Híbrido fibra-coaxial
Fibra-coaxial híbrida (HFC) es una red de telecomunicaciones de banda ancha que combina fibra óptica y cable coaxial. Los operadores de televisión por cable lo han utilizado habitualmente en todo el mundo desde principios de los años noventa.
En un sistema de cable híbrido de fibra y coaxial, los canales de televisión se envían desde la instalación de distribución del sistema de cable, la cabecera, a las comunidades locales a través de líneas de abonado de fibra óptica. En la comunidad local, un nodo óptico traduce la señal de un haz de luz a radiofrecuencia (RF) y la envía a través de líneas de cable coaxial para su distribución a las residencias de los suscriptores. Las líneas troncales de fibra óptica proporcionan suficiente ancho de banda para permitir servicios adicionales que requieren un uso intensivo de ancho de banda, como el acceso a Internet por cable a través de DOCSIS.
Descripción
La red de fibra óptica se extiende desde las terminales de los operadores de cable. cabecera principal, a veces a cabeceras regionales, y hasta el centro de un vecindario, y finalmente a un nodo de cable óptico a coaxial que normalmente presta servicio a entre 25 y 2000 hogares. Una cabecera maestra normalmente tendrá antenas parabólicas para la recepción de señales de vídeo distantes, así como enrutadores de agregación IP. Algunas cabeceras principales también albergan equipos telefónicos (como centrales telefónicas automáticas) para brindar servicios de telecomunicaciones a la comunidad.
Una cabecera/centro regional o de área recibirá la señal de video de la cabecera principal y le agregará los canales de televisión por cable de acceso público, educativo y gubernamental (PEG) según lo requieran las autoridades locales de franquicia o insertará publicidad dirigida que resulte atractiva. a un área local, junto con Internet desde un CMTS o un CCAP que proporcione Internet y vídeo.
Los QAM de borde separado se pueden usar para proporcionar video modulado QAM, adecuado para transmisión, desde fuentes de video digital, y también se pueden conectar a un CMTS para proporcionar también datos de Internet, en una arquitectura CMTS modular. El vídeo puede codificarse según estándares como DVB-C y datos según DOCSIS, modularse con QAM de borde para vídeo y/o datos, en CMTS para datos o en CCAP para vídeo y datos, y convertirse a portadoras de RF.
Los diversos servicios de CMTS, CCAP y Edge QAM se combinan en una única señal eléctrica utilizando módulos de gestión de RF de cabecera, como divisores y combinadores, y se insertan en un transmisor óptico de banda ancha que, en la práctica, es un módulo transmisor en un " plataforma óptica" o plataforma de cabecera como Arris CH3000 o Cisco Prisma II. Los tipos exactos de equipos utilizados dependen de la empresa que los opera; sin embargo, los CCAP tienen como objetivo reemplazar los CMTS integrados convencionales y los QAM Edge como equipos separados.
Este transmisor óptico convierte la señal eléctrica en una señal modulada ópticamente descendente que se envía a los nodos. Los cables de fibra óptica conectan la cabecera o hub a los nodos ópticos en una topología punto a punto o en estrella, o en algunos casos, en una topología de anillo protegido.
Nodos de fibra óptica
Un nodo de fibra óptica tiene un receptor óptico de banda ancha, que convierte la señal modulada ópticamente descendente procedente de la cabecera o concentrador en una señal eléctrica que llega a los clientes. A partir de 2015, la señal descendente es una señal modulada por RF que normalmente comienza en 50 MHz y oscila entre 550 y 1000 MHz en el extremo superior. El nodo de fibra óptica también contiene un transmisor de ruta inversa o de retorno que envía la comunicación de los clientes a la cabecera. En Norteamérica, esta señal inversa es una RF modulada que oscila entre 5 y 42 MHz, mientras que en otras partes del mundo el rango es de 5 a 65 MHz. Esta señal eléctrica luego se emite a través de un cable coaxial para formar un troncal coaxial.
