segunda-feira, 23 de maio de 2011

Banda larga via cable modem - parte 1 (atualizado)

A banda larga "via cable" tem se popularizado no Brasil nos últimos anos. Já em 2009, a NET ultrapassou a Telefónica em número de assinantes, conforme vários sites de notícias informaram na época (por exemplo, aqui e aqui). Essa popularização ocorreu principalmente por causa da oferta de serviços triple play – TV por assinatura, Internet e telefonia – por parte da NET, em 2006. A partir da oferta de “combos”, a NET conseguiu aumentar sua base de clientes e consequentemente aumentar sua participação no mercado de banda larga. Mas apesar desta popularização, existe muita desinformação no que se refere ao funcionamento da banda larga via cabo, provocado principalmente por estratégias de marketing.

O que normalmente chamamos de banda larga "via cable" ou "via cabo", é na verdade via DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) sobre uma rede HFC (Hybrid Fiber-Coax). DOCSIS é uma especificação (ou protocolo) para transmissão de dados em redes HFC. Existe ainda a especificação PacketCable,  complementar à DOCSIS, utilizada para transportar dados multimídia sobre a rede HFC, sendo que atualmente é utilizada apenas para transportar voz sobre IP (VoIP). Uma rede HFC é composta por cabos de fibra óptica e cabos coaxiais. Poderíamos afirmar que a parte física da rede é HFC enquanto a parte lógica é DOCSIS. Uma rede DOCSIS/HFC é composta de um determinado número de equipamentos, ativos e passivos, responsáveis pelo seu funcionamento e gerenciamento. A figura 1 mostra uma visão simplificada de uma rede HFC (portanto, da parte física da rede).

Figura 1

Alguns elementos da rede HFC mais próximos ao cliente são mostrados na figura 2.

Figura 2

Nota: o termo "Centro de Operações" é originalmente chamado de headend em inglês; porém, como não existe equivalente direto em português para esta palavra, preferi utilizar o termo "Centro de Operações", por ser similar ao termo Central Office amplamente utilizado em diagramas de outras tecnologias, como xDSL, FTTH, etc. Da mesma forma, utilizo aqui o termo "Nó óptico" em referência ao termo original em inglês optical node (ou também fiber node).

Iniciando pelos elementos de rede externos mais próximos ao cliente, podemos descrever e analisar os seguintes:

Feeder: é o cabo coaxial, pertencente ao segmento secundário de uma rede HFC, que inicia no nó óptico e estende-se por toda uma determinada área (um ou mais bairros, por exemplo). O comprimento do feeder depende da arquitetura da rede (extensão da fibra óptica, capilaridade desejada, etc), podendo alcançar até 3 Km. Nas redes aéreas, os feeders são suspensos e presos aos postes por cabos de aço (como os cabos de telefonia). Como o cabo coaxial sofre mais retração ou expansão térmica do que o cabo de aço, é necessário criar "pontos de expansão" ou "barrigas" nos feeders, junto a cada poste. Estes pontos de expansão também são utilizados para a instalação de novos equipamentos, se (ou quando) for necessário.

Figura 3 - feeder com pontos de expansão (setas vermelhas)

Tap: é utilizado para distribuir ou combinar os sinais de RF (Radio Frequency). Possui uma entrada, algumas saídas secundárias (geralmente duas, quatro ou oito) e uma saída principal. Sendo assimétrico, o tap distribui uma porção do sinal de entrada entre as saídas secundárias, direcionando a maior parte do sinal para a saída principal. O sinal de upstream originado no cliente é multiplexado (ou combinado) aos outros sinais de RF passando pelo tap. Os taps são instalados ao longo do feeder, em locais onde existam residências ou empresas, para possibilitar a conexão dos drops que atenderão aos clientes. A figura 4 mostra um tap com quatro saídas secundárias.

Figura 4 (http://www.vector.com.pl)

Drop: é o cabo coaxial, ligado ao tap, que leva o sinal até o cliente. Tipicamente, seu comprimento é menor que 200 metros.

Amplificador: devido às altas frequências utilizadas na rede HFC (mais detalhes na segunda parte deste artigo), o sinal sofre atenuação - isto é, diminuição de intensidade ao propagar-se pelo cabo coaxial. Por este motivo é necessária a utilização de amplificadores nos feeders em intervalos regulares

Figura 5 – amplificador (seta vermelha)

A amplificação é bidirecional, atuando tanto no sinal de downstream quanto no de upstream. Entretanto, cada amplificador instalado introduz distorções no sinal (devido às suas características eletrônicas), limitando a quantidade destes equipamentos por feeder. Normalmente são instalados três ou quatro amplificadores por feeder, embora existam referências de até seis. Os fatores que definem o número de amplificadores e a distância entre eles são os seguintes:
  • Frequência máxima do sistema, em Mhz ou Ghz;
  • Tipo de cabo coaxial sendo utilizado e seu tamanho;
  • Atenuação (em dB) por metro de cabo, operando na frequência máxima;
  • Ganho operacional do amplificador (também em dB), operando na frequência máxima.

