Sunday, April 8, 2018

HFC, CMTS, dan TV Digital

HFC adalah jenis jaringan broadband yang umurnya sudah cukup tua. Walaupun tua, teknologi data dan TV kabel pada HFC berkembang.

Untuk Data standarnya sekarang sudah DOCSIS3 yang mampu mendeliver data speed ratusan Mbps. Sedangkan untuk TV kabelnya menggunakan QAM TV (DVB-C standard) yang mampu membawa ratusan channel TV HD maupun SD.

Typical Network HFC

Pada gambar berikut ini dapat dilihat typical network HFC. Detail fungsi masing-masing alat bisa dibaca di presentasi ini.


Atau bisa digambarkan spt ini.


Apabila dilihat dari kiri maka Jaringan HFC diatas terdiri dari 3 bagian:

1. Head End
      o Data/Internet: CMTS
      o TV (Analog maupun Digital)
      o Optical Transmitter & Receiver : konversi RF to Optic

2. Jaringan Transmisi Feeder FO
      o Fiber Optic Feeder

3. Jaringan Distribusi Coax
     o PSU (Power Supply Unit)   
     o Fiber Node: konversi Optic to RF
     o Amplifier
     o TAP 1:4, atau 1:8
     o Splitter 2 way atau 4 way

Jarak antara Head End dengan Fiber Node bisa mencapai 20 km. Satu fiber node biasanya untuk melayani 200 sd 400 pelanggan.

Dari Fiber Node, jaringan Coaxial akan di bentangkan sampai tap terakhir biasanya dalam jarak 1 km. Apabila menggunakan 1 core fiber saja, maka DS akan dikirim pakai gelombang 1490 nm (CMTS) atau 1550 nm (RF TV) dan US akan dikirim pakai gelombang 1310 nm.

Dari Fiber Transmitter ke fiber node menggunakan 1 core, dan apabila hanya mendeliver TV saja (broadcast dari Head End Fiber Transmitter ke Fiber Node) maka 1 core fiber bisa di split 1:4, artinya bisa melayani 4 Fiber node.

Design yang umum adalah sbb:

Ampli1 --- TAP --- TAP --- TAP  --- Ampli2 --- TAP ---- TAP ---- TAP --- Ampli3 --- dst -- Ampli5


Ampli biasanya hanya sampai 5 tingkat, maksimal 8 tingkat. Namun untuk data disarankan ampli tidak terlalu banyak (hanya sampai 5 tingkat).

Jarak antar Ampli biasanya 200 meter, sehingga jarak antara TAP biasanya 30 sd 50 meter.

REDAMAN JARINGAN RF

Agar jaringan HFC dapat bekerja dengan baik, maka sinyal RF yang diterima oleh cable modem maupun STB harus memenuhi kriteria tertentu sbb:



Perhatikan persyaratan diatas:

CMTS output 45 dBmV
CMTS input 0 dBmV  (-24 dBmV ~ +26 dBmV)

CM output 40 dBmV
CM input 0 dBmV   (-25 dBmV ~ +15 dBmV)

DS freq: 112 - 858 MHz
US freq: 5 - 65 MHz


DATA TROUGHPUT CMTS

Berikut ini data throughput CMTS Merek Prevail


Terlihat bahwa US BW hanya memiliki pita 6.4 MHz dengan throughput maksimal 30.72 Mbps, sedangkan DS BW jika menggukanan Euro adalah 8 MHz dengan throughput maksimal 55 Mbps.

Perhitungan US (default Setting Prevail):
Symbol Rate: 2.56 Msps, QPSK (Power Factor PF = 2 bit/Hz), maka throughput 2.56 * 2 = 5.12 Mbps

Perhitungan DS (default Setting Prevail):
Symbol Rate: 6.952 Msps, 64QAM (PF = 6 bit/Hz), maka throughput 6.952 * 6 = 41.7 Mbps


Dan berikut adalah tampilan belakang dari perangkat CMTS Prevail


Terlihat bahwa CMTS tersebut memiliki 6 port US, dan 1 port DS. CM dapat menggunakan frekuensi yang berbeda untuk US dalam rangka menghindari kalau ada noise di satu port US tertentu. Disamping itu satu CM bisa juga di fix kan menggunakan pre-defined port US tertentu saja.

Berikut ini adalah settingan default CMTS Prevail



DS UNTUK TV ANALOG


Apabila operator HFC akan mendeliver TV analalog ke pelanggan, dimana di rumah pelanggan kabel Coaxial dari TAP bisa langsung di colok ke TV analog (port RF input TV), maka pengaturan frekuensi nya mirip dengan pengaturan frekuensi yang ada di FTA.