La parte óptica de la red proporciona una gran flexibilidad. Si no hay muchos cables de fibra óptica hasta el nodo, se puede utilizar la multiplexación por división de longitud de onda para combinar múltiples señales ópticas en la misma fibra. Los filtros ópticos se utilizan para combinar y dividir longitudes de onda ópticas en una sola fibra. Por ejemplo, la señal descendente podría tener una longitud de onda de 1490 nm y la señal de retorno podría tener una longitud de onda de 1310 nm.
Conexión final con los clientes
La porción troncal coaxial de la red conecta entre 25 y 2000 hogares (500 es lo típico) en una configuración de árbol y rama fuera del nodo. Los amplificadores de RF se utilizan a intervalos para superar la atenuación del cable y las pérdidas pasivas de las señales eléctricas causadas por la división o "derivación" del cable. el cable coaxil.
Los cables coaxiales troncales se conectan al nodo óptico y forman una columna vertebral coaxial a la que se conectan cables de distribución más pequeños. Los cables troncales también transportan energía de CA que se agrega a la línea del cable generalmente a 60 o 90 V mediante una fuente de alimentación (con una batería de respaldo de plomo ácido en el interior) y un insertador de energía. La energía se agrega a la línea de cable para que los nodos ópticos, troncales y amplificadores de distribución no necesiten una fuente de energía externa individual. La fuente de alimentación puede tener un medidor de energía al lado según las regulaciones de la compañía eléctrica local. Los cables troncales pueden tener amplificadores troncales.
Desde los cables troncales, se conectan cables de distribución más pequeños a un puerto del amplificador troncal para transportar la señal de RF y la alimentación de CA por calles individuales. Si es necesario, los extensores de línea, que son amplificadores de distribución más pequeños, aumentan las señales para mantener la potencia de la señal de televisión a un nivel que el televisor pueda aceptar. Luego, la línea de distribución se "conecta" y se utiliza para conectar las derivaciones individuales a los hogares de los clientes.
Estas derivaciones de RF pasan la señal de RF y bloquean la alimentación de CA a menos que haya dispositivos de telefonía que necesiten la confiabilidad de energía de respaldo proporcionada por el sistema de alimentación coaxial. El grifo termina en una pequeña caída coaxial utilizando un conector tipo tornillo estándar conocido como conector F.
La gota se conecta a la casa donde un bloque de tierra protege el sistema de voltajes estrados. Dependiendo del diseño de la red, la señal se puede pasar a través de un separador a múltiples televisores o a múltiples cajas de montaje (casas de cable) que pueden conectarse a un televisor. Si se utilizan demasiados separadores para conectar múltiples televisores, los niveles de señal disminuirán, y la calidad de imagen en canales analógicos disminuirá. La señal en los televisores pasados esos separadores perderá calidad y requerirá el uso de un amplificador "drop" o "house" para restaurar la señal.
Transporte sobre la red HFC
Al utilizar multiplexación por división de frecuencia, una red HFC puede transportar una variedad de servicios, incluyendo TV analógica, TV digital (SDTV o HDTV), video a pedido, telefonía y tráfico de Internet. Los servicios de estos sistemas se transmiten mediante señales de RF en la banda de frecuencia de 5 MHz a 1000 MHz.
La red HFC normalmente funciona de forma bidireccional, lo que significa que las señales se transmiten en ambas direcciones en la misma red desde la cabecera/oficina central hasta el hogar, y desde la casa hasta la cabecera/oficina central. Las señales ruta directa o descendente transportan información desde la cabecera/oficina central hasta el hogar, como contenido de vídeo, voz y tráfico de Internet. Las primeras redes HFC, y las muy antiguas redes HFC no actualizadas, son sistemas unidireccionales. Los equipos para sistemas unidireccionales pueden utilizar POTS o redes de radio para comunicarse con la cabecera.