Fonte de alimentação: equipamento que converte a voltagem da rede comercial para uma voltagem menor – tipicamente 60 ou 90 V, sendo esta última predominante – multiplexando-a com os sinais de RF e injetando o sinal resultante em um cabo coaxial que alimentará os elementos ativos da rede (nós ópticos e amplificadores). A corrente pode situar-se entre 10 e 15 A ou mesmo 40 A, dependendo da quantidade de elementos sendo alimentados. Cada fonte pode alimentar um grupo de dez a vinte elementos, e conta com baterias recarregáveis para alimentá-los em caso de falta de energia elétrica, por um período de 2 a 8 horas (dependendo da quantidade de baterias instaladas). Na figura 6 é mostrada uma fonte de alimentação da NET, onde pode ser visto o armário metálico que armazena os circuitos lógicos e as baterias.

Figura 6

Abaixo do armário, pode ser visto o medidor de consumo de energia elétrica (para aferição da companhia de energia elétrica), e acima do medidor (atrás do armário) está o protetor contra descargas na rede. O protetor é necessário devido aos vários fatores que podem provocar alteração na voltagem fornecida à fonte, como raios, problemas ou manutenções na rede elétrica, queda de árvores nos cabos da rede HFC, etc.

A fonte possui duas luzes (LEDs) indicativas de status: a verde é chamada de ACI (AC Indicator) e indica que a voltagem de saída (90 V) está estabilizada; a vermelha é chamada de LRI (Local Remote Indicator) e indica operação através das baterias. A luz vermelha pode ainda ser piscante, indicando um problema no circuito que necessita de manutenção. As luzes de status são indicadas pela seta vermelha na figura 7 (luz verde à esquerda e vermelha à direita). Estas informações foram extraídas do manual do fabricante das fontes de alimentação utilizadas pela NET - a Alpha. Entretanto, todas as fontes da NET observadas em Porto Alegre encontram-se com as duas luzes sempre desligadas. Algumas vezes, é possível encontrar fontes apenas com a luz vermelha permanentemente acessa.

Figura 7

A energia elétrica fornecida pela fonte de alimentação é inserida no feeder através de um "injetor de força", como o mostrado na figura 8. O cabo coaxial energizado proveniente da fonte de alimentação é acoplado ao injetor, juntamente com um dos segmentos do feeder. O injetor localiza-se quase sempre em um raio de cerca de 1 metro a partir da fonte de alimentação.

Figura 8

Trunk: em uma rede HFC, a parte principal do segmento de distribuição é composta por cabos de fibra óptica monomodo (isto é, apenas um feixe de luz transita pela fibra óptica), que transportam o sinal originado no centro de operações até os nós ópticos, que por sua vez distribuem o sinal através dos feeders. Estes cabos de fibra óptica são denominados trunks, e interligam os CMTSs (descritos posteriormente) aos vários nós ópticos distribuídos por uma determinada região através de uma topologia em anel. Existem referências que afirmam ser em estrela a topologia deste segmento óptico da rede HFC, o que também é possível.

Conforme será analisado posteriormente, cada nó óptico atende um determinado número de clientes, e este número vem sendo reduzido nos últimos anos, visando aumentar a largura de banda disponível para cada cliente. Em redes mais antigas, o número de nós ópticos era menor, pois cada um deles atendia um número maior de clientes. Dessa forma, a rede HFC de uma área (uma ou mais cidades, por exemplo) possuía poucos nós ópticos, sendo economicamente viável interligar cada um deles ao centro de operações por um par de fibras ópticas dedicadas.

Entretanto, a partir do momento em que cada nó óptico começa a atender menos clientes, é necessário aumentar o número destes equipamentos na rede HFC desta área, podendo chegar às centenas de unidades. Ora, interligar centenas de nós ópticos ao centro de operações por fibras ópticas dedicadas torna-se extremamente caro, tanto pelo custo do material em si quanto pelo custo da mão-de-obra necessária para instalar a fibra óptica (que sabidamente representa a maior parte do custo de uma rede metropolitana). Somando-se à isto o fato de que cada trunk contém no mínimo duas fibras ópticas (quatro, para oferecer redundância e até oito dependendo dos planos futuros da operadora) – uma para downstream e outra para upstream – o custo torna-se maior ainda. Neste caso, utilizar a topologia em anel faz mais sentido e proporciona um gasto menor para a proprietária da rede. A figura 9 ilustra as diferenças entre as topologias em questão, de forma que seja possível ter uma pequena noção dos recursos exigidos por cada uma.

Figura 9

O comprimento dos trunks depende de vários fatores, como frequência da rede (750/860 Mhz ou 1 Ghz), comprimento de onda da luz emitida pelo laser do nó óptico e quantidade de canais transmitidos, mas na topologia em estrela tipicamente chega a até 25 Km. O comprimento máximo de um trunk operando com laser à 1310 nm situa-se entre 35 e 40 Km. Já se o laser operar à 1550 nm e se for utilizado um amplificador EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) tanto no centro de operações quanto no nó óptico, o comprimento máximo pode chegar à 100 Km. Multiplicando o número de nós ópticos da figura por setenta ou oitenta (dependendo do número de clientes atendidos por nó óptico), podemos facilmente perceber que o custo desta topologia seria excessivamente alto.

