nuevos estándares propuestos para los sistemas de cable tv

NUEVOS ESTÁNDARES PROPUESTOS PARA LOS SISTEMAS DE
CABLE TV.
ING. ALEINA C. FERNÁNDEZ
Caracas – Venezuela
E-mail: [email protected]
RESUMEN
En la actualidad las personas presentan una gran necesidad de emplear diversos servicios de multimedia a un costo
razonable, las empresas de cable TV poseen una estructura más acorde para integrar todos estos servicios multimedia
que otro tipo de empresas de telecomunicaciones, para esto se requiere que maneje las señales inalámbricas para
trabajar en equipos portátiles o para evitar grandes cantidades de cables en zonas de trabajo, que permita
interactividad en tiempo real y que soporte amplia variedad de protocolos para evitar incompatibilidades. Por estas
razones constantemente se desarrollan estándares para los sistemas de Cable TV, los cuales están presentando
actualmente un aumento significativo en servicios de multimedia, algunos de estos son los estándares UIT-J.112,
802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11i, 802.11h, 802.11e, 802.11n, Ultra Wideband, IEEE 802.16ª.
Palabras Claves: redes híbridas de fibra y coaxial, inalámbrico, alta velocidad, ancho banda.
ABSTRACT
Now have a great necessity to use diverse multimedia services at a reasonable cost for the people, the companies of
cable TV present a grate structure to integrate all these services multimedia that another type of companies of
telecommunications, for this is necesary to manage the wireless signs in portable device, to avoid big quantities of
cables in working areas, interactivity in real time and that it supports grate variety of protocols to avoid
incompatibilities. For these reasons standards are constantly developed for the systems of Cable TV, which are
presenting a significant increase at the moment in multimedia services, some of these they are the standard UITJ.112, 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11i, 802.11h, 802.11e, 802.11n, Ultra Wideband, IEEE 802.16ª.
Keywords: hibrid fiber and coaxial, wireless, high speed, wide band.
La Recomendación incluye tres anexos
donde se consideran los requisitos peculiares
de los sectores: europeo, norteamericano y
japonés/asiático, respectivamente.
Las redes híbridas fibra-coaxial (HFC)
presentan una tendencia a considerarse las
redes que en el futuro llegaran hasta los
hogares de un gran número de personas con
un amplio abanico de servicios y
aplicaciones de telecomunicaciones (vídeo
bajo demanda (VOD), pago por visión
(PPV),
vídeo
juegos
interactivos,
videoconferencia, telecompra, telebanca,
acceso a bases de datos, Videófonos,
servicios Multimedia y acceso a Internet a
alta velocidad y telefonía).
Las operadoras de cable que disponen de
grandes redes analógicas con topología de
árbol de cable coaxial, observan que con
medianas inversiones pueden digitalizar la
NUEVOS ESTANDARES PROPUESTOS
PARA LOS SISTEMAS DE CABLE TV.
Recomendación UIT- J.112
La Comisión de Estudio 9 del UIT-T se
encarga de las normas para los sistemas de
televisión por cable y aprobó este estándar
que permitirá la transmisión bidireccional
(interactiva) y transparente de tráfico IP por
redes de cable totalmente coaxiales o
híbridas de coaxial y fibra óptica (HFC).
Esta norma define los protocolos de
modulación para las transmisiones de datos
bidireccionales de alta velocidad, también
mejorará los servicios interactivos de
televisión por cable proporcionando
velocidades de transmisión de datos de hasta
30 Mbps.
1
red ofreciendo no sólo distribución de video
analógico, sino también servicios digitales
interactivos multimedia de gran ancho de
banda.
Una de estas aplicaciones es el servicio de
telefonía y transmisión de datos utilizando la
infraestructura que se encuentra actualmente
implementada para las redes de televisión
por cable (CATV) o redes HFC (Red
Híbrida Fibra-Coaxial) como son las de TV
CABLE, las cuales están impulsadas por la
necesidad de transmitir volúmenes más
grandes de información.
Una red HFC es una red de cable que
combina en su estructura el uso de la fibra
óptica y el cable coaxial. Este tipo de redes
representa la evolución natural de las redes
clásicas de televisión por cable (CATV).
