IMPLEMENTACIÓN DE DOCSIS 3.0 Y MEJORAS EN RETORNOATVC Jornadas 2010<br />Alfredo Panciera<br />apanciera@cablevision.com.a...
Agenda<br /><ul><li>Evolución DOCSIS
DOCSIS 1.0, 1.1, 2.0 y 3.0
Implementación DOCSIS 3.0
¿Qué debemos evaluar?
DS y US
¿Está preparada la red?
Oportunidades de mejora
Ingeniería de tráfico
Portadoras de US de 6,4 MHz y 64QAM
6,4 MHz
64QAM
Lasers
Tener en cuenta
S-CDMA
Preguntas</li></li></ul><li>Evolución DOCSIS<br />
Evolución de DOCSIS<br /><ul><li>DOCSIS 1.0
La especificación DOCSIS consiste en varios documentos que cubren todos los aspectos de la arquitectura requerida para ofr...
Cable Módem to CPE interface (CMCI)
Cable Modem terminationSystem – Network Side Interface
RF Interface Specification
TelephoneReturn Interface
Security (BaselinePrivacy)
OperationsSupportSystem Interface (OSSI)</li></li></ul><li>Evolución de DOCSIS<br /><ul><li>DOCSIS 1.1
Interoperabilidad con DOCSIS 1.0
Calidad de Servicio (QoS) : Permite priorizar el tráfico de paquetes según la aplicación o la importancia del cliente.
Garantiza ancho de banda
Garantiza latencia
Clasificación de paquetes e identificación de flujos
Mejoras en la eficiencia del ancho de banda:
Fragmentación : Fragmentación de paquetes grandes para facilitar la asignación de capacidad para servicios tipo CBR (ej vo...
Concatenación : Agrupación de paquetes pequeños para incrementar el throughput.
PayloadHeaderSupression (PHS): Mejora la utilización del ancho de banda.</li></li></ul><li>Evolución de DOCSIS<br /><ul><l...
Agrega capacidades a nivel físico mediante modos de modulaciones avanzadas en el upstream para ampliar su capacidad:
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Atvc 2010 implementación de docsis 3.0 y mejoras en retorno

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La presentación comienza con un repaso de las nuevas prestaciones del DOCSIS 3.0, aborda los tips para hacer un máximo aprovechamiento de los beneficios que aporta el nuevo estándar.
Además se refiere a las mejoras que introduce en el retorno, como el uso de portadoras moduladas en 64 QAM y SCDMA, permitiendo el uso de la banda baja del espectro, hoy desaprovechada en la mayoría de las operaciones.

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  • CableLabs: Fundada en 1988 por las empresas que operan la televisión por cable. Las especificaciones de interfaz abierta son escritas en conjunto con los miembros y los proveedores de productos.La primera especificación DOCSIS 1.0, publicada en marzo de 1997, la versión 1.1 en abril de 1999, la versión 2.0 fue publicada en enero de 2002 y en agosto de 2006 salieron a la luz las especificaciones finales del DOCSIS 3.0.
  • Advanced PHY: técnicas de modulación que permiten utilizar modulaciones más altas y manejo más eficiente del espectro de retorno en RF mediante la cancelación de ruido impulsivo. Advanced Time Division Multiplexing (ATDMA) y Synchronous Code Division Multiple Access (SCDMA)
  • Preecualización: los coeficientes de preeculización se calculan durante el proceso de ranging del CM (RNG-REQ y RNG-RSP) y se recalculan y reenvían en forma periódica , de esta forma el CM usa los coeficientes que le envía en CMTS para distorsionar la señal de manera que esta distorsión sea aproximadamente la inversa de las distorsiones del camino de upstream. Así la señal viaja a través de la red y llega libre de distorsiones al CMTS.
  • Early Authentication Encriptation : la autenticación se realiza inmediatamente después de haber completado el ranging.
  • DFB : Distributed Feedback64QAM: 27 dB post.
  • Recomendación : rango dinámico de 12 dB.Clipping : Poner el analizador por encima de 42 Mhz y veo los picos por encima de esa freq.
