados Unidos Corea Total de hogares 24.8m37.7m27.7m105m14m Hogares con Internet 4.5m10.3m8.8m63.0m10.5m Hogares con Banda Ancha.5m1.0m.2m13.8m8m Penetración Internet 18%27%34%60%75% Penetración Banda Ancha 2%3%1%13%57% Penetración Banda Ancha en hogares Internet 8%9%2%22%76% Mercado global de banda ancha Final del 2001 (según GartnerG2)

4 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-4 Características de RBB Acceso con caudal superior a RDSI básico (128 Kb/s). Comunicación full dúplex (puede ser asimétrica) Precio moderado Usuario inmóvil (conexión por cable o por medios inalámbricos) Normalmente conexiones permanentes (tarifa plana)

5 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-5 Limitaciones del RBB Compatible con cableado doméstico (par telefónico o cable coaxial de antena de TV). Bajo costo de mantenimiento (25 – 50 Euros/mes) Bajos costes de instalación. Instalable por el usuario final (autoconfiguración y autoprovisionamiento). Manejo sencillo.

6 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-6 Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Redes basadas en fibra: FTTC y FTTH Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

7 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-7 Fundamentos técnicos de RBB Modelo de referencia Medios físicos de transmisión de la información digital. Límites en la capacidad de transmisión de la información digital. Teorema de Nyquist y Ley de Shannon Control de errores

8 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-8 Arquitectura de una red RBB Modelo de referencia RBB –Servidor –Red del proveedor de contenidos (ATM, enlaces Punto a Punto, Frame Relay, etc.) –Red de transporte (ATM, Packet Over SONET) –Red de acceso RBB (CATV, ADSL, etc.) –Terminador de red (Ethernet, USB) –Cliente

9 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-9 Arquitectura completa de una red RBB

10 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-10 Medios de transmisión de la información digital Cables –Metálicos (de cobre) Coaxial: CATV (redes de TV por cable) Par trenzado: ADSL –Fibra óptica monomodo: redes de transporte, FTTC (Fibre To The Curb), FTTH (Fibre To The Home) Aire (microondas): Satélites, LMDS

11 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-11 Problemas de las señales de banda ancha en cables metálicos Atenuación –Es la reducción de la potencia de la señal con la distancia. –Motivos: Resistencia del cable (calor) Emisión electromagnética al ambiente –La atenuación es el principal factor limitante de la capacidad de transmisión de datos.

12 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-12 Problemas de las señales de banda ancha en cables metálicos Factores que influyen en la atenuación: –Grosor del cable: menor atenuación cuanto más grueso (a menos resistencia menos pérdida por calor) –Frecuencia: a mayor frecuencia mayor atenuación (proporcional a la raíz cuadrada) –Tipo de cable: menor atenuación en coaxial que en par trenzado (menos emisión electromagnética) –Apantallamiento (solo en coaxial): a mas apantallamiento menor atenuación (menos emisión electromagnética)

13 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-13 Atenuación en función de la frecuencia para un bucle de abonado típico (cable de pares) 3,7 Km 5,5 Km Frecuencia (KHz) 0 0 100 200 300 400 500600 700800 900 1000 20 120 100 80 60 40 Atenuación (dB)

14 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-14 Constelaciones de modulaciones habituales Amplitud Fase Binaria simple 1 bit/símb. 1 0 2B1Q (RDSI) 2 bits/símb. 2,64 V 0,88 V -0,88 V -2,64 V 00 01 10 11 QAM de 32 niveles (Módems V.32 de 9,6 Kb/s) 5 bits/símbolo 1111111000 01101 00011 00100 QAM de 4 niveles 2 bits/símb. 01 00 10 11 Portadora

15 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-15 Modulaciones utilizadas en RBB TécnicaSímbolosBits/símboloUtilización QPSK (4QAM) 42CATV asc., satélite, LMDS 16QAM164CATV asc., LMDS 64QAM646CATV asc., desc. 256QAM2568CATV desc. n-QAMHasta 65536Hasta 16ADSL QPSK: Quadrature Phase-Shift Keying QAM: Quadrature Amplitude Modulation

16 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-16 Teorema de Nyquist (1924) El número de baudios transmitidos por un canal nunca puede ser mayor que el doble de su ancho de banda (dos baudios por hertzio). En señales moduladas estos valores se reducen a la mitad (1 baudio por hertzio). Ej: –Canal telefónico: 3,1 KHz  3,1 Kbaudios –Canal ADSL: 1 MHz  1 Mbaudio –Canal TV PAL: 8 MHz  8 Mbaudios Recordemos que se trata de valores máximos

17 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-17 Teorema de Nyquist El Teorema de Nyquist no dice nada de la capacidad en bits por segundo, ya que usando un número suficientemente elevado de símbolos podemos acomodar varios bits por baudio. P. Ej. para un canal telefónico: AnchuraSímbolosBits/BaudioKbits/s 3,1 KHz213,1 3,1 KHz839,3 3,1 KHz10241031

18 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-18 Ley de Shannon (1948) La cantidad de símbolos (o bits/baudio) que pueden utilizarse dependen de la calidad del canal, es decir de su relación señal/ruido. La Ley de Shannon expresa el caudal máximo en bits/s de un canal analógico en función de su ancho de banda y la relación señal/ruido : Capacidad = BW * log 2 (1 + S/R) donde: BW = Ancho de Banda S/R = Relación señal/ruido Este caudal se conoce como límite de Shannon.

19 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-19 Ley de Shannon: Ejemplos Canal telefónico: BW = 3,1 KHz y S/R = 36 dB –Capacidad = 3,1 KHz * log 2 (3982) † = 37,1 Kb/s –Eficiencia: 12 bits/Hz Canal TV PAL: BW = 8 MHz y S/R = 46 dB –Capacidad = 8 MHz * log 2 (39812) ‡ = 122,2 Mb/s –Eficiencia: 15,3 bits/Hz † 10 3,6 = 3981 ‡ 10 4,6 = 39811 Regla ‘nemotécnica’ de Shannon: Cada 10 dB de S/R equivalen a 3,3 bits/Hz

20 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-20 Errores de transmisión Se dan en cualquier medio de transmisión, especialmente en RBB ya que: –Se utilizan cables de cobre (coaxial en CATV y de pares en ADSL) –Se cubren distancias grandes –El cableado no se diseñó para datos y esta expuesto a ambientes hostiles (interferencias externas) Los errores se miden por la tasa de error o BER (Bit Error Rate). El BER es la probabilidad de error al transmitir un bit

22 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-22 Errores de transmisión Ante los errores se pueden adoptar las siguientes estrategias: –Ignorarlos –Detectarlos y descartar la información errónea. Requiere un código detector de errores, por ejemplo el CRC (Cyclic Redundancy Code). Introduce un overhead pequeño. –Detectarlos y pedir retransmisión. Introduce retardo. El overhead depende de la tasa de errores. –Detectarlos y corregirlos en recepción. Requiere un código corrector de errores también llamado código FEC (Forward Error Correction), que tiene un overhead mayor que el CRC pues necesita más redundancia.

23 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-23 Control de errores. FEC La TV Digital (y por tanto la RBB) utiliza códigos correctores o FEC. No se puede pedir retransmisión por varias razones: –La comunicación es simplex (no hay canal de retorno) –La emisión es broadcast (de uno a muchos) –Se funciona en tiempo real (el reenvío no llegaría a tiempo, aunque con un buffer grande sí) Los códigos FEC usados en RBB se llaman Reed- Solomon (RS) El overhead del FEC Reed-Solomon es del 8-10%

24 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-24 Control de errores. Interleaving En RBB los errores suelen producirse como consecuencia de interferencias externas de corta duración, de entre 1 y 100  s (p. ej. arranque de un motor). Esto provoca errores a ráfagas El FEC no puede corregir muchos errores juntos, funciona mejor si se encuentran repartidos Para mejorar la eficacia del FEC se hace Interleaving, es decir el FEC se calcula sobre una secuencia modificada de los bits, que no corresponde a la transmitida; si hay un grupo de bits erróneos en la secuencia original quedarán repartidos en la modificada y el FEC los podrá corregir. El interleaving aumenta el retardo. Ej. en CATV se corrigen ráfagas de error de hasta 220  s introduciendo un retardo de 4 ms.

25 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-25 41220 Interleaving + FEC en errores a ráfagas 12345678 910111213141516 1718192021222324 123456789101112131415161718192021222324 Orden de transmisión Ráfaga en error Buffer de interleaving Al reordenar los datos para calcular el FEC los errores se reparten 191721018 31119 51321614227152381624

26 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-26 Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

27 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-27 Redes CATV Evolución histórica y arquitectura HFC Nivel físico Nivel MAC Cable Modems Estándares Redes CATV en España Referencias

28 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-28 Redes CATV coaxiales (1949-1988) Las redes CATV (Community Antenna TeleVision) nacieron para resolver problemas de recepción en zonas de mala cobertura. La antena se ubicaba en sitio elevado con buena recepción. La señal se enviaba a los usuarios hacia abajo (downstream). Cable coaxial de 75  (normal de antena TV) Amplificadores cada 0,5-1,0 Km. Hasta 50 en cascada. Red unidireccional. Señal solo descendente. Amplificadores impedían transmisión ascendente.