Já na topologia em anel, as distâncias entre nós ópticos são menores – variáveis, mas menores – implicando uma quantidade menor de cabos a ser utilizada. É importante ressaltar que a proprietária da rede HFC provavelmente utiliza vários anéis para cobrir uma determinada área, ao invés de um único grande anel. Esta configuração proporciona o isolamento de problemas na rede, limitando-os à uma área geográfica menor. Podemos inferir isto baseado em incidentes acontecidos na rede da NET em Porto Alegre, onde vários bairros ficaram sem sinal devido à problemas nos cabos de fibra óptica (referências aqui e aqui).

Nó óptico: é o equipamento responsável pela distribuição do sinal recebido do CMTS através dos trunks. São posicionados próximos às áreas que devem atender, de onde se propagam os feeders que efetivamente cobrirão a área designada. A figura 10 ilustra o processo de distribuição do sinal.

Figura 10

Conforme explicado anteriormente, uma rede HFC é composta por um híbrido de cabos de fibra óptica e coaxiais. Os cabos de fibra óptica ou trunks se estendem do centro de operações até os nós ópticos, de onde saem os cabos coaxiais ou feeders. Ao chegar no nó óptico, o sinal de downstream é convertido de óptico para elétrico e inserido nos feeders, da mesma forma que o sinal de upstream originado nos clientes e transmitido através dos feeders é convertido de elétrico para óptico e inserido na fibra óptica dedicada ao fluxo de upstream. Existem modelos de nós ópticos que utilizam WDM (Wavelength Division Multiplexing) para transmitir tanto o sinal de downstream quanto o de upstream na mesma fibra óptica utilizando comprimentos de onda diferentes. Ao pesquisar sobre a utilização de nós ópticos com WDM em redes HFC no Brasil, não encontrei nenhuma informação; entretanto, para a utilização de topologia em anel, é altamente provável que as operadoras utilizem CWDM (Coarse WDM), pelo seguinte motivo: a não utilização de WDM implica a utilização de um cabo de fibra óptica exclusivo para upstream em cada nó óptico, praticamente eliminando as vantagens oferecidas pela topologia em anel (citadas no item "Trunk").

Figura 11 - nó óptico da NET

Um nó óptico pode possuir (e normalmente possui) até quatro saídas coaxiais, que podem ser amplificadas separadamente (dependendo do modelo e do fabricante). Cada saída coaxial, ou saída de RF, pode atender uma área específica. Por exemplo: inicialmente pode ser utilizada apenas uma saída de RF para atender um grupo de 1000 clientes. Então, conforme surgir necessidade de mais largura de banda, podem ser utilizadas as outras três saídas de RF para dividir o grupo de clientes por quatro, obtendo assim quatro áreas atendendo 250 clientes. Esta divisão seria o equivalente à utilização de quatro nós ópticos que possuíssem apenas uma saída de RF. Poderíamos dizer que cada saída de RF constitui um "nó óptico virtual", capaz de segmentar a parte coaxial da rede e proporcionar mais largura de banda por cliente.

Estes equipamentos podem operar com LEDs ou lasers de estado sólido, sendo o último predominante devido à potência necessária para a transmissão do sinal óptico à grandes distâncias. O laser pode emitir luz com um comprimento de onda de 1310 ou 1550 nm, ou mesmo os dois caso seja utilizado WDM. Estes comprimentos de onda específicos são utilizados em transmissões via fibra óptica porque proporcionam o menor nível de atenuação dentre todos os comprimentos de onda utilizados. Isto acontece porque na fibra óptica a atenuação varia de acordo com o comprimento de onda da luz utilizada.

Um fato interessante a respeito do nó óptico, é que o sinal transmitido através dele não é digital, mas analógico – os dados enviados pelo CMTS através da fibra óptica não são compostos por 0's e 1's, mas por um intervalo de valores representado pela intensidade da luz emitida pelo laser (este assunto será tratado com mais detalhes na segunda parte deste artigo). Este tipo de transmissor – seja óptico ou elétrico – é denominado "transmissor linear", e o receptor é denominado "receptor linear". Sendo assim, o nó óptico não necessita realizar nenhum tipo de processamento do sinal que converte, podendo ser categorizado como um "mero" conversor de mídia (ou conversor de meio físico), já que apenas converte o sinal do meio óptico para elétrico e vice-versa. Aqui é importante ressaltar: "converter" o sinal não significa "processar" o sinal – são ações distintas. Para o sinal ser processado, os dados que ele transmite teriam que ser analisados e/ou modificados, o que não ocorre. Na conversão, o sinal é apenas transferido de um meio físico para outro, sem sofrer alteração em seu conteúdo. A amplificação do sinal elétrico (isto é, depois da conversão opto-elétrica) também não altera seu conteúdo.

Mas porque os dados que trafegam pela fibra óptica não são digitais? Porque antes do advento da tecnologia HFC, os trunks eram cabos coaxiais mais grossos, capazes de transmitir o sinal até as ramificações próximas às áreas de distribuição. Sendo assim, o sinal de RF era transmitido de uma ponta à outra de forma modulada (inerentemente analógica). Ao substituir uma parte dos cabos coaxiais por fibra óptica, era necessário manter a natureza do sinal ou então equipar os nós ópticos com equipamentos complexos chamados moduladores QAM (Quadrature Amplitude Modulation), que são integrados ao CMTS (embora exista a arquitetura modular, onde o modulador QAM é um dispositivo separado, ainda assim deve ser interligado diretamente ao CMTS). Então, para evitar mudanças complexas na rede – que tornariam o custo proibitivo – o tipo de sinal transmitido pela fibra óptica foi mantido o mesmo dos cabos coaxiais. Assim, a troca de cabos coaxiais pela fibra óptica tornou-se imperceptível aos demais elementos da rede HFC.

