El Canal de RetornoEl Canal de Retornoen Sistemas deen Sistemas de

Telecomunicaciones Telecomunicaciones por Cablepor Cable

Ing. Juan Ramon García BishIng. Juan Ramon García Bishjrgbish@hotmail.comjrgbish@hotmail.com

AgendaAgenda

• Bandas de FrecuenciaBandas de Frecuencia• Degradación de la SeñalDegradación de la Señal• Concepto de disponibilidad del canal.Concepto de disponibilidad del canal.• Criterios de Ajuste y Calibración.Criterios de Ajuste y Calibración.• Ecualizacion del retornoEcualizacion del retorno• Optimizando el retornoOptimizando el retorno• Mitigando los efectos del Ingreso.Mitigando los efectos del Ingreso.• Ingreso de Interferencia vs RadiacionIngreso de Interferencia vs Radiacion

Bandas de FrecuenciaBandas de Frecuencia

• En los orígenes de la televisión por cable el En los orígenes de la televisión por cable el retorno se utilizaba exclusivamente para el retorno se utilizaba exclusivamente para el monitoreo de estado de los equipos y monitoreo de estado de los equipos y transmisión de video ocasional.transmisión de video ocasional.

• La división de frecuencias es muy asimétrica La división de frecuencias es muy asimétrica con escasa capacidad de upstream con escasa capacidad de upstream (transmisión hacia la cabecera).(transmisión hacia la cabecera).

• Si se quiere respetar la banda baja de TV no Si se quiere respetar la banda baja de TV no existe posibilidad de expansión ( 5 – 42 MHz)existe posibilidad de expansión ( 5 – 42 MHz)

• La estructura tradicional de árbol y rama no La estructura tradicional de árbol y rama no permite gran reuso de frecuencias.permite gran reuso de frecuencias.

Bandas de FrecuenciaBandas de Frecuencia

• Diferentes cortes de frecuencia :Diferentes cortes de frecuencia : - Subsplit => - Subsplit => Retorno de 5 a 42 MHz - Retorno de 5 a 42 MHz - Midsplit => Retorno de 5 a108 MHz Midsplit => Retorno de 5 a108 MHz - Highsplit => Retorno de 5 a 220 - Highsplit => Retorno de 5 a 220 MHz - Split Europeo => Retorno de MHz - Split Europeo => Retorno de 5 a 65 MHz5 a 65 MHz

• Solo son de uso standard el split europeo y el Solo son de uso standard el split europeo y el subsplit.subsplit.

• Si se trata de un sistema nuevo y no hay Si se trata de un sistema nuevo y no hay compromiso de utilizar la banda baja para TV el compromiso de utilizar la banda baja para TV el split europeo deja mayor reserva a futuro.split europeo deja mayor reserva a futuro.

Degradación de la SeñalDegradación de la Señal

• Degradación por factores internos del sistema: - Degradación por factores internos del sistema: - Ruido generado por los amplificadores. Ruido generado por los amplificadores. - Ruido generado por los terminales de abonado - - Ruido generado por los terminales de abonado - Distorsiones por alinealidades de equipos RF - Distorsiones por alinealidades de equipos RF - Ruido y distorsiones del link óptico.Ruido y distorsiones del link óptico.

• Degradación por factores externos al sistema : Degradación por factores externos al sistema : - Ingreso de interferencia discretas - Ingreso de interferencia discretas ( Banda Ciudadana, Radioaficionados, etc) ( Banda Ciudadana, Radioaficionados, etc) - Ingreso de interferencias de banda ancha - Ingreso de interferencias de banda ancha ( Descargas atmosféricas, ruido de ( Descargas atmosféricas, ruido de ignicion, etc)ignicion, etc)

