1. QUÉ ES... DOCSIS 3.0: soluciones tecnológicas para la
Tomás Arribas Navarro Oscar Antón Molina
Departamento de Tecnología Departamento de Tecnología
de ONO de ONO
DOCSIS 3.0: soluciones
tecnológicas para la velocidad
ultrarrápida
Las tecnologías dominantes de acceso a Internet de banda ancha actualmente (xDSL y Cable) y su cre-
ciente desarrollo, demandan una vía evolutiva garantizada tanto en términos de capacidad como de ser-
vicios.
Las tecnologías de acceso En ONO, conscientes de la gresivo del sector del Cable (UPC,
mediante fibra hasta el hogar necesidad de satisfacer la crecien- Kabel Deutschland, Ziggo, Virgin
(FTTH) suponen una alternativa te demanda de velocidades ultra- Media).
costosa y cuestionada frente al cre- rrápidas, se decidió buscar alterna-
cimiento de tecnologías de acceso tivas para mejorar la capacidad de Considerando la red ya disponi-
inalámbrico y por ello la alternati- velocidad a través de soluciones ble, implementar el DOCSIS 3.0
va a ampliar la red de servicios tecnológicas. sobre nuestras redes supone una
sobre la red de Cable ya existente ventaja tecnológica para al dispo-
se posiciona como una decisión La cooperación de los operado- ner de estas nuevas velocidades en
óptima en términos tecnológicos y res del sector ha sido decisiva para muy corto espacio de tiempo sin
estratégicos. En la Figura 1 se impulsar el desarrollo de la tecno- tener que desplegar un nuevo
muestra el modelo de despliegue logía DOCSIS 3.0, La experiencia medio de acceso. La fuerte inver-
de servicios actual sobre red de en EuroCable Labs ha permitido sión inicial que realizó ONO en
Cable. un despliegue coordinado y pro- construir su red, 9.000 millones de
Figura 1: Arquitectura General de red HFC.
60 octubre-noviembre 2010 183

2. QUÉ ES... DOCSIS 3.0: soluciones tecnológicas para la velocidad ultrarrápida
euros, nos permite ahora imple-
mentar esta nueva tecnología para
los 7 millones de hogares que con-
forman la red de ONO
Algunas
consideraciones
teóricas sobre el
EuroDOCSIS 3.0:
- La capacidad de un canal.
La velocidad máxima de nave-
gación queda limitada por el teo-
rema de Shannon (1), éste determi-
na la capacidad de un canal, en
función de la relación señal/ruido
del mismo.
(1)
Esta expresión representa en la
Figura 2 el límite de codificación
Figura 2: Teorema Shannon
(bit / herz) en función del cociente
de potencia media de la señal uti-
lizada y el ruido presente en el mayores tasas de transferencia es
canal. la QAM (símbolo triangular),
Se denomina ‘región practica- mientras que para la misma tasa,
ble’ a la zona inferior a la función se requiere mayor potencia de
que representa la tasa de codifica- transmisión para modulaciones
ción máxima alcanzable, sin pre- MPSK.
cisar el sistema de codificación.
Siempre que se trabaje por debajo - Modulación QAM, espectro y
de la curva de la gráfica 1 será ancho de banda:
posible decodificar la señal trans- Una Red HFC está especialmen-
mitida reduciendo la probabilidad te ideada para la transmisión de
de error tanto como se desee, señales analógicas, bien de seña-
mientras que por encima de la grá- les analógicas Moduladas en
fica no se podrá garantizar la tasa amplitud (AM – Amplitude Modu-
de error en la decodificación. lation) o bien señales digitales
moduladas mediante esquemas en
En términos de eficiencia de uti- Cuadratura (QAM - Quadrature
lización del canal, en la Figura 3 Amplitude Modulation) en las que
se verifica que distintas modula- un determinado número de bits
ciones se sitúan en puntos de (símbolo) se transmite asignándole
mayor o menor eficiencia según la una amplitud y una fase mediante
región de trabajo. una constelación y que será reco-
nocido en el receptor y transfor-
Como se aprecia, según se mada correctamente en los bits
Figura-3: Eficiencia y Modulación.
incrementa la tasa de bits/Hz la originales si el canal no degrada
modulación que permite alcanzar significativamente dicha señal.
183 octubre-noviembre 2010 61

