Presentaci

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DESARROLLO DE UNA HERRAMIENTA SOFTWARE DE
GESTIÓN / MONITORIZACIÓN PARA UNA RED DE DATOS
DE CABLE CATV
Autor Oscar Romero Argote Directores del
proyecto Eduardo Casilari Pérez Eladio
Gutiérrez Carrasco
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ESTRUCTURA DE LA PRESENTACIÓN

• Introducción y ubicación tecnológica.
• Objetivos.
• Sistema de datos CATV.
• Desarrollo de la aplicación.
• Pruebas realizadas.
• Conclusiones y líneas futuras.
• Demostración práctica.

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INTRODUCCIÓN Y UBICACIÓN TECNOLÓGICA
Origen de las redes CATV
Servicios integrales de TV, Internet y Telefonía
Herramientas de control para el buen
funcionamiento de su red
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OBJETIVOS

• Implantación de una plataforma de gestión /
  monitorización basada en software libre e
  instalada sobre una máquina Linux.
• Herramienta útil, fácil de usar, robusta y
  fiable para el cable operador.
• Desarrollada 100 en español.
• Capaz de ejecutarse desde cualquier parte del
  mundo tan sólo con un navegador web.
• Servir como punto de partida para el desarrollo
  de nuevas funcionalidades

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SISTEMA DE DATOS CATV

• Estándares en redes CATV.

• Transmisión de datos.

• Comunicación entre los distintos elementos.

• Protocolo MAC.

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Estándares en redes CATV

• Existen estándares que especifican la
  utilización de redes CATV para la transmisión de
  datos.

• DOCSIS/EuroDOCSIS y Davic.

• frecuencias
• modulaciones
• velocidades de transmisión
• relación señal-ruido
• comunicación
• QoS (Calidad de servicio)
• encriptación de la información

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Transmisión de datos en redes CATV
Receptores, moduladores ...
ESQUEMA GENERAL DE UNA RED CATV
TV Servicio unidireccional
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Transmisión de datos en redes CATV
INTERNET
Receptores, moduladores ...
CABECERA
TV, Voz, Datos Servicios bidireccionales
RED TELEFONÍA CONVENCIONAL
RED CATV TRIPLE PLAY
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Transmisión de datos en redes CATV

• Necesitaremos dos canales de transmisión
  diferenciados
• información bajada
• información subida

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Transmisión de datos en redes CATV
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Transmisión de datos en redes CATV

• Rangos de frecuencias utilizados para la
  transmisión de datos en este tipo de redes

SENTIDO DE TRANSMISIÓN Europa (PAL ó SECAM) América (NTSC) Relación Señal-Ruido
Ascendente 5-65 MHz 5-42 MHz gt 25 dB
Descendente 96-864 MHz 88-860 MHz gt 34 dB (típica 46 dB)
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Transmisión de datos en redes CATV

• Técnicas de modulación distintas para el canal
  descendente como el ascendente.

MODULACIÓN SENTIDO Bits / Simb S/R mínima
QPSK Ascendente 2 gt 21 dB
16 QAM Ascendente 4 gt 24 dB
64 QAM Descendente 6 gt 25 dB
256 QAM Descendente 8 gt 33 dB
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Transmisión de datos en redes CATV

• El caudal en bits por segundo a compartir por
  todos los abonados en la red de cable

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Transmisión de datos en redes CATV

• El caudal en bits por segundo a compartir por
  todos los abonados en la red de cable

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Comunicación en un sistema de datos CATV
INTERNET
CMTS
RED CATV
CABLE MODEM ( CM )
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Comunicación en un sistema de datos CATV
CARACTERÍSTICAS DE LA COMUNICACIÓN EN ESTE TIPO
DE REDES

• dos CM no pueden comunicarse directamente aunque
  se encuentren en la misma zona.
• las redes CATV son broadcast pero solo en el
  sentido descendente.
• La información viaja cifrada para evitar que
  usuarios malintencionados capturen tramas no
  dirigidas a él.
• Existen mecanismos para controlar el número
  máximo de hosts que se pueden conectar a través
  del mismo cable modem.