  • TDMA: Time DivisionMultiple AccessIngressNoiseCancellation : no estaba oficialmente incluido en las spec de D 2.0, si están en las de D 3.0En las redes HFC no existe el ruido impulsivo en ausencia del ingress o narrowbandinterference. El ruido impulsivo y el ingress ocurren siempre juntos, mientras que la interferencia puede apareer y desaparecer. ATDMA usa FED y byte interleaving para mitigar el ingress y el impulsivenoise, mientras que SCDMA usa time spreading y framming: -Reed- Solomam (RS) FEC: utiliza datos adicionales (overead) que permite detectar y corregir errores.-Byte Interleaving: separa datos durante la transmisión, si una porción de los datos se corrompe por ruido, entonces los errores aparecen separados, cuando el CMTS junta los datos permite que el FEC trabaje en forma más eficiente.-Time Spreading: al hacer la transmisión más larga permite que la transmisión dure más que el ruido impulsivo.-Framming: reparte bytes sobre múltiples codewords RS, similar al byte interleaving de ATDMA.
  • CDMA: CodeDivisionMultiple AccessIngressNoiseCancellation : no estaba oficialmente incluido en las spec de D 2.0, si están en las de D 3.0.Un ruido impulsivo que afecta a 20 símbolos en TDMA/A-TDMA afecta sólo el 20% de un símbolo en S-CDMA.
  • IngressNoiseCancellation : no estaba oficialmente incluido en las spec de D 2.0, si están en las de D 3.0.Un ruido impulsivo que afecta a 20 símbolos en TDMA/A-TDMA afecta sólo el 20% de un símbolo en S-CDMA.spreadingintervals: intervalo de estiramiento es configurable pero no conviene modificarlo.
  • Imagínese una habitación llena la gente, todos intentando tener conversaciones con otra persona (parejas en la que uno habla y otro escucha).  En TDMA cada persona toma turnos para hablar. Estos turnos son cortos por lo que dicen solo una oración a la vez, a una velocidad norrmal. Como nunca hay más de una persona hablando en la habitación, nadie tiene que preocuparse por ser escuchado. En CDMA las personas hablan al mismo tiempo, pausadamente, pero todas las parejas hablan distintos idiomas. Como los oyentes sólo entienden el idioma de su pareja no se preocupan por lo que dicen el resto.
  • Atvc 2010 implementación de docsis 3.0 y mejoras en retorno

    1. 1. IMPLEMENTACIÓN DE DOCSIS 3.0 Y MEJORAS EN RETORNOATVC Jornadas 2010<br />Alfredo Panciera<br />apanciera@cablevision.com.ar<br />Gerencia Técnica<br />
    2. 2. Agenda<br /><ul><li>Evolución DOCSIS
    3. 3. DOCSIS 1.0, 1.1, 2.0 y 3.0
    4. 4. Implementación DOCSIS 3.0
    5. 5. ¿Qué debemos evaluar?
    6. 6. DS y US
    7. 7. ¿Está preparada la red?
    8. 8. Oportunidades de mejora
    9. 9. Ingeniería de tráfico
    10. 10. Portadoras de US de 6,4 MHz y 64QAM
    11. 11. 6,4 MHz
    12. 12. 64QAM
    13. 13. Lasers
    14. 14. Tener en cuenta
    15. 15. S-CDMA
    16. 16. Preguntas</li></li></ul><li>Evolución DOCSIS<br />
    17. 17. Evolución de DOCSIS<br /><ul><li>DOCSIS 1.0
    18. 18. La especificación DOCSIS consiste en varios documentos que cubren todos los aspectos de la arquitectura requerida para ofrecer un servicio completo end-to-end, por ejemplo:
    19. 19. Cable Módem to CPE interface (CMCI)
    20. 20. Cable Modem terminationSystem – Network Side Interface
    21. 21. RF Interface Specification
    22. 22. TelephoneReturn Interface
    23. 23. Security (BaselinePrivacy)
    24. 24. OperationsSupportSystem Interface (OSSI)</li></li></ul><li>Evolución de DOCSIS<br /><ul><li>DOCSIS 1.1
    25. 25. Interoperabilidad con DOCSIS 1.0
    26. 26. Calidad de Servicio (QoS) : Permite priorizar el tráfico de paquetes según la aplicación o la importancia del cliente.
    27. 27. Garantiza ancho de banda
    28. 28. Garantiza latencia
    29. 29. Clasificación de paquetes e identificación de flujos
    30. 30. Mejoras en la eficiencia del ancho de banda:
    31. 31. Fragmentación : Fragmentación de paquetes grandes para facilitar la asignación de capacidad para servicios tipo CBR (ej voz y video)
    32. 32. Concatenación : Agrupación de paquetes pequeños para incrementar el throughput.
