El Canal de Retorno en Sistemas de Telecomunicaciones por Cable Ing. Juan Ramon García Bish jrgbish@hotmail.com

1. El Canal de Retornoen Sistemas deTelecomunicaciones por CableIng. Juan Ramon García Bishjrgbish@hotmail.com

2. Agenda • Bandas de Frecuencia • Degradación de la Señal • Concepto de disponibilidad del canal. • Criterios de Ajuste y Calibración. • Ecualizacion del retorno • Optimizando el retorno • Mitigando los efectos del Ingreso. • Ingreso de Interferencia vs Radiacion

3. Bandas de Frecuencia • En los orígenes de la televisión por cable el retorno se utilizaba exclusivamente para el monitoreo de estado de los equipos y transmisión de video ocasional. • La división de frecuencias es muy asimétrica con escasa capacidad de upstream (transmisión hacia la cabecera). • Si se quiere respetar la banda baja de TV no existe posibilidad de expansión ( 5 – 42 MHz) • La estructura tradicional de árbol y rama no permite gran reuso de frecuencias.

4. Bandas de Frecuencia • Diferentes cortes de frecuencia :- Subsplit => Retorno de 5 a 42 MHz - Midsplit => Retorno de 5 a108 MHz - Highsplit => Retorno de 5 a 220 MHz - Split Europeo => Retorno de 5 a 65 MHz • Solo son de uso standard el split europeo y el subsplit. • Si se trata de un sistema nuevo y no hay compromiso de utilizar la banda baja para TV el split europeo deja mayor reserva a futuro.

5. Degradación de la Señal • Degradación por factores internos del sistema: - Ruido generado por los amplificadores. - Ruido generado por los terminales de abonado - Distorsiones por alinealidades de equipos RF - Ruido y distorsiones del link óptico. • Degradación por factores externos al sistema : - Ingreso de interferencia discretas ( Banda Ciudadana, Radioaficionados, etc) - Ingreso de interferencias de banda ancha ( Descargas atmosféricas, ruido de ignicion, etc)

6. Degradación de la SeñalFactores Internos Reversa Directa Frec.[Mhz] 5 42 50 860 Hub Nodo Nodo Ampli Cabezal Coaxil F.O. F.O. Abonado Distorsion y Ruido de banda ancha generado por los amplificadores Distorsion y Ruido Introducidopor el Link óptico Distorsion y Ruido Introducido por el Link óptico Ruido de banda ancha generado por los terminales de abonados

7. Degradación de la SeñalFactores Externos So/No Si/Ni

8. Efecto acumulativo del Ruido • Ruido de banda ancha generado por los equipos - C/N = C/N1 – 10 * log n - C/N = C/N1 – 10 * log (n * m).5 (otra fórmula)n = cantidad total de amplificadores m = cantidad de amplificadores en cascada • Ruido de banda ancha generado por las terminalesde abonado : - C/N = C/N1 – 10 * log n (n= cant de terminales) • Interferencias discretas - C/I = C/I1 – 20 * log n (n= puntos de ingreso) suponiendo se trata de señales coherentes.

9. Disponibilidad de Canal • Como el ingreso de interferencia no es constante, la relacion C/N+I varia a lo largo del dia. • Disponibilidad : Porcentaje del tiempo en que la relación C/N+I supera un umbral mínimo. • Consideraciones : - La disponibilidad es menor en el extremo inferior de la banda (5 a 15 MHz). - La disponibilidad aumenta al disminuir el tamaño del nodo. - La disponibilidad de toda la banda es mayor al utilizar canales de transmisión mas angostos. - Reservar la parte mas alta de la banda de retorno para la transmisión de datos de alta velocidad.

10. Criterios de Ajuste y Calibración • Concepto de ganancia unitaria. • Nivel entrada hibrido vs port del equipo . • Ajustes del Link Óptico. • Control automatico de nivel ALC. • Determinación de la potencia para los diferentes servicios.