Degradación de la SeñalDegradación de la SeñalFactores InternosFactores Internos

Frec.[Mhz]5 5042 860

Reversa Directa

Cabezal Hub NodoNodo Ampli

Abonado

F.O. F.O. Coaxil

Distorsion y Ruido de banda ancha generado por losamplificadores

Ruido de banda ancha generado por losterminales de abonados

Distorsion y RuidoIntroducidopor el Link óptico

Distorsion y Ruido Introducido por el Link óptico

Degradación de la SeñalDegradación de la SeñalFactores ExternosFactores Externos

Si/Ni So/No

Efecto acumulativo del RuidoEfecto acumulativo del Ruido

• Ruido de banda ancha generado por los equipos Ruido de banda ancha generado por los equipos - C/N = C/N - C/N = C/N11 – 10 * log n – 10 * log n - C/N = - C/N = C/NC/N1 1 – 10 * log (n * – 10 * log (n * m)m).5 .5 (otra fórmula)(otra fórmula) n = cantidad total de n = cantidad total de amplificadores m = cantidad de amplificadores m = cantidad de amplificadores en cascadaamplificadores en cascada

• Ruido de banda ancha generado por las terminalesRuido de banda ancha generado por las terminales de de abonado : - abonado : - C/N = C/NC/N = C/N11 – 10 * log n (n= cant de terminales) – 10 * log n (n= cant de terminales)

• Interferencias discretas Interferencias discretas

- C/I = C/I- C/I = C/I11 – 20 * log n (n= puntos de ingreso) – 20 * log n (n= puntos de ingreso) suponiendo se trata de señales coherentes.suponiendo se trata de señales coherentes.

Disponibilidad de CanalDisponibilidad de Canal

• Como el ingreso de interferencia no es constante, la Como el ingreso de interferencia no es constante, la relacion C/N+I varia a lo largo del dia.relacion C/N+I varia a lo largo del dia.

• Disponibilidad :Disponibilidad : Porcentaje del tiempo en que la Porcentaje del tiempo en que la relación C/N+I supera un umbral mínimo.relación C/N+I supera un umbral mínimo.

• Consideraciones :Consideraciones : - La disponibilidad es menor en el extremo inferior - La disponibilidad es menor en el extremo inferior de la banda (5 a 15 MHz). de la banda (5 a 15 MHz). - La disponibilidad aumenta al disminuir el tamaño - La disponibilidad aumenta al disminuir el tamaño del nodo. del nodo. - La disponibilidad de toda la banda es mayor - La disponibilidad de toda la banda es mayor al utilizar canales de transmisión mas angostos. al utilizar canales de transmisión mas angostos. - Reservar la parte mas alta de la banda de retorno - Reservar la parte mas alta de la banda de retorno para la transmisión de datos de alta velocidad.para la transmisión de datos de alta velocidad.

Criterios de Ajuste y CalibraciónCriterios de Ajuste y Calibración

• Concepto de ganancia unitaria.Concepto de ganancia unitaria.• Nivel entrada hibrido vs port del equipo .Nivel entrada hibrido vs port del equipo .• Ajustes del Link Óptico.Ajustes del Link Óptico.• Control automatico de nivel ALC.Control automatico de nivel ALC.• Determinación de la potencia para los Determinación de la potencia para los

diferentes servicios.diferentes servicios.

Ajustes de RFAjustes de RFDirecta vs RetornoDirecta vs Retorno

DirectaDirecta RetornoRetornoNivel de entrada Variable Nivel de entrada Variable ConstanteConstanteNivel de salida Constante Nivel de salida Constante VariableVariableHibridos Hibridos DosDos o tres Uno o tres UnoAtenuacion / Ecualiz. Entrada SalidaAtenuacion / Ecualiz. Entrada SalidaPendiente de trabajo Interetapa Pendiente de trabajo Interetapa SalidaSalida

Concepto de Ganancia UnitariaConcepto de Ganancia Unitaria

• En el ajuste de la directa cada amplificador En el ajuste de la directa cada amplificador compensa las perdidas que lo preceden y compensa las perdidas que lo preceden y tenemos un nivel de salida constante.tenemos un nivel de salida constante.

• En el ajuste de la reversa cada amplificador En el ajuste de la reversa cada amplificador compensa las perdidas que le siguen y lo que compensa las perdidas que le siguen y lo que se mantiene constante es el nivel de entrada.se mantiene constante es el nivel de entrada.

