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Ventajas
j de la Tecnología
g Digital
g
en el
camino de Retorno para arquitecturas
HFC en aplicaciones DOCSIS 3.0 y 3.1
Camilo Moreno
Septiembre
p
2015
Agenda
g
 Introducción
El desafío del camino de Retorno en las redes HFC modernas
 Caracterización del NPR y Retorno Análogo
C
t i ió d l NPR R t
A ál
 Retorno Digital.
Descripción de la Tecnología
p
g
 Ventajas del Retorno Digital Vs Análogo
 Proyección y requerimientos de DOCSIS 3.1 Proyección y requerimientos de DOCSIS 3 1
 Otras Tecnologías aplicadas con Retorno Digital.
 Conclusiones Predicción de Tasa de Crecimiento
C
del Upstream
Físicamente el retorno es el cuello de botella en la arquitectura
d una RED HFC
de
El camino de retorno será día a día el tema mas critico
Herramientas para incrementar la capacidad en Reversa
Segmentación
• Excelente para incrementar la velocidad promedio por cliente
• Se requiere gran cantidad de fibras en caso de no utilizar WDM para utilizar un retorno analógico (4x4)
analógico (4x4)
• No incrementa la velocidad máxima para el cliente.
DOCSIS 3.0 con Channel
DOCSIS 3.0 con Channel Bonding
• Incrementa la velocidad máxima por cliente.
Incrementa la velocidad máxima por cliente
• No incrementa la velocidad promedio
Aumento de Ancho de Banda en retorno (54 MHz a 85 MhZ o100 MHz)
Aumento de Ancho de Banda en retorno (54 MHz a 85 MhZ
Aumento de Ancho de Banda en retorno (54 MHz a 85 o100 MHz)
• Incrementa la velocidad promedio por cliente.
• Incrementa la exigencia del retorno(especialmente del análogo) debido a la carga de transmitir un ancho de banda mayor
transmitir un ancho de banda mayor. • No Incrementa la velocidad máxima( si no hay Bonding) Herramientas p
para incrementar la capacidad
p
en Reversa ((II))
Aumento en Modulación(64 QAM o 256 QAM)
( Q
Q )
• Incrementa ambas velocidades la promedio y máxima por cliente.
• Incrementa la exigencia del retorno, requiere alto desempeño y mayor estabilidad al piso d
de ruido
id
DOCSIS 3.1 con incremento en BW a (+) 200 MHz
• Excelente incremento de ambas velocidades la promedio y la máxima por cliente.
• Significara una alta exigencia(Especialmente en el Retorno análogo), por el aumento significativo del ancho de Banda
Incrementar el ancho de banda de Re.
Sea cual sea la técnica…..


Exige tener un camino de retorno
confiable Robusto y con alto desempeño
confiable,
Segmentación
WDM

