Sistemas de Telecomunicación II

Tecnología HFC en España

Miguel Ortega HernándezDiego Rioja Guedán

DefiniciónUna red HFC es una red de telecomunicaciones

por cable que combina la fibra óptica y el cable coaxial como soportes de la transmisión de las señales.

Las redes basadas solo en cable coaxial se ven muy limitadas en los servicios que pueden ofrecer (unidireccional).

HFC ofrece casi todo tipo de servicio por un único acceso y de manera integrada, reemplazando parte de la red coaxial con fibra óptica.Mayor capacidad (servicios)Mayor alcance (distancia)Bidireccionalidad.

ArquitecturaConfiguración en forma

de anillos multipunto.Anillos

primarios(transporte)Anillos

secundarios(fibra)De los anillos

secundarios salen acometidas de red coaxial.

Topología más lógica que física (en la mayoría de los casos)

Elementos de la red

La red se compone de tres partes:

CabeceraRed troncalRed de distribución

Cabecera Se establecen todas la interconexiones con otras redes de transporte

fijas o móviles, así como los servidores de acceso a los diferentes servicios, y el servicio telefónico.

La cabecera forma parte de una red de transporte interurbano. Una red óptica que interconecta las cabeceras de servicios de varias

poblaciones, como soporte de transporte de los servicios prestados.

Dentro de la cabecera se distinguen dos partes diferenciadas: Cabecera de servicios.

Origen de las señales que se transmiten a través de la red. Contiene los equipamientos y sistemas que permiten a los operadores prestar

de manera integrada todos los servicios.

Cabecera óptica o de trasmisión. Equipamiento óptico capaz de dar soporte a los servicios a transmitir en la red.

Red troncal

Red troncal primariaRed óptica que une la

cabecera y los nodos primarios.

Suele seguir topologías en anillo o en estrella, mediante enlaces redundados.

Red troncal secundariaRed óptica que une los nodos

Primarios y los nodos Finales.Nivel de cobertura menor que

la red troncal primaria.

Red de distribución

Se encarga de llevar las señales desde los puntos de distribución hasta los abonados.

Dentro de esta podemos diferenciar tres partes: Red de distribución de coaxial.

Red de cable encargada de la conexión del nodo final con el punto de conexión de red (PCR).

Red de acometida. Parte de la red HFC que salva el tramo entre el PCR, es decir el

tramo de red en el edificio. Red interior de cliente.

Formado por el cable coaxial donde se distribuyen los servicios. Puede llegar un par trenzado si el servicio telefónico es

superpuesto.

Cablemódems

Permite que las redes HFC sean redes de transmisión bidireccional transparentes.

Ofrece al usuario y a otras redes desde la cabecera, interfaces estándar.

Se conectan a la red HFC mediante un conector de cable coaxial de tipo F y al PC a través de una interfaz Ethernet.

El PC ha de disponer de una tarjeta de red. Hacia el usuario se ofrece, a partir de la

cabecera, varios estándares disponibles. Los módems funcionan como pasarelas,

pasando de un protocolo Ethernet al protocolo particular de la red de cable.

En la cabecera se hará el proceso inverso, se convierte el protocolo del cable en algunos de los estándares disponibles, además de realizar ciertas funciones de control sobre el sistema.

Acceso al medio Se trata de asignar el ancho de banda dinámicamente a los usuarios

cuando lo soliciten. En las redes HFC, donde el medio es compartido, es crítico tener un mecanismo que controle el acceso y la asignación de los recursos de la red.

Para ello se usan las siguientes estrategias:

Acceso por contienda CSMA/CD adaptadas a las redes de cable. Estas técnicas desperdician ancho de banda para resolver las

colisiones. Aumentan la probabilidad de colisión al tener que recorrer la señal

la distancia entre el usuario y la cabecera. 

Acceso mediante solicitud-reserva La cabecera controla el acceso al canal ascendente al mismo tiempo

que es el único transmisor del canal descendente. La cabecera indica cuándo y cómo pueden transmitir los módems. Cuando un módem tiene que transmitir solicitará a la cabecera un

determinado número de ranuras para hacerlo.

Acceso al medio

En los accesos bajo contienda la cabecera debe confirmar la correcta recepción de los datos. Sino es así, la estación emisora retransmitirá el paquete en la siguiente oportunidad, asumiendo que la anterior sufrió una colisión.

 La cabecera se encarga de la sincronización de los equipos,

a su vez controla la asignación de ancho de banda permitiendo garantizar la calidad de servicio a cada estación y definir distintos tipos de servicio. Así se puede garantizar un ancho de banda máximo o mínimo, garantizando transmisiones en tiempo real.

Mientras el comportamiento de los sistemas basados enteramente en contienda es bastante impredecible.

Seguridad

Las redes de cable al ser un medio de difusión, y por lo tanto compartido, cualquier usuario con una toma de cable puede acceder al mismo medio que el resto. Así, la información transmitida por el canal llegará a todos los usuarios obligando a la existencia de mecanismos de seguridad que permitan un acceso seguro y privado a los contenidos por parte de cada usuario.

Los cablemódems contemplan una serie de medidas de seguridad:  

Control de acceso al sistema. Tienen una dirección única asignada desde fábrica y deberán

de ser dados de alta desde cabecera antes de poder acceder a la red.

La identificación de los equipos a veces va acompañada también de la identificación de los usuarios, que requieren de un software en su PC que le habilita el acceso a la red con un password.

 

Seguridad 

Gestión remota. Pueden ser gestionados remotamente desde cabecera. Sólo atenderán las órdenes de gestión cuando estas

vengan acompañadas de cierta clave. 

Confidencialidad de las comunicaciones. Son diseñados y configurados para que sólo extraigan

de la red los datos en donde ellos figuran como destinatarios.

Explotación y crecimiento de la red

La topología de las redes HFC permite que el sistema vaya creciendo progresivamente en función de la demanda de utilización del canal de retorno.

La fibra óptica se va acercando más hacia los usuarios, disminuyendo el tamaño del nodo óptico y por tanto el número de abonados que comparten cada canal de retorno.

Con esta filosofía se consigue un sistema escalable en número de usuarios.

Implantación con un elevado coste, lo que le hace irreal en entornos urbanos.

Ejemplo: Se comienza con 200 usuarios por rama del cable coaxial y dependiendo

del volumen de tráfico y diversidad de servicios se va reduciendo esta cantidad hasta 100 usuarios. Los usuarios tienen asignadas distintas velocidades, con lo que a medida que aumenta el número de usuarios que acceden simultáneamente al canal de retorno, va disminuyendo el valor máximo asignado.

Explotación y crecimiento de la red Se puede aumentar el ancho de banda disponible para cada usuario

acercando la fibra óptica al hogar del abonado.

El crecimiento también vendrá dado por el aumento del número de usuarios.

Si el número de abonados aumenta, aumentará la densidad de nodos, debido a que cada nodo puede atender a un número limitado de abonados, con el consiguiente aumento de costes en infraestructura de red.

Planificación de despliegue: Usando canalizaciones ya existente para gas, agua o electricidad, en los

núcleos urbanos. Utilizando los sistemas de alcantarillado de las ciudades.

Al ser instalaciones subterráneas no causan ningún impacto medioambiental, ni ningún tipo de radiación o emisión al exterior.

Estándares En la actualidad existen tres principales estándares de normalización

asociados a los servicios de acceso de datos en las redes HFC:

DOCSIS

DVB-RCC

EuroDOCSIS

OpenCable

Están basados en los cablemódems, que hacen que las redes sean transparentes.

Estándares

DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification)

Es un estándar definido por la industria de la TV por cable para permitir la interoperatividad entre cablemódems y las cabeceras de las redes.

Estándar Velocidades Prestaciones Servicios y beneficios

DOCSIS 1.0 5 Mbps u/s Especificaciones estándarAlta velocidad de datos.

Acceso a Internet

DOCSIS 1.0 (retorno) 10 Mbps u/sCalidad de servicio.

SeguridadDoble capacidad u/s (retorno). Bajo coste

Advanced PHY (retorno) DOCSIS 2.0

30 Mbps u/sS-CDMAA-TDMA

Servicios simétricos. Punto a Punto. Busines-to-

busienes(B2B)

Estándares

DVB-RCC.

Definido para soportar servicios best effort y higher-grade (baja latencia).

Estándar muy atractivo en Europa ya que facilita la compatibilidad con los Set-Top Box DVB muy comunes en Europa.

Complementa los servicios de TV, cumpliendo los estándares de TV europea.

Estándares

EuroDOCSIS

Nacido como extensión de DOCSIS, con el objetivo de cumplir los estándares europeos de televisión, y adaptarse así a las exigencias de estos.

Provee de servicios y rendimientos similares a los prestados por DVB-RCC, si bien el nivel de integración con los STB’s es ligeramente inferior.

EstándaresOpenCable

Definido por la Cable TV industry para permitir la interoperatividad entre Set-Top-Box y cabeceras Video.

Crea una plataforma común para desarrollar servicios interactivos, salvando el problema de los sistemas operativos propietarios.

Posee una amplia gama de servicios por combinar tanto a DVB como a DOCSIS.

Combina las especificaciones para video digital de MPEG2, la capacidad de DVB para aplicaciones básicas de bajo consumo de ancho de banda, con la DOCSIS para aplicaciones IP de alto consumo de ancho de banda.