Para poder prestar una amplia diversidad de
servicios sobre todo la de telefonía hay que
desarrollar algunas soluciones:
 Tarifación, de servicios como la
telefonía puede ser pago único
mensual como poseen actualmente
las empresas de CATV, también
existen software para la integración
de estas funciones desarrolladas por
compañías especializadas, o incluso
puede subcontratarse todo el proceso
de tarifación a una tercera empresa
que se encargue de todo.
 Fiabilidad, una medida de las
prestaciones y de la fiabilidad de una
red de comunicaciones es la medida
de la disponibilidad de la misma, las
normas para redes de banda estrecha
de
telefonía
establecen
una
disponibilidad del 99.99% (un
tiempo medio máximo en el que la
red no está disponible de 53 minutos
al año por abonado).
 Alimentación, al fallar el suministro
eléctrico
el
teléfono
sigue
funcionando con normalidad, ya que
recibe la alimentación desde la
central.
En
una
red
HFC,
proporcionar una calidad de servicio
comparable a la de la RTPC supone
llevar la alimentación (por el propio
cable coaxial) desde el nodo óptico
hasta el equipo que hace de interfaz
entre el teléfono del abonado y la red
de cable, lo que hace necesario dotar
a los nodos de sistemas de
alimentación ininterrumpida (SAI ó
UPS), basados en baterías, grupos
electrógenos, y redundancia en el
suministro
de
energía
(dos
compañías eléctricas).
 Señales indeseadas, la red de
distribución de coaxial constituye
una gran antena que puede recoger
señales indeseadas en todo el área a
la que sirve, el ruido generado en
cualquier punto afecta a todos los
abonados.
Además
de
las
interferencias de banda estrecha
provenientes de estaciones emisoras
de radio, uno de los principales
problemas de interferencias en la
parte de coaxial de una red HFC es el
que representa el ruido impulsivo o
ingress.
A pesar que aún falta desarrollo de estas
áreas una red HFC correctamente diseñada e
implementada constituye un buen sistema de
prestaciones para una empresa que busca
una gran integración de servicios de
telecomunicaciones.
Servicios que podrían ofrecer las redes HFC
en un futuro próximo
 Difusión de video analógico
 Difusión de video Digital
 Video bajo demanda
 Televisión de alta definición
(HDTV)
 Audio digital
 Telefonía
 Videoconferencia
 Redes de ordenadores
 Videojuegos
 Telemetría
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proporcionar un medio de enlace entre
dispositivos situados a muy pocos metros,
sirviendo también como mando a distancia.
Las WLAN tienen su campo de aplicación
específico, igual que Bluetooth, y ambas
tecnologías pueden coexistir en un mismo
entorno sin interferirse gracias a los métodos
de salto de frecuencia que emplean, Sus
aplicaciones van en aumento y, conforme su
precio se vaya reduciendo, serán más y más
los usuarios que las utilicen, por las
innegables ventajas que supone su rápida
implantación y la libertad de movimientos
que permiten.
La principal ventaja de este tipo de redes
(WLAN) es que no necesitan licencia para
su instalación, la libertad de movimientos
para sus usuarios debido a la conexión sin
hilos entre diferentes dispositivos, elimina la
necesidad de compartir un espacio físico
común y ofrece a los usuarios disponibilidad
de la información en todos los lugares por
donde puedan estar trabajando, son mucho
más sencillas de instalar y permiten la fácil
reubicación de los terminales de ser
necesario.
Presentan un inconveniente que alcanzan
"baja" velocidad, por lo que su éxito
comercial es más bien escaso, hasta que los
nuevos estándares no permitan un
incremento significativo, no es de prever su
uso masivo, ya que por ahora no pueden
competir con las LAN basadas en cable.
El uso más popular de las WLAN implica la
utilización de tarjetas de red inalámbricas,
cuya función es permitir al usuario
conectarse a la LAN empresarial sin la
necesidad de una interfaz física.
