Valores SNR requerídos y mínimos sugeridos sobre diferentes modulaciones de retorno

Los valores indicados son los mínimos para operar en cada modulación de retorno (upstream). Dependiendo siempre de todos los factores que hacen y afectan a la red HFC los valores a mantener tendrán que ser al menos unos 5db o 10db superiores para disminuir inconvenientes disponiendo de margen ante fluctuaciones de RF. 

QPSK, SNR requerido >17db, SNR mínimo sugerido 15db
QAM16, SNR requerido >24db, SNR mínimo sugerido 22db
QAM32, SNR requerido >26db, SNR mínimo sugerido 24db
QAM64, SNR reqeurido >30db, SNR minimo sugerido 27db
QAM256, SNR requerido >37db, SNR minimo sugerido 31db

Info: el requerido debería ofrecer un BER 1.0E-12 mientras que el mínimo sugerido un BER 1.0E-08.

Valores RF sugeridos para el funcionamiento de Cablemodems

A continuación indico los niveles de RF de referencia para el "buen" funcionamiento de un Cablemodem. Éstos valores son los indicados|medidos desde el Cablemodem y son solo de referencia, siendo variarán dependiendo la calidad/estado de la red HFC. En diferentes zonas ó redes, los valores podrán diferentes a los indicados y el CM funcionará normalmente (no en el caso de FEC y CER que indican errores).

- Downstream Channel Power: -10dBmV a +10dBmV
- Signal Noise: >25dB.
- Transmition Power: valor controlado por el CMTS.  Cada modelo de CM posee su límite de potencia de transmisión.Entre 35/40dBmV a 50dBmV.
- FEC Uncorrectables: debería ser 0, ó de incrementarse habrá que verificar que el valor CER.
- CER: Valores aceptables para el funcionamiento adecuado de un cablemodem: menor a 0.0001%
- Microreflections: >25dB

Estrategias Preventivas y Problemas Frecuentes en redes HFC

Disponer de una red en buenas condiciones y debidamente ecualizada es de suma importancia dado a que esto permitirá:

• Obtener más ancho de banda por puerto (DS ó US) a través de, por ejemplo, el incremento de modulación, ancho de canal, utilización de más frecuencias, etc.
• Prevenir inconvenientes ante alteraciones en la red por factores internos/externos a dicha.
• Garantizar una calidad de servicio a los abonados.
• Disminuir el tiempo Técnico que se dedica a resolución de inconvenientes para aplicarlo en crecimiento y mejora continua.

Inconveniente inherentes en redes HFC

 

Dentro de inconvenientes inherentes habituales en una red HFC nos encontramos con:

• Ruido/Interferencia presentada por:
• Factores internos a la red: materiales que hacen a la red como conectores/ cableado/ amplificadores / divisores, etc. en mal estado, antiguos, mal ajustados, dañados.
• Factores externos a la red: clima, transformadores de alta tensión.
• Inadecuada ecualización.

Estrategias Preventivas

Claro que existen los inconvenientes a los cuales uno no puede anticiparse, sobre los cuales es necesario implementar Estrategias Preventivas las cuales dividiremos en dos grupos:

• Estrategias Preventivas para minimizar inconvenientes:
• Revisión y mantenimiento de materiales que se emplean la red HFC. 
• Revisión periódica de estadísticas gráficas de Flowdat 
• Calcular los efectos que producirán los cambios que se deseen aplicar en la red.
• Verificaciones periódicas presenciales recorriendo puntos de referencia en la red.
• Mejorar los valores de RF de no ser los deseados.
• Utilizar filtros de baja frecuencia en Todos los televisores 
• Aplicar Seguridad eléctrica (correcta instalación eléctrica, UPS al menos en equipos la cabecera: CMTS, Servidores adicionales, etc.)

• Estrategias Preventivas para minimizar la interrupción en el servicio:
• Disponer de personal capacitado.
• Disponer, conocer y utilizar herramientas de diagnóstico.
• Disponer de materiales de respaldo (amplificadores, conectores, atenuadores, etc.)
• Disponer de Soporte Técnico (en lo posible oficial) del fabricante del CMTS como del resto de los equipos que hacen a los Servicios.