3. QUÉ ES... DOCSIS 3.0: soluciones tecnológicas para la velocidad ultrarrápida
Cuantos más bits por símbolo se En sentido ascendente cada por- siones de ingeniería, versiones úni-
transmitan mayor eficiencia tendrá tadora 16 QAM aporta 10 Mbps ó cas fabricadas ex profeso tanto
el canal, aunque, por contraparti- 20 Mbps dependiendo de si el HW como SW para cumplir con el
da, más sensible será al ruido tér- ancho espectral es de 3.2 MHz o objetivo de las pruebas y de éstas
mico y otras degradaciones del de 6.4 MHz, respectivamente; obtener la información necesaria
canal. para señales 64 QAM estos anchos para que el fabricante pueda
de banda son de 15 Mbps y orientar y priorizar el desarrollo
En Europa el espectro de una 30Mbps, dependiendo del ancho final.
red HFC moderna para el sentido espectral 3.2 o 6.4 MHz, respecti-
Downstream generalmente está vamente. La característica más importan-
comprendido entre 85-870 MHz te de la evolución hacia la tecno-
mientras que el de retorno está Así para un terminal de abona- logía euroDocsis es su gran capa-
comprendido entre 5-65 MHz; en do de última generación (8 porta- cidad, basada en dos puntos
países como EEUU o Japón estas doras) puede alcanzar un ancho de básicos. En primer lugar el incre-
frecuencias varían ligeramente. El banda de hasta 400 Mbps en sen- mento del ancho de banda del
espectro Downstream general- tido descendente y de hasta canal, pasando de los 6 MHz del
mente no sufre excesivamente de 120 Mbps en sentido Upstream. estándar americano (NTSC) a los
ruido térmico y, salvo en frecuen- 8 MHz según la versión europea
cias muy concretas, tampoco sufre Encontrar la solución adecuada (PAL). Y por otra parte por la
interferencias de otras señales; por a la topología de la red HFC de capacidad de agregar múltiples
ello en el canal descendente se ONO, requería analizar diversas canales (bonding) para multipli-
pueden emplear señales de hasta
256QAM (8 bits por símbolo) sin
mayor problema para la prestación “Con las velocidades ultrarrápidas se da
de servicios mediante el estándar
DOCSIS. Cada portadora emplea
respuesta a la demanda de los internautas que
un ancho espectral de 8MHz en el necesitan gran ancho de banda para mantener
Estándar Europeo.
la simultaneidad en varios dispositivos dentro
En el canal de retorno, por el del hogar”
contrario, tanto las interferencias
como el ruido térmico son muy
acusadas y el orden de modula- soluciones y por ello se decidió car tanto la capacidad descen-
ción será sensiblemente inferior al experimentar estos entornos en dente (downstream) como ascen-
de Downstream, esto es 16 QAM, laboratorio y someterlos a un com- dente (upstream).
32 QAM o, cómo máximo, pleto conjunto de pruebas que
64 QAM. Las portadoras Upstream permitieran evaluar sus caracterís- Tras validar las soluciones for-
pueden ser de 3.2 MHz o 6.4 MHz ticas tanto desde el punto de vista males de cada fabricante surgie-
de ancho espectral dependiendo de rendimiento, como de integra- ron dos cuestiones especialmente
de cómo de despejado de ruido se ción. Y finalmente se tomó la deci- sensibles e importantes: la depen-
encuentre el canal. sión en función de los costes de dencia de la velocidad máxima
integración, despliegue, manteni- alcanzable en función de la confi-
En sentido descendente por miento, crecimiento de la red y guración del PC del usuario y la
cada portadora 256 QAM y 8 MHz reutilización de la planta existente, latencia del sitio de descarga y en
de ancho espectral que se añade al resultado elegido solución Integra- segundo lugar el diseño de las
BG se aporta un ancho de banda da Motorota y la solución Modular reglas de ingeniería que debían
de unos 50Mbps, lo que permite Cisco. tenerse en cuenta a la hora de pla-
alcanzar un canal lógico de varios nificar el número de usuarios
cientos de Mbps pudiendo así Durante las pruebas se evalua- máximo por cabecera.
ofrecer al cliente anchos de banda ron versiones muy recientes, a
inalcanzables con otras tecnolo- nivel de desarrollo, de cada tecno- La cuestión sobre las reglas de
gías. logía. No es extraño evaluar ver- ingeniería y dimensionamiento
62 octubre-noviembre 2010 183

4. QUÉ ES... DOCSIS 3.0: soluciones tecnológicas para la velocidad ultrarrápida
Figura 4: Esquema de funcionamiento del Standard DOCSIS 3.0 frente a estándares previos. Se muestra el concepto de
Bonding Group en Downstream y Upstream.
de las cabeceras se enfrentó a la velocidades comienzan a comer- Con las velocidades ultrarrápi-
dificultad de no disponer de un cializarse y el desarrollo de nue- das se da respuesta a la demanda
entorno de 200 a 500 usuarios vos servicios están ya impulsán- de los internautas que necesitan
reales, cuando en ese momento dose, convertidos en medios de gran ancho de banda para mante-
solo se disponía de algunas uni- más calidad, velocidad y simulta- ner la simultaneidad en varios dis-
dades muy recientes de cable- neidad. Los clientes de nuestros positivos dentro del hogar. Su red
modems con versión de ingenie- servicios de banda ancha ya están de fibra óptica mantiene la máxi-
ría. En esta situación se decidió desarrollando el hábito de disfru- ma calidad en todos los servicios
abordar el estudio de reglas de tar de una banda ancha sin límites que se dan al tiempo: voz, televi-
ingeniería utilizando herramien- hacia nuevas formas de entender sión digital, vídeo bajo demanda e
tas de simulación. Para abordar el Internet y las comunicaciones. Internet de alta velocidad y se
modelo de simulación se optó sientan las bases para las futuras
por implementar un modelo de Con la tecnología Docsis 3.0 aplicaciones que el usuario nece-
cabecera simulado según el sobre fibra óptica no existen limita- site.3
método de Monte-Carlo generan- ciones para el usuario. Se puede,
do tráfico mediante distribucio- por ejemplo, jugar a la videocon-
nes controladas de distintos perfi- sola online en una habitación, estar Referencias
les de usuarios, tráfico y clases de haciendo ‘streaming’ de una pelí-
[1] Donald Raskin & Dean Stoneback, edi.
servicio. cula en alta definición en el televi-
Prentice Hall, Broadband Return Systems
sor del salón, tener varios PCs for Hybrid Fiber/Coax Cable TV Networks,
El desarrollo sobre eDOCSIS intercambiando archivos y realizar 1999
3.0 ha supuesto que en 2010 dis- sesiones de chat con videollamada, [2] Kile (2006). E. Casilari, A. Reyes Lecuona,
pongamos de una realidad accesi- entre otras actividades, que está A. Díaz Estrella y F. Sandoval, MODELA-
ble a nivel nacional para todos los cambiando de manera radical la DO DE TRÁFICO TELEMÁTICO
de clientes de ONO. Las nuevas experiencia de navegación. [3] Meta-Analysis via Markov Chain Monte-
Carlo methods – Besag, Mengersen - 1993
183 octubre-noviembre 2010 63