• En ambos casos si tomamos el conjunto : En ambos casos si tomamos el conjunto : amplificador + cable + perdidas planas amplificador + cable + perdidas planas tenemos que la ganancia es igual a 1 ( tenemos que la ganancia es igual a 1 ( 0 dB)0 dB)

Ganancia UnitariaGanancia Unitaria

Nivel de Entrada ConstanteNivel de Entrada ConstanteEntrada al hibridoEntrada al hibrido

• Con nivel constante a la entrada del hibrido Con nivel constante a la entrada del hibrido aseguramos optimizacion de las aseguramos optimizacion de las distorsiones y de la relacion C/N propias del distorsiones y de la relacion C/N propias del amplificador.amplificador.

• No siempre se tiene un punto de prueba No siempre se tiene un punto de prueba sobre la entrada del hibrido lo cual obliga a sobre la entrada del hibrido lo cual obliga a extrapolar.extrapolar.

• Diferentes equipos tienen diferentes Diferentes equipos tienen diferentes atenuaciones entre el puerto de la estacion atenuaciones entre el puerto de la estacion y la entrada del hibrido lo cual obligaria a y la entrada del hibrido lo cual obligaria a las terminales domiciliaria a transmitir con las terminales domiciliaria a transmitir con diferente nivel.diferente nivel.

Nivel de Entrada ConstanteNivel de Entrada ConstantePuerto del equipoPuerto del equipo

• El puerto de la estacion resulta un punto de El puerto de la estacion resulta un punto de referencia mas comodo para trabajar.referencia mas comodo para trabajar.

• Deberia tomarse un nivel de referencia y Deberia tomarse un nivel de referencia y luego sumarle la insercion en el caso de luego sumarle la insercion en el caso de salidas divididas internamente (feeder-salidas divididas internamente (feeder-maker)maker)

• La idea es forzar a que las terminales La idea es forzar a que las terminales domiciliarias transmitan con el mas alto domiciliarias transmitan con el mas alto nivel para mejorar la relacion C/I.nivel para mejorar la relacion C/I.

• Internamente hay que trabajar con los Internamente hay que trabajar con los atenuadores de las diferentes ramas que se atenuadores de las diferentes ramas que se combinan para balancear los niveles a la combinan para balancear los niveles a la entrada del hibridoentrada del hibrido

Ajuste Retorno en Minibridger Ajuste Retorno en Minibridger Combinacion Interna Combinacion Interna

DesbalanceadaDesbalanceada

Ajuste Retorno en MinibridgerAjuste Retorno en MinibridgerCombinacion Interna BalanceadaCombinacion Interna Balanceada

Ajuste Reversa en Line ExtenderAjuste Reversa en Line ExtenderSalida DivididaSalida Dividida

Ajuste Reversa en Line ExtenderAjuste Reversa en Line ExtenderSalida UnicaSalida Unica

Ajustes del Link OpticoAjustes del Link Optico

• Ajuste del indice de modulacion del Ajuste del indice de modulacion del transmisor de retorno . transmisor de retorno . (OMI = optical modulation index) (OMI = optical modulation index) Normalmente Normalmente preajustado de fabrica.preajustado de fabrica.

• Ajuste del nivel optico a la entrada del Ajuste del nivel optico a la entrada del receptor optico en el Hub o Headend. receptor optico en el Hub o Headend. Rango usual varia entre –17 y +3 dBmW. Rango usual varia entre –17 y +3 dBmW.

• Ajuste de ganancia del receptor de retorno. Ajuste de ganancia del receptor de retorno. Es importante definir un punto de Es importante definir un punto de referencia dentro de la cadena de referencia dentro de la cadena de combinacion / division o un punto de combinacion / division o un punto de prueba que “no cambie”.prueba que “no cambie”.

Ajustes del Link OpticoAjustes del Link Optico

Ajuste manual del OMIAjuste manual del OMI

Se insertan dos portadorasde 31 dB y se ajusta el OMIhasta que los productos dedistorsion esten 40 dB abajo.

Ajuste automatico de nivel - Ajuste automatico de nivel - ALCALC

Ajuste del Retorno Ajuste del Retorno con Barredorcon Barredor

Potencia Constante por HzPotencia Constante por Hz

• Según este criterio todos los servicios Según este criterio todos los servicios tendrian la misma relación C/N sin importar tendrian la misma relación C/N sin importar del ancho de banda ocupado.del ancho de banda ocupado.

• Visto con un analizador de espectro las Visto con un analizador de espectro las diferentes señales digitales tendrian una diferentes señales digitales tendrian una apariencia plana.apariencia plana.

• Facil de definir la potencia de un canal : Facil de definir la potencia de un canal : P = Po * log BW P = Po * log BW

• Los canales mas angostos resultan menos Los canales mas angostos resultan menos suceptibles de ser interferidos y reciben suceptibles de ser interferidos y reciben menos potenciamenos potencia

Potencia Constante por HzPotencia Constante por HzEjemplo de CálculoEjemplo de Cálculo

Punto de recorte del laser = 55 dBmVPunto de recorte del laser = 55 dBmVPotencia operativa total al laser = 45 dBmVPotencia operativa total al laser = 45 dBmVAncho de banda total = 35 MHzAncho de banda total = 35 MHzPotencia por Hz = -30 dBmV/HzPotencia por Hz = -30 dBmV/HzPotencia canal de 192 KHz = 22.8 dBmVPotencia canal de 192 KHz = 22.8 dBmVPotencia canal de 6 MHz = 37.7 dBmVPotencia canal de 6 MHz = 37.7 dBmV

Punto de recorte = Potencia limite para máxima Punto de recorte = Potencia limite para máxima tasa de error tolerada (10tasa de error tolerada (10-10-10 ) )Margen de seguridad = 10 dBMargen de seguridad = 10 dB

Potencia Constante por HertzPotencia Constante por HertzPosibilidad de ClippingPosibilidad de Clipping

• El criterio de asignacion de Potencia El criterio de asignacion de Potencia Constante por Hertz no resulta suficiente Constante por Hertz no resulta suficiente para garantizar que no existira Clipping.para garantizar que no existira Clipping.

• La asignacion de potencia se refiere a La asignacion de potencia se refiere a “Potencia Promedio” y el clipping se “Potencia Promedio” y el clipping se produce durante “Picos de Potencia”.produce durante “Picos de Potencia”.

• La relacion Potencia Pico / Potencia La relacion Potencia Pico / Potencia Promedio varia segun el tipo de modulacion Promedio varia segun el tipo de modulacion : QPSK aprox 0 dB : QPSK aprox 0 dB 64 QAM 64 QAM aprox 5 dB aprox 5 dB OFDM aprox 7 dB OFDM aprox 7 dB CDMA aprox 9 a 13 dB CDMA aprox 9 a 13 dB

Ecualizacion del retornoEcualizacion del retorno

• La planta de distribucion se diseña en el sentido La planta de distribucion se diseña en el sentido downstream (directa) y la atenuacion del cable downstream (directa) y la atenuacion del cable resulta muy diferente comparada con las frecuencias resulta muy diferente comparada con las frecuencias de retorno.de retorno.

• La ecualizacion en el amplificador de retorno segun el La ecualizacion en el amplificador de retorno segun el criterio de ganancia unitaria no basta.criterio de ganancia unitaria no basta.

• Las terminales de abonado conectadas a los Las terminales de abonado conectadas a los derivadores domiciliarios (taps) de menor valor derivadores domiciliarios (taps) de menor valor encuentran menos atenuacion en su camino hasta el encuentran menos atenuacion en su camino hasta el amplificador de retorno => transmiten con menor amplificador de retorno => transmiten con menor nivelnivel

• La interferencia que ingresa por esos derivadores La interferencia que ingresa por esos derivadores tambien encuentra menor atenuacion y es la principal tambien encuentra menor atenuacion y es la principal responsable de la degradacion en la relacion C/Iresponsable de la degradacion en la relacion C/I

200m200m11.8/3.411.8/3.4

dBdB

17.7/27.617.7/27.6

100m100m

5.9/1.7 5.9/1.7 dBdB

39.7/34.939.7/34.9

150 m150 m8.8/2.58.8/2.5

dBdB

30.5/3230.5/32

23

16.7/11.9 dB16.7/11.9 dB

17

13.5/15 dB13.5/15 dB

4

13.7/23.6 dB13.7/23.6 dB

Diseño de la DistribucionDiseño de la DistribucionNiveles de DirectaNiveles de Directa