Herramientas de diagnostico:

Disponibles en toda estructura DOCSIS-HFC:

• En el Cablemodem: leds y web del equipo.
• En el CMTS: comandos para visualización de estado de puertos, rf, estado de CMs, etc.)

Herramientas adicionales (y no por ello las menos importantes):

• Brindadas por el sistema de Provisioning y/o monitoreo, tales como estadísticas de interfaces por CMTS y Cms (detalles de sus estados, niveles de RF, gráficos de transferencia, resumen, análisis de Cms por grupos-sectores-individuales, etc.
• Medidor de Campo,  Analizador de Espectro, OTDR, Notebooks en técnico de calle, Cm de verificaciones en cabecera, etc.

Proceso de inicialización de un Cablemodem

Un Cablemodem dispone de leds como indicadores rápidos de su estado. Es indispensable comprender que indica cada led según su estado a fin de diagnosticar fácilmente a que podría deberse un problema ó falta de servicio. Conociendo ello es fácil apreciar que estos leds son de gran utilidad para el Servicio Técnico quienes reciben el llamado de un cliente (quien hace uso del servicio de Internet) al momento de realizar una consulta/reclamo sobre su servicio.

Podríamos resumir el proceso de inicialización de un Cablemodem de la siguiente manera:

1. Se enciende el Cablemodem conectado a la red HFC.
   • Led Power fijo.
   • Led Downstream intermitente.
2.  Led Downstream / RXPower comienza a destellar (intermitente)
   • El CM comienza a buscar, en el espectro downstream de RF, una portadora modulada en forma digital (64 ó 256 QAM) que contenga información específica para cable módems y sincroniza con la portadora adecuada.
   • Led Downstream / RXPower se establece fijo.
3. Led Upstream / TXpower comienza a estar intermitente.
   • El cable módem busca, entre los datos que se envían desde el CMTS via el DS, un mensaje conocido como Descriptor de Canal Upstream (UCD, por sus siglas en inglés) que le indica la frecuencia a la el CM deberá transmitir.
   • El cable módem comienza a transmitir en la frecuencia upstream asignada, incrementando gradualmente su potencia hasta que sea escuchado por el CMTS. 
   • Es en este punto donde inicia la transmisión bidireccional entre el cable módem y el CMTS.
   • Led Upstream / TXPower se establece fijo.  Led Upstream / TXpower comienza a estar intermitente.  
4. El led "Online" comienza a estar intermitente.
   • Solicita una IP vía broadcast siguiendo "proceso de 4 vías DHCP"
   • Solicita la fecha y hora al servidor ToD ("hora del día", por sus siglas en inglés),
   • Solicita el archivo de configuración ("binario", "DOCSIS file", etc.)
   • Una vez concluidos exitosamente todos los pasos anteriores, el Cm indica su estado "operacional" a través de dejar fijo el led Online. El led online fijo indica que el CM permitirá transmitir y recibir paquetes entre sus puertos locales  (LAN, Wifi, USB,etc.) y su puerto coaxil/HFC. Es decir, realizar un ping a google será en vano si el CM no está online.

El proceso de inicialización de un CM D3.0 es similar a las versiones anteriores aunque con algunas excepciones:

• Una vez que el DS es adquirido, el CM D3.0 aguardará el MAC Domain Descriptor (MDD) desde el CMTS, sino como máximo se registrará como DOCSIS 2.0 
• Puede utilizar EAE (Early Authentication Encryption)
• Puede obtener su IP mediante 4 métodos: IPv4, IPv6 then IPv4, IPv6 and IPv4 nearly simultaneously, IPv6 only
• El MDD indica al CM que modo DHCP utilizar, como también si utilizará EAE y además si deberá realizar channel bonding después de registrarse 
• El CM no aplica channel bonding hasta no finalizar la registración la cual se realiza y mantiene a través de 1 DS y 1 US (puertos primarios)

 Resumen Gráfico del proceso de inicialización de un CM DOCSIS 3.0

Resumen del proceso:

