QoS EN REDES HFC

SERVICIO DE VOZ

Los principales problemas en cuanto a la calidad del servicio (QoS) de una red de voz digital, son la Latencia, el Jitter, la pérdida de paquetes y el Eco. Estos problemas pueden ser resueltos mediante diversas técnicas.

Retardo (Latencia)El retardo en la diferencia que existe entre el momento en que una señal es trasmitida y el momento que una señal llega a su destino.

Retardo constante.Codificación, es el retardo generado al tomar el audio y procesarlo por un códec específico.Paquetización, es el retardo generado al tomar el audio y convertirlo en paquetes IP.Serialización, es el retardo generado al colocar los paquetes de voz, desde las capas de aplicación hasta la interfase por la cual será trasmitido.

Retardo variable.Encolamiento, el retardo por encolamiento es el que se genera cuando los paquetes de voz tienes que esperar en las colas de los equipos activos a ser trasmitidos.Propagación, El retardo por propagación es el retardo que se genera para al pasar los paquetes por los diferentes cables hasta llegar a su destino, o en el caso de las comunicaciones por satélite, el tiempo de ir y volver al satélite.Para los cálculos de retardo se debe tomar la suma de todos los retardos

La latencia, junto con el ancho de banda, son determinantes para la velocidad de una red.

Jitter: El Jitter es la variación en el retardo, en términos simples la diferencia entre el tiempo en que llega un paquete y el tiempo que se cree que llegará el paquete.

Sabemos que los paquetes (TCP/IP) no llegan a su destino en orden y mucho menos a una velocidad constante, pero el audio tiene que tener una velocidad constante. Para esto existen los jitter buffer, estos buffer puede manejar unos 300 mili segundos y controlar esta variación para que el audio se escuche a velocidad constante. si la llegada de paquetes es demasiado desigual el buffer no la alcanza a controlar y perderá paquetes, deteriorando la calidad de la voz. Y si esta pérdida es superior al 5% , afectará al usuario.

Pérdidas de paquetes inferiores al 5%Cuando la pérdida de paquetes es inferior al 5 % los diferentes códec utilizados pueden corregir el error, los métodos utilizados para corregir este error son básicamente dos.

Intrapolar, cuando falta un paquete el códec, toma el paquete anterior y el paquete siguiente y calcula el valor del paquete faltante.

Sustitución, cuando el códec detecta un paquete faltante lo remplaza por un paquete igual a el paquete anterior.

Pérdida de paquetes 5%Jitter 300 msretardo 500 ms

ECO: se define como una reflexión retardada de la señal acústica original.

VALORES RECOMENDADOS:El oído humano es capaz de detectar el eco cuando su retardo con la señal original es igual o superior a 10 ms. Pero otro factor importante es la intensidad del eco ya que normalmente la señal de vuelta tiene menor potencia que la original. Es tolerable que llegue a 65 ms y una atenuación de 25 a 30 dB.

POSIBLES SOLUCIONES:En este caso hay dos posibles soluciones para evitar este efecto tan molesto.

- Supresores de eco - Consiste en evitar que la señal emitida sea devuelta convirtiendo por momentos la línea full-dúplex en una línea half-dúplex de tal manera que si se detecta comunicación en un sentido se impide la comunicación en sentido contrario. El tiempo de conmutación de los supresores de eco es muy pequeño. Impide una comunicación full-dúplex plena.

- Canceladores de eco - Es el sistema por el cual el dispositivo emisor guarda la información que envía en memoria y es capaz de detectar en la señal de vuelta la misma información (tal vez atenuada y con ruido). El dispositivo filtra esa información y cancela esas componentes de la voz. Requiere mayor tiempo de procesamiento.

• Medir la calidad de las portadoras digitales QAM es significativamente diferente a medir las portadoras análogas.

• Al realizar estas mediciones podemos determinar si el sistema se encuentra a poco tiempo de fallo, ya que no tenemos una degradación visible en los canales

Medidas digitales QAM

•QAM es el estándar de DOCSIS y DVB-C•Mejora el desempeño espectral además de proveer más canales con un limitado ancho de banda.