26

20/11 dBmV20/11 dBmV

46/37 dBmV46/37 dBmV

PIII .5” cablePIII .5” cable 5.9 dB/100mt @ 550 MHz5.9 dB/100mt @ 550 MHz1.7 dB/100mt @ 50 MHz1.7 dB/100mt @ 50 MHz

Diseño de la DistribucionDiseño de la DistribucionNiveles de RetornoNiveles de Retorno

26 23 17 4100m100m 150m150m 200m200m

1.3 dB1.3 dB 22 2.62.6

Entrada 18 dBEntrada 18 dB

44 dBmV44 dBmV 42.742.7 39.139.1 29.729.7

PIII .5” cablePIII .5” cable1.3dB/100mt @ 30 MHz1.3dB/100mt @ 30 MHz

Nivel req.Nivel req.en el Tapen el Tap@ 30 MHz@ 30 MHz

Entre extremos tenemos una diferencia de 14 dB!Entre extremos tenemos una diferencia de 14 dB!

Ecualizacion del RetornoEcualizacion del RetornoAtenuadores escalonadosAtenuadores escalonados

Atenuador Escalonado = Step attenuatorAtenuador Escalonado = Step attenuatorInsercion casi nula en la banda directa y valor Insercion casi nula en la banda directa y valor constante dentro de la banda de retorno.constante dentro de la banda de retorno.(Existen diferentes escalones o valores de atenuacion)(Existen diferentes escalones o valores de atenuacion)

Transferencia de un step atenuator de 10 dB

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Frecuencia (Mhz)

Tf(

dB

)

Serie1

Ecualizacion del RetornoEcualizacion del RetornoDerivadores EcualizablesDerivadores Ecualizables

Distribucion del IngresoDistribucion del Ingreso

Headend Nodo Amplif. Amplif.Tap

Abonado

Drop

70% Ingresos

25% Ingresos

5% IngresosFiltro

Optimizacion del RetornoOptimizacion del RetornoBajada DomiciliariaBajada Domiciliaria

• 25% del ingreso de interferencia se produce en la 25% del ingreso de interferencia se produce en la bajada domiciliaria.bajada domiciliaria.

• Las principales recomendaciones a seguir son : Las principales recomendaciones a seguir son : - Utilizar componentes de buena - Utilizar componentes de buena calidad : calidad :

Fundamentalmente Cable y Conectores Fundamentalmente Cable y Conectores - Buenas practicas de - Buenas practicas de instalacion y armado. - instalacion y armado. - Conectores F de tipo compresion. Conectores F de tipo compresion. - Cable coaxil autosoportado - Cable coaxil autosoportado - Cable coaxil tipo tri-shield o - Cable coaxil tipo tri-shield o superior - Puesta a tierrasuperior - Puesta a tierra

Optimizacion del RetornoOptimizacion del RetornoInstalacion DomiciliariaInstalacion Domiciliaria

• La instalacion domiciliaria es la responsible La instalacion domiciliaria es la responsible del 75% del ingreso.del 75% del ingreso.

• Debe homologarse cada instalacion Debe homologarse cada instalacion domiciliaria antes de conectarla a la red . domiciliaria antes de conectarla a la red . Verificar => Verificar => Ingreso, Radiacion, y Microreflexiones.Ingreso, Radiacion, y Microreflexiones.

• Utilizar un acoplador direccional para tener Utilizar un acoplador direccional para tener mayor aislacion entre servicios de Datos y mayor aislacion entre servicios de Datos y TV.TV.

• No utilizar retorno activo a menos que sea No utilizar retorno activo a menos que sea estrictamente necesarioestrictamente necesario

Optimizacion del RetornoOptimizacion del RetornoUso de acoplador DireccionalUso de acoplador Direccional

AcopladorAcopladorDireccionalDireccional

WW

El acoplador direccional mejora la aislacion entre el cablemodem y el resto de los servicios permitiendoincluso el uso de tecnicas selectivas de filtrado.

Mitigando el ingresoMitigando el ingreso

El recurso para minimizar los problemas del El recurso para minimizar los problemas del ingreso de interferencia sin combatir al mal ingreso de interferencia sin combatir al mal de raiz consiste en utilizar filtros pasa-altos de raiz consiste en utilizar filtros pasa-altos en todas las acometidas domiciliarias que en todas las acometidas domiciliarias que no requieren retorno.no requieren retorno.