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Comunicación en un sistema de datos CATV
FLUJO DE INFORMACIÓN - BAJADA
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Comunicación en un sistema de datos CATV
FLUJO DE INFORMACIÓN - SUBIDA
Sistema ajuste vía retorno
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Protocolo MAC en un sistema de datos CATV

• Comunicación asimétrica

• Descendente sólo el CMTS puede transmitir. No
  hay conflicto.
• Ascendente Todos los CM pueden transmitir, pero
  sólo el CMTS recibe. Todos los CM comparten el
  canal.

Necesidad de un mecanismo de control de acceso al
medio compartido
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Protocolo MAC en un sistema de datos CATV
FUNCIONAMIENTO DEL PROTOCOLO MAC

• Basado en créditos.
• El canal ascendente se divide en intervalos de
  tiempo de duración constante (mini-slots).
• El CMTS asignará tiempos en el canal ascendente
  a los CM que lo soliciten.

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Desarrollo de la aplicación

• Análisis de requisitos
• Satisfacer necesidades de un pequeño colectivo
  de pequeños-medianos cable operadores
• robusta, intuitiva y fácil de utilizar
• español
• funcionalidades relevantes

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Desarrollo de la aplicación

• Diseño de la aplicación
• uso software libre
• protocolos estándar
• restricciones tecnológicas
• experiencia anterior en otras aplicaciones

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Desarrollo de la aplicación
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Desarrollo de la aplicación
MÓDULO DE MONITORIZACIÓN

• Consulta y representación en GRAFICAS
• Datos específicos

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Desarrollo de la aplicación
MÓDULO DE MONITORIZACIÓN
Uso de la implementación de SNMP incluida en MRTG
GRAFICAS
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Desarrollo de la aplicación
MÓDULO DE MONITORIZACIÓN

• SNMP protocolo a nivel de aplicación para
  consultar y ó modificar el estado de los
  distintos elementos dentro de una red de datos
  CATV (CMTS, CM, routers, swiches ...).

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Desarrollo de la aplicación
Elementos en la arquitectura SNMP

• agentes
• sistema gestor de red
• información de red de los distintos dispositivos
  gestionados
• protocolo para la transmisión de dicha
  información entre agentes y sistema de gestión.

DISPOSITIVO GESTIONADO
AGENTE SNMP
Protocolo
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Desarrollo de la aplicación
MÓDULO DE MONITORIZACIÓN - SNMP
Funcionamiento SNMP

• PREGUNTA El sistema de gestión envía una
  solicitud a un agente pidiéndole información.

• RESPUESTA La información recibida del agente es
  la respuesta ó confirmación a la acción solicitada

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Desarrollo de la aplicación
DISPOSITIVO GESTIONADO
SISTEMA GESTION DE RED

• Los comandos básicos que ejecuta son
• OBTENER (GET), el sistema de gestión recupera
  datos del agente
• COLOCAR (PUT), el sistema de gestión establece
  los valores de los objetos en el agente
• CAPTURAR (TRAP), el agente notifica al sistema de
  gestión acerca de los sucesos de importancia por
  interrupción

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Desarrollo de la aplicación
MÓDULO DE MONITORIZACIÓN -MRTG

• MRTG Herramienta de monitorización.

• Genera páginas HTML con imágenes PNG que ofrecen
  gráficas en tiempo real del tráfico.

• Escrito en Perl y C, trabaja tanto en sistemas
  Unix como bajo Windows.

• Utiliza un algoritmo de consolidación base de
  datos circular.