Servicios HFCHFC es capaz de ofrecer y soportar todos los servicios por un

único acceso y de forma integrada.

En España, la mayoría de la redes HFC superponen una red de transporte SDH de alta velocidad, que les capacita para todo tipo de servicios de transporte, acceso telefónico y de datos.

Los servicios clásicos de las redes HFC son:

TV Telefonía Internet Otros servicios interactivos

Servicios HFCServicio de distribución de TV:

Difusión de señales de televisión analógica y digital.

Requiere una bidireccionalidad mínima y de baja capacidad al enviarse muy poca información por el canal ascendente.

Suele usar un decodificador para adaptar las señales a los receptores de TV.

Ofrece servicios como:PPV, donde se elige el contenido que se desea,VoD (Video On Demand).

Las redes HFC son idóneas para estos servicios tanto por ancho de banda, como por la posibilidad de interactividad por el canal de retorno.

Servicios HFC Servicio de telefonía o servicios de voz:

Puede ser integrado en las redes de cable debido a la bidireccionalidad, que provee el canal de retorno.

Debido a las características que presentan requieren comunicación en tiempo real, baja latencia y un ancho de banda constante .

Existen dos alternativas, la Telefonía integrada y la Telefonía Superpuesta. En el servicio de Telefonía integrada se hace uso de la propia capacidad

de la red HFC para cursar el tráfico telefónico. La Telefonía superpuesta, usa una red superpuesta (SDH generalmente)

para llegar hasta las proximidades del usuario. La ventaja de dicho método es que no comparte el espectro con el canal de retorno, liberándolo para otros servicios.

Las redes HFC se adaptan a los servicios de voz con las mismas funcionalidades de las redes de conmutación de circuitos.

La actual tendencia es dar voz sobre IP (VoIP), que permite implementar nuevos servicios con menor coste y evita la dependencia de un solo suministrador.

Servicios HFC Servicio de Internet y datos:

Se realizan a través de los cablemódems, que posibilitan la transmisión y recepción de la información entre usuario y cabecera con velocidades del orden de Mbps.

Las grandes velocidades ofrecidas posibilitan servicios que implican la transmisión de voz, datos, imágenes fijas o animadas y video digitalizado, como la videoconferencia o servicios web.

Estos servicios de banda ancha requieren bidireccionalidad.

Servicios avanzados e interactivos.

TV de alta definición y audio digital, gracias a la alta capacidad del ancho de banda descendente.

Teletexto interactivo, videojuegos interactivos, que requieren interactividad y tiempos de respuesta pequeños entre los usuarios de la red.

TVIP: La gran oportunidad de negocio

Los factores que posibilitan la implantación de servicios de audio y voz a través de redes ip son: El crecimiento del ancho de banda de Internet en los hogares. El crecimiento en el uso del protocolo IP

Gran cantidad de canales de TV recibidos por la misma infraestructura. por la que nos llegan otros servicios, como la banda ancha o el teléfono.

A través de cable coaxial (en el caso de las redes HFC), o a través del cable de pares (en el cado de xDSL).

El empaquetamiento de servicios junto con el de internet forma parte de la estrategia de los operadores en España.

  Las empresas del sector no esperan que la IPTV genere un beneficio

significativo a corto plazo, pero sí que lo haga en un periodo de unos tres años.

TVIP: La gran oportunidad de negocio

Se predice un fuerte crecimiento del mercado IPTV, la mayor parte de la cual vendrá generada por los servicios de vídeo. 

Se estima que las ventas de equipos para IPTV crezcan mucho, siempre y cuando el binomio beneficio-inversión de los operadores IPTV sea el adecuado.

  Voces discordantes advierten a los operadores que mediten sus

decisiones de implementación de triple play, habida cuenta de la magnitud de la inversión necesaria en un mercado sometido a gran presión competitiva.

 

El servicio IPTV sigue evolucionando y en la actualidad dispone de gran cantidad de utilidades añadidas como, por ejemplo, el uso del televisor como portal de servicios telemáticos en casa del usuario.

TVIP: La gran oportunidad de negocio Aunque actualmente el servicio básico sigue siendo la distribución de canales

de vídeo y audio, se está enriqueciendo con gran número de servicios adicionales, siendo los más populares:

  Pago Por Visión (PPV):

Contenidos en vivo o “premium” de pago. 

Contenidos bajo demanda: total interactividad del usuario con los contenidos ofertados (parada,

pausa, avance rápido o retroceso). 

nPVR (network Personal Video Recorder o Grabador de Vídeo Personal en red): opción para grabar en un vídeo virtual (servidores de red) los contenidos

transmitidos con vistas a su posterior reproducción de manera interactiva.

Time-shifting: interactividad en tiempo real con el canal de televisión que se está reproduciendo.