Um nó óptico costuma atender um grande número de clientes, que pode variar de acordo com o país, a arquitetura da rede e a "profundidade" (ou penetração) da fibra óptica. Segundo algumas referências, o número típico de clientes por nó óptico ao redor do mundo costumava estar entre 500 e 2000. Porém, a necessidade de mais largura de banda – seja pelos serviços oferecidos ou pela concorrência com o xDSL – obrigou as operadoras de TV à cabo a diminuirem o número de clientes por nó óptico. Atualmente, fora do Brasil, o número de clientes por nó óptico pode chegar a 25. No Brasil, o número de usuários por nó óptico vem sendo reduzido de 2000 para cerca de 500, sendo que o próximo passo é reduzir para cerca de 120,  segundo esta reportagem. Quanto mais largura de banda os usuários (ou os serviços sendo oferecidos) exigirem, menos clientes devem compartilhar o mesmo nó óptico.

Fiber dome closure: também conhecido como FOSC (Fiber Optical Splice Closure) ou "bolsa coletora", é um recipiente onde são criadas as emendas (ou "soldas") nos cabos de fibra óptica. Em redes ópticas de telecomunicações, quando a distância entre dois pontos que devem ser ligados por fibra óptica é muito grande para um único cabo, é necessário criar uma emenda. As emendas também podem ser necessárias caso os cabos sejam diferentes - por exemplo, emendar um cabo de 48 fibras à quatro cabos de 12 fibras - ou em caso de ruptura acidental do cabo. Uma vez que um ou mais cabos são emendados, devem ficar protegidos contra intempéries, poeira ou tensão mecânica. Esta é a finalidade do FOSC: proteger as emendas, além de proporcionar um ponto em comum para emendas na rede.

Figura 12 - fiber dome closure, "bolsa coletora" ou FOSC

Depois de realizada a emenda, o FOSC é fechado e selado mecanicamente para que não haja entrada de ar, proporcionando um ambiente praticamente livre de impurezas que possam afetar a emenda. O invólucro é geralmente composto de plástico de alta resistência, e as partes metálicas internas de aço inoxidável. O FOSC não pode ser qualificado como um elemento de rede - como todos os outros já citados - mas merece menção por ser comum (e bem visível) em redes ópticas, incluindo redes HFC.


CMTS: localizado no centro de operações, o Cable Modem Termination System é um conjunto de dispositivos com funções específicas que se complementam na tarefa de gerar, processar, transmitir e receber dados e de gerenciar sua transmissão através da rede DOCSIS. Dependendo da arquitetura de CMTS utilizada, estes dispositivos encontram-se integrados em um mesmo chassis (I-CMTS, ou Integrated CMTS) ou como equipamentos separados (M-CMTS, ou Modular CMTS). Neste artigo, o termo CMTS refere-se ao conjunto de dispositivos que controlam a rede DOCSIS, não efetuando distinção em sua arquitetura.

Figura 13 - CMTS

Uma das funções do CMTS é rotear os pacotes IP do cliente para a Internet (ou para a rede IP da operadora) e vice-versa. Por este motivo possui uma ou mais interfaces ethernet (1Gb ou 10Gb) ligadas à rede IP da operadora, e uma interface RF  ligada à rede HFC. Os conectores RF podem ser vistos na figura 13. Um diagrama simplificado das conexões do CMTS é mostrado na figura 14.

Figura 14

A segunda parte deste artigo tratará do funcionamento de uma rede DOCSIS e detalhará este processo, mas podemos adiantar que os pacotes IP originados no cliente chegam ao CMTS através de frames ethernet encapsulados em frames DOCSIS. O CMTS então extrai os pacotes IP dos frames e efetua o roteamento adequado: se forem dados do usuário (transmitidos pela interface ethernet do cable modem), eles são encaminhados até um roteador de borda que atua como gateway para a Internet; se forem de telefonia (via PacketCable), são encaminhados aos equipamentos que controlam a rede PacketCable. Se a ligação telefônica efetuada for para a rede de telefonia convencional (STFC, ou Serviço Telefônico Fixo Comutado), então um dos equipamentos que operam a rede PacketCable efetua a devida conversão e roteamento. Deve ser ressaltado que esta é uma simplificação do processo: os CMTSs conectam-se à rede IP da operadora, que possui uma configuração mais complexa do que a demonstrada na figura 14. Já no sentido oposto - da Internet (ou da rede IP da operadora) para o cliente - os pacotes IP são recebidos pelo CMTS e encapsulados em frames MPEG-TS (MPEG Transport Stream) que são transmitidos através da rede HFC como um canal de TV normal.