29 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-29 Receptores y Decodificadores Moduladores y Conversores Contenidos locales CABECERA Arquitectura de una red CATV coaxial Hasta 50 amplificadores en cascada Empalme Amplificador unidireccional Cable Coaxial (75  ) Muchos miles de viviendas

30 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-30 Redes CATV HFC (1988- ) Principios de diseño de las redes HFC (Hybrid Fiber Coax): –Se divide la ciudad en zonas de 500-2000 viviendas –Se envía la señal a cada zona por fibra, se distribuye en coaxialsolo dentro de la zona –Se limita a un máximo de 5 el número de amplificadores en cascada. Ventajas: –La reducción drástica en el número de amplificadores simplifica y abarata el mantenimiento y mejora la calidad de la señal –La red puede ser bidireccional, se instalan amplificadores para tráfico ascendente (monitorización, pago por visión, interactividad y datos) –Cada zona puede tener canales independientes La mayoría de las redes CATV actuales son HFC

31 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-31 Arquitectura de red CATV HFC Cabecera Regional Cab. local Nodo fibra Nodo fibra Nodo fibra Nodo fibra COAX Empalme Nodo fibra Nodo fibra Conexión Sint. digital-TV Cable módem - ordenador 8 MHz TV1 C9 TV3 Nodo fibra Nodo fibra Nodo fibra Cab. local Anillo SONET/SDH

32 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-32 Cabecera regional Arquitectura de una red CATV HFC Anillo de fibra (TV simplex, una fibra datos full duplex, 2 fibras, SONET/SDH) Cabecera local Receptor y Modulador Internet Nodo de fibra (500-2000 viviendas) Empalme Fibra monomodo Cable Coaxial (75  ) Amplificador bidireccional 125-500 viviendas pasadas Red bidireccional 3-5 amplificadores máx. Conversor fibra-coaxial Cable módem Ethernet (10BASE-T) STM-1 POS STM-16 POS Fibra multimodo Sint. digital

33 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-33 Comunicación en una red CATV HFC Señal modulada de radiofrecuencia Ordenador (o hub) Cable módem Red CATV HFC Backbone operador Internet CMTS (Cable Módem Termination System) Ethernet 10BASE-T Domicilio del usuario Cabecera local Router Cabecera regional Proveedor de contenidos

34 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-34 Red de centros regionales 2,5 Gb/s (SDH) Red metropolitana 622 Mb/s (SDH) Hosting ISP Larga Distancia Red HFC Cabecera red CATV HFC Red telefónica Datos Voz Ambos Arquitectura de una red CATV moderna

35 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-35 Transmisión de datos en CATV Sentido descendente (ida): datos modulados en portadora analógica de un canal de televisión de 6 MHz (NTSC) u 8 MHz (PAL) Para el retorno: –Redes HFC (bidireccionales): zona de bajas frecuencias (no usada normalmente en CATV). Canales de anchuras diversas, de 0,2 a 6,4 MHz –Redes coaxiales (unidireccionales) línea telefónica (analógica o RDSI).

36 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-36 Reparto de las frecuencias en redes HFC Servicios clásicos (TV) Servicios de datos (Internet) Televisión digital Internet desc. Televisión analógica Frecuencia Internet asc. Sintonizador digital Varios sintonizadores permiten acceder simultáneamente a los canales de TV y de datos. Cable módem 28-65 MHz S/R 25 dB 96-606 MHz 606-750 MHz 750-862 MHz S/R 34-46 dB

37 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-37 Reparto de frecuencias en redes HFC (estándar DOCSIS) Descendente: 96-864 MHz (Europa), 88-860 MHz (América). S/R > 34 dB (típica 46 dB) 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.) –Ruido e interferencia introducido por todos los usuarios de la zona (efecto ‘embudo’). Esto obliga a limitar el número máximo de usuarios y amplificadores en cascada en cada zona

38 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-38 Bandas ascendentes utilizables en redes CATV en Europa 5000 KHz65000 KHz 30000 KHz Bandas no utilizables por coincidir con frecuencias de emisoras comerciales, radioaficionados, etc.

39 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-39 Técnicas de modulación para transmisión de datos en redes CATV QPSK: Quadrature Phase-Shift Keying QAM: Quadrature Amplitude Modulation ModulaciónSentidoBits/símb.S/R mínima Bits/símb. Shannon QPSKAsc.2> 21 dB7 16 QAMAsc.4> 24 dB8 64 QAMAsc./Desc.6> 25 dB8,3 256 QAMDesc.8> 33 dB10,9

40 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-40 Caudales brutos en redes CATV Debido al overhead introducido por el FEC (Forward Error Correction) y otros factores los caudales netos son aproximadamente un 10-15% menores que los brutos Anchura (KHz) Ksímb/sCaudal QPSK (Kb/s) Caudal 16 QAM (Kb/s) Caudal 64 QAM (Kb/s) 200160320640960 40032064012801920 800640128025603840 16001280256051207680 3200256051201024015360 64005120102401536030720 Anchura (MHz)Ksímb/sCaudal 64 QAM (Kb/s) Caudal 256 QAM (Kb/s) 6 (NTSC)505730342 6 (NTSC)536142888 8 (PAL)69524171255616 Asc. Desc.

41 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-41 Capacidad de una red CATV Suponiendo que se utilizara exclusivamente para transmitir datos, la capacidad máxima de una red CATV sería: –Descendente: 96 canales de 55,6 Mb/s: 5,338 Gb/s –Ascendente: 261 canales de 960 Kb/s: 250,6 Mb/s Esta capacidad estaría disponible para cada zona de la red HFC.

42 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-42 Esquema de una zona en una red CATV Canal Descendente (854- 862 MHz) 41,7 Mb/s compartidos por 3 usuarios (1) (2) (3) Un canal ascendente – (29,7–31,3 MHz) 2,56 Mb/s compartidos por 3 usuarios (3) (1) (2) Dos canales ascendentes (29,7-31,3 y 31,3-32,9 MHz) 2,56 Mb/s compartidos por usuarios 1 y 3 2,56 Mb/s dedicados al usuario 2

43 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-43 Funcionamiento de CATV Medio broadcast, canales ascendente y descendente compartidos por cada zona, como una LAN, pero: –Canal descendente: solo el CMTS puede transmitir, todos los cable módems reciben. –Canal ascendente: todos los cable módems pueden transmitir, pero solo el CMTS recibe. Dos cable módems no pueden hablar directamente (aunque estén en la misma zona); solo pueden comunicarse a través del CMTS del que dependen.

44 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-44 Protocolo MAC de CATV La red CATV es un medio broadcast: cada cable módem recibe todo el tráfico descendente, vaya o no dirigido a él. Cada cable módem (y el CMTS) recibe una dirección MAC IEEE 802 globalmente única (48 bits) que le identifica. Está prevista la posibilidad de encriptar el tráfico (DES 56 bits) por razones de seguridad. La encriptación es opcional Es posible realizar emisiones multicast.

45 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-45 MAC de CATV En descendente el CMTS es el único que emite, por tanto no hay conflicto. En ascendente los cable módem comparten el canal. Cuando un cable módem quiere transmitir pide permiso al CMTS que le da ‘crédito’ para que emita una cantidad de bits, de acuerdo con la disponibilidad y el perfil que tiene asignado el cable módem. Se puede producir una colisión solo cuando el cable módem manda el mensaje de petición (pero no cuando esta usando su ‘turno de palabra’).

46 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-46 Mapa de asignación de mini-slots Un mini-slot: 64 símbolos

47 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-47 Protocolos implicados en la comunicación CM-CMTS (CM externo conectado por Ethernet)

48 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-48 Protocolos implicados en la comunicación CM-CMTS (CM externo conectado por USB)

49 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-49 Esquema funcional de una red CATV DOCSIS Canal descendente 30 Mb/s compartidos 128 Kb/s1024 Kb/s256 Kb/s 512 Kb/s64 Kb/s128 Kb/s Canal ascendente 2,56 Mb/s compartidos CMTS Red HFC CM2 Router por defecto 136.87.154.1/24 136.87.154.2/24136.87.154.3/24 136.87.154.5/24 136.87.154.4/24 AB CD CM3CM1 Internet Main { NetworkAccess 1; ClassOfService { ClassID 1; MaxRateDown 128000; MaxRateUp 64000; PriorityUp 0; GuaranteedUp 0; MaxBurstUp 0; PrivacyEnable 0; }

50 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-50 Correspondencia de DOCSIS con el modelo OSI OSIDOCSIS Aplicación Transporte Red Enlace Física FTP, SMTP, HTTP, etc. TCP y UDP IP IEEE 802.2 MAC DOCSIS HFC 5-65 MHz 96-864 MHz (8 MHz/canal) ITU-T J.83 Anexo A Ascendente TDMA (mini-slots) Descendente TDM (MPEG) Mensajes de control DOCSIS Aplicac. basadas en MPEG, ej. Video, TV digital

51 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-51 Cable módem El CM se conecta al ordenador normalmente mediante Ethernet (10BASE-T). Así se consigue una interfaz de alta velocidad a bajo costo y una clara separación usuario-red. Puede actuar como puente transparente o como router IP. Se pueden conectar varios PCs a través de un mismo CM (algunos CM llevan hub incorporado). Hay cable módems conectables por USB y también (aunque muy raros) módems internos

52 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-52 Esquema funcional de un cable módem Sintonizador de RF Lógica de control MAC Demodulador QAM-64/QAM-256 Modulador QPSK/QAM-16 Emisor de RF Cable módem Decodificador TV digital Caja de empalmes

53 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-53 Funciones del cable módem Captar/generar señal de Radiofrecuencia Modular/demodular los datos Generar/verificar la información de control de errores (FEC) Encriptar/desencriptar la información (opcional) Respetar protocolo MAC en Upstream Gestión y control del tráfico (limitación de caudal, número de ordenadores conectados, etc.)