WI-FI Estándar 802.11
Wi-Fi (Wireless Fidelity) al igual que
Bluetooth,
interconectan
diferentes
periféricos al ordenador o a la Palm sin
necesidad de cables, Wi-Fi tiene un mayor
rango de alcance que Bluetooth. Grupos
independientes empezaron a crear sus
propias redes alternativas de Wi-Fi, con sus
propios y rudimentarios nodos, que les
Las WLAN
Una
WLAN
es
un
sistema
de
comunicaciones de datos que transmite y
recibe
datos
utilizando
ondas
electromagnéticas, en lugar del par trenzado,
coaxial o fibra óptica utilizado en las LAN
convencionales,
y
que
proporciona
conectividad inalámbrica de igual a igual
(peer to peer), dentro de un edificio, de una
pequeña área residencial/urbana o de un
campus universitario.
Otras tecnologías como HyperLAN apoyada
por el ETSI, y el nuevo estándar HomeRF
para el hogar, también pretenden acercarnos
a un mundo sin cables y, en algunos casos,
son capaces de operar en conjunción y sin
interferirse entre sí.
Otro aspecto a destacar es la integración de
las WLAN en entornos de redes móviles de
3G (UMTS) para cubrir las zonas de alta
concentración de usuarios (los denominados
hot spots), como solución de acceso público
a la red de comunicaciones móviles.
Como todos los estándares 802 para redes
locales del IEEE, en el caso de las WLAN,
también se centran en los dos niveles
inferiores del modelo OSI, el físico y el de
enlace, por lo que es posible correr por
encima cualquier protocolo (TCP/IP o
cualquier otro) o aplicación, soportando los
sistemas operativos de red habituales, lo que
supone una gran ventaja para los usuarios
que
pueden
seguir
utilizando
sus
aplicaciones habituales, con independencia
del medio empleado, sea por red de cable o
por radio.
Otra tecnología de acceso inalámbrico en
áreas de pequeña extensión (WPAN/WLAN
Personal Area Network) es la denominada
Bluetooth, que aunque pueda parecer
competencia directa de las WLAN, es más
bien complementaria a ella. Bluetooth
pretende la eliminación de cables, como por
ejemplo todos los que se utilizan para
conectar el PC con sus periféricos, o
3
proporcionaban acceso gratuito a Internet y
una alta velocidad de 11Mbps.
Wi-Fi es todavía una tecnología novedosa y
que han empezado a utilizar, en hogares o
empresas, sólo los pioneros tecnológicos
(early-adopters). Antes de consolidarse
definitivamente, deberá resolver una serie de
incógnitas que penden en la actualidad sobre
su viabilidad:
 Seguridad: una de las mayores tareas
pendientes, a la espera de estándares
que garanticen la seguridad de las
transmisiones inalámbricas.
 Provecho: mejorar la experiencia del
usuario final, incidir en las ventajas o
aplicaciones para éste.
 Flexibilidad: dado el gran número de
aplicaciones
y
tecnologías
emergentes, el usuario final debe
contar con la posibilidad de
actualizar ambas, de modo que pueda
planear a medio y largo plazo, más
que limitarse a las necesidades
inmediatas.
 Educación: actualmente, la Wi-Fi
Alliance ejerce el papel de principal
difusor
de
las
tecnologías
inalámbricas y valedor de sus
ventajas. A medida que el mercado
crezca y se segmente, así como las
necesidades particulares del usuario
final, otros agentes deberán hacerse
cargo de este papel o colaborar en la
tarea.
Mientras se desarrolla, las grandes
operadoras de telefonía compraban los
derechos para las futuras redes de tercera
generación (UMTS), que a día de hoy, no
han terminado de estar listas. Por tanto, no
es de extrañar que haya quien vea Wi-Fi
como una amenaza en ciernes para el
negocio de las operadoras. Entretanto,
empresas como Telia o Telefónica están ya
armando sus propias redes basadas en este
protocolo.
Normalización IEEE (802.11a, 802.11b,
802.11g, 802.11i, 802.11h, 802.11e)
Actualmente son cuatro los estándares
reconocidos dentro de esta familia; en
concreto, la especificación 802.11 original;
802.11a (evolución a 802.11 e/h), que define
una conexión de alta velocidad basada en
ATM; 802.11b, el que goza de una más
amplia aceptación y que aumenta la tasa de
transmisión de datos propia de 802.11
original, y 802.11g, compatible con él, pero
que proporciona aún mayores velocidades.