Outra função concernente ao CMTS é gerenciar a transmissão de dados na rede DOCSIS através do controle dos cable modems ou EMTAs (analisado posteriormente). Aqui é importante notar que o CMTS lida apenas com a transmissão de dados na rede HFC, através da especificação (ou protocolo) DOCSIS. A transmissão de canais de TV (sejam analógicos ou digitais) e VoD (Video on Demand) não são  gerenciados pelo CMTS, que não tem conhecimento da existência destes serviços. Apenas o tráfego de dados de e para a Internet e de telefonia são responsabilidades do CMTS: é ele que define qual cable modem (ou EMTA) poderá transmitir seus dados e por quanto tempo, por exemplo. Estas decisões são baseadas em algoritmos consideravelmente complexos, que analisam várias informações sobre a rede física e lógica.

Um CMTS atende um grande número de clientes, mas este número depende de alguns fatores complexos, como a qualidade da rede HFC, número total de casas passadas, performance dos serviços de rede, número de usuários por porta upstream, etc, conforme descrito neste artigo. Números típicos situam-se entre 4.000 e 150.000 ou mais clientes por CMTS - na verdade, este número é alcançado somente pela utilização de vários módulos CMTS instalados em um ou mais chassis, sendo que o conjunto destes módulos representa um CMTS "global".

Até agora foram descritos os elementos de rede externos de uma rede HFC. Os elementos de rede internos (instalados no cliente) são os seguintes:

Cable modem: é o equipamento responsável por transformar o sinal de RF originado no CMTS em pacotes IP para o cliente e vice-versa. Possui uma interface RF e uma interface ethernet (ou USB, em alguns modelos). No sentido de downstream, o cable modem demodula os sinais de RF recebidos pela rede HFC e extrai os pacotes IP encapsulados em frames MPEG-TS, enviando-os para a interface ethernet. No sentido de upstream, encapsula os frames ethernet em frames DOCSIS, modulando-os e enviando-os para a interface RF. A figura 15 mostra um diagrama simplificado da arquitetura de um cable modem.

Figura 15

Com o oferecimento de serviços de telefonia sobre a rede DOCSIS, tornou-se incomum disponibilizar cable modems aos clientes, uma vez que não possuem interfaces para aparelhos telefônicos. Sendo assim, apenas  clientes que não contratam serviços de telefonia recebem cable modems em sua instalação. Para aqueles que contratam os serviços de triple play é disponibilizado um EMTA, descrito a seguir.

EMTA: sigla de Embedded Multimedia Terminal Adapter, este equipamento é um cable modem com um adaptador multimídia embutido, que utiliza o protocolo PacketCable para transmitir o sinal de voz sobre a rede HFC. Os EMTAs normalmente possuem 2 interfaces RJ-11 (de telefones comuns), permitindo a configuração de até duas linhas telefônicas por equipamento. A figura 16 mostra um EMTA da THOMSON.

Figura 16

Em alguns mercados, este mesmo modelo é comercializado pela RCA, conforme o detalhe de um EMTA fornecido pela NET, exibido na figura 17.

Figura 17

Tanto o cable modem quanto o EMTA realizam a mesma tarefa - enviar dados do usuário para o centro de operações e vice-versa. A única diferença é que o EMTA também transporta sinais telefônicos. Essa similaridade de funções faz com que os EMTAs sejam comumente chamados de cable modems pelo público em geral. Nas demais partes deste artigo, os termos serão utilizados em seus contextos específicos: cable modem referindo-se à banda larga e EMTA referindo-se à telefonia.

Aqui encerra-se a primeira parte deste artigo, que foi focada nos elementos ativos e passivos de uma rede DOCSIS/HFC. Conforme explicado anteriormente, a segunda parte deste artigo tratará do funcionamento da rede DOCSIS: modulações utilizadas, encapsulamento, alocação dinâmica de largura de banda, controle de transmissão por parte do CMTS, etc.

Atualização: a ideia original era publicar a segunda e última parte deste artigo contendo todos os aspectos técnicos relativos ao funcionamento de uma rede DOCSIS/HFC. Entretanto, esta segunda parte seria muito grande e tomaria muito tempo para ser finalmente publicada. Por este motivo, acredito que seria melhor dividir esta segunda parte em outras "n" partes, de modo que sejam menores (mais fáceis de absorver) e que tomem menos tempo para publicar. Então, em breve estarei publicando mais uma parte.

Referências


Livros e White Papers:
"Broadband cable access networks: the HFC plant" - David Large, James Farmer
"Literature Survey Report for the Broadband Cable Modem Service" - Vários autores
"Broadband System - D. Coaxial Cable and Fiber Optic" - CatvExpert
"Optical Node Configurations for HFC Networks" - David Slim
"POWERING LARGE SCALE HFC NETWORK" - Hassan Kaveh
"Acesso residencial em banda larga" - Edmundo Lopes Cecílio
"REDES DE ACESSO MULTI-SERVIÇO" - Mário Serafim dos Santos Nunes
"PWE/PME Series Technical Manual" - Alpha Technologies
"Cable Network Handbook" - Cable Europe Labs