54 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-54 FunciónCable módem Decodif. digital Microprocesador, 4 MB RAM, memoria Flash60 euros Elementos de transmisión (sintonizador, ecualizador, modulador, FEC) 40 euros Chips MPEG, gráficos y proc. de sonidoNo aplicable30 euros Chip MAC12 eurosNo aplicable Ethernet/ ATM 25 Mb/s6 eurosNo aplicable Chasis, fuente de alimentación, montaje final, PCB y prueba 30 euros Interfaces analógicas e infrarrojasNo aplicable6 euros Licencias de software (Sistema Operativo, encriptación, comunicaciones) 12 euros6 euros TOTAL160 euros172 euros Cable módem vs decodificador digital

55 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-55 Estándares en redes CATV Primeros cable módems y CMTS propietarios. Mayo de 1994: el IEEE crea subcomité 802.14 para redes CATV. Borrador en septiembre de 1998. Nunca se implementó en productos ni se aprobó el estándar. Subcomité disuelto en 2000. En 1995 el DAVIC (Digital Audio Visual Council) empieza a desarrollar estándares para CATV. DAVIC 1.2 se publica en diciembre de 1996. Enero de 1996: cuatro operadores crean MCNS (Multimedia Cable Network System) para desarrollar estándares DOCSIS (Data-Over-Cable Service Interface Specification). DOCSIS 1.0 se publica en marzo de 1997.

56 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-56 Estándares CATV ITU-T ha adoptado tanto DOCSIS como DAVIC DAVIC y DOCSIS coexistieron un tiempo en el mercado. Actualmente DOCSIS es el estándar de facto. DAVIC ha caído en desuso DOCSIS: desarrollo original 100% USA. Caso europeo (Euro-DOCSIS) contemplado a posteriori (solo cambia nivel físico) Actualmente hay DOCSIS 1.0, 1.1 y 2.0

57 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-57 Mejoras DOCSIS 1.1 Fragmenta paquetes grandes para impedir que un usuario monopolice el canal ascendente. Si coexisten cable módems DOCSIS 1.0 y 1.1 los primeros no fragmentan y se comportan como ‘malos ciudadanos’. Incorpora funciones de priorización (QoS). Permite utilizar VoIP (telefonía) gracias a la QoS y la fragmentación La mayoría de los CMs ctuales están ya preparados para DOCSIS 1.1, normalmente mediante un upgrade de firmware.

58 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-58 Mejoras DOCSIS 2.0 Mejora capacidad ascendente respecto a DOCSIS 1.x (incorpora 64 QAM y canales de 6,4 MHz) Llega a 30 Mb/s en asc. permitiendo servicios simétricos Mejora corrección de errores (interleaving y FEC más robusto). Un CMTS 2.0 consigue mejorar también el rendimiento de cable módems 1.x Orientado a ofrecer servicios de gran capacidad a entornos empresariales. Actualmente en pruebas piloto

59 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-59 Servicios IP en redes CATV Por sencillez, comodidad y seguridad se utiliza DHCP para asignación de direcciones IP El CM actúa como un puente MAC transparente (IEEE 802.1D) entre dos LANs (la del CM y la del CMTS). También puede funcionar como un router, aunque no es lo habitual. Se puede restringir el número de direcciones MAC que pueden acceder a través de un CM.

60 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-60 Direcciones IP en redes CATV A los ordenadores se les pueden asignar: –Direcciones privadas RFC 1918 (10..., 172.16-31..). Requiere el uso de NAT (Network Address Translation) en el router o un servidor proxy. –Direcciones públicas estáticas (‘vendidas’). Útil para servidores –Direcciones públicas dinámicas (‘alquiladas’) Lo mas aconsejable es utilizar direcciones públicas dinámicas (DHCP) Los cable módems también necesitan una dirección IP para que se les pueda gestionar remotamente por SNMP. Esta puede (y debe) ser privada.

61 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-61 Conmutador LAN Router CMTS Cable Módem Servidor DHCP/TFTP Host de Administración Backbone Red CATV HFC 1: Definir y salvar la configuración del CM 2: Cargar fichero de configuración (protocolo de acceso DOCSIS) 3: Solicitar asignación de identificador Administración y mantenimiento de una red CATV El equipo del usuario se debe configurar de forma automática (autoprovisionamiento)

62 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-62 Servicio IP sobre CATV Ejemplo: servicio Cable Módem de ONO: Tipo de servicio Caudal desc. (Kb/s) Caudal asc. (Kb/s) Tarifa mensual (euros) Residencial 150??29,90 600??35,90 1024??39,95 Profesional 300??62,90 600??69,54 100015069,54 100051284,90 4000??588,96

63 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-63

64 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-64 GrupoEmpresaComunidades, regiones o ciudadesViviendas (miles) Inversión (MPts) Auna (Retevisión, Eresmas, Amena) MadritelComunidad de Madrid1.929236.240 MentaCataluña2.748159.710 AbleAragón57433.233 SupercableSevilla, Andalucía I, Andalucía II, Andalucía III, Almería 897181.236 Telec. CanariasCanarias581(30.000) OnoComunidad Valenciana, Andalucía IV, Murcia, Palma de Mallorca, Cantabria, Cádiz, Huelva, Albacete, Puerto de Santa María 4.200216.979 Mundo-rGalicia1.11343.275 EuskaltelPaís Vasco774(42.000) RetecalCastilla y León1.26837.621 Retena, ReteriojaNavarra, Rioja33032.215 CabletelcaCanarias581(30.000) TelecableAsturias43117.772 AtcomVélez-Málaga(26)2.408 TDC-Sanl.Sanlúcar de Barrameda(30)(1.450) Grupos y Empresas de redes CATV en España

65 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-65 GrupoComunidades, regiones o ciudadesViviendas (miles) Inversión (MPts) OnoComunidad Valenciana, Andalucía IV, Murcia, Palma de Mallorca, Cantabria, Cádiz, Huelva, Albacete, Puerto de Santa María 4.200216.979 AOC: Madritel Supercable Menta Mundo-r Euskaltel Able Retena, Reterioja Cabletelca Telecable Comunidad de Madrid, Sevilla, Andalucía I, II y III, Almería, Cataluña, Galicia, País Vasco, Aragón Navarra, Rioja Canarias Asturias 9.377 1.929 897 2.748 1.113 774 574 330 581 431 775.681 236.240 181.236 159.710 43.275 (42.000) 33.233 32.215 (30.000) 17.772 RetecalCastilla y León1.26837.621 TOTAL14.8451.030.281 Grupos de facto de empresas CATV en España AOC: Asociación de Operadores de Cable

66 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-66 GrupoWebCable módemVeloc. desc./asc.Precio mensual (Euros) Madritelwww.madritel.esSi777/7776.450 (500 MB/mes), 14.450 (1.500 MB/mes) Onowww.ono.esInternet ONO alta vel. Int. ONO alta v. sin l. Alta vel. 128/64, 300/150, 512/256, 1000/500, 4000/2000 24,01, 36,03, 156,23, 300,45 588,96 Supercablewww.supercable.esSuper 128, Super 256, Super 128 empresas Super 256 empresas Super 512 empresas 128/? 256/? 128/64 256/128 512/256 21,04, 30,00, 28,55 30,00 70,00 Mentawww.menta.esSi256/128, 512/256, 1024/512 5.400, 7.400, 17.400 Mundo-rwww.mundo-r.comModem de cable prof.150/?33,00 Euskaltelwww.euskaltel.es(En pruebas)512/51214,40 Retecalwww.retecal.esSimb@d Simb@d Pro Xtra Simb@dSimb@d Pro Max 256/128, 512/128, 1000/256 31,25 (1.500 MB/mes), 62,20 (2.000 MB/mes), 118,70 (3.500 MB/mes) Ablewww.able.esCable IP ABLE negocio 128 Cable IP ABLE Negocio 256 Cable IP 64/64 128/?, 128/128 256/? 256/128, 256/256, 512/256 39,07, 27,05 (500 MB/mes), 54,09 48,08 (500 MB/mes) 38,46, 120,20, 83,54 Retena, Reterioja www.retena.es www.reterioja.es AVE 128 AVE 256 128/?, 256/? 27,05, 39,07 Cabletelcawww.cabletelca.esCable orilla 128/? 256/? 34,26 46,23 Telecablewww.telecable.esOpción BIT BIT Avanzado BIT Superior 128/? 256/? 512/? 39,00 (con TV) 50,75 (con TV) 99,25 (con TV) Atcomwww.atcom.es? TDC-Sanl.??