Mid & High Split

Channel Bonding Docsis 3.0
30

Aumento en Esquema de Modulación

DOCSIS 3.1
DOCSIS 3 1
La tecnología de Retorno
Digital es superior para
lograr este objetivo
Caracterización del retorno: La curva NPR
Caracterización del Retorno Análogo
Ejemplo: curva NPR con 12 dB de rango dinamico en NPR 41 dB
Caracterización del Retorno Análogo
Ejemplo: curva NPR con 12 dB de rango dinamico en NPR 41 dB
Caracterización del Retorno Análogo
Ejemplo: curva NPR con 12 dB de rango dinamico en NPR 41 dB
Retorno Digital
g
Canal de Retorno Digital: Principio
Retorno Digital: Variación de la curva NPR
Incrementando el Ancho de Banda sin cambiar la taza de muestreo reduce el Incrementando
el Ancho de Banda sin cambiar la taza de muestreo reduce el
rango dinámico
Retorno Digital: Variación de la curva NPR
Incrementando el Ancho de Banda pero incrementando relativamente la Incrementando
el Ancho de Banda pero incrementando relativamente la
taza de muestreo no cambia el rango dinámico
Integración de múltiples RF Y Concatenación
LPF
ADC
01001101
TDM
LPF
ADC
10100111
010011011
Sistema de monitoreo integrado
2.125 Gbps Stream Total de Retorno
0.125 Gbps Monitoreo y Control:Niveles Ópticos, voltajes, Switch
Ventajas
j
entre Retorno Análogo
g y Digital
g
Nivel de ganancia estable independiente de la distancia
Análogo
• Reduce con distancia / Nivel de
entrada óptica
2dBmV per 1dBm
Digital
• Constante – no hayy variación con la
distancia o entrada óptica
Link Gain (dB)
NPR
R (dB)
La ganancia del enlace varia con el presupuesto y nivel de entrada óptica.
Digital Link
Analog link
dBmV/Hz
Link budget (dB)
Nivel de RF estable independiente de la distancia
Ganancia:28 dB
En Retorno Análogo
Salida:36 dBmV
Misma salida
Salida:26 dBmV
Salida:26 dBmV
‐ 5dBm
‐10
10 dBm
dBm
5 dB
1 dBm≈2 dBmV
‐3 dBm a ‐31 dBm
Recalibrar entrada en el CMTS/ Long Loop AGC
8 dBmV
Nivel de RF estable a variaciones de temperatura
Digital
• Muy Estable <+/-0.5dB cruzamiento
Análogo
• Rango Dinámico Reducido
-40C
50
65C
45
25C
40
35
30
NPR(dB
B)
55
25
-50
-60
-70
-80
-90
20
Input Pwr (dBmV/Hz)
Fuente:WP19, Docsis 3.0 solving the upstream challenge, Aurora Networks Inc
September 2009
Inmune a la Diafonía (Cross Talk)
Impacto Multi‐ λ
Digital
• Immune a este efecto
• Hasta 80 retornos por fibra
Análogo
• Incrementa con el número de λλ’ss
• Incrementa con la potencia óptica
45
NPR (dB)
N
40
NP
PR (dB)
Digital case
8x DWDM
30Km 35
30
25
Analog case
30Km no EDFA, no Xtalk
corrected for Xtalk
20
‐35
‐25
‐15
‐5
Input drive level (dBuV/Hz)
Input drive level (dBuV/Hz)
5
Link budget (dB)
Multiplexación de varios canales en WDM
Node
Digital Optical Tx
5-42 MHz
Analog In
A to D
Node
Analog
Return from Coax
Plant
Digital
Reverse
Appprox 1 Gbps
Digital
Modulated Light
10 CWDM or
40 DWDM in
one single
fiber
Node
Digital Optical Tx
5-42 MHz
Analog In
A to D
Node
Analog
Return from Coax
Plant
Digital
Reverse
Appprox 1 Gbps
Digital
Modulated
odu ated Light
g t
Hub
Node
Digital Optical Tx
5-42 MHz
Analog In
A to D
Node
Analog
Return from Coax
Plant
Digital
Reverse
Appprox 1 Gbps
Digital
Modulated Light
DWDM
Mux
Estable al aumento del ancho de banda
El rango dinámico del NPR varia con el aumento del ancho de banda.
Digital
• El Rango dinámico se mantiene
incrementando y compensando
la tasa de muestreo.
Dynamic Range (dB)
D
NPR (dB)
N
Análogo
• Reduce por el incremento del
ancho de banda
dBmV/Hz
Digital case
Analog case
Link budget (dB)
Incremento de la tasa de muestreo se hace por
se hace por software
Retorno universal- Actualización y modularidad
Solo compras lo que necesitas con Base a (
(Distancia, CWDM, DWDM, Velocidad)
,
,
,
)
Digital vs Análogo 5-85 MHz
Enlace Digital
g
vs Analog
g – 40 km con 8 dBm enlace de p
perdida 16dB,, 12 QAM 64
Limite de BER de of 1.E-6 usado para definir rango dinámico, Este refleja los limites actuales impuestos por la tecnología
1.E-02
1.E-03
1.E-05
1.E-06
1 E 07
1.E-07
1.E ‐6 BER range
Analog 15 dB DR
Digital 20 dB DR
5dB 5dB
Digital advantage 1.E-08
1 E-09
1.E
09
Input power dBmV/Hz
NPR dB
BER 1.E-04
Comparación Análogo Vs Digital
COMPARACION
DIGITAL
ANALOGO
Estabilidad térmica +
‐
Estabilidad a alta distancia
+
‐
Capacidad de CWDM/DWDM (segmentación)
+
‐
Monitoreo y gestión nodo +
‐
Múltiples Canales de RF por fibra +
‐
Diafonía (Cross Talk)
+
‐
Concatenación +
‐
Inmune a la ampliación del BW
+
‐
Actualmente trabajan a 200 MHz
‐
+
Interoperabilidad
‐
+
Proyecciones del Estándar DOCSIS 3.1
Requerimientos de camino de Retorno (Docsis 3.0 y 3.1)
DOCSIS 3.0
• Requerimientos mínimos de 27dB en MER para un pre FEC errors de <1 E-6.
256QAM y más
• Cada salto de nivel QAM requiere un incremento de a 6dB en el MER.
• 33dB MER Objetivo para 256QAM
• 39dB MER Obj
Objetivo
i para 1024QAM (1K QAM)
• 45dB MER Objetivo para 4096QAM (4K QAM)
• No soportada en Docsis 3.0 pero podemos medir su desempeño.
DOCSIS 3.1
Utiliza algoritmos avanzados de FEC LDPC (Low density parity check) y Utilizacion de
COFDMA(Coded orthogonal FrequencyFrequency Acceso multipunto)
256 QAM Requiere 27dB MER
• 40dB NPR mas 14dB de Rango Dinamico
1K QAM Requiere 33 dB MER
• 40dB NPR mas 14dB de Rango Dinamico
4K QAM Requiere 39 dB MER
• 43dB NPR mas 10dB d
de Rango
R
di
dinamico.
i
Otras aplicaciones del Retorno Digital
RFoG y RFPON
VHUB
Conclusión/Resumen
 El Retorno Digital es operacionalmente amigable, mismo desempeño y
misma ganancia para enlaces distintos.
 Puede ingresar múltiples longitudes de onda sin correr el riesgo de
degradar el desempeño del retorno,tener 80 retornos por una sola fibra.
 Ancho de banda hasta 100MHz (200 MHZ en desarrollo).
desarrollo)
 Monitoreo de las plataformas integrado
 Mismo desempeño al aumento del Ancho de Banda
 Permite concatenación. (4 nodos en un receptor).
 Modularidad en transmisores de retorno( Distancia, WDM y Velocidad de
TX)
 Tecnología Ideal Para DOCSIS 3.1
DOCSIS 3.1 Sobre Retorno Digital – No hay problema!!
Despliegue anual del Retorno Digital frente al Retorno Análogo