Internet:
http://www.tonercable.com/index.php?id=3&ProdID=830
http://revistahometheater.uol.com.br/site/tec_artigos_02.php?id_lista_txt=3682
http://www.cablelabs.com/news/newsletter/SPECS/MayJune_SPECSTECH/tech.pgs/story2.html
http://www.elp.com/index/display/article-display/361762/articles/utility-products/volume-6/issue-5/product-focus/wire-cable-fiber-optics/single-fiber-cwdm-sfc-tapping-the-mso-ldquohidden-assetrdquo.html
http://www.digitalmodulation.net/qam2.html
http://www.cablelabs.com/news/newsletter/SPECS/April2000/news.pgs/story5.html
http://www.gta.ufrj.br/grad/01_1/fibrasoticas/fibrasopticas.htm
http://www.cisco.com/en/US/tech/tk86/tk804/technologies_tech_note09186a00800a9702.shtml

26 comentários:

  1. Obrigado Luiz! Compartilhar o conhecimento é o objetivo principal dos posts aqui desse Blog. Se for útil pra uma pessoa que seja, já valeu à pena. Abraço!

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  2. Parabéns pela postagem, rica em conteudo e bastante esclarecedora!

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  3. Olá. Parabéns, realmente está bem esclarecedor! Só uma dúvida, no meu bairro, tem vários "nós Opticos" igual a foto acima, porém não parece que entra fibra optica neles, e sim cabo coaxial comum dos postes. São todos "nós" que entram fibra, ou tem alguns que entram coaxial mesmo?
    Obrigado.

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    1. Olá Ian, obrigado pelo feedback. Em relação à sua dúvida, é o seguinte: o propósito de um nó óptico é justamente realizar a conversão do sinal óptico vindo da fibra para o sinal elétrico que é distribuído aos feeders. Ele tem outras funções também, mas a principal é realizar a conversão opto-elétrica. Sendo assim, é altamente provável que os cabos que você consegue ver são de fibra, a menos que o dispositivo ao qual você está se referindo seja um amplificador. Entretanto, o amplificador é consideravelmente menor que o nó óptico, e seria facilmente reconhecido. Você tem algum motivo especial para acreditar que os cabos que você vê não sejam de fibra?

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    2. Olá Roberto, obrigado pela resposta.
      Então,na verdade, a Net cabeou meu bairro a pouco tempo, cerca de 3 meses. Colocaram esses "nós" bem perto um do outro, coisa de uns 200 metros mais ou menos.
      E olhando, aparentemente parece que só entra cabos coaxiais neles, por isso eu suspeito ser amplificadores.
      Porém, são bem parecido com a foto acima, iguais um nó óptico. Não consigo ver nenhum cabo parecido com fibra óptica, são todos iguais aos "feeders".
      Somente em uma avenida, bem no começo do meu bairro, existe um nó e do lado uma "bolsa coletora".
      Existe a possibilidade, de somente existir 1 nó óptico, e o resto ser amplificadores, correto?
      1 único nó óptico consegue sustentar um bairro de tamanho médio?
      Obrigado!

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    3. Olá Ian! Sim, um único nó óptico pode prover acesso à um bairro inteiro - depende do dimensionamento mas é perfeitamente possível. Pelo que você descreveu, os outros equipamentos podem ser amplificadores sim, já que um nó óptico costuma sempre estar perto de um FOSC (bolsa coletora). Entretanto, para ter certeza, só visualisando o equipamento mesmo. Se você conseguir tirar algumas fotos dessa infraestrutura e me enviar, seria mais fácil entender como a rede foi estruturada.

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    4. Legal, era só mesmo para matar a curiosidade, eu sempre fui "xereta" nesses assuntos.
      Agora que você me disse que sempre tem uma FOSC perto de um nó óptico, fica mais fácil de entender a rede aqui na minha cidade, pois já vi alguns FOSC com um nó óptico bem perto, e um cabo mais fino saindo do FOSC e entrando no nó, enquanto outros não tem um FOSC perto, somente cabo coaxial entrando e saindo.
      Somente mais uma dúvida, cada cidade existe um "headend", ou existe várias cidades ligadas no mesmo headend? Pois moro em Atibaia, e na cidade vizinha(Bragança Paulista), existe uma espécie de central que eu desconfio que seja o headend da minha região, pois lá existem várias antenas grandes de satélite, e lá mesmo o pessoal vende planos da net.
      As duas cidades podem ser interligadas via fibra óptica que existem nas rodovias? Ou não, é obrigatório cada cidade ter um headend?
      Sobre as fotos, vou ver se consigo.
      Mais uma vez muito obrigado.

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    5. Ian, é tudo uma questão de dimensionamento, sendo perfeitamente possível um headend atender à mais de uma cidade - até mesmo por uma questão de custos. Se você quiser tirar fotos e enviar, me avise.

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    6. Eu tenho a mesma duvida sobre quais lugares tem headhend, ate tento procurar pelos endereços de sedes da NET e ver na foto do Google Maps se aparece as antenas parabólicas, mas nao tenho como ter certeza, mas eu tambem achei que nem toda cidade tenha o seu e aproveita o de outra cidade.

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  4. Roberto, parabéns pela postagem mais que esclarecedora! Coisa que o pessoal da Net (vendas e "técnicos") não tem nem 10 % do teu conhecimento. Me mudei em janeiro para o Rubem Berta e na minha rua, mais precisamente pendurado no meu poste, existe uma "bolsa coletora" e algo que parece um nó óptico por ser de dimensões um pouco maiores, mas não é da Motorola como a Net costuma usar e sim da Magnavox, marca normalmente usada em amplificadores. Pelo que vejo, ali entram e saem cabos coaxiais, mas entra um cabo de espessura menor que acredito ser de fibra óptica.

