tv a cabo e internet via cabo

A banda larga "via cable" tem se popularizado no Brasil nos últimos anos. Já em 2009, a N3T ultrapassou a T3l3f0n1c4 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 N3T, em 2006. A partir da oferta de “combos”, a N3T 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 c4bo, provocado principalmente por estratégias de marketing.
O que normalmente chamamos de banda larga "via cable" ou "via c4bo", 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).

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

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.

Drop: é o cabo coaxial, ligado ao tap, queleva 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.

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.

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 N3T - a Alpha. Entretanto, todas as fontes da N3T 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.

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Postou 02 June 2011 - 10:52 PM

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.

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.

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 N3T 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

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").

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