TVIP: La gran oportunidad de negocio La adopción de la televisión IP es una realidad.

Actualmente en España existen unos 400.000 abonados a IPTV

Según los analistas, se convertirán en 1,5 millones de usuarios en el 2010.

Evolución hacia una “sociedad del ocio” y un aumento del gasto dentro de este campo.

Llamadas de voz y servicio de datos cuyo margen es cada vez menor,

IPTV permite a las operadoras acceder a nuevas líneas de negocio para atacar los gastos de entretenimiento y ocio familiar.

El “ocio como negocio” es ahora el nicho estratégico para las operadoras.

Panorama de la tecnología HFC en EspañaLa tecnología de acceso sobre HFC se puede considerar como

una tecnología de banda ancha madura, y utilizable, pero en continua evolución hacia la creación de una red completamente integrada, desarrollando paulatinamente mayores capacidades de acceso, integración de otras tecnologías, servicios y disponibilidad.

El mercado del cable en España, junto con el ADSL, han marcado el paso en el desarrollo de las telecomunicaciones y la Sociedad de la Información en España.

Actualmente en España existen 4 operadores de cable, que proveen de servicios de TV, Telefonía e Internet, a la mayoría de los principales núcleos urbanos del país.

Hasta el momento, los servicios ofrecidos por los operadores se limitaban a la telefonía fija.

Las actuales tendencias están llevando a ofrecer también telefonía móvil, lo que se denomina el Cuádruple Play.

Panorama de la tecnología HFC en EspañaLa andadura de los sistemas HFC en España es muy reciente, no

llegando ni a una década de vida operativa. En 1999, puede decirse que el cable inició su implantación con carácter general.

El mercado de los operadores del cable se configuró alrededor de tres plataformas:Telefónica de Cable S.A.Cableuropa S.A. (Entorno ONO)AOC (Agrupación de Operadores de Cable) que agrupa a 11

grandes operadoras de cable.

En España actualmente el servicio de cable está en plena auge y expansión.

Pese a que deben hacer frente a Telefónica, paulatinamente se están haciendo un hueco muy importante, siendo la alternativa más competitiva a los servicios del gigante español.

Panorama de la tecnología HFC en EspañaEl servicio de las redes HFC, se contempla como uno de los de mayor

crecimiento en el mercado urbano, aunque mucho menor en núcleos de población baja.

La tendencia de las diferentes empresas del cable es la de sustituir progresivamente la planta de coaxial por fibra óptica, acercando la fibra hacia el usuario (FTTH, FTTC, EFM).

A medida que el coste de los equipos ópticos sean más asequibles más se acercará la fibra óptica al usuario.

El acceso a alta velocidad a redes de datos (Internet, Intranets, VPN’s, etc.) mediante cablemodems parece que se va a convertir en uno de los principales atractivos de estas redes y una fuente importante de ingresos, si finalmente no se convierte en la fuente principal.

También soporta aplicaciones multimedia y VoD (Video on Demand), videoconferencia, etc. requieren elevadas tasas binarias (de varios Mbps), capacidad que no está disponible en cualquier sistema de acceso.

Panorama de la tecnología HFC en EspañaLos operadores de las redes HFC están también altamente

interesados en ofrecer telefonía a sus clientes, tanto residenciales como empresariales. Dos opciones están posibles,

Integrar el servicio en la red de coaxial, multiplexando el tráfico telefónico en el ancho de banda disponible,

Solución conocida como overlay, consistente en desplegar una red de par trenzado que haga las veces del bucle de abonado de cada usuario.

Pese a los elevados costes del despliegue de este tipo de redes, esta inversión puede ser amortizada mediante la prestación simultánea de una gran variedad de servicios.

TV, Internet y telefonía forman la matriz del servicio, pero servicios tales como alquiler de excedentes de la capacidad de transmisión del troncal de fibra (fibra oscura) o servicios de intranets, son muy interesantes para empresas e instituciones que requieran crear redes privadas virtuales o interconexión remota para servicios de datos y telefonía, y no requieren de infraestructura propia.

Panorama de la tecnología HFC en España

Los accesos instalados para operadores de cable suponen el 29,42% del total de accesos instalados en España.

Dentro de los accesos para cable, sólo el 9% corresponden a la tecnología HFC, mientras que el 86,77% lo forman accesos de compuestos por HFC y par de cobre.

Panorama de la tecnología HFC en España

Los clientes que tienen contratado un servicio de cable suponen el 15,9% del mercado, destacando por encima de todos el operador ONO.

Todos ellos ofrecen el servicio integrado de telefonía (móvil y fija), TV e internet, es decir, el llamado cuádruple play, exceptuando Telecable de Asturias, que no ofrece la telefonía móvil.