    O mais incrível é que eu sou assinante da TV em HD (o que na minha visão deve exigir mais largura de banda que os canais digitais comuns), quero assinar a banda larga e o telefone da Net, mas nunca está disponível. Será que estes nós ópticos são apenas para a TV, ou uma futura expansão do serviço de dados da Net não pode ser descartada? Lembrando que o Rubem Berta não deve ser lá um bairro muito rentável para a Net, com histórico de gatos etc.

    Vi esses dias uns caras da Net numa Fiorino "mexendo" numa bolsa coletora aqui perto da minha casa, num poste que já está envergando de tantos cabos que ali passam. Outro dia estava um caminhão com vários caras trançando cabos junto ao cabo da Net no poste, um pouco mais longe da minha casa, mas ainda no Rubem Berta. Quando ligo no Call Center ou na Ouvidoria, sempre recebo a mesma resposta: "No momento não está disponível, mas assim que estiver informaremos ao senhor". Fui até na sede da Net no Morro Santa Tereza e em um representante autorizado na Assis Brasil e ninguém soube me dizer se esses cabeamentos têm a ver com a disponibilização de banda larga e telefonia.

    Mais uma vez parabéns! Sou estudante de Ciência da Computação e mesmo antes de optar pela área de TI, sempre fui curioso nesse assunto de TV por assinatura, chegando ao ponto de caminhar na rua olhando pra cima e tentando adivinhar o que faz cada equipamento e as direções que estão vindo os cabos. Teu blog foi o único lugar que eu vi uma explicação concreta e clara. Ainda não peguei aquele entusiasmo pela programação, mas redes em geral é um assunto que eu gosto muito. Sei lá, vai ver é apenas um choque de realidade de alguém que gostava de fuçar em computadores e passou a ter contato com a teoria da computação. Ás vezes assusta!

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    1. Obrigado Vinicius: é muito bom saber que essas informações são úteis para outras pessoas, nem que seja apenas pela satisfação de saber "como funcionam" certas tecnologias.

      Quanto ao fato de um nó óptico ser da Magnavox, isso não seria problema, uma vez que a NET utiliza equipamentos dessa marca há alguns anos. Acredito também que não sejam todos (os nós ópticos) da mesma marca, já que existem vários fabricantes desses equipamentos no mundo (leia-se China).

      Em relação ao fato de não haver disponibilidade de acesso à Internet e telefonia no seu bairro, podemos dizer que a limitação não é culpa do nó óptico, uma vez que ele converte o sinal digital para analógico (resumidamente falando), seja lá qual forem os dados que trafegarem por ele. A limitação reside no fato de que a NET não preparou a seção coaxial servida por este nó óptico para enviar dados para o Headend.

      Às vezes, alguém da NET alega que "os cabos não foram trocados para permitir o retorno do sinal", e por isso não podem oferecer os serviços de banda larga e telefonia. Uma vez que o cabo coaxial é capaz de enviar um sinal elétrico para ambas as direções, o problema em si não é do cabo, mas nos ditos "ativos de rede" - amplificadores e nós ópticos. Talvez seja mais rápido e fácil alegar que os cabos precisam ser trocados, mas o fato é que a informação não procede.

      Como um nó óptico é um equipamento caro e que serve justamente para habilitar múltiplos serviços na rede da operadora, já possui a funcionalidade de amplificar e retornar o sinal que vem dos feeders.

      Podemos concluir então que a limitação, nesse caso, reside nos amplificadores existentes na seção coaxial - que podem ser vários, dependendo do dimensionamento feito pela NET. Para habilitar banda larga e telefonia, a NET terá que substituir cada um dos amplificadores dessa seção e calibrá-los, baseado na distância de cada um ao nó óptico.

      Sendo assim, podemos entender que a NET só fará isso se o número de clientes solicitando serviços de banda larga e/ou telefonia compensarem o investimento, ou pelo menos começarem a alavancar as vendas nessa região. Esse mesmo problema era, há cerca de 1 ano enfrentado pelos moradores do bairro Partenon, aqui em Porto Alegre e depois de algum tempo (meses) a NET realizou as alterações necessárias na infraestrutura de rede.

      Um dos motivos que pode levar a NET a não investir nessa substituição de equipamentos para a oferta de serviços de banda larga/telefonia é o perfil sócio-econômico de uma determinada região, aliada à baixa procura por estes serviços na mesma região.

      Acredito que valha à pena continuar ligando para a NET e solicitando o serviço, além de pedir que outros vizinhos façam o mesmo.

      E quanto ao fato de você gostar mais da área de redes do que de desenvolvimento, posso dar um conselho: trabalhe com aquilo que você gosta. Trabalhar em uma área "x" apenas porque ela "paga mais" é um convite à uma vida profissional medíocre e, de certa forma, infeliz. Se você gosta de redes de dados em geral, se especialize nessa área, porque ela está em constante evolução e crescimento.