    33. 33. PayloadHeaderSupression (PHS): Mejora la utilización del ancho de banda.</li></li></ul><li>Evolución de DOCSIS<br /><ul><li>DOCSIS 2.0
    34. 34. Agrega capacidades a nivel físico mediante modos de modulaciones avanzadas en el upstream para ampliar su capacidad:
    35. 35. QPSK, 8 QAM 16 QAM, 32 QAM, 64 QAM y 256 QAM
    36. 36. A-TDMA (Advanced Time DivisionMultiple Access)
    37. 37. S-CDMA (SynchronousCodeDivisionMultiple Access)
    38. 38. Avances en la inmunidad al ruido mediante mejoras en las técnicas de FEC (Forward Error Correction)
    39. 39. Efectivo para reducir los errores en la transmisión debido al ingreso de ruido en la banda de retorno. </li></li></ul><li>DOCSIS Evolución de las Especificaciones<br />DOCSIS 1.0<br />DOCSIS 1.1<br />DOCSIS 2.0<br /><ul><li> Estándar data-over- cable básico
    40. 40. Sin Calidad de Servicio
    41. 41. Baseline Privacy
    42. 42. 0,32 – 10 Mbps US
    43. 43. 30 – 42 Mbps DS
    44. 44. Capacidades D1.0 Full mas:
    45. 45. Calidad de Servicio
    46. 46. IP Multicast
    47. 47. Fragmentación y concatenación de paquetes
    48. 48. Baseline Privacy Plus
    49. 49. 8-tap Pre-EQ
    50. 50. SNMP v3
    51. 51. 0,32 – 10 Mbps US
    52. 52. 30 – 42 Mbps DS
    53. 53. Capacidades D1.1 Full mas:
    54. 54. Incremento de BW en upstream
    55. 55. Técnicas de mitigación del ruido
    56. 56. Mejoras en el FEC
    57. 57. 24-tap Pre-EQ
    58. 58. 0,32 – 30 Mbps US
    59. 59. 30 – 42 Mbps DS</li></ul>(*)<br />(*)DMPI DOCSIS MAC-PHY Interface<br />
    60. 60. DOCSIS Evolución de las Especificaciones<br />DOCSIS 3.0 – Key Drivers<br /><ul><li>Mayor ancho de banda por cliente.
    61. 61. Competir con xDSL, FTTx.
    62. 62. Más servicios sobre la actual planta HFC.
    63. 63. Capacidad para subir y bajar video.
    64. 64. Escalabilidad Independiente (DS vs US).
    65. 65. Quitar las limitaciones de IPV 4.
    66. 66. Aumentar Seguridad.</li></li></ul><li>DOCSIS Evolución de las Especificaciones<br />DOCSIS 3.0 <br /><ul><li>Es la cuarta evolución de DOCSIS.
    67. 67. Permite realizar ChannelBonding en DS y US.
    68. 68. Incrementa el DS 160 Mbps o mas (4 canales o más)
    69. 69. Incrementa el US 120 Mbps o mas (4 canales o más)
    70. 70. La banda de retorno va de 5 a 85 MHz.
    71. 71. La banda de Directa va de 108 a 1002 MHz.
    72. 72. Mejora cuestiones de seguridad.
    73. 73. Soporte de IPv6.
    74. 74. IP Multicast:
    75. 75. Soporte de SSM (SourseSpecificMulticast)
    76. 76. Soporte de QoS para Multicast
    77. 77. PHS para Multicast
    78. 78. QoS y Autorización</li></li></ul><li>DOCSIS Evolución de las Especificaciones<br /><ul><li>DOCSIS 3.0 (cont.)
    79. 79. Seguridad:
    80. 80. Provisioning Seguro.
    81. 81. TFTP Proxy.
    82. 82. CertificateRevocation Management
    83. 83. ConfigurationFileLearning.
    84. 84. EarlyAuthenticationEncriptation.
    85. 85. Encripción AES: 128 bits, 3,4x10^38 posibles llaves.
    86. 86. SourceAddressVerify: Paquetes no provenientes de IPs válidamente otorgadas son dropeados. </li></li></ul><li>Implementación de DOCSIS 3.0<br />
    87. 87. Implementación DOCSIS 3.0<br /><ul><li>Evaluar:
    88. 88. Necesidad de mercado:
    89. 89. Aumentar el BW en los servicios de CM.
    90. 90. Cambio en los perfiles de tráfico de clientes.
    91. 91. Simetría DS-US.
    92. 92. Planta Interna y Externa
    93. 93. Reducir la cantidad de chasis por Hub, por falta de espacio, consumo, refrigeración, etc.
    94. 94. I-CMTS y/o M-CMTS.
    95. 95. Segmentar nodos para reducir la cantidad de HHP por Área de Servicio.