Transferencia del filtro

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Frecuencia (Mhz)

Tf(

dB

)

Serie1

Ingreso de InterferenciaIngreso de Interferenciaversus Radiacionversus Radiacion

• En aquellos puntos de nuestro sistema por En aquellos puntos de nuestro sistema por donde ingresan señales interferentes tambien donde ingresan señales interferentes tambien se produce una fuga de señal o radiacion.se produce una fuga de señal o radiacion.

• No necesariamente coinciden los puntos de No necesariamente coinciden los puntos de mayor ingreso con los de mayor radiacion ya mayor ingreso con los de mayor radiacion ya que se trata de un fenomeno selectivo en que se trata de un fenomeno selectivo en frecuencia.frecuencia.

• Buenas practicas rutinarias de control de Buenas practicas rutinarias de control de radiacion de señal ayudan a mantener radiacion de señal ayudan a mantener acotado el ingreso de interferencia.acotado el ingreso de interferencia.

Monitoreo del IngresoMonitoreo del IngresoAnalisis de CampoAnalisis de Campo

Una practica para monitorear el ingreso Una practica para monitorear el ingreso dentro la banda de retorno consiste en dentro la banda de retorno consiste en recorrer la planta con una camioneta recorrer la planta con una camioneta equipada con un equipo de banda equipada con un equipo de banda ciudadana que transmite regularmente.ciudadana que transmite regularmente.

En la cabecera del sistema se tiene un En la cabecera del sistema se tiene un medidor de señal sintonizado en la medidor de señal sintonizado en la frecuencia del canal de CB utilizado por el frecuencia del canal de CB utilizado por el movil conectado a un receptor de retorno.movil conectado a un receptor de retorno.

Cuando el medidor detecta señal significa Cuando el medidor detecta señal significa que el movil esta cerca de un punto de que el movil esta cerca de un punto de ingreso de interferencia. ingreso de interferencia.

Monitoreo de Ingreso / Monitoreo de Ingreso / EgresoEgreso

Analisis en CampoAnalisis en Campo

Monitoreo del IngresoMonitoreo del IngresoAnalisis en Hub / HeadendAnalisis en Hub / Headend

Sistemas mas elaborados de medicion Sistemas mas elaborados de medicion monitorean toda la banda de retorno en el monitorean toda la banda de retorno en el Hub o Headend (utilizando analizadores de Hub o Headend (utilizando analizadores de espectro) y dan la alarma cuando se superan espectro) y dan la alarma cuando se superan ciertos limites.ciertos limites.

Para evitar confundir la señal correspondiente Para evitar confundir la señal correspondiente a los servicios con el ingreso de interferencia a los servicios con el ingreso de interferencia se definen mascaras de proteccion.se definen mascaras de proteccion.

Generan graficos en funcion de la frecuencia Generan graficos en funcion de la frecuencia y del tiempo para tener un archivo historico y del tiempo para tener un archivo historico que permite analizar la evolucion de un nodo.que permite analizar la evolucion de un nodo.

Espectro de RetornoEspectro de Retornoen Hub / Headenden Hub / Headend

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

5000

7437

9875

1231

2

1475

0

1718

7

1962

5

2206

2

2450

0

2693

7

2937

5

3181

2

3425

0

3668

7

3912

5

4156

2

4400

0

4643

7

4887

5

5131

2

5375

0

5618

7

5862

5

6106

2

6350

0

6593

7

6837

5

7081

2

7325

0

7568

7

7812

5

12 - 13 hs

13 - 14 hs

14 - 15 hs

15 - 16 hs

16 - 17 hs

17 - 18 hs

18 - 19 hs

19 - 20 hs

20 - 21 hs

21 - 22 hs

22 - 23 hs

23 - 24 hs

0 - 1 hs

1 - 2 hs

2 - 3 hs

3 - 4 hs

4 - 5 hs

5 - 6 hs

6 - 7 hs

7 - 8 hs

8 - 9 hs

9 - 10 hs

10 - 11 hs

11 - 12 hs