67 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-67 Usuarios de Cable modem 2º trimestre 2002 (Fuente: McKinsey Quarterly) Estados Unidos15,100,000 Corea del Sur8,810,000 Japón4,580,000 Canadá3,000,000 Alemania2,230,000 China1,050,000 Francia767,000 Holanda722,000 Reino Unido619,000 España570,000 Suecia560,000 Bélgica539,000 Italia409,000 Brasil340,000 Suiza238,000 Australia206,000

68 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-68 Referencias CATV Tutoriales: –www.cable-modems.orgwww.cable-modems.org –www.cable-modem.net/tt/primer.htmlwww.cable-modem.net/tt/primer.html CATV CyberLab: www.catv.orgwww.catv.org Actualidad: http://cabledatacomnews.comhttp://cabledatacomnews.com Estándares MCNS/DOCSIS: –Cable Television Laboratories: www.cablemodem.com www.cablelabs.com www.opencable.com www.packetcable.com Estándares DVB/DAVIC: –Digital Audio Visual Council: www.davic.orgwww.davic.org –Digital Video Broadcasting Project: www.dvb.orgwww.dvb.org –European Cable Communications Association: www.eurocablelabs.com www.eurocablelabs.com

69 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-69 Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

70 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-70 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) Justificación Fundamentos técnicos ADSL G.Lite RADSL Otros tipos de xDSL. VDSL ADSL en España Referencias

71 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-71 Justificación de ADSL Cable de pares: 750 millones de hogares Redes CATV bidireccionales: 12 millones En barrios de oficinas el par telefónico a menudo es la única alternativa (CATV se ha implantado sobre todo en barrios residenciales). Existe un mercado para accesos de alta velocidad, fundamentalmente motivado por Internet

72 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-72 Fundamentos técnicos de ADSL La limitación de los modems telefónicos (33,6 o 56 Kb/s) no se debe al cable de pares sino al canal de 3,1 KHz. RDSI mejor algo, pero solo consigue 64 Kb/s (también usa red telefónica). El bucle de abonado es capaz de velocidades mayores, si prescindimos del sistema telefónico. ADSL utiliza solo el bucle de abonado de la red telefónica; a partir de la central emplea una red paralela para transportar los datos.

73 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-73 Fundamentos técnicos de ADSL ADSL utiliza frecuencias a partir de 25-30 KHz para ser compatible con el teléfono analógico. Hay una versión compatible con RDSI que utiliza frecuencias por encima de 80 KHz. Comunicación es full dúplex. Para evitar problemas de ecos e interferencias se asigna un rango de frecuencias distinto en ascendente y descendente. Se reserva mayor anchura al canal descendente que al ascendente. La comunicación es asimétrica. Para reducir el crosstalk (diafonía) se pone el canal ascendente en las frecuencias mas bajas.

74 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-74 Switch telefónico Red telefónica analógica Internet DSLAM (ATU-C) Splitter Teléfonos analógicos Modem ADSL (ATU-R) Bucle de Abonado (5,5 Km máx.) Ordenador Altas Frecuencias Bajas Frecuencias Configuración de una conexión ADSL Central Telefónica Domicilio del abonado Splitter DSLAM: DSL Access Multiplexor ATU-C: ADSL Transmission Unit - Central ATU-R: ADSL Transmission Unit - Remote

75 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-75 Splitter ADSL Bucle de abonado (2 hilos, de la central) Módem ADSL Teléfono

76 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-76 Esquema de conexión ADSL en una central telefónica Red ATM Internet Red telefónica DSLAM Conmutador ATM Conmutador telefónico Central telefónica ISP Oficina Principal de la Empresa Hogar Pequeña Oficina Splitters

77 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-77 Internet Red telefónica DSLAM Conmutador ATM Conmutador telefónico Central telefónica ISP Usuario ADSL Usuario RTC (RTB o RDSI) Splitter Comparación Conexión a Internet mediante ADSL y por red telefónica conmutada

78 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-78 Módems ADSL (ATU-Remote) El módem ADSL puede ser: –Externo: conectado al ordenador por: Ethernet 10BASE-T. Normalmente actúa como router ADSL/Ethernet Puerto USB –Interno, conectado al bus PCI del ordenador

79 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-79 Splitter A la oficina central Modem ADSL USB (ATU-R) Ordenador con puerto USB Conectores telefónicos (RJ11) Conectores USB Conexión ADSL por módem USB Bucle de abonado Cable USB Cable telefónico

80 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-80 Conexión de un router/hub ADSL Splitter A la central telefónica Router/Hub ADSL Ethernet Latiguillo Ethernet 10BASET (2 pares) Conector RJ45 Conector RJ11 Par telefónico Bucle de abonado

81 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-81 Bucle de abonado típico Cable de Alimentación Cable de Distribución Empalme Puentes de derivación (instalaciones anteriores) 1600 m 0,5 mm 1200 m 0,4 mm 200 m 0,4 mm 1300 m 0,4 mm 1100 m 0,4 mm 60 m 0,4 mm 150 m 0,4 mm Central Telefónica Abonado

82 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-82 Relación Caudal/grosor /alcance en ADSL La capacidad depende también de la calidad del cable. Si el bucle de abonado tiene muchos empalmes la capacidad se reduce. En ADSL los caudales que se especifican son siempre netos, es decir ya está descontado el overhead debido a la corrección de errores (FEC). Caudal Desc. (Mb/s) Grosor (mm)Distancia max. (Km) 20,55,5 20,44,6 6,10,53,7 6,10,42,7

83 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-83 Atenuación en función de la frecuencia para un bucle de abonado típico 3,7 Km 5,5 Km Frecuencia (KHz) 0 0 100 200 300 400 500600 700800 900 1000 20 120 100 80 60 40 Atenuación (dB)

84 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-84 Problemas de ADSL Algunos usuarios (  10%) se encuentran a más de 5,5 Km de una central telefónica. A veces (  5%) a distancias menores no es posible la conexión por problemas del bucle (empalmes, etc.). No es posible asegurar a priori la disponibilidad del servicio, ni el caudal máximo disponible. Hay que hacer pruebas para cada caso. ADSL sufre interferencias por emisiones de radio de AM (onda media y onda larga).

85 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-85 1 Km 3 Km 0 dB-20 dB-60 dB Central Telefónica Atenuación de la señal descendente en ADSL A B Atenuación: 20 dB/Km

86 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-86 1 Km 3 Km 0 dB -60 dB Central Telefónica 0 dB-40 dB -20 dB Atenuación de la señal ascendente en ADSL Competencia desigual A B A B Atenuación: 20 dB/Km

87 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-87 Frecuencias en ADSL ADSL utiliza frecuencias por encima de los 30 o 100 KHz para ser compatible con el teléfono analógico (4 KHz) o RDSI (80 KHz). La comunicación es full dúplex. Se asigna un rango de frecuencias distinto en ascendente y descendente. La comunicación es asimétrica. Se reserva una anchura mayor al descendente (1000 KHz) que al ascendente (100 KHz). El canal ascendente se sitúa en las frecuencias mas bajas.

88 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-88 Técnicas de modulación ADSL Se han desarrollado dos técnicas de modulación: –CAP: sistema más antiguo, sencillo y de costo inferior. Menor rendimiento. Poco utilizada actualmente –DMT: sistema mas reciente, sofisticado y más caro. Mayor rendimiento. Es el más extendido. Estandarizado por el ANSI y la ITU-T.

89 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-89 Modulación DMT (Discrete MultiTone) 256 subcanales (bins) de 4,3125 KHz de anchura (frecuencias 0-1104 KHz). Los bins más bajos se reservan para la voz, los siguientes se asignan al tráfico ascendente y el resto al descendente. Los datos se envían repartidos entre todos los bins Cada bin tiene una atenuación relativamente constante. En cada bin se usa la técnica de modulación óptima según su relación señal/ruido. La necesidad de distribuir el tráfico en los bins requiere que el módem tenga un procesador muy potente.