11. Ajustes de RFDirecta vs Retorno DirectaRetorno Nivel de entrada Variable Constante Nivel de salida Constante Variable Hibridos Dos o tres Uno Atenuacion / Ecualiz. Entrada Salida Pendiente de trabajo Interetapa Salida

12. Concepto de Ganancia Unitaria • En el ajuste de la directa cada amplificador compensa las perdidas que lo preceden y tenemos un nivel de salida constante. • En el ajuste de la reversa cada amplificador compensa las perdidas que le siguen y lo que se mantiene constante es el nivel de entrada. • En ambos casos si tomamos el conjunto : amplificador + cable + perdidas planas tenemos que la ganancia es igual a 1 ( 0 dB)

13. Ganancia Unitaria

14. Nivel de Entrada ConstanteEntrada al hibrido • Con nivel constante a la entrada del hibrido aseguramos optimizacion de las distorsiones y de la relacion C/N propias del amplificador. • No siempre se tiene un punto de prueba sobre la entrada del hibrido lo cual obliga a extrapolar. • Diferentes equipos tienen diferentes atenuaciones entre el puerto de la estacion y la entrada del hibrido lo cual obligaria a las terminales domiciliaria a transmitir con diferente nivel.

15. Nivel de Entrada ConstantePuerto del equipo • El puerto de la estacion resulta un punto de referencia mas comodo para trabajar. • Deberia tomarse un nivel de referencia y luego sumarle la insercion en el caso de salidas divididas internamente (feeder-maker) • La idea es forzar a que las terminales domiciliarias transmitan con el mas alto nivel para mejorar la relacion C/I. • Internamente hay que trabajar con los atenuadores de las diferentes ramas que se combinan para balancear los niveles a la entrada del hibrido

16. Ajuste Retorno en Minibridger Combinacion Interna Desbalanceada

17. Ajuste Retorno en MinibridgerCombinacion Interna Balanceada

18. Ajuste Reversa en Line ExtenderSalida Dividida

19. Ajuste Reversa en Line ExtenderSalida Unica

20. Ajustes del Link Optico • Ajuste del indice de modulacion del transmisor de retorno . (OMI = optical modulation index) Normalmente preajustado de fabrica. • Ajuste del nivel optico a la entrada del receptor optico en el Hub o Headend. Rango usual varia entre –17 y +3 dBmW. • Ajuste de ganancia del receptor de retorno. Es importante definir un punto de referencia dentro de la cadena de combinacion / division o un punto de prueba que “no cambie”.

21. Ajustes del Link Optico

22. Ajuste manual del OMI Se insertan dos portadoras de 31 dB y se ajusta el OMI hasta que los productos de distorsion esten 40 dB abajo.

23. Ajuste automatico de nivel - ALC

24. Ajuste del Retorno con Barredor

25. Potencia Constante por Hz • Según este criterio todos los servicios tendrian la misma relación C/N sin importar del ancho de banda ocupado. • Visto con un analizador de espectro las diferentes señales digitales tendrian una apariencia plana. • Facil de definir la potencia de un canal : P = Po * log BW • Los canales mas angostos resultan menos suceptibles de ser interferidos y reciben menos potencia

26. Potencia Constante por HzEjemplo de Cálculo Punto de recorte del laser = 55 dBmV Potencia operativa total al laser = 45 dBmV Ancho de banda total = 35 MHz Potencia por Hz = -30 dBmV/Hz Potencia canal de 192 KHz = 22.8 dBmV Potencia canal de 6 MHz = 37.7 dBmV Punto de recorte = Potencia limite para máxima tasa de error tolerada (10-10 ) Margen de seguridad = 10 dB

27. Potencia Constante por HertzPosibilidad de Clipping • El criterio de asignacion de Potencia Constante por Hertz no resulta suficiente para garantizar que no existira Clipping. • La asignacion de potencia se refiere a “Potencia Promedio” y el clipping se produce durante “Picos de Potencia”. • La relacion Potencia Pico / Potencia Promedio varia segun el tipo de modulacion : QPSK aprox 0 dB 64 QAM aprox 5 dB OFDM aprox 7 dB CDMA aprox 9 a 13 dB

28. Ecualizacion del retorno • La planta de distribucion se diseña en el sentido downstream (directa) y la atenuacion del cable resulta muy diferente comparada con las frecuencias de retorno. • La ecualizacion en el amplificador de retorno segun el criterio de ganancia unitaria no basta. • Las terminales de abonado conectadas a los derivadores domiciliarios (taps) de menor valor encuentran menos atenuacion en su camino hasta el amplificador de retorno => transmiten con menor nivel • La interferencia que ingresa por esos derivadores tambien encuentra menor atenuacion y es la principal responsable de la degradacion en la relacion C/I