Las señales ruta de retorno o ascendente transportan información desde el hogar hasta la cabecera/oficina central, como señales de control para ordenar una película o tráfico ascendente de Internet. El camino de ida y el camino de retorno se llevan a través del mismo cable coaxial en ambas direcciones entre el nodo óptico y el hogar.
Para evitar interferencias de señales, la banda de frecuencia se divide en dos secciones. En los países que tradicionalmente han utilizado NTSC System M, las secciones son de 52 a 1000 MHz para señales de ida y de 5 a 42 MHz para señales de retorno. Otros países utilizan diferentes tamaños de banda, pero son similares en que hay mucho más ancho de banda para la comunicación descendente que para la comunicación ascendente.
Tradicionalmente, dado que el contenido de vídeo se enviaba únicamente al hogar, la red HFC estaba estructurada para ser asimétrica: una dirección tiene mucha más capacidad de transporte de datos que la otra. La ruta de retorno se usó originalmente solo para algunas señales de control para ordenar películas, etc., lo que requería muy poco ancho de banda. A medida que se han agregado servicios adicionales a la red HFC, como acceso a Internet y telefonía, la ruta de regreso se está utilizando cada vez más.
Operadores de múltiples sistemas
Los operadores de sistemas múltiples (MSO) desarrollaron métodos para enviar los diversos servicios a través de señales de RF en cables de cobre coaxiales y de fibra óptica. El método original para transportar vídeo a través de la red HFC y, todavía el método más utilizado, es mediante la modulación de canales de televisión analógicos estándar, que es similar al método utilizado para la transmisión por aire.
Un canal de televisión analógico ocupa una banda de frecuencia de 6 MHz de ancho en sistemas basados en NTSC, o una banda de frecuencia de 8 MHz de ancho en sistemas basados en PAL o SECAM. Cada canal está centrado en una portadora de frecuencia específica para que no haya interferencias con canales adyacentes o armónicos. Para poder ver un canal modulado digitalmente, un equipo doméstico o local del cliente (CPE), p. Se requieren televisores digitales, computadoras o decodificadores para convertir las señales de RF en señales que sean compatibles con dispositivos de visualización como televisores analógicos o monitores de computadora. La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de EE. UU. ha dictaminado que los consumidores pueden obtener una tarjeta de cable de su MSO local para autorizar la visualización de canales digitales.
Mediante el uso de técnicas de compresión de vídeo digital, se pueden transmitir múltiples canales de televisión estándar y de alta definición en una portadora de frecuencia de 6 u 8 MHz, lo que aumenta 10 veces o más la capacidad de transmisión de canales de la red HFC en comparación con una red totalmente analógica. red.
Comparación con tecnologías de red de la competencia
La línea de abonado digital (DSL) es una tecnología utilizada por las compañías telefónicas tradicionales para ofrecer servicios avanzados (datos de alta velocidad y, a veces, vídeo) a través de cables telefónicos de cobre de par trenzado. Por lo general, tiene una capacidad de transporte de datos menor que las redes HFC y las velocidades de datos pueden estar limitadas por la longitud y la calidad de las líneas.
La televisión por satélite compite muy bien con las redes HFC en la prestación de servicios de transmisión de vídeo. Los sistemas satelitales interactivos son menos competitivos en entornos urbanos debido a sus grandes tiempos de demora en los viajes de ida y vuelta, pero son atractivos en áreas rurales y otros entornos con infraestructura terrestre insuficiente o inexistente.
De manera análoga a HFC, los operadores de centrales telefónicas utilizan la tecnología de fibra en el bucle (FITL) para proporcionar servicios avanzados a los clientes telefónicos a través del bucle local del servicio telefónico antiguo (POTS).
En la década de 2000, las compañías de telecomunicaciones iniciaron importantes implementaciones de fibra a la x (FTTX) como soluciones de red óptica pasiva para ofrecer vídeo, datos y voz para competir con operadores de cable. Estos pueden ser costosos de despliegue, pero pueden proporcionar una gran capacidad de ancho de banda, especialmente para los servicios de datos.