90 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-90 Reparto de bins en ADSL DMT UsoBinsRango frecuencias (KHz) Teléfono analógico 0-50-25,9 Tráfico ascendente 6-3825,9-168,2 Tráfico descendente 33-255142,3-1104

91 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-91 ADSL DMT (ITU G.992.1) Frec. 04 kHz 1.104 MHz CanalDescendenteCanalAscendente TeléfonoAnalógico 30 kHz138-160 kHz Bin032372557 Amplitud

92 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-92 Modulaciones utilizadas en una conexión ADSL DMT 4 Ksímbolos/s por bin. Eficiencia máxima: 16 bits/símbolo Frecuencia Energía 0 MHz1 MHz Sin Datos QPSK16 QAM64 QAM 16 QAM Bin

93 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-93 Proceso de negociación de un módem ADSL. 3: En base a la relación señal/ruido se decide la codificación a emplear en cada bin, y con ello la cantidad de bits por segundo enviados en cada uno Frecuencia (KHz) Eficiencia (bits/s/bin) 2: A partir de los resultados obtenidos se determina la relación señal/ruido para el enlace a cada una de las frecuencias que se van a utilizar Frecuencia (KHz) Relación señal/ruido (dB) 1: Se envía una señal de prueba en toda la gama de frecuencias para determinar la calidad de cada bin Frecuencia (KHz) Señal de prueba

94 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-94 Intereferencias externas en ADSL Se muestra aquí la influencia de algunas interferencias en el resultado del proceso de negociación. Como antes se envía una señal de prueba en toda la gama de frecuencias para determinar la calidad de cada bin En este caso tenemos una derivación debida a un cable no retirado de una instalación anterior. Esto produce una pérdida de calidad de la señal en una determinada frecuencia. También hay una interferencia de emisora de AM Frecuencia (KHz) Relación señal/ruido (dB) Señal de prueba Emisora de onda media (AM) Derivación Como consecuencia de estos problemas los módems han decidido reducir la eficiencia en el bin correspondiente a la derivación, e inhabilitar por completo el bin correspondiente a la frecuencia de la emisora de onda media Frecuencia (khZ) Eficiencia (bits/s/bin) Bin deshabilitado

95 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-95 roglaro#Show dsl int atm0 ATU-R (DS)ATU-C (US) Modem Status: Showtime (DMTDSL_SHOWTIME) DSL Mode: ITU G.992.1 (G.DMT) ITU STD NUM: 0x010x01 Vendor ID: 'ALCB''GSPN' Vendor Specific: 0x00000x0007 Vendor Country: 0x000x00 Capacity Used: 59%68% Noise Margin: 20.5 dB 5.0 dB Output Power: 20.0 dBm 0.5 dBm Attenuation: 30.5 dB18.0 dB Defect Status: None None Last Fail Code: Message error Selftest Result: 0x00 Subfunction: 0x02 Interrupts: 673 (1 spurious) Activations: 5 Init FW: embedded Operartion FW: embedded SW Version: 3.9.19 FW Version: 0x1A04 Parámetros físicos de la línea ADSL de un router

96 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-96 Roglaro#Show dsl int atm0 ATU-R (DS)ATU-C (US) InterleaveFastInterleave Fast Speed (kbps): 4000 0 512 0 Reed-Solomon EC: 774 0 3 0 CRC Errors: 6 0 1 0 Header Errors: 4 0 0 0 Bit Errors: 0 0 BER Valid sec: 0 0 BER Invalid sec: 0 0 LOM Monitoring : Disabled DMT Bits Per Bin 00: 0 0 0 0 0 0 0 5 6 6 7 7 7 8 8 8 10: 8 8 8 8 9 9 8 8 8 7 7 6 6 6 0 0 20: 0 0 0 0 0 0 5 5 6 6 6 7 7 7 8 8 30: 8 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 40: 0 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 7 7 7 7 7 50: 7 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 2 8 8 8 60: 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9 9 8 8 9 70: 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 80: 8 8 8 8 8 8 8 8 7 7 7 7 7 7 7 7 90: 7 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 5 5 5 5 5 A0: 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 B0: 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 4 C0: 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 3 3 4 4 4 D0: 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 E0: 4 4 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0 F0: 0 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Training log buffer capability is not enabled yet. Parámetros físicos de la línea ADSL de un router (cont.)

97 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-97 Utilización de bins en el router anterior 1 2 0 3 4 5 6 7 8 9 Bits/símbolo Bin72938243 Canal ascendente: bins 7 a 29 21,875 – 93,75 KHz 168 bits/simbolo = 672 Kb/sBin Canal descendente: bins 38 a 243 118,75 – 762,5 KHz 1241 bits/simbolo = 4964 Kb/sBin Caudal contratado: 512/4000 Kb/s

98 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-98 ADSL G.Lite (ITU G.992.2) ADSL requiere instalar en casa del usuario un filtro de frecuencias o ‘splitter’ (teléfono de ADSL). El splitter aumenta el costo de instalación y limita el desarrollo. ADSL G.Lite suprime el splitter. También se llama ADSL Universal o ADSL ‘splitterless’. Sin splitter hay más interferencias, sobre todo a altas frecuencias.

99 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-99 Red telefónica Internet DSLAM (ATU-C) Modem ADSL (con filtro de bajas frec.) Bucle de Abonado (5,5 Km máx.) Altas Frecuencias Bajas Frecuencias Configuración de ADSL G.Lite o ‘splitterless’ Central Telefónica Domicilio del abonado Altas y bajas Frecuencias Switch telefónico Teléfonos analógicos Splitter

100 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-100 ADSL G.Lite ADSL G.Lite puede utilizar CAP o DMT. Con DMT solo usa bins 0-127 (0-552 KHz) y modulación 256 QAM como máximo (8 bits/símbolo). Rendimiento máximo: 1-1,5 Mb/s en desc. y 100- 200 Kb/s en asc. (suficiente para la mayoría de aplicaciones actuales). Hay DSLAMs que pueden interoperar con módems ADSL o ADSL G.Lite.

101 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-101 RADSL (Rate Adaptative DSL) Versión ‘inteligente’ de ADSL que adapta la capacidad dinámicamente a las condiciones de la línea, como los módems V.34 (28,8 Kb/s) de red telefónica conmutada. Permite obtener un rendimiento óptimo en todas las condiciones. Esta disponible actualmente en la mayoría de las implementaciones de ADSL y ADSL G.Lite (CAP y DMT).

102 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-102 Bucle de abonado (conexión ADSL) Red telefónica DSLAM (ATU-C) Router-modem ADSL (ATU-R) Ethernet 10BASE-T VPI 18, VCI 23, PCR 256/128 Kb/s VPI 18, VCI 31, PCR 512/256 Kb/s VPI 18, VCI 37, PCR 2048/300 Kb/s Circuito permanente ATM Enlace ATM OC-3 (155 Mb/s) Red ATM 192.76.100.1/25 192.76.100.7/25 192.76.100.12/25 192.76.100.15/25 Arquitectura de una red ADSL Internet

103 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-103 Módem-router ADSL típico Conexiones Ethernet (RJ45) y ADSL (RJ11) Versiones G.DMT y G.Lite Hasta 8 Mb/s desc. y 800 Kb/s asc...\..\..\Banda Ancha Residencial\ADSL\Efficient Networks Products - World Leader in CPE Solutions.htm

104 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-104 Configuration Summary DSL Receive Rate 256000 DSL Transmit Rate 128000 DSL Interface State Up DSL WAN IP Address 192.76.100.7 DSL WAN Subnet Mask 255.255.255.128 Ethernet LAN IP Address 192.96.110.1 Ethernet LAN Subnet Mask 255.255.255.192 Default IP Gateway 192.76.100.1 VPI/VCI 18/23 Encapsulation Protocol R1483 Currently Configured Connections (Virtual Circuits) VPI 18 VCI 23 Type R1483 Mux LLC PCR Max IP Address 192.76.100.7 Netmask 255.255.255.128 IP Routing Table Type Destination Netmask Gateway Flags Interface Network 0.0.0.0 0.0.0.0 192.76.100.1 GU rr0 1483 Routed Network 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 U lo0 Loopback Network 192.96.110.0 255.255.255.192 192.96.110.1 U cpm0 Ethernet Network 192.76.100.0 255.255.255.128 192.76.100.1 U rr0 1483 Routed Configuración de un router ADSL usando RFC 1483 Caudal descendente (bits/s) Caudal ascendente (bits/s) Interfaz ADSL Interfaz Ethernet Números de circuito ATM asignados por el operador (Virtual Path Identifier y Virtual Circuit Identifier) Ruta por defecto (por la ADSL) Indica la forma como se transportan los paquetes IP en celdas ATM (según RFC 1483)

105 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-105 Router Ethernet/ADSL (Cisco 827-4V) Ethernet 10BASE-T (RJ45) Consola (RJ45) ADSL (RJ11) Conexiones telefónicas (RJ11) para aplicaciones de voz sobre IP

106 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-106 80.24.166.172/26 147.156.159.1/26 A 0.0.0.0/0 por 147.156.200.149 gordius roglaro Campus de Burjassot Joan Roglá 147.156.159.0/26 Conexiones RDSI en UV ADSL 4000/512 Kb/s Cisco 7500 Red UV (147.156.0.0/16) 147.156.148.113/32 (Interfaz loopback) RedIRIS Terra Internet 147.156.200.149/30 147.156.200.150/30 Cisco 827 A 147.156.159.0/26 por 147.156.200.150

