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IMPLEMENTACIÓN DE DOCSIS 3.0 Y MEJORAS EN RETORNO

ATVC Jornadas 2010Alfredo Panciera

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Gerencia Técnica

Agenda

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

Evolución DOCSIS

Evolución de DOCSIS

DOCSIS 1.0

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:

Cable Módem to CPE interface (CMCI) Cable Modem termination System – Network Side Interface RF Interface Specification Telephone Return Interface Security (Baseline Privacy) Operations Support System Interface (OSSI)


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 voz y video) Concatenación : Agrupación de paquetes pequeños para incrementar el

throughput. Payload Header Supression (PHS): Mejora la utilización del ancho de

banda.


DOCSIS 2.0

Agrega capacidades a nivel físico mediante modos de modulaciones avanzadas en el upstream para ampliar su capacidad:

QPSK, 8 QAM 16 QAM, 32 QAM, 64 QAM y 256 QAM A-TDMA (Advanced Time Division Multiple Access) S-CDMA (Synchronous Code Division Multiple Access)

Avances en la inmunidad al ruido mediante mejoras en las técnicas de FEC (Forward Error Correction)

Efectivo para reducir los errores en la transmisión debido al ingreso de ruido en la banda de retorno.

DOCSIS Evolución de las Especificaciones

(*)DMPI DOCSIS MAC-PHY Interface

(*)

• Estándar data-over- cable básico

• Sin Calidad de Servicio

• Baseline Privacy• 0,32 – 10 Mbps US• 30 – 42 Mbps DS

• Capacidades D1.0 Full mas:

• Calidad de Servicio• IP Multicast• Fragmentación y

concatenación de paquetes

• Baseline Privacy Plus• 8-tap Pre-EQ• SNMP v3• 0,32 – 10 Mbps US• 30 – 42 Mbps DS

• Capacidades D1.1 Full mas:

• Incremento de BW en upstream

• Técnicas de mitigación del ruido

• Mejoras en el FEC• 24-tap Pre-EQ• 0,32 – 30 Mbps US• 30 – 42 Mbps DS

DOCSIS 1.0 DOCSIS 1.1 DOCSIS 2.0


DOCSIS 3.0 – Key Drivers

• Mayor ancho de banda por cliente.

• Competir con xDSL, FTTx.

• Más servicios sobre la actual planta HFC.

• Capacidad para subir y bajar video.

• Escalabilidad Independiente (DS vs US).

• Quitar las limitaciones de IPV 4.

• Aumentar Seguridad.


DOCSIS 3.0

• Es la cuarta evolución de DOCSIS.

• Permite realizar Channel Bonding en DS y US.

• Incrementa el DS 160 Mbps o mas (4 canales o más)

• Incrementa el US 120 Mbps o mas (4 canales o más)

• La banda de retorno va de 5 a 85 MHz.

• La banda de Directa va de 108 a 1002 MHz.

• Mejora cuestiones de seguridad.

• Soporte de IPv6.

• IP Multicast: Soporte de SSM (Sourse Specific Multicast) Soporte de QoS para Multicast PHS para Multicast QoS y Autorización


DOCSIS 3.0 (cont.)

Seguridad: Provisioning Seguro. TFTP Proxy. Certificate Revocation Management Configuration File Learning. Early Authentication Encriptation. Encripción AES: 128 bits, 3,4x10^38 posibles llaves. Source Address Verify: Paquetes no provenientes de IPs válidamente

otorgadas son dropeados.

Implementación de DOCSIS 3.0

Evaluar: Necesidad de mercado:

Aumentar el BW en los servicios de CM. Cambio en los perfiles de tráfico de clientes. Simetría DS-US.

Planta Interna y Externa Reducir la cantidad de chasis por Hub, por falta de espacio, consumo,

refrigeración, etc. I-CMTS y/o M-CMTS. Segmentar nodos para reducir la cantidad de HHP por Área de Servicio.

Preservar la Inversión: Reutilizar chasis incrementando su capacidad con el agregado de placas

DOCSIS 3.0.

Implementación DOCSIS 3.0

Implementación DOCSIS 3.0Upstream atado al Dowsnstream:

Hasta DOCSIS 2.0: Crecimiento en ports de US atado al crecimiento en ports de DS. Provoca sobredimensionamiento en US.

Ejemplo: Un nodo necesita dos canales de DS. En US necesita cuatro canales no es posible utilizar el resto de

los ports de US de la placa en otro nodo.

Implementación DOCSIS 3.0Estado de las interfaces de US

DOCSIS 3.0: Crecimiento “independiente” en ports de US respecto de ports de DS.

¿Cómo aprovechamos los ports o aumentamos el BW en US? División de nodos. Duplicar el ancho de banda del canal 3,2 MHz a 6,4 MHs. (1) Aumentar la modulación 32QAM, 64QAM (2). Agregar portadoras Utilización de TODO el espectro de retorno (3).

(1), (2) y (3) DOCSIS 2.0 !!!

¿La red está preparada para migrar a DOCSIS 2.0? Pasar a portadoras de 6,4 MHz disminuye 3 dB el SNR del canal.

Aumento de modulación: Mayores niveles de SNR: 16 QAM24 dB, 64QAM27dB. Cambiar procedimientos de mantenimiento de la red HFC. Disminuye la potencia de TX de los CM: 16QAM55 dBmv, 64QAM 54

dBmv.

