Marçal dos Santos
Graduado em Ciência da Computação, Unicamp, 81
Gerente de Desenvolvimento Tecnológico, Centro de Computação, Unicamp
santosmd@lucent.com

A Internet via TV a Cabo

Neste artigo estaremos abordando uma tecnologia, que sem mais dúvidas (havia muita discussão da sua viabilidade ou não a uns 2 anos atrás), é peça fundamental nestes aspectos de convergência das telecomunicações. Isto por envolver o novo paradigma das comunicações, a Internet, e um meio físico consagrado nos EUA e em crescimento vertiginoso aqui no Brasil, a CATV (Com o significado hoje em dia de Cable Television, mas que nos primórdios era Community Antenna Television, ou seja, uma antena comunitária cujos sinais são levados a todos via cabo).

Quem trabalha em uma rede local (Empresa, Universidade) com velocidades de no mínimo 10 Mbps, mesmo que seja compartilhado, e tem o privilégio hoje no Brasil de ter uma conexão a Internet de 2 Mbps (E1, o máximo oferecido pelas Teles) sabe a diferença de ter conexões domésticas a no máximo 56 Kbps. Estar no paraíso durante o dia e chegar à noite, onde justamente teria todo tempo (tempo ?) para seu "passatempo" predileto, e experimentar a lentidão, tão "maldita" da Internet. Esperar minutos pelo simples visualizar de uma imagem, de páginas mais trabalhadas, nos sites mais interessantes. E as promessas de tecnologias de alta velocidade ? Está mais do que na hora de podermos experimentar tais tecnologias. Sim, e aqui no Brasil.

Dois Atores: Malhas de TV a Cabo e Cable Modems

Com o crescimento assustador do número de usuários (empresas e pessoas físicas) ligados em redes conectadas a Internet (ou não) e com o aumento ainda maior no volume de informações que trafegam nessas redes, em decorrência principalmente dos novos serviços gráficos presentes como o World Wide Web, surge a necessidade de meios de transmissão que respondam a maiores taxas de transferência de dados entre computadores.

Utilizar a rede de TV a Cabo para trafegar dados em altas velocidades (até 30 Mbps) é uma solução viável. Aproveitando o recurso da transmissão reversa em determinados canais disponíveis, podemos trafegar dados na malha das operadoras de Cabo das grandes ou pequenas cidades que tenham esse serviço. Introduz-se então o conceito de MAN (Metropolitan Area Network) que, assim como a LAN (Local Area Network), interliga diferentes computadores em locais distintos através de um mesmo protocolo padrão. A diferença no caso atribui-se às distâncias envolvidas. Enquanto numa LAN Ethernet a distância máxima entre computadores é da ordem de 3 Km (através de fibra óptica), numa MAN baseada na rede de TV a Cabo essa distância chega a mais de 100 Km. É interessante notar também que, com a mesma infra-estrutura de cabos, é possível formar redes lógicas, uma independente da outra, alocadas em canais distintos e servindo a diferentes clientes.

Para utilizarmos essas malhas necessitamos de Modems mais rápidos do que os atuais usados na malha telefônica, dispositivos estes que possam trabalhar com as taxas de até 30 Mbps, são os chamados Cable Modems, e uma dezena ou mais de fabricantes concorrem no mercado para abocanhar esta fatia, que nos Estados Unidos, por exemplo, chega a passar na frente de mais de 90% dos lares. Aqui no Brasil cresce a uma velocidade bastante grande e com vantagens tecnológicas de ponta.

Como funciona ?

No diagrama abaixo, é explicado cada elemento, dando uma visão exata de como os dados trafegam nesta tecnologia

Head End

No conceito de transmissão de sinais por cabo, chamamos de Head End, o local da empresa operadora que recebe sinais via satélite ou antenas locais (para os canais locais, por exemplo), ajusta-os, melhora sua definição, decodifica-os e depois transmite ao usuário (assinante) através de uma rede (malha) de cabos, que pode ser híbrida, ou seja, cabos ópticos e cabos coaxiais. Em geral os sinais ocupam nesta malha um espectro que vai de 40 Mhz até 550 Mhz, nas tecnologias mais novas, 750 Mhz. Esta faixa é dividida em porções de 6 Mhz, que são os canais disponíveis.