107 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-107 roglaro#show conf ! ! router C827-4V ! IOS version 12.1(5) ! interface Tunnel0 bandwidth 512 ip address 147.156.200.150 255.255.255.252 tunnel source ATM0.1 tunnel destination 147.156.148.113 tunnel mode ipip ! interface Ethernet0 ip address 147.156.159.1 255.255.255.192 ip helper-address 147.156.1.1 ip tcp adjust-mss 1412 ! interface ATM0 no ip address no atm ilmi-keepalive pvc 0/16 ilmi ! bundle-enable dsl operating-mode auto ! interface ATM0.1 point-to-point description ADSL telefono 963692769 bandwidth 512 ip address 80.24.166.172 255.255.255.192 pvc 8/32 vbr-nrt 512 512 1 encapsulation aal5snap ! ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 147.156.200.149 ip route 147.156.148.113 255.255.255.255 ATM0.1 Config. router roglaro con túnel VPN IP en la subred ADSL (asignado por operador) No. Circuito ATM (asignado por operador) Caudal ascendente (para métrica de routing) Ruta host para que haga el túnel por ATM0.1 Subinterfaz ATM Interfaz física ADSL/ATM Ruta por defecto: enviar todo por Tunnel0 Caudal ascendente (SCR/PCR para gestión de tráfico) Interfaz virtual túnel Caudal ascendente (para métrica de routing) Dirección del servidor BOOTP/DHCP Tamaño de MSS para evitar fragmentación

108 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-108 roglaro#show int ATM0 ATM0 is up, line protocol is up Hardware is PQUICC_SAR (with Alcatel ADSL Module) MTU 1500 bytes, sub MTU 1500, BW 640 Kbit, DLY 80 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ATM, loopback not set Keepalive not supported Encapsulation(s): AAL5, PVC mode 11 maximum active VCs, 6 current VCCs VC idle disconnect time: 300 seconds Last input 00:01:20, output 00:00:00, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0 Queueing strategy: Per VC Queueing 5 minute input rate 1000 bits/sec, 1 packets/sec 5 minute output rate 1000 bits/sec, 2 packets/sec 3943859 packets input, 1658086649 bytes, 0 no buffer Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 180 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort 4398435 packets output, 365844776 bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 1 interface resets 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out ‘show int’ interfaz ATM/ADSL en roglaro Máximo caudal ascendente en ADSL

109 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-109 roglaro#show int ATM0.1 ATM0.1 is up, line protocol is up Hardware is PQUICC_SAR (with Alcatel ADSL Module) Description: ADSL telefono 963692769 Internet address is 80.24.166.172/26 MTU 1500 bytes, BW 512 Kbit, DLY 80 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ATM 2683632 packets input, 965306323 bytes 1197390 packets output,203244806 bytes 0 OAM cells input, 0 OAM cells output AAL5 CRC errors : 0 AAL5 Oversized SDUs : 0 ‘show int’ subinterfaz ATM en roglaro

110 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-110 roglaro#show int Ethernet0 Ethernet0 is up, line protocol is up Hardware is PQUICC Ethernet, address is 0004.27fd.4591 (bia 0004.27fd.4591) Internet address is 147.156.159.1/26 MTU 1500 bytes, BW 10000 Kbit, DLY 1000 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ARPA, loopback not set Keepalive set (10 sec) ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00 Last input 00:00:13, output 00:00:02, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Queueing strategy: fifo Output queue 0/100, 0 drops; input queue 0/32, 0 drops 5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 904569 packets input, 167942808 bytes, 0 no buffer Received 79590 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored 0 input packets with dribble condition detected 1699392 packets output, 785528237 bytes, 0 underruns(223/314/0) 4 output errors, 537 collisions, 1 interface resets 0 babbles, 0 late collision, 2151 deferred 4 lost carrier, 0 no carrier 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out ‘show int’ interfaz Ethernet en roglaro

111 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-111 roglaro#show int Tunnel0 Tunnel0 is up, line protocol is up Hardware is Tunnel Internet address is 147.156.200.150/30 MTU 1514 bytes, BW 512 Kbit, DLY 500000 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation TUNNEL, loopback not set Keepalive set (10 sec) Tunnel source 80.24.166.172 (ATM0.1), destination 147.156.148.113 Tunnel protocol/transport IP/IP, key disabled, sequencing disabled Checksumming of packets disabled, fast tunneling enabled Last input 00:00:00, output 00:00:00, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Queueing strategy: fifo Output queue 0/0, 0 drops; input queue 0/75, 0 drops 5 minute input rate 1000 bits/sec, 2 packets/sec 5 minute output rate 2000 bits/sec, 2 packets/sec 2553453 packets input, 879756948 bytes, 0 no buffer Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort 1193881 packets output, 232043971 bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out ‘show int’ interfaz túnel en roglaro Específico de interfaces Túnel

112 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-112 show conf … ! hostname gordius ! interface Loopback0 ip address 147.156.148.113 255.255.255.255 ! interface Tunnel1 description Tunel a Joan Rogla (ADSL) telefono 963692769 bandwidth 4000 ip address 147.156.200.149 255.255.255.252 tunnel source Loopback0 tunnel destination 80.24.166.172 tunnel mode ipip ! ip route 147.156.159.0 255.255.255.192 Tunnel1 ! … end Configuración router gordius (extremo remoto túnel VPN) Interfaz virtual Loopback0 Interfaz virtual Tunel1 IP asignada al acceso ADSL de cidero por el operador Caudal descendente (4 Mb/s) IP en el otro lado del túnel (como si fuera una línea serie) Ruta hacia la LAN del router ADSL

113 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-113 gordius# show int Loopback0 Loopback0 is up, line protocol is up Hardware is Loopback Internet address is 147.156.148.113/32 MTU 1514 bytes, BW 8000000 Kbit, DLY 5000 usec, rely 255/255, load 1/255 Encapsulation LOOPBACK, loopback not set Last input 00:00:02, output never, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Queueing strategy: fifo Output queue 0/0, 0 drops; input queue 0/75, 0 drops 5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 0 packets input, 0 bytes, 0 no buffer Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort 518778 packets output, 144741480 bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out ‘show int’ interfaz loopback gordius

114 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-114 gordius# show int Tunnel1 Tunnel1 is up, line protocol is up Hardware is Tunnel Description: Tunel a Joan Rogla ADSL telefono 963692769 Internet address is 147.156.200.149/30 MTU 1514 bytes, BW 4000 Kbit, DLY 500000 usec, rely 255/255, load 1/255 Encapsulation TUNNEL, loopback not set, keepalive set (10 sec) Tunnel source 147.156.148.113 (Loopback0), destination 80.24.166.172 Tunnel protocol/transport IP/IP, key disabled, sequencing disabled Checksumming of packets disabled, fast tunneling enabled Last input 00:00:29, output 00:00:03, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Queueing strategy: fifo Output queue 0/0, 5 drops; input queue 0/75, 0 drops 5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 1824957 packets input, 292212805 bytes, 0 no buffer Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort 4009304 packets output, 1685693027 bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out ‘show int’ interfaz túnel gordius Específico de interfaces Túnel

115 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-115 Aplicación de VoIP ISP2 ISP1 ISP3 ISP4 Internet ADSL CATV RDSI Tarifa Plana Línea dedicada Valencia Zaragoza Pamplona Salamanca Red telefónica Llamadas gratis entre oficinas Coste urbano en llamadas desde cualquier oficina hacia teléfonos de Pamplona

116 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-116 Otros tipos de xDSL HDSL: High Speed DSL SDSL: Single-line (o Symmetric) DSL VDSL: Very high speed DSL En todos los casos sólo se utiliza de la red telefónica el bucle de abonado, empleando una red específica para datos a partir de allí.

117 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-117 HDSL (High speed DSL) Ofrece un canal simétrico de 2 Mb/s. Alcance máximo unos 4 Km. Se emplea actualmente para líneas punto a punto de 2 Mb/s, en vez de los sistemas tradicionales. Ventajas sobre una línea 2 Mb/s convencional: –Mayor alcance sin repetidores –Frecuencias menores  menor interferencia –Posibilidad de poner varias líneas de 2 Mb/s en un mismo mazo de cables.

118 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-118 HDSL (High speed DSL) Para reducir la frecuencia de la señal divide el caudal a transmitir entre 2 ó 3 pares. Es inapropiado para RBB por varias razones: –Utiliza dos o tres pares de hilos (reparte la señal) –Incompatible con la voz (utiliza las frecuencias bajas) Emplea el mismo rango de frecuencias para cada sentido, por lo que es mas sensible a eco e interferencias que ADSL.

119 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-119 Equipo HDSL de 2 Mb/s Vista frontal Vista posterior Cable de la central (2 pares) Conexión al router (interfaz G.703)

120 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-120 SDSL (Symmetric o Single-line DSL) Parecido a HDSL (simétrico), pero usa sólo un par de hilos. Alcance menor que HDSL (unos 3 Km) ya que transmite toda la información por un par. El caudal varía entre 2 Mb/s y 160 Kb/s según las condiciones de la línea. Incompatible con la voz (no reserva la parte baja de frecuencias). Aun no esta estandarizado.