64 QAM puede transmitir 27 Mbps o el equivalente a 6 o 10 canales analógicos o una señal de HDTV en 6 MHz de ancho de banda.256 QAM puede transmitir 38.8 Mbps o el equivalente a 11 o 20 canales analógicos o 2 señales de HDTV sobre un ancho de banda de 6 MHz

Una señal SD requiere de 2 a 3.5 Mbps (dependiendo de la calidad) y una señal HD requiere 19.2 MbpsLas nuevas técnicas de compresión pueden proveer hasta 3 señales de HD en una portadora de 256 QAM

•Análogo a S/N o C/N•Una medición de cómo los símbolos son grabados respecto de su colocación deseada

RMS errormagnitude

Average symbol

magnitude

•Agrega información redundante a la cadena de datos•Mantiene el balance entre el tamaño de los datos y la corrección de error•Se apoya en

•Codificación Trellis•Aleatoria •Intercambio •Codificador Reed

•El MER determina que tanto margen tiene el sistema antes de fallar•Los sistemas analógicos con pobre C/N muestran una imagen con lluvia•Un pobre MER no es perceptible en la imagen hasta el punto donde el sistema falla•Ya no se puede usar un TV como pieza de equipo de prueba

MER (dB)EVM- Vector de Magnitud de error %

• Similar al C/N• Cuanto más alto mejor, más

cerca del objetivo.• Prueba de Campo ~ 32 - 35dB.• Cajas de suscriptor ~ 28dB.• Cabecera > 40dB.• Un mal MER = Un mal BER

Error en amplitud y fase

Magnitud del error

Simbolo Ideal

Magnitud máxima del símbolo

Magnitud promedio del error

Magnitud máxima del símboloX 100%

•EVM se define como: Expresado en %

Magnitud del vector de error (EVM)

•La Razón de errores de Bits (Bit Error Rate) es el mayor indicador de la salud del sistema•Como los datos son transmitidos algunos de los bits pueden llegar errados•Mientras más bits estén incorrectos la señal se verá más afectada•Es importante saber que cantidad de bits están con error•Es necesario saber cuanto margen tiene el sistema antes de fallar•Mientras más duramente trabaje el FEC, el sistema esta más cerca de fallar

Bit Error Rate (BER)

Errores de Bit resultan cuando el receptor interpreta un símbolo erróneo

El nº de bits erroneos versus el nº de bits transmitidos es el Bit Error Rate (BER)

Señal Buena: BER 10-10

Umbral para una degradación visible: BER 10-6

FEC puede mejorar BER de 10-4 a 10-10

PRE FEC BER : errores corregibles + errores incorregibles

POST FEC BER : errores incorregibles

Probador de bits con error (BERT)

Inyecta una señal conocida

Ejemplo de BER

Un canal 256QAM transmite a una tasa de símbolo de 5M símbolos por segundo

Bit rate = 8 bits por símbolo X 5M símbolos por segundo =40M bits por segundo

Error Incident = Bit rate X BER = Errores Por Segundo

BER Error Frequency Error Incident 10-12 1 en 1 Trillón de bits 25000 seg entre errores (6.94 hrs) 10-11 1 en 100 Billones d bits 2500 seg entre errores (41.67 mins) 10-10 1 en 10 Billones de bits 250 seg entre errores (4.167 mins) 10-9 1 en 1 Billon de bits 25 seg entre errores 10-8 1 en 100 Millones d bits 2.5 seg entre errores 10-7 1 en 10 Millones de bits 4 errores por segundo 10-6 1 en 1 Millon de bits 40 errores por Segundo 10-5 1 en 100 mil bits 400 errores por Segundo 10-4 1 en 10 mil Bits 4000 errores por Segundo 10-3 1 en 1000 bits 40000 errores por segundo

Forward Error Correction (FEC)

Una técnica llamada Forward Error Correction (FEC) puede detectar y corregir algunos errores dependiendo de la severidad y el tipo de problema

– FEC: Errores corregidos , estimación de errores no corregidos

– Pre-FEC BER refiere al BER no corregido y es el total de errores

– Post-FEC BER es el nº de errores incorregibles en nº de errores de bit

– Pre y Post FEC BER indica cuanto trabajo esta realizando el FEC para corregir los errores

FEC puede mejorar BER de10-4 hasta 10-10

Pre FEC BER (antes de la corrección)

Post FEC BER (después de la

corrección)

C/N vs. BER vs. MER

No FEC

GRACIAS