• Si los leds DS o US se encuentran intermitentes en forma constante/periódica, ello nos indica que existe un inconveniente a nivel RF.
• Todo provisionining no ingresa en el campo de juego hasta no destellar el led online, el cual de mantenerse intermitente nos está indicando un inconveniente al momento de ser aprovisionado dicho CM (sea RF o no lograr aprovisionado)
• Para un mínimo diagnóstico de la situación en cualquiera de ambos puntos, deben verificarse los leds, web y log del CM como visualizarse el estado del CM en el CMTS y Provisioninig

Qué es DOCSIS (brief)

Como primer publicación, comentaré a continuación un breve (por demás de breve) resumen sobre DOCSIS.

¿Qué es DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications)?

Se trata de un estándar no comercial que define los requisitos de la interfaz de
comunicaciones y operaciones para los datos sobre sistemas de cable, lo que
permite añadir transferencias de datos de alta velocidad a un sistema de
televisión por cable (CATV)

Pequeña reseña histórica y comparativa de versiones DOCSIS:

Versión	Fecha de Publicación	Cambios significativos
1.0	03-1997	-US channel width: between 200 kHz and 3.2 MHz -US modulations: QPSK and 16-QAM support. -US modulation type: TDMA
1.1	04-1999	-add QOS y dynamic services (for PacketCable|VoIP) -US channel width,modulation and modulation type: same like 1.0 -add pre-equalization, concatenation and fragmentation
2.0	01-2002	-US channel width: up to 6.4MHz -US modulations: adds 32-QAM, 64-QAM and 128-QAM support. -US: Mod.Type: S-CDMA y A-TDMA -pre-equalization improved -'DOCSIS 2.0 + IPv6' standard also supports IPv6, which may on the cable modem side only require a firmware upgrade
3.0	08-2006	-IPV6 Support -Channel bonding -Minimum number of channels that hardware must be able to support
3.1	10-2013	-OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) -LDPC (Low Density Parity Check)

Throughtputs máximos por canales según combinaciones de Modulaciones y anchos de canales. Recordemos que DOCSIS 3.0 permite combinar canales (channel bonding). Los valores de las tablas están expresados en Mbps.  Todas están indicadas en Mbps y en valores brutos, es decir sin contar los bits utilizados en la corrección de errores, entre paréntesis se encuentra la velocidad real neta. Resalto en negrita las de uso más común.

Downstream
Channel Width	64-QAM	256-QAM
6Mhz	30,34 (27)	42,88 (38)
8Mhz	40,44 (36)	57,20 (51)

Usptream
Channel Width	QPSK	16-QAM	64-QAM
0,2Mhz	0,32 (0,3)	0,64 (0,6)	1,28 (1,2)
0,4Mhz	0,64 (0,6)	1,28 (1,2)	1,92 (1,7)
0,8Mhz	1,28 (1,2)	2,56 (2,3)	3,84 (3,4)
1,6Mhz	2,56 (2,3)	5,12(4,6)	7,68(6,8)
3,2Mhz	5,12 (4,6)	10,24 (9,0)	15,36 (13,5)
6,4Mhz	10,24 (9,0)	20,48 (18,0)	30,72 (27)

Teniendo en cuenta que recién en DOCSIS 3.0 pueden sumarse canales, podríamos determinar que todo CM versión 2.0 o inferior no podrá superar el ancho de banda  de  38Mbps en download y  27Mbps de upload, claro que esto implicaría un canal de DS y un US exclusivo para el CM el cual deberá tener perfectas condiciones de RF (radio frecuencia). Recién en DOCSIS 3.0 o superior podemos superar estos límites trás combinar canales de DS y/o US para un mismo CM (a esta funcionalidad se la denomina channel bonding).

En otros documentos explicaré detenidamente puntos importantes entre las versiones.

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Aquí publicaré información que considero podría resultar de interés a la comunidad relacionada a DOCSIS, Redes/Networking, VoIP, OS|Sistemas operativos, entre otros.

El enfoque debería permitir la fácil comprensión cualquier persona que disponga conocimientos básicos en cada tema.

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