    96. 96. Preservar la Inversión:
    97. 97. Reutilizar chasis incrementando su capacidad con el agregado de placas DOCSIS 3.0.</li></li></ul><li>Implementación DOCSIS 3.0<br />Upstream atado al Dowsnstream:<br /><ul><li>Hasta DOCSIS 2.0:
    98. 98. Crecimiento en ports de US atado al crecimiento en ports de DS.
    99. 99. Provoca sobredimensionamiento en US.
    100. 100. Ejemplo:
    101. 101. Un nodo necesita dos canales de DS.
    102. 102. En US necesita cuatro canales  no es posible utilizar el resto de los ports de US de la placa en otro nodo.</li></li></ul><li>Implementación DOCSIS 3.0<br />Estado de las interfaces de US<br /><ul><li>DOCSIS 3.0:
    103. 103. Crecimiento “independiente” en ports de US respecto de ports de DS.
    104. 104. ¿Cómo aprovechamos los ports o aumentamos el BW en US?
    105. 105. División de nodos.
    106. 106. Duplicar el ancho de banda del canal  3,2 MHz a 6,4 MHs. (1)
    107. 107. Aumentar la modulación  32QAM, 64QAM (2).
    108. 108. Agregar portadoras  Utilización de TODO el espectro de retorno (3).</li></ul>(1), (2) y (3) DOCSIS 2.0 !!!<br />
    109. 109. ¿La red está preparada para migrar a DOCSIS 2.0?<br /><ul><li>Pasar a portadoras de 6,4 MHz disminuye 3 dB el SNR del canal.
    110. 110. Aumento de modulación:
    111. 111. Mayores niveles de SNR: 16 QAM24 dB, 64QAM27dB.
    112. 112. Cambiar procedimientos de mantenimiento de la red HFC.
    113. 113. Disminuye la potencia de TX de los CM: 16QAM55 dBmv, 64QAM 54 dBmv.
    114. 114. Lasers utilizados:
    115. 115. Pueden no ser aptos para soportar varias portadoras con modulaciones mayores a 16QAM.
    116. 116. Cambiar CM DOCSIS 1.0 y 1.1.</li></ul>Implementación DOCSIS 3.0<br />
    117. 117. Implementación DOCSIS 3.0<br /><ul><li>Oportunidades de mejoras
    118. 118. Ventajas de balanceo dinámico en DS.
    119. 119. Optimiza la utilización de los DS ante picos de tráfico.
    120. 120. Distribuye CMs de alta actividad entre todos los canales de DS para obtener promedios de utilización similares.
    121. 121. Ventajas de ChannelBonding en DS y US.
    122. 122. Posibilidad de brindar servicios de alta gama repartiendo el tráfico de un solo CM sobre cuatro canales.
    123. 123. Incremento en la capacidad de los CMTS.
    124. 124. Se incorporan placas con mayor densidad de QAM por port de DS.
    125. 125. Optimización de la inversión.
    126. 126. Se puede crecer en DS y US de manera independiente.</li></li></ul><li>Implementación DOCSIS 3.0<br /><ul><li>Ingeniería de Tráfico
    127. 127. Analizar si el método de diseño actual es válido para DOCSIS 3.0.
    128. 128. Las combinaciones se arman por Grupos de Servicios (conjuntos de nodos) en base al tráfico necesario.
    129. 129. Determinar la cantidad máxima de portadoras de DS y US que se van a usar por GS.
    130. 130. Evaluar la necesidad de realizar recombinaciones ópticas.</li></li></ul><li>Implementación DOCSIS 3.0<br />Ingeniería de detalle<br />
    131. 131. Ingeniería de detalle<br />Implementación DOCSIS 3.0<br />
    132. 132. <ul><li>Consideraciones Adicionales:
    133. 133. Upgrade de SW de los CMTS.
    134. 134. Chequeo de revisiones de HW.
    135. 135. Upgrade de FW de los CM.
    136. 136. Preparar los sistemas de monitoreo y gestión.
    137. 137. Capacitar.</li></ul>Implementación DOCSIS 3.0<br />
    138. 138. Portadoras de US de 6,4 MHz y 64QAM<br />
    139. 139. <ul><li>6,4 MHz
    140. 140. Ventajas:
    141. 141. Duplica el BW disponible sin necesidad de aumentar la modulación o utilizar otro port de US.
    142. 142. No es necesario cambiar procedimientos de mantenimiento en la red.
    143. 143. Se puede implementar rápidamente.
    144. 144. Desventajas:
    145. 145. Disminuye 3 dB el SNR, debe ser compensado en el CMTS (recomendado).
    146. 146. Antes de aumentar en 3dB el powerlevel en el CMTS se debe verificar el nivel de transmisión de los CM.