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Desarrollo de la aplicación
SERVIDOR WEB
SNMP
Scripts
HTTP
BROWSER
Gráficas
Generación gráficas
Monitorización GRAFICAS
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Desarrollo de la aplicación
MONITORIZACIÓN Datos específicos
DISPOSITIVO GESTIONADO
SISTEMA GESTOR DE RED
Librería específica de PHP para el manejo de SNMP
AGENTE SNMP

• DATOS ESPECIFICOS
• Nivel de salida
• Estado de un interfaz
• modulación empleada
• frecuencia

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Desarrollo de la aplicación
LIBRERÍA PHP PARA EL MANEJO DE SNMP

• Multitud de primitivas

string snmpget ( string hostname, string
community, string object_id) Es usada para leer
el valor de un objeto SNMP especificado por el
object_id. El agente SNMP es especificado por el
hostname y la comunidad lectora es especificada
por el parámetro community.
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Desarrollo de la aplicación
SEVIDOR WEB
Ficheros PHP Funciones PHP para el manejo de
SNMP
HTTP
BROWSER
SNMP
Datos específicos
Monitorización con una librería especifica de PHP
para el manejo de SNMP
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Desarrollo de la aplicación
MÓDULO DE GESTIÓN
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Desarrollo de la aplicación
MÓDULO DE GESTIÓN
Conexión a hosts remotos vía TELNET
NetTelnet
Gestión efectuada vía línea de comandos
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Desarrollo de la aplicación
MÓDULO DE GESTIÓN

• NetTelnet Uso de Perl para la conexión a
  hosts remotos via Telnet.

use NetTelnet () t new NetTelnet (Timeout
gt 10,
Prompt gt
'/bash\ /') t-gtopen(dispositivo_gestionado)

t-gtlogin(username
, passwd)
t-gtcmd(cambiar_frecuencia")

t-gtclose()
Ejemplo Cambio de frecuencia
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Desarrollo de la aplicación
SEVIDOR WEB
Ficheros HTML Ejecutan Scripts
PERL (NetTelnet)
Establecen sesión TELNET
HTTP
BROWSER
Gestión a través de conexión TELNET
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Desarrollo de la aplicación
OTRAS ALTERNATIVAS EN MONITORIZACIÓN

• C, Java, VisualBasic.
• RRDtool, Ntop.

OTRAS ALTERNATIVAS EN GESTIÓN

• Sockets

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PRUEBAS
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Pruebas realizadas
ENTORNO PASIVO

• 1 CMTS Cisco uBR7114e.
• 3 cable modems de distintos fabricantes
  EURODOCSIS 1.0, 1.1.
• Servidor de Provisioning DELL.
• Portátil donde reside la aplicación.
• ADSL 4 Mbps.
• Diplexor, taps, cable, atenuadores.

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Pruebas realizadas
ENTORNO REAL

• Cable operador en Benalmádena.
• 2 días.
• 1 CMTS Cisco uBR7114e.
• 10 cable modems de ScientificAtlanta.
• Cabecera de TV.
• Red 100 coaxial
• Servidor de Provisioning
• Portátil donde reside la aplicación.
• Acceso LMDS 1 Mbps.

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Conclusiones

• Se ha desarrollado una herramienta de gestión /
  monitorización para una red de datos de cable
  CATV basada en software libre e instalada sobre
  una máquina Linux.
• Satisfacer las necesidades de un colectivo de
  pequeños cable operadores con las funciones
  elementales para todo administrador en este tipo
  de redes.
• Herramienta web robusta, flexible y fácil de
  usar.
• Desarrollada 100 en español
• Permitirá un exhaustivo control de los factores
  que afectan al buen funcionamiento de su red de
  datos .

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Líneas futuras

• Alarmas ante determinados eventos.
• Actuación y toma de decisiones.
• Gestión / Monitorización otros elementos en la
  red CATV (UPS, amplificadores ...).
• Funciones avanzadas de comunicaciones.
• Monitorización otros parámetros.
• Herramientas de diagnóstico de red.
• Sistema de provisioning integrado.
• ...

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DEMOSTRACIÓN PRÁCTICA
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DEMOSTRACIÓN PRÁCTICA
PROVISIONING
CMTS
192.168.1.1
192.168.1.2
172.26.0.8
172.16.30.0 CM
172.16.32.0 HOST
AMPLIFICADOR
APLICACIÓN
CABLE MODEM