Enviar (downstream) e receber (upstream) dados dos assinantes é uma tarefa não trivial para as operadoras. O nível de sinal tem que ser sempre mantido não podendo ter variações em sua qualidade. Situação que para os canais normais, ou seja, vídeo analógico sendo transmitido, se há variações, elas passam quase que despercebidas pelo assinante. Para que este sinal seja mantido, as operadoras estão cuidando para que as malhas sejam híbridas (hybrid fiber-coax - HFC) e bem dimensionadas, quanto a um número limitado de usuários por célula (agrupamento de residências, bairro, condomínio, etc).

Conexão com a Internet

Para levar a Internet aos seus assinantes, a operadora tem que ter uma conexão à Internet. Esta conexão é feita através de elementos normais de rede, roteadores, estações, etc, do lado Internet. Para o lado da malha de TV a Cabo, um cable modem com propriedades de bridge ou gateway é suficiente. Não necessariamente esta conexão precisa ficar no Head End da operadora, mas pode por exemplo ficar num provedor Internet para a Malha. No caso do experimento da Unicamp na malha de TV a Cabo em Campinas este papel foi feito pela conexão Internet da Uninet (Unicamp Network).

Em termos de velocidade é importante que esta conexão seja a mais alta possível. Nos EUA, por exemplo, o ideal para as operadoras e seus parceiros (provedores Internet para as Malhas) é que conexões T3 (45 Mbps) sejam o mínimo, e até conexões de 100 Mbps (FDDI, Fast Ethernet) ou ATM 155 ou 622 Mbps estejam já em operação com as companhias de Telecomunicações. A razão destas conexões serem altas é óbvia, pois vai se entregar ao assinante do serviço velocidades que começam em 10 Mbps e podem chegar a 30 Mbps.

Nos EUA, a empresa @Home (www.home.net), criada para oferecer serviço de Internet via TV a Cabo, esta montado seu backbone particular de alta velocidade baseado em conexões ATM.

Cabeamento (Malha)

Levar dados da Internet para os assinantes através de TV a Cabo é muito mais difícil do que levar sinais de TV, como já foi dito. As arquiteturas das malhas em forma de árvore e suas ramificações faz com que, para que o sinal consiga sair do Head End e chegar até a casa do assinante num nível satisfatório, hajam amplificadores ao longo do caminho. Estes amplificadores fortalecem o sinal enfraquecido, porém também fortalece qualquer ruído inserido na malha (aparelhos elétricos na casa de usuários, transformadores elétricos nos postes, conectores desajustados, etc). Estes ruídos causam erros nos dados trafegados. Para resolver estes problemas as operadoras estão tentando levar os cabos ópticos o mais próximo possível da casa do assinante. Quanto mais cabos ópticos houver na malha, melhor. Sendo estas malhas híbridas (HFC), os ruídos estão presentes nos cabos coaxiais, seus repetidores, amplificadores, etc.

Existem um número grande, nos EUA, de malhas totalmente coaxiais, e trocá-las por HFC’s nem sempre é uma tarefa fácil e barata. A empresa Cox Communications está gastando US$ 20 milhões no upgrade de uma malha em uma pequena cidade. A gigante Time Warner Cable esta gastando US$ 4 bilhões.

Vizinhança

Os cabos oriundos do Head End chegam até uma célula: bairro ou aglomerado residencial. Daí, cada novo assinante será ligado à rede, pela companhia, fazendo um split do cabo coaxial na vizinhança. Este split, enfraquece o sinal, necessitando que a operadora coloque amplificadores para fortalecê-lo. Outro fator importante na malha é o poder destes amplificadores em "amplificar" sinais altos e baixos (altos, de 40 a 550 Mhz; baixos, de 5 a 40 Mhz), justamente para a questão de interatividade ou bi-direcionalidade, no sinal baixo (sinal de retorno) trafega o upstream, no sinal alto, o downstream . Fazer upgrade destes amplificadores, é outra tarefa a ser feita em malhas antigas nos EUA.

Cable Spliter (Divisor de cabo)

Na residência ele vai servir para levar os sinais até o cable modem e também à TV. Os dois aparelhos podem funcionar simultaneamente. Os canais usados para Televisão não interfere no de dados e vice-versa.

Cable Box (Conversor, Sintonizador)

Nem sempre as TV’s ou Videos usados pelos assinantes têm capacidade para sintonizar todos canais disponíveis pela companhia. Neste caso é usado um conversor/sintonizador para o assinante ver além da programação básica, mais canais que sua TV não consegue sintonizar

Cable Modems

Os principais "atores" da tecnologia. Eles demodulam os sinais vindos em pacotes IP, para que o computador entenda. Isto vem numa faixa de 40 Mhz até 550 Mhz. O Cable Modem também envia dados de volta ao sistema de cabos na faixa de 5 Mhz até 40 Mhz. Portanto, um par de frequências é usado para a tecnologia, ou um par de canais. A variedade de fabricantes já é muito grande, e até a indústria adotar um padrão, eles não conversarão entre si, assim, se é adotado um fonecedor em uma rede, ele vai ser o mesmo na rede inteira, ou pelo menos em um par de canais (downstream, upstream).

O Computador

O Computador é conectado ao cable modem através de uma placa ethernet. Em geral define-se um número IP para ele, e também para o cable-modem. Pode-se ter casos em que, ao invés de conectarmos um computador à rede de cabos, gostaríamos de ter mais, então um Hub ethernet poderia ser conectado ao cable modem, fazendo este então o papel de uma bridge ou mesmo router (para isso ele tem que ter estas características)

Quais as reais vantagens para o usuário ?

É fácil imaginar as vantagens dos usuários, de qualquer tipo, quando se tem velocidades acima mencionadas, mas relembrando:

Usuário Doméstico

Acesso rápido à Internet; consulta à serviços públicos; conexão com os computadores da empresa (tele-trabalho).

Usuário de Empresas

Matriz-filial (dentro da mesma cidade); montadoras de automóveis, computadores, etc, com seus fornecedores; empresas de publicidade e seus clientes (análise de imagens, criação de campanhas on-line); nterligação de agências de bancos na mesma cidade.

Educação

Educação à distância; comunicação de dados para redes de escolas; interligação de diferentes campus de Universidades.

Saúde

Diagnósticos à distância;radiologia; transmissão de operações da sala de cirurgia através de videoconferência.

Serviços Públicos

Interligação: Prefeitura - administrações regionais - postos de saúde - hospitais - escolas municipais.

As vantagens técnicas:

Para o usuário doméstico a ligação é on-line. Você não precisa discar para o provedor e esperar uma linha vaga para se conectar. É só ligar o computador que você já estará conectado. Altas taxas de transferência. Comparando com o modem para linha discada mais rápido hoje no mercado que é de 56 Kbps, a velocidade de transmissão do Cable Modem pode chegar até a 30 Mbps. Não há interferência com os canais "normais" da TV a Cabo.

Para o usuário corporativo, estende a rede local da instituição a mais de 100 Km com o mesmo protocolo (Ethernet por exemplo). Altas taxas de transferência (até 30 Mbps) comparando com as ligações dedicadas tradicionais via modem (64K, 128K, 256 K) ou via rádios (2 Mbps). Custo menor (projetado), uma vez que a malha é compartilhada, a operadora de TV a Cabo poderá oferecer mais um serviço além da TV por assinatura (comunicação de dados), e os custos consequentemente serão menores.

Outros aspectos

A velocidade dos Cable Modems varia bastante e nem sempre é simétrica. Da rede para o computador existem Modems que chegam a 30 Mbps. Do computador para a rede a velocidade chega até 10 Mbps.

Um protocolo padrão - (IEEE 802.14) - para regulamentar a transmissão de dados pela malha de TV a Cabo está sendo definido através da participação de grandes empresas de informática e comunicações.

O Experimento em Campinas (Unicamp e VC TV a Cabo)

Em 1995, iniciamos uma experiência na cidade de Campinas-SP, procurando viabilizar a comunicação de dados na malha mista (óptica/coaxial) de TV por assinatura da região.

Através do convênio UNICAMP - Centro de Computação e VCTV, operadora de TV a Cabo de Campinas (Hoje NET Campinas), e com o apoio da Digital, que cedeu os equipamentos necessários para os testes iniciais, realizamos a interconexão da rede de dados da UNICAMP (UNINET, Unicamp Network) com a malha de TV a Cabo da VCTV, viabilizando assim a ligação de duas residências em regiões diferentes de Campinas, que estiveram conectadas em fase de testes na INTERNET, através da UNICAMP, durante 24 horas por dia, 7 dias por semana.

Na figura acima pode-se observar as distâncias das residências ao Head End, as diversas quantidades de repetidores ao longo da malha para amplificar o sinal do Head End até a residência, a malha híbrida, com lances de cabos ópticos e cabos coxiais, os splits na casa do usuário, levando sinal para a TV e para o cable modem (e ao computador), a Unicamp como provedor Internet para a malha.

Os Fabricantes de Cable Modems

A Quantidade de fabricantes com produtos já testados e em uso em Trials ou mesmo comerciais já é bastante grande nos EUA e Canadá, e mais recentemente no Japão. E não param de aparecer empresas anunciando seus protótipos. Com tanta concorrência, não podia deixar de ocorrer uma queda de preços. Por exemplo, a Bay Networks que adquiriu a LANcity em 96, baixou o LANcity Personal (LSP) de US$ 900 para US$ 495, e para grandes volumes (negócios fechados com grandes operadoras de TV a Cabo) pode sair por US$ 395. Outro exemplo é um modelo da Hayes, o ULTRA client cable modem, uma placa interna para slot ISA do PC que trabalha com 5 Mbps em downstream e upstream através de linha telefônica, está saindo por US$ 179 em quantidades acima de 10.000.

Segue uma relação com os principais e suas características de DownStream/UpStream;

Com 21 (Com Port) 30/2.6 Mbps

General Instrument (Surfboard SB1000) 30/28.8 Kbps (via Tel)


Hewlett-Packard (QuickBurst) 30/3 Mbps


Hybrid Networks (Cable Client Modem 211) 30/512 Kbps


LANcity/BayNetworks (Personal) 10/10 Mbps


Motorola (CyberSurfr) 30/786 Kbps


Terayon (TeraPro) 10/10 Mbps


Zenith (HomeWorks Elite) 4/4 Mbps

Outros:

ADC Telecommunications (PCDM-512K) 512/512 Kbps

First Pacific Networks (FPN 3000) 10/10 Mbps

IBM (Cable On-Line Access System) 30/2 Mbps

Intel (CablePort) 30/786 Kbps

NetGame (NeMo) 6/1.5 Mbps

NorTel (Cornerstone DataPort) 30/1.5 Mbps

Phasecom (P445 Cable Modem E1) 2.048/2.048 Mbps

Phasecom (P446 Cable Modem T1) 1.544/1.544 Mbps

Pioneer (Speed Station) 28.5/2.6 Mbps

Scientific-Atlanta (dataXcellerator) 1.2/28.8 Kbps

Toshiba 8/2 Mbps


As tecnologias concorrentes

Após a desregulamentação do setor de telecomunicações em 1996, nos EUA, a situação ficou muito complexa, e as opções para o usuário parecem ser múltiplas. Por exemplo, companhias telefônicas podem oferecer serviços de TV, e companhias de TV a Cabo podem oferecer serviços de telefonia. A esmagadora maioria de usuários já com fios de cobre (par telefônico) instalados em suas residências, parece dar uma grande vantagem para as telefônicas. Aqui no Brasil então, nem se compara a quantidade de casas com telefones versus casas com TV a Cabo, os números desta última ainda são muito pequenos.

ADSL

Para as telefônicas, o ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) parece ser uma boa opção, mas ainda muito cara em relação ao acesso via Tv a Cabo (Cable Modem + adequação das malhas), mas pode baratear com a demanda. Trata-se de uma tecnologia de usar o mesmo par de cobre que chega a sua casa, com spliters, que dividem a frequência em 3 canais. De 0-KHz até 4-KHz para o tradicional serviço de telefonia, e o resto das frequências para upstream até 640 Kbps e downstream até 6 Mbps. O limitante principal desta tecnologia, além dos equipamentos nas pontas (muito caros ainda), são as distâncias, para as velocidades acima mencionadas, no máximo, a casa do usuário deve estar a 3.7 Km da central telefônica, sem pontos intermediários.

Solução via Satélite

Uma solução via satélite para alta velocidade de conexão a Internet é chamada DirectPC, disponibilizada pela empresa Hughes Network Systems, a mesma que disponibiliza a DirectTV, usando antenas tipo "pizza" de 60 cm de diâmetro. Uma pequena desvantagem desta tecnologia é que o upstream tem que ser feito via telefone, com um provedor de acesso. Já o downstream é com a velocidade bastante razoável de 400 Kbps. Este modelo requer um centro de operações que envia dados via satélite ao usuário, usando o satélite Galaxy IV. Nos EUA, o kit incluindo a antena, a interface para o PC e o software sai por US$ 999, mais uma taxa mensal de assinatura por US$ 16.

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Excelente Medio Fraco Objetiva Extensa Reduzida
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