WLAN 802.11
velocidad de 2 Mbit/s, con una modulación
de señal de espectro expandido por
secuencia
directa
(DSSS),
también
contempla la opción de espectro expandido
por salto de frecuencia (FHSS) en la banda
de 2,4 GHz con funcionamiento y la
interoperabilidad entre redes inalámbricas.
El 802.11 es una red local inalámbrica que
usa la transmisión por radio en la banda de
2.4 GHz, o infrarroja, con regímenes
binarios de 1 a 2 Mbit/s. El método de
acceso al medio MAC (Medium Access
Mechanism) es mediante escucha pero sin
detección de colisión, CSMA/CA (Carrier
Sense Multiple Access with Collision
Avoidance). Hay que mencionar que la
banda de 2,4 GHz está reglamentada como
banda de acceso pública y en ella funcionan
gran cantidad de sistemas, entre los que se
incluyen
los
teléfonos
inalámbricos
Bluetooth
WLAN 802.11b (Wi-Fi)
Usada en WLAN empresariales, con una
velocidad de 11 Mbit/s (otras velocidades
normalizadas a nivel físico son: 5,5 - 2 y 1
Mbit/s, aunque la velocidad real de
transmisión depende en última instancia del
número de usuarios conectados a un punto
de acceso) y un alcance de 100 metros, que
al igual que Bluetooth y Home RF, también
emplea la banda de ISM de 2,4 GHz, pero en
lugar de una simple modulación de radio
digital y salto de frecuencia (FH/Frequency
4
Hopping), utiliza una la modulación linear
compleja (DSSS). Permite mayor velocidad,
pero presenta una menor seguridad, y el
alcance puede llegar a los 100 metros,
suficientes para un entorno de oficina o
residencial.
WLAN 802.11g
Compatible con el 802.11b, capaz de
alcanzar una velocidad doble, es decir hasta
22 Mbit/s o llegar, incluso a 54 Mbit/s, para
competir con los otros estándares que
prometen velocidades mucho más elevadas
pero que son incompatibles con los equipos
802.11b ya instalados, aunque pueden
coexistir en el mismo entorno debido a que
las bandas de frecuencias que emplean son
distintas. Por extensión, también se le llama
Wi-Fi.
WLAN 802.11a (Wi-Fi 5)
Con una modulación QAM-64 y la
codificación OFDM (Orthogonal Frequency
Division
Multiplexing)
alcanza
una
velocidad de hasta 54 Mbit/s en la banda de
5 GHz, menos congestionada y, por ahora,
con menos interferencias, pero con un
alcance limitado a 50 metros, lo que implica
tener que montar más puntos de acceso
(Access Points) que si se utilizase 802.11b
para cubrir el mismo área, con el coste
adicional que ello supone.
Compatibilidad y seguridad. wi-fi y wep
Las redes inalámbricas son inseguras porque
el medio de transporte que emplean es el aire
hay que tener en cuenta la encriptación. En
general se utiliza WEP (Wired Equivalent
Privacy), que es un mecanismo de
encriptación y autenticación especificado en
el estándar IEEE 802.11 para garantizar la
seguridad de las comunicaciones entre los
usuarios y los puntos de acceso. La clave de
acceso estándar es de 40 bits, pero existe
otra opcional de 128 bits, y se asigna de
forma estática o manual (no dinámica), tanto
para los clientes, que comparten todos el
mismo conjunto de cuatro claves
predeterminadas, como para los puntos de
acceso a la red, lo que genera algunas dudas
sobre su eficacia. WEP utiliza un esquema
de cifrado simétrico en el que la misma
clave y algoritmo se utilizan tanto para el
cifrado de los datos como para su descifrado.
Otro mecanismo de seguridad definido en el
estándar IEE 802.11 es el conocido como
SSID
(Service
Set
Identifiers)
o
identificadores del conjunto de servicios,
que es como un gestor de asignación de
nombres, que proporciona un control de
acceso muy rudimentario, razón por la que
apenas se utiliza en las implementaciones
comerciales.