    147. 147. Si no se aumenta el powerlevel se debe verificar el SNR del nodo.</li></ul>US 6,4 MHz y 64QAM<br />
    148. 148. <ul><li>64 QAM
    149. 149. Ventajas:
    150. 150. Duplica el BW disponible sin necesidad de utilizar otro port de US.
    151. 151. Desventajas:
    152. 152. Es necesario tener un retorno limpio.</li></ul>US 6,4 MHz y 64QAM<br />
    153. 153. US 6,4 MHz y 64QAM<br />Lasers<br />
    154. 154. US 6,4 MHz y 64QAM<br />Lasers (cont.)<br />Lasers FP:<br />No pueden manejar el BER necesario para utilizar varios canales.<br />Se recomienda no usar más de uno o dos canales con lasers FP.<br />Rango dinámico de 2 dB para manejo de ruido y clipping.<br />Lasers DFB:<br />Son los recomendados para este tipo de portadoras.<br />Rango dinámico de 19 dB para manejo de ruido y clipping.<br />
    155. 155. <ul><li>Tener en cuenta:
    156. 156. CM DOCSIS 2.0.
    157. 157. Potencia de entrada a los lasers.
    158. 158. No utilizar frecuencias altas (group-delay) o muy bajas (ingreso de ruido). Recomendado 20 a 30 MHz (A-TDMA).
    159. 159. Ajuste correcto coaxil y fibra.
    160. 160. Procedimientos de instalación domiciliaria correctos.
    161. 161. Utilizar perfiles de modulación adecuados al tipo de red.
    162. 162. SNR (MER) sin ecualización 27 dB o mayor.
    163. 163. Utilizar preecualización para mitigar distorsiones lineales.</li></ul>US 6,4 MHz y 64QAM<br />
    164. 164. S-CDMA<br />
    165. 165. <ul><li>Es la evolución de DOCSIS 1.X TDMA.
    166. 166. Cuenta con las siguentes mejoras:
    167. 167. Ecualizador de hasta 24 Taps.
    168. 168. IngressNoiseCancellation.
    169. 169. Mayor Symbol Rate (MAX: 5120 ksym/s @ 6,4MHz).
    170. 170. Soporta modulaciones mayores (hasta 64QAM).
    171. 171. Incrementa la inmunidad contra el ruido (FEC).</li></ul>A-TDMA<br />Motorola - ADVANCED RETURN PATH TECHNIQUES<br />
    172. 172. <ul><li>Agregado en DOCSIS 2.0.
    173. 173. Es robusto ante el ruido impulsivo, por su capacidad de extender las transmisiones en el tiempo.
    174. 174. No disminuye necesariamente la capacidad del canal.</li></ul>S-CDMA<br />Motorola - ADVANCED RETURN PATH TECHNIQUES<br />
    175. 175. <ul><li>Los símbolos son transmitidos en forma simultánea usando hasta 128 códigos (ortogonales) diferentes, estira la transmisión de los símbolos en el tiempo, por lo que la probabilidad de que lo afecte el ruido impulsivo es menor.</li></ul>S-CDMA<br />Motorola - ADVANCED RETURN PATH TECHNIQUES<br />
    176. 176. S-CDMA<br />Ejemplo TDMA<br />Ejemplo CDMA<br />
    177. 177. <ul><li>Ventajas:
    178. 178. Mayor inmunidad contra el ruido impulsivo (beneficio por debajo de los 20 MHz).
    179. 179. Encabezados menores que en A-TDMA Mayor eficiencia en paquetes menores a 128 Bytes (Ej. VoIP).
    180. 180. Desventajas:
    181. 181. Menos robusto frente a ingressnoise (más predominante que ruido impulsivo en redes HFC).
    182. 182. Mayores picos de potencia (un canal S-CDMA tiene una potencia igual a 4 canales TDMA o 2 A-TDMA) Lasers FP no podrán soportar mas de 2 canales S-CDMA.</li></ul>S-CDMA<br />Motorola - ADVANCED RETURN PATH TECHNIQUES<br />
    183. 183. S-CDMA<br />S-CDMA Permite:<br /><ul><li>Incrementar la capacidad del retorno hasta un 50%, usando partes del espectro que no se pueden aprovechar con A-TDMA.
    184. 184. Eliminar o diferir la división de nodos.</li></ul>Motorola - ADVANCED RETURN PATH TECHNIQUES<br />
    185. 185. Preguntas??<br />Alfredo Panciera<br />apanciera@cablevision.com.ar<br />Plataformas de Acceso - ORD<br />Gerencia Técnica<br />

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