121 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-121 VDSL (Very high speed DSL) Es el ‘super-ADSL’. Permite capacidades muy grandes en distancias muy cortas. Las distancias y caudales en sentido descendente son: –300 m51,84 – 55,2 Mb/s –1000 m25,92 – 27,6 Mb/s –1500 m12,96 – 13,8 Mb/s En ascendente se barajan tres alternativas: –1,6 – 2,3 Mb/s –19,2 Mb/s –Igual que en descendente (simétrico)

122 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-122 Capacidad del bucle de abonado en función de la distancia 10 60 50 40 30 20 0 0 Capacidad (Mb/s) Distancia (Km) 4 3 2 1 6 5 Ámbito de VDSL Ámbito de ADSL

123 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-123 VDSL (Very high speed DSL) Utiliza un par de hilos. Compatible con voz Aunque capacidad superior a ADSL técnicamente mas simple ( al reducir la distancia es mas fácil conseguir elevada capacidad). Actualmente en proceso de estandarización y pruebas. Ya existe algún servicio comercial de VDSL. No esta claro que haya una demanda para este tipo de servicios.

124 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-124 Comparación de servicios xDSL ServicioModulaciónCapacidad desc./asc. (Mb/s) Distancia Max. (Km) Compatible con voz ADSLCAP ó DMT8/15,5SI ADSL G.Lite CAP ó DMT1,5/0,25,5SI HDSLOPTIS2/24,6NO SDSL2B1Q ó CAP2/23,0NO VDSLPor decidir13-52/1,6-2,3 ó 13-52/13-52 1,5SI

125 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-125 Espectro de las diversas modalidades de xDSL

126 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-126 ADSL en España Actualmente se ofrecen cuatro tipos de servicio ADSL: Tipo de servicioCaudal desc. (Kb/s) Caudal asc. (Kb/s) Cuota mensual (euros) Básico51212839,07 Class100030074,98 Avanzado2000300120 Premium4000512150,57 Cada uno de estos servicios se caracteriza por unos valores de los parámetros PCR, CDVT, SCR y MBS en la categoría de servicio VBR de ATM. El caudal nominal corresponde con el PCR

127 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-127 ADSL en España Los valores correspondientes a los antiguos servicios ADSL eran los siguientes (las celdas que superan el SCR no se descartan sino que se marcan con CLP=1): Tipo de servicioSentidoPCRCDVTSCRMBS BásicoDescendente256 Kb/s5 ms25,6 Kb/s32 celdas Ascendente128 Kb/s10 ms32 celdas ClassDescendente512 Kb/s3 ms51,2 Kb/s32 celdas Ascendente128 Kb/s10 ms32 celdas PremiumDescendente2 Mb/s3 ó 0,7 ms (*) 200 Kb/s64 celdas Ascendente300 Kb/s4 ms32 celdas (*) 3 ms con interfaz de 34 Mb/s, 0,7 ms con interfaz de 155 Mb/s

128 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-128 Normativas ADSL en España Información institucional: –www.setsi.mcyt.eswww.setsi.mcyt.es Incluye información sobre normativas, coberturas, tarifas, etc. Información diversa de tipo práctico: www.internautas.org www.internautas.org

129 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-129 Referencias ADSL W. Goralski: ‘Tecnologías ADSL y xDSL’, Osborne McGraw-Hill, 2000. J. Lane: ‘Personal Broadband Services: DSL and ATM’, 1998. http://www.protocols.com/papers/pdf/virata_dsl2.pdf (Muy bueno en ADSL, flojo en ATM).http://www.protocols.com/papers/pdf/virata_dsl2.pdf Web del ADSL forum: www.dslforum.orgwww.dslforum.org Web de Speedtouch sobre ADSL: www.speedtouchdsl.comwww.speedtouchdsl.com ‘Digital Subscriber Line’: www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/dsl.htm (Artículo bastante completo que describe toda la familia de tecnologías xDSL). www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/dsl.htm

130 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-130 Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

131 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-131 Sistemas inalámbricos fijos LMDS Satélites geoestacionarios Satélites de órbita baja

132 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-132 LMDS (Local Multipoint Distribution System) Comunicación por microondas de superficie. Frecuencias muy altas (27,5-42,5 GHz). Grandes anchos de banda Alcance típico 3-5 Km (max. 15 Km). Depende de la frecuencia, modulación, clima, etc. Necesaria visión directa. Comunicación interrumpida por hojas, etc. Rápida atenuación de la señal. Alcance afectado seriamente por lluvia Modulación QPSK (2 b/s) o 16-QAM (4 b/s). Raramente 64-QAM (6 b/s)

133 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-133 Alcance de las ondas de radio en función de la frecuencia Enlace punto a punto (antena direccional) Enlace punto a multipunto (antena omnidireccional) Alcance (Km)

134 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-134 Factores que influyen en el alcance DisponibilidadTiempo fuera de servicio al año Alcance 99,9 %8 h 45’14 Km 99,99 %53’5 Km 99,999 %5’2,5 Km ModulaciónBits/símboloAlcance QPSK210 Km 16-QAM45 Km 64-QAM62,5 Km PluviometríaEjemploAlcance 400 mm/añoValencia5 Km 1250 mm/añoOviedo3 Km Disponibilidad: Modulación: Pluviometría:

135 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-135 Topología redes LMDS Conexiones punto a punto Conexiones punto a multipunto: –Bidireccional: retorno vía radio. Antena parabólica muy direccional –Unidireccional: retorno telefónico. Antena plana direccional. Bajo costo.

136 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-136 LMDS: Configuración punto a punto Equivalente a enlace dedicado. Puede ser simétrico Antenas parabólicas altamente direccionales Alta frecuencia, alcance limitado Buen reaprovechamiento de canales sin interferencia La capacidad se reparte por TDM TDM

137 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-137 LMDS: Configuración multipunto Estación base Antena sectorial direccional (60º) Sector (60º) Antena plana direccional (16x16 cm) solo recepción Retorno telefónico Retorno vía radio Parabólica 30 cm muy direccional Red telefónica (analógica o RDSI) TDMTDMA FDMA

138 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-138 Arquitectura y topología de una red LMDS Despliegue en estructura celular. Cada emisor cubre una zona que suele abarcar de 2.000 a 6.000 viviendas. Se suelen crear varias zonas mediante sectorización desde una misma estación base La polarización permite reutilizar las mismas frecuencias en zonas adyacentes. Arquitectura y funcionamiento parecidos a una red CATV HFC (la red de cable ‘sin cable’)

139 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-139 Topología de una red LMDS Ángulo por sector Sectores por BSU 90º4 60º6 45º8 30º12 22,5º16 15º24 NOC (Network Operations Center) Fibra óptica BSU (Base Station Unit) H HHH H H HH H HHH H H H HH H H H H Polarización horizontal V V V V V V VV V V V V VV V V V V V V V Polarización vertical

140 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-140 Comunicación bidireccional entre estación base y usuario V V V H H H NIU (Network Interface Unit) Antena parabólica TDM TDMA BSU (Base Station Unit) Unidad exterior

141 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-141 Arquitectura de un sistema LMDS NIU Red telefónica Unidad de provisión de vídeo DCU: Digital Connection Unit Internet BSU: Base Station Unit NOC: Network Operations Center CPE: Customer Premises Equipment

142 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-142 Multiplexación en LMDS Enlaces punto a punto: TDM (Time Division Multiplexing) Enlaces multipunto: –Descendente: TDM (Time Division Multiplexing) –Ascendente (retorno vía radio): FDMA (Frequency Division Multiple Access) TDMA (Time Division Multiple Access). Requiere protocolo MAC

143 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-143 Protocolo MAC ascendente en LMDS multipunto TDM BSU NIU 1 NIU 2 NIU 3 FDMA 1 FDMA 2 FDMA 3 TDM NIU 1 NIU 2 NIU 3 FDMA 1 TDMA (compartido) BSU Acceso FDMA: Acceso FDMA/TDMA:

144 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-144 Ventajas/desventajas de LMDS Opción interesante en zonas con densidad de población media (urbanizaciones). Despliegue rápido Bajo costo de las infraestructuras (comparado con HFC). La inversión se desplaza al CPE; menor riesgo inicial para operadoras (en el despliegue de la red) Retorno vía radio: equipo caro (CPE) Retorno telefónico: lento, conexión permanente inviable

145 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-145 Haz 1, Remoto 1 Museo de Historia Natural Haz 1, Remoto 2 Oficina Gestión de Riesgos HUB o Nodo central Slusher Tower Haz 2, Remoto 3 Edif. Sist. Información Andrews Ejemplo: Virginia Tech (www.lmds.vt.edu)

146 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-146 Nodo central: Slusher Tower Modulación: 16 QAM Canal: 8.33 MHz Capacidad: 10,752 Mb/s simétrico Anchura de haz: 30º Interfaces: OC-3 y 10Base-T 44 cm 21 Kg 27 cm 30 cm Unidad Interior 12 Kg 4 Kg Unidad Exterior

147 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-147 Slusher Tower 5 Kg Museo de Historia Natural Capacidad: 4,608 Mb/s simétricos (3 enlaces T1). Voz, datos y vídeo sobre un solo enlace Unidad Exterior Remota

148 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-148 Estandarización de LMDS IEEE creó el comité 802.16 en julio de 1999 En abril de 2002 se aprobó el estándar ‘Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems” La arquitectura es más compleja que en otros estándares 802. La seguridad forma parte integral del diseño

149 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-149 LMDS en España Complemento adecuado para las redes de TV por cable. Operadoras de CATV principales interesadas Posibilidad de despliegue muy rápido Actualmente se ofrecen servicios de enlaces punto a punto para caudales desde 256 Kb/s hasta 2-8 Mb/s

150 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-150 Sistemas inalámbricos fijos LMDS Satélites geoestacionarios Satélites de órbita baja

151 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-151 Satélites geoestacionarios (GEO) Giran a 36.000 Km de altura (cinturón de Clark). Se utilizan desde hace 30 años Solución interesante cuando: –Se quiere despliegue rápido –La densidad de población es baja o muy baja –La distancia a cubrir es grande. El área de cobertura de un satélite se denomina huella Su reciente uso en RBB ha sido posible gracias al abaratamiento de componentes producido por la TV digital vía satélite (estándar DVB-S)

152 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-152 Huella Eutelsat

153 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-153 Satélites GEO: Bandas y Frecuencias BandaAnchura (GHz) F. Bajada (GHz) F. Subida (GHz) ProblemasEjemplos C0,53,7-4,25,92-6,42Interfer. terrestre Intelsat,Telecom Ku2,010,7-12,7513,0-15,0LluviaAstra, Eutelsat, Hispasat, Intelsat, Telecom Ka3-417,7-21,727,5-30,5Lluvia, costo Teledesic (LEO) Para evitar interferencias se usa una banda diferente en subida y bajada (microondas)

154 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-154 Satélites GEO: transmisión de datos Cada banda se divide en canales. Cada canal es atendido por un ‘transponder’ (repetidor) con 50- 100 W de potencia. Para evitar interferencia entre canales contiguos se usa polarización (vertical/horizontal o circular derecha/circular izquierda) Un satélite lleva de 16 a 28 transponders. Para cubrir toda la banda se pueden usar varios satélites (constelaciones) ej. Astra 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G y 1H (120 transponders).

155 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-155 Transmisión de datos Satélites GEO Ancho de banda por transponder: de 26 a 72 MHz (DVB- S). Ejemplo Eutelsat: –Anchura canal: 38 MHz (33 efectivos) –Caudal símbolos: 27,5 Msímbolos/s –Modulación QPSK: 2 bits/símbolo –Caudal: 55 Mb/s La relación señal/ruido desaconseja usar modulaciones superiores a QPSK Al caudal ‘en bruto’ hay que restar un 10-12% de overhead FEC Para datos el caudal del transponder se divide en canales (típicamente de 2 y 6 Mb/s).

156 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-156 Frecuencias y canales de datos en Eutelsat 33 MHz 38 MHz Transponder 1 Transponder 3Transponder 2 Canales de 6 MHzCanales de 2 MHz Banda de guarda (5 MHz)

157 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-157 Transmisiones digitales de RTVE por Hot Bird 13.0 E Frecuencia: 11.785 ± 19 MHzPolarización: Horizontal Caudal: 27,5 Msimb/sFEC: 3/4 ProgramaAccesoPID vídeoPID audio TVE InternacionalLibre35213522 Canal ClásicoCodificado35293530 TeledeporteCodificado35373538 HispavisionCodificado35453546 TVE Internacional Asia-AfricaLibre35533554 NostalgiaCodificado35613562 Canal 24 HorasLibre35693570 Test CardLibre35773578 Radio 1Libre3523 Radio ClásicaLibre3531 Radio 3Libre3539 Radio 5 Todo NoticiasLibre3547 REE-Radio Exterior de EspañaLibre3555

158 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-158 Transmisiones digitales de CSD por Astra 19.2 E Frecuencia: 10.877 ± 15 MHzPolarización: Vertical Caudal: 22 Msimb/sFEC: 5/6 ProgramaAccesoPID vídeoPID audio Canal + Deporte 1Codificado16184 40 LatinoCodificado165100 Golf +Codificado166104 Canal+…30Codificado167108 Canal+…30 (original)Codificado167109 Fox NewsCodificado168112 MeteoCodificado169116 National GeographicCodificado170120 National Geographic (ingles)Codificado170121 Canal + Deporte 2Codificado172128 Eurosport NewsCodificado173132

159 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-159 Satélites GEO: transmisión de datos Sentido descendente: medio broadcast compartido en toda la ‘huella’ del satélite. Sentido ascendente: –Retorno telefónico. Bajo costo, equipo sencillo, no requiere protocolo MAC. –Retorno vía satélite: requiere equipo transmisor (caro) y protocolo MAC (específicos para redes vía satélite).

160 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-160 Problemas de los satélites GEO Interferencia terrestre (banda C) Lluvia (banda Ku y Ka) Retardo elevado: –Retorno telefónico: > 240 ms –Retorno satélite: > 480 ms –Necesidad de usar TCP con ventana extendida para flujos de más de 1-2 Mb/s. Costo elevado del satélite: puesta en órbita, seguro, imposibilidad de reparar, vida limitada, etc. Retorno telefónico limita rendimiento y encarece conexiones permanentes

161 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-161 Ej.: Servicio ASTRA-NET (retorno telefónico) Servicio: –Descendente: CIR desde 64 hasta 400 Kb/s –Ascendente: 33,6 ó 64 Kb/s (analógico o RDSI) Equipamiento: –Antena parabólica de 50 cm –Tarjeta PCI para recepción de satélite –Módem o tarjeta RDSI –PC con Windows

162 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-162 Servicio ASTRA-NET con retorno telefónico

163 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-163 Servicio ASTRA Broadband Interactive (bidireccional) Servicio: –Descendente: hasta 38 Mb/s –Ascendente: desde 144 Kb/s hasta 2 Mb/s Equipamiento: –Antena parabólica de 65 a 130 cm (depende de velocidad ascendente) –Equipo completo transmisor/receptor del satélite acoplado en tarjetas especiales en un PC que actúa como router.

164 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-164 Servicio bidireccional vía satélite

165 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-165 Acceso a Internet vía satélite Fuente: www.satconxion.comwww.satconxion.com ServicioCaudal desc. (Kb/s) Caudal asc. (Kb/s) Mensualidad (euros) Alta+equipamiento (euros) One-Way 256Modem telef.5835 512Modem telef.11535 1024Modem telef.23035 Two-Way 151264753000 4096642993000 SmartBand12864222250 20485122502250 Two-Way 35121281673000 20485126633000

166 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-166 Sistemas inalámbricos fijos LMDS Satélites geoestacionarios Satélites de órbita baja

167 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-167 Satélites de órbita baja (LEO) Ventajas de las órbitas de poca altura (750-1500 Km): –Retardos pequeños (

168 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-168 Comparación satélites LEO Frec. Asc. (GHz) Frec. Desc. (GHz) Nº Satel.Órbita (Km) Caudal max. Puesta en marcha Conmu- tación Globalstar1,61-1,6262,483-2,548 (6x8)14149,6 Kb/s2000Tierra Iridium1,616-1,625 66 (11x6)7504,8 Kb/s2000Satélite Teledesic28,6-29,118,8-19,3288 (24x12)137564/2 Mb/s Desc./asc. 2005Satélite

169 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-169 Sistema Teledesic Pensado para transmisión de datos bidireccional con gran capacidad. Potencias de emisión de 0,01 a 4,7 W Antenas de 16 cm a 1,8 m, según velocidad y potencia. Red de conmutación de paquetes entre satélites con routing dinámico. Auténtica ‘Internet en el espacio’. Células cuadradas de 53 Km de lado. Capacidad prevista 64 Mb/s por célula.

170 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-170 Funcionamiento de la ‘constelación’ Teledesic

171 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-171 Referencias satélites Geoestacionarios: –Servicios IP: www.satconxion.comwww.satconxion.com –Astra: www.ses-astra.comwww.ses-astra.com –Eutelsat: www.eutelsat.comwww.eutelsat.com –Equipos de acceso a Internet por satélite con tecnología DVB: www.mds.fr (MDS)www.mds.fr De órbita baja: –Teledesic: www.teledesic.com (Ver también www.isoc.org/inet97/proceedings/F5/F5_2.HTM).www.teledesic.com www.isoc.org/inet97/proceedings/F5/F5_2.HTM

172 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-172 Sumario Introducción Fundamentos técnicos Redes CATV ADSL y xDSL Sistemas inalámbricos: LMDS y satélite Comparación de las diversas tecnologías

173 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-173 TecnologíaVentajasInconvenientes CATVCapacidad Fiabilidad Cobertura limitada Medio compartido Requiere densidad elevada Fuerte inversión inicial Estándares en evolución ADSLUbicuidad (cable de pares) Medio dedicado Estándares consolidados Limitación distancia (5 Km) Disponibilidad incierta (5 %) Incompatible RDSI LMDSRapidez despliegue Densidad media Necesidad visión directa Medio compartido Disponibilidad/Fiabilidad Costo CPE Satélites GEO Despliegue inmediato Densidad baja Amplia cobertura Independiente distancia Costo (o retorno telefónico) Medio compartido Disponibilidad/Fiabilidad Satélites LEO Despliegue inmediato Densidad baja Amplia cobertura Disponibilidad/Fiabilidad ¿Costo? Comparación de las diversas tecnologías

174 Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ampliación Redes 6-174