Otros usuarios han preferido adquirir
soluciones wireless convencionales y
potenciar la seguridad con tecnología de
otros fabricantes especializados en seguridad
móvil en lugar de soluciones que incluyan la
certificación WPA
El estándar 802.11n
El estándar 802.11n está basado en una
tecnología que podría ofrecer velocidades de
transmisión de datos de hasta 300 megabits
por segundo. Actualmente esta detenido el
proceso para establecer la nueva generación
del estándar de Wi-Fi (tecnología que
permite acceso sin cables a Internet), y que
promete cuadruplicar las velocidades de
transmisión que hasta ahora se consigue.
Desde hace un año, más de 30 propuestas se
han
escuchado
para
definir
las
especificaciones del estándar 802.11n.
Actualmente, la industria se ha dividido en
dos sectores: por un lado se encuentra el
grupo Wyse (Airgo Networks, Broadcom,
Motorola, Nokia, France Telecom y Texas
Instruments; y el otro grupo (TGn Sync,
Intel, Atheros Communications, Nortel,
Samsung, Sony, Qualcomm, Philips y
Panasonic). Las dos ideas están basadas en
una
tecnología
llamada
Múltiple
Entrada/Múltiple Salida (MIMO, por sus
siglas en inglés), que podría alcanzar
velocidades en redes inalámbricas de hasta
5
300 megabits por segundo, aunque el
estándar proyecta un mínimo de 100 Mbps.
Actualmente con las tecnologías 802.11a y
11g, las velocidades son de entre 20 y 24
Mbps.
difusión de múltiples programas de vídeo
digital comprimido, en septiembre de 1993
nace el DVB (Digital Video Broadcasting).
En concreto, DVB-C se centra en la
actualidad en la definición de los estándares
para la distribución directa de la TV digital a
través de redes de cable, usando portadoras
de RF moduladas, y de los servicios
asociados como la multiprogramación por
canal, TV de pago, teletexto, canales
interactivos etc.
Uno de los apartados que no está definido
completamente es el del Sistema de Acceso
Condicional (SAC o CAM en ingles) Este
sistema es el que permite al operador limitar
el acceso a sus programas exclusivamente a
sus abonados.
Ultra Wideband
Es una nueva tecnología inalámbrica con
suficiente banda ancha para transportar
señales de televisión por cable de un enchufe
de pared a un televisor situado en cualquier
lugar en el hogar. La denominada Multiband
OFDM Alliance (Texas Instruments,
Samsung Electronics de Corea del Sur,
Matsushita Electric Industrial de Japón, y
Nokia de Finlandia) planea lanzar estándares
para la tecnología ahora en el 2005.
Ultra Wideband opera en una energía más
baja que el estándar de red inalámbrica de
área local conocido como Wi-Fi, pero es
capaz de manejar cantidades mayores de
datos, incluyendo vídeo. Se espera que un
decodificador de cable o satélite, equipado
con la tecnología y conectado a un enchufe
de cable, podría transmitir vídeo a cualquier
televisor cercano equipado para recibir Ultra
Wideband y transferir imágenes de una
cámara de vídeo digital a un ordenador
personal con esta tecnología inalámbrica,
reemplazar los cables en centros de datos de
oficinas.
Tecnologías inalámbricas existentes como
WiFi y Bluetooth funcionan de manera
similar, pero no pueden manejar grandes
archivos como los de vídeo digital.
DVB-C
El tratamiento de las señales digitales
presenta una problemática peculiar. Este tipo
de señales se han empezado a utilizar de
forma generalizada para la difusión de TV
hace apenas unos años, por lo que la
normativa existente a nivel europeo no es
capaz de cubrir todas las posibilidades que la
transmisión de estas señales tiene.
Para dar respuesta a las necesidades
presentadas por la industria acerca de la
IEEE 802.16a
Intel Corporation desarrollará productos de
silicio basados en el estándar IEEE 802.16a,
lo que proporcionará una alternativa de
acceso inalámbrico de banda ancha diferente
a los métodos de tipo “last mile” ya
existentes, como el cable y las líneas de
abonado digital (DSL).