29. 46/37 dBmV 39.7/34.9 30.5/32 17.7/27.6 26 4 23 17 100m 150 m 200m 11.8/3.4 dB 8.8/2.5 dB 5.9/1.7 dB 16.7/11.9 dB 13.5/15 dB 13.7/23.6 dB 20/11 dBmV 5.9 dB/100mt @ 550 MHz 1.7 dB/100mt @ 50 MHz PIII .5” cable Diseño de la Distribucion Niveles de Directa

30. 4 26 17 23 150m 200m 100m 2.6 2 1.3 dB Entrada 18 dB 44 dBmV 42.7 29.7 39.1 Nivel req. en el Tap @ 30 MHz PIII .5” cable 1.3dB/100mt @ 30 MHz Diseño de la Distribucion Niveles de Retorno Entre extremos tenemos una diferencia de 14 dB!

31. Ecualizacion del RetornoAtenuadores escalonados Atenuador Escalonado = Step attenuator Insercion casi nula en la banda directa y valor constante dentro de la banda de retorno. (Existen diferentes escalones o valores de atenuacion)

32. Ecualizacion del RetornoDerivadores Ecualizables

33. Distribucion del Ingreso 5% Ingresos Filtro Headend Nodo Amplif. Amplif. Tap Drop 25% Ingresos 70% Ingresos Abonado

34. Optimizacion del RetornoBajada Domiciliaria • 25% del ingreso de interferencia se produce en la bajada domiciliaria. • Las principales recomendaciones a seguir son : - Utilizar componentes de buena calidad : Fundamentalmente Cable y Conectores - Buenas practicas de instalacion y armado. - Conectores F de tipo compresion. - Cable coaxil autosoportado - Cable coaxil tipo tri-shield o superior - Puesta a tierra

35. Optimizacion del RetornoInstalacion Domiciliaria • La instalacion domiciliaria es la responsible del 75% del ingreso. • Debe homologarse cada instalacion domiciliaria antes de conectarla a la red . Verificar => Ingreso, Radiacion, y Microreflexiones. • Utilizar un acoplador direccional para tener mayor aislacion entre servicios de Datos y TV. • No utilizar retorno activo a menos que sea estrictamente necesario

36. W W Acoplador Direccional Optimizacion del Retorno Uso de acoplador Direccional El acoplador direccional mejora la aislacion entre el cablemodem y el resto de los servicios permitiendo incluso el uso de tecnicas selectivas de filtrado.

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

38. Ingreso de Interferenciaversus Radiacion • En aquellos puntos de nuestro sistema por donde ingresan señales interferentes tambien se produce una fuga de señal o radiacion. • No necesariamente coinciden los puntos de mayor ingreso con los de mayor radiacion ya que se trata de un fenomeno selectivo en frecuencia. • Buenas practicas rutinarias de control de radiacion de señal ayudan a mantener acotado el ingreso de interferencia.

39. Monitoreo del IngresoAnalisis de Campo Una practica para monitorear el ingreso dentro la banda de retorno consiste en recorrer la planta con una camioneta equipada con un equipo de banda ciudadana que transmite regularmente. En la cabecera del sistema se tiene un medidor de señal sintonizado en la frecuencia del canal de CB utilizado por el movil conectado a un receptor de retorno. Cuando el medidor detecta señal significa que el movil esta cerca de un punto de ingreso de interferencia.

40. Monitoreo de Ingreso / EgresoAnalisis en Campo

41. Monitoreo del IngresoAnalisis en Hub / Headend Sistemas mas elaborados de medicion monitorean toda la banda de retorno en el Hub o Headend (utilizando analizadores de espectro) y dan la alarma cuando se superan ciertos limites. Para evitar confundir la señal correspondiente a los servicios con el ingreso de interferencia se definen mascaras de proteccion. Generan graficos en funcion de la frecuencia y del tiempo para tener un archivo historico que permite analizar la evolucion de un nodo.

42. Espectro de Retornoen Hub / Headend