Lasers utilizados: Pueden no ser aptos para soportar varias portadoras con modulaciones

mayores a 16QAM.

Cambiar CM DOCSIS 1.0 y 1.1.


Oportunidades de mejoras Ventajas de balanceo dinámico en DS.

Optimiza la utilización de los DS ante picos de tráfico. Distribuye CMs de alta actividad entre todos los canales de DS para obtener

promedios de utilización similares.

Ventajas de Channel Bonding en DS y US. Posibilidad de brindar servicios de alta gama repartiendo el tráfico de un

solo CM sobre cuatro canales.

Incremento en la capacidad de los CMTS. Se incorporan placas con mayor densidad de QAM por port de DS.

Optimización de la inversión. Se puede crecer en DS y US de manera independiente.


Ingeniería de Tráfico

Analizar si el método de diseño actual es válido para DOCSIS 3.0.

Las combinaciones se arman por Grupos de Servicios (conjuntos de nodos) en base al tráfico necesario.

Determinar la cantidad máxima de portadoras de DS y US que se van a usar por GS.

Evaluar la necesidad de realizar recombinaciones ópticas.


Ingeniería de detalle


Consideraciones Adicionales:

Upgrade de SW de los CMTS.

Chequeo de revisiones de HW.

Upgrade de FW de los CM.

Preparar los sistemas de monitoreo y gestión.

Capacitar.


Portadoras de US de 6,4 MHz y 64QAM

6,4 MHz

Ventajas: Duplica el BW disponible sin necesidad de aumentar la

modulación o utilizar otro port de US. No es necesario cambiar procedimientos de mantenimiento en la

red. Se puede implementar rápidamente.

Desventajas: Disminuye 3 dB el SNR, debe ser compensado en el CMTS

(recomendado). Antes de aumentar en 3dB el power level en el CMTS se debe

verificar el nivel de transmisión de los CM. Si no se aumenta el power level se debe verificar el SNR del nodo.

US 6,4 MHz y 64QAM

64 QAM

Ventajas: Duplica el BW disponible sin necesidad de utilizar otro port de

US.

Desventajas: Es necesario tener un retorno limpio.

US 6,4 MHz y 64QAM

US 6,4 MHz y 64QAM Lasers

Worse Case NPR - 9 dB Link

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0

Input Signal Level (dBmV)

NP

R (

dB

) Fabry-Perot (FP)

Isolated Fabry-Perot

Enhanced Isolated FP

Distributed Feedback (DFB)

High Power DFB

FP Isolated FP Enchanced Isolated FPVentana de Trabajo MER (EQ) Ventana de Trabajo MER (EQ) Ventana de Trabajo MER (EQ)

5 dB 29 dB 11 dB 30 dB 7 dB 35 dB15 dB 25 dB 22 dB 25 dB 15 dB 30 dB

25 dB 25 dB

DBF High Power DBF

Ventana de Trabajo MER (EQ) Ventana de Trabajo MER (EQ)3 dB 40 dB 4 dB 45 dB

15 dB 35 dB 15 dB 40 dB24 dB 30 dB 22 dB 35 dB30 dB 25 dB 30 dB 30 dB

US 6,4 MHz y 64QAM Lasers (cont.)

Lasers FP: No pueden manejar el BER necesario para utilizar varios canales. Se recomienda no usar más de uno o dos canales con lasers FP. Rango dinámico de 2 dB para manejo de ruido y clipping.

Lasers DFB: Son los recomendados para este tipo de portadoras. Rango dinámico de 19 dB para manejo de ruido y clipping.

Tener en cuenta:

CM DOCSIS 2.0.

Potencia de entrada a los lasers.

No utilizar frecuencias altas (group-delay) o muy bajas (ingreso de ruido). Recomendado 20 a 30 MHz (A-TDMA).

Ajuste correcto coaxil y fibra.

Procedimientos de instalación domiciliaria correctos.

Utilizar perfiles de modulación adecuados al tipo de red.

SNR (MER) sin ecualización 27 dB o mayor.

Utilizar preecualización para mitigar distorsiones lineales.

US 6,4 MHz y 64QAM

S-CDMA

Es la evolución de DOCSIS 1.X TDMA.

Cuenta con las siguentes mejoras: Ecualizador de hasta 24 Taps. Ingress Noise Cancellation. Mayor Symbol Rate (MAX: 5120 ksym/s @ 6,4MHz). Soporta modulaciones mayores (hasta 64QAM). Incrementa la inmunidad contra el ruido (FEC).

A-TDMA

Motorola - ADVANCED RETURN PATH TECHNIQUES

Agregado en DOCSIS 2.0.

Es robusto ante el ruido impulsivo, por su capacidad de extender las transmisiones en el tiempo.

No disminuye necesariamente la capacidad del canal.

S-CDMA


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.

S-CDMA


S-CDMA

Ejemplo TDMA Ejemplo CDMA

Ventajas: Mayor inmunidad contra el ruido impulsivo (beneficio por debajo de

los 20 MHz). Encabezados menores que en A-TDMA Mayor eficiencia en

paquetes menores a 128 Bytes (Ej. VoIP).

Desventajas:

Menos robusto frente a ingress noise (más predominante que ruido impulsivo en redes HFC).

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.

S-CDMA


S-CDMA


S-CDMA Permite:• Incrementar la capacidad del retorno hasta un 50%, usando

partes del espectro que no se pueden aprovechar con A-TDMA.

• Eliminar o diferir la división de nodos.

Preguntas??

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