Este estándar es una tecnología de red área
metropolitana inalámbrica (WMAN) que
conecta hotspots inalámbricos, que ofrecen a
los usuarios acceso a Internet inalámbrico,
además de otras ubicaciones como negocios
y hogares. De acuerdo con las proyecciones,
estas redes lograrían un alcance de hasta 30
millas, con la capacidad para transferir
datos, sonido y video a velocidades de hasta
70 megabites por segundo (Mbps). “Intel
está comprometida con posibilitar el acceso
a la computación y las comunicaciones en
cualquier momento, en cualquier lugar con
cualquier dispositivo, para esto el equipo
complementarán
los
componentes
inalámbricos ya existentes, incluyendo la
tecnología móvil Centrino con computadoras
portátiles, las conexiones de red Intel PRO y
los procesadores de red IXP4XX para
equipos de infraestructura inalámbrica”. Los
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productos basados en esta tecnología pueden
proporcionar conectividad de banda ancha
inalámbrica a los negocios con los niveles
garantizados
de
servicio
para
las
aplicaciones empresariales, y a los hogares
para las aplicaciones de banda ancha
residenciales. Estos productos también
permitirán, que los proveedores de servicios
ofrezcan servicios de voz y de datos.
MHP (Multimedia Home Platform)
Como el primer estándar abierto para la
televisión interactiva a nivel mundial. Es un
entorno basado en Java que define una
interfaz genérica entre aplicaciones digitales
interactivas y los terminales en los que se
ejecutan dichas aplicaciones. Aunque MHP
se diseñó para ejecutarse en plataformas
DVB, se mostró interés en extender su
interoperabilidad a otras plataformas de
televisión digital. Este interés dio lugar a
GEM (Globally Executable MHP), un marco
de trabajo
que permite a otras
organizaciones definir especificaciones
basadas en MHP.
Una de estas especificaciones es OCAP™
(Open Cable Application Platform), que ha
sido adoptada por el sector del cable en
Estados Unidos, esta elimina las diversas
tecnologías y especificaciones de DVB que
no se utilizan en el sector del cable en
Estados Unidos y se sustituyen por
aplicaciones con funciones equivalentes, tal
y como se especifica en GEM. Durante el
año 2004 se llevaron a cabo pruebas y
eventos de interoperabilidad y se espera que
este año se anuncie el lanzamiento de los
servicios.
¿Qué función podría desempeñar MHP en el
contexto de la oferta de vídeo a través de
banda ancha en el sector de las
telecomunicaciones?
Cualquier operador de red que deseara
ofrecer o transmitir servicios IPTV en un
mercado donde ya se distribuye MHP en las
plataformas de televisión tradicionales,
elegiría probablemente MHP, con esto
podría ofrecerse un aparato combinado de
DTT e IPTV a un precio ligeramente
superior al de un aparato de DTT
exclusivamente o también combinar en un
mismo aparato DSAT e IPTV. MHP es una
solución ideal tanto para las aplicaciones de
operadores de red como para las
aplicaciones que ofrecen mejoras en los
programas de televisión. MHP permite
ahorrar mucho dinero, soluciona problemas
de complejidad y dificultad de uso de las
soluciones híbridas (redes duales), por lo que
es probable que muchas compañías de
telecomunicaciones piensen en la posibilidad
de utilizar MHP en lugar de tener que incluir
en un solo aparato dos pilas de software y
middleware independientes. El grupo DVBTAM está empezando a trabajar en una
extensión adecuada a la especificación MHP
para este tipo de dispositivo.
¿Cómo se puede garantizar la seguridad del
contenido y las aplicaciones que se ejecutan
en un entorno MHP?
El estándar MHP requiere que todos los
receptores MHP incluyan un certificado de
raíz preinstalado y que todas las compañías
de difusión de MHP tengan su propio
certificado de identidad. Cuando una
compañía de difusión transmite una
aplicación MHP, el dispositivo autentica que
proviene de un origen reconocido y que tiene
permiso para ejecutarse en la red original
asociada. Este sistema de seguridad se ha
diseñado para proteger las nuevas redes
digitales del tipo de ataques que prolifera en
Internet.
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