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  5. trabalho numa empresa que monta rede com até 20 amplificadores ligados em um so node ligam até 6 em série funciona bem?

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  7. Saudações!

    Resido em Uberlândia/MG e apenas agora estamos recebendo banda larga por fibra óptica. Contratei um serviço de 40MB, mas há 3 dias instalaram um serviço de apenas 20MB. A alegação é a de que não havia disponibilidade de modem com a capacidade inicialmente contratada.

    Gostaria de saber se existe isso de fato, se o modelo limita a velocidade. No meu caso, o equipamento que tenho aqui é CISCO DPC2203.

    Abraço,

    Wesley

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    1. Olá Wesley!

      Para saber se a informação dada pela empresa procede, são necessárias informações adicionais. Uma vez que você citou que o equipamento é um Cisco DPC2203, então trata-se de acesso via Cable Modem, e não via fibra óptica.

      Algumas empresas no Brasil estão aderindo à essa moda iniciada nos EUA, onde empresas que fornecem acesso à Internet via Cable Modem anunciam que seus serviços são "via fibra óptica". Claro que existe uma porção da rede que é composta de fibra óptica (conforme é explicado neste artigo aqui no blog), mas anunciar o serviço como "via fibra óptica" dá margem à pensar que trata-se de FTTH, que é outra tecnologia bem diferente.

      Nos EUA, a Verizon entrou na justiça contra a Time Warner justamente por esse motivo e obteve ganho de causa: a referida empresa foi obrigada a remover dos anúncios a parte equivocada sobre a fibra. (http://www.dailyfinance.com/2011/02/09/verizon-forces-time-warner-to-drop-fiber-optic-claims/)

      A taxa de transmissão máxima téorica do equipamento que você informou é de 30 Mbps, quando utiliza codificação 64 QAM e 43 Mbps quando utiliza 256 QAM. Na prática, é difícil que a codificação 256 QAM seja utilizada devido à atenuação sofrida pelo sinal nos cabos coaxiais (que faz com que seja utilizada uma codificação menos eficiente).

      Sendo assim, é possível sim que a velocidade que você recebeu seja diferente da contratada inicialmente por causa do modelo do Cable Modem.

      O que é difícil de aceitar é que vendam o serviço e nem sequer saibam que não tem equipamento adequado para cumprir com o combinado. Lamentável...

      Abraço!

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  8. Qual a velocidade maxima da tecnologia cable modem? Desde já agradeço

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  9. Roberto Rosa, bom dia!!
    Pesquisando sobre "Redes HFC para TV por assinatura e Acesso a Banda Larga", titulo de meu TCC;
    encontrei esse seu artigo e achei muito interessante para compor parte de meu trabalho - TCC. Já tenho algumas literaturas para fazer a tradução e compor meu TCC. O que vc teria mais de bons artigos para me ajudar??
    isso é, se vc puder!!
    Segue lista da linha de trabalho:
    - Arquitetura das redes HFC; Padrões de TV Digital para TV por assinatura; Padrões DOCSIS para redes HFC; vantagens da rede HFC se comparada as redes coaxiais; padronização do cable modem; padronização da tv digital; exemplo com cálculos; (parâmetros de qualidade da rede HFC: canalização analógica, transporte de vídeo, dados digitais); principais problemas das redes coaxial; detalhes da redes FTTN, FTTH para TV por assinatura.
    fico muito agradecido pela ajuda.
    Att: João José ( jj_soares56@yahoo.com.br)

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  10. Preciso saber se tem alguma área no segmento de Telecom onde posso explorar meu tcc....Que Deus abençoe a todos

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  11. Obrigado pelas informações.
    Gostaria de saber o nome do componete que fica ali prôximo do Receptor optico e tambem do amplificador.
    Parece um conector onde fica dois cabos conectados, ou seja, onde saem os cabos coaxiais..

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  12. Sou da áere de fibra optica, projeto FTTH da empresa OI.
    Fibra até na casa do assinante, um pouco diferente da rede HFC, mas com grandes capacidades de transmisão. Sou tec. em eletrônica e hoje atua na área de telecom.
    Mas esse tipo de rede hfc é muito interessante, pois tenho visto esse artigo e vou me aprofundar, assim, quem sabe entro na Net.
    abraço.
    Danyellfsilva@hotmail.com

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  13. Oiii.. Boa noite amigo ... Eu queria saber . se vc tem informações explicando .. Sobre "splicing" na rege HFC ... Quais os significados dos símbolos no projeto ... E sobre a função de cada peça usada ... Principalmente as "SSP"
    Vc pode me ajudar ?

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  14. parabéns pela Pagina, por cada informação contida nele. Muito bem explicadas e detalhadas.

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  15. Excelente artigo! Teu Blog já está nos meus favoritos!

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  16. Bom dia parabéns pelo blog, tenho a Netvirtua, posso eu como cliente comprar um emta e habilitá-lo? Possuo um cisco e esta com problemas reinicia a cada 4 horas e eles alegam que precisa trocar mas que não possuem mais esse modelo e iriam trocar por outro talvez thomson ou humax, marcas que nao me agradam. No meu contrato ele está homologado, está com habilitação automatica. Ae penso será que se eu comprar o mesmo modelo desse emta ele consegue ter habilitação?

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