Sebagai contoh untuk Jakarta Frekuensi UHF (300 - 3000 MHz):

Ch Number Video (MHz) Audio (MHz) Stasiun
21 471.25 476.75 Tidak dipakai
22 479.25 484.75
23 487.25 492.75
24 495.25 500.75
25 503.25 508.75
26 511.25 516.75
27 519.25 524.75 NET TV
28 527.25 532.75
29 535.25 540.75 TRANS TV
30 543.25 548.75
31 551.25 556.75
32 559.25 564.75
33 567.25 572.75
34 575.25 580.75
35 583.25 588.75
36 591.25 596.75
37 599.25 604.75
38 607.25 612.75
39 615.25 620.75
40 623.25 628.75
41 631.25 636.75
42 639.25 644.75
43 647.25 652.75 RCTI
44 655.25 660.75
45 663.25 668.75 SCTV
46 671.25 676.75
47 679.25 684.75
48 687.25 692.75
49 695.25 700.75 TRANS7
50 703.25 708.75
51 711.25 716.75 GTV
52 719.25 724.75
53 727.25 732.75 TV ONE
54 735.25 740.75
55 743.25 748.75
56 751.25 756.75
57 759.25 764.75
58 767.25 772.75
59 775.25 780.75
60 783.25 788.75
61 791.25 796.75
62 799.25 804.75
63 807.25 812.75
64 815.25 820.75
65 823.25 828.75
66 831.25 836.75
67 839.25 844.75
68 847.25 852.75
69 855.25 860.75
70 863.25 868.75
71 871.25 876.75
72 879.25 884.75
73 887.25 892.75
74 895.25 900.75
75 903.25 908.75
76 911.25 916.75
77 919.25 924.75
78 927.25 932.75
79 935.25 940.75
80 943.25 948.75
81 951.25 956.75

Terlihat diatas di Jakarta RCTI channel 43 UHF dengan frekuensi 647.25 MHz.

Dari tabel diatas terlihat bahwa jumlah kanal TV yang bisa di deliver adalah ch 22 sd 81 menggunakan UHF (300 - 3000 MHz), artinya ada 60 channel TV analog yang akan di angkut pada jaringana HFC.

Akan tetapi secara perangkat ampli biasanya hanya bisa sampai frekuensi 858 MHz (ch 69) artinya hanya bisa mengangkut 48 channel, masih diperlukan 12 ch lagi untuk diangkut (ch 70 sd ch 81) agar total yang disiarkan bisa 60 channel.

Maka bisa saja menggunakan frekuensi VHF (30 sd 300 MHz) di spektrum awal yaitu antara 112 MHz (start frekiensi downstream) sd ch 21 (471.25 MHz) yaitu pita selebar 359 MHz yang jika di bagi 8 MHz/ch, maka akan dapat tambahan 45 ch lagi sehingga total TV analog yang bisa di salurkan 60 - 12 + 45 = 93 channel.

Catatan: Apabila menggunakan frekuensi VHF (30 - 300 MHz), maka mungkin setting carrier dan channel spacing nya harus disesuaikan dengan pengkanalan VHF PAL, agar tidak terjadi kendala pada penerima TV analog di rumah pelanggan. Start frekuensi DS pada HFC adalah 112 MHz, sedangkan VHF berakhir di 300 MHz, artinya ada spektrum 188 MHz (bisa muat 23 Ch).


TV DIGITAL PADA HFC

Apabila dilihat channel UHF di FTA mulai dari 471.25 MHz. Sendangkan DS dimulai dari frekuensi 112 MHz, maka kita bisa memanfaatkan frekuensi 112 MHz sd 470 MHz.

Sebagai contoh, berikut adalah sebuah settingan QAM Modulator dengan 16 carrier (8 MHz per carrier).



Terlihat bahwa carrier pertama di 113 MHz dengan modulasi 64QAM dan Bandwidth 8 MHz, maka akan di dapat throuput 30 Mbps. Apabila 1 SD channel 3 mbps, maka 1 carrier QAM bisa mengangkut 10 channel.

Perhitungan MHz to Mbps

BW = 8 MHz
FEC = 3/4
PF = 6 (64QAM)
RO = 1.1636 (0.636 roll off)

Symbol Rate (SR) = BW / RO                         [1]
SR = 8 / 1.636 = 6.875 Msps

Data Rate (DR) = SR * (FEC * PF)                [2]
DR = 6.875 * ((3/4)  *  6) = 30.9 Mbps

Dengan demikian bitrate yang bisa diangkut pada TV Digital dalam jaringan HFC adalah sekitar 30 Mbps per 8 MHz kanal.

SPEKTRUM DOCSIS 3.1

Disebabkan Docsis 3.1 memungkinkan untuk US (Upstream sampai 1.35 Gbps) maka untuk deployment Docsis 3.1 diperlukan spectrum baru (5 - 204 MHz).


Dan optional Spectrum.


Dengan demikian perlu FiberNode dan Amplifier yang mendukung juga untuk Docsis 3.1 ini.


Sedangkan untuk Docsis1 ataupun Docsis2 spektrum minimal biasanya 750/42 MHz (versi Amerika 6 MHz channel)


Catatan: Docsis 3.1 masih bisa memanfaatkan spektrum 750/42 MHz ini (Amerika).

Upstream:
Amerika: 5 - 42 MHz
Eropa:   5 - 65 MHz

Upstream / Downstream Split. Untuk US/DS Split jika akan menggunakan Docis 3.1 perlu diubah ke High-Split. Sedangkan split yang umum digunakan sekarang adalah Mid-Split (Upstream 5 - 85 MHz). Berikut tabel Split untuk Amerika.


Berikut adalah typical penggunaan spectrum.



 
Jenis-jenis Amplifier

1. Trunk Amplifier (28-31 dB)
2. Bridge Amplfier (37 dB): biasanya outputnya 3 line ke arah pelanggan
3. Line Extender (35 dB): amplifier bagian terakhir, biasanya outputnya 1 line


Detail komponen lain di HFC termasuk contoh spek perangkat dapat dilihat pada PPT berikut.


<eof>

No comments: