DESARROLLO DE UNA HERRAMIENTA SOFTWARE DE GESTIN MONITORIZACIN

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

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.

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

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

SISTEMA DE DATOS CATV • Estándares en redes CATV. • Transmisión de datos. • Comunicación entre los distintos elementos. • Protocolo MAC.

Estándares en redes CATV • Existen estándares que especifican la utilización de redes CATV para la transmisión de datos. • DOCSIS/Euro. DOCSIS y Davic. Ø frecuencias Ø modulaciones Ø velocidades de transmisión Ø relación señal-ruido Ø comunicación Ø Qo. S (Calidad de servicio) Ø encriptación de la información

Transmisión de datos en redes CATV Receptores, moduladores. . . ESQUEMA GENERAL DE UNA RED CATV CABECERA TV = Servicio unidireccional RED DE CABLE

Transmisión de datos en redes CATV Receptores, moduladores. . . INTERNET CABECERA TV, Voz, Datos = Servicios bidireccionales RED CATV TRIPLE PLAY RED DE CABLE RED TELEFONÍA CONVENCIONAL

Transmisión de datos en redes CATV • Necesitaremos dos canales de transmisión diferenciados: Ø información bajada Ø información subida

Transmisión de datos en redes CATV INFORMACIÓN BAJADA • Canal TV 8 MHz ó 6 MHz • la banda alta de frecuencias • Velocidades de hasta 55 Mbps INFORMACIÓN SUBIDA • Canal de diversas anchuras (3. 2 KHz) • frecuencias más bajas • Velocidades de hasta 10 Mbps

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 > 25 d. B Descendente 96 -864 MHz 88 -860 MHz > 34 d. B (típica 46 d. B)

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 > 21 d. B 16 QAM Ascendente 4 > 24 d. B 64 QAM Descendente 6 > 25 d. B 256 QAM Descendente 8 > 33 d. B

Transmisión de datos en redes CATV • El caudal en bits por segundo a compartir por todos los abonados en la red de cable: Tipo de canal Anchura (KHz) Caudal símbolos Caudal QPSK Caudal 16 QAM Caudal 64 QAM Caudal 256 QAM Ascendente 200 160 Ksym/s 320 Kb/s 640 Kb/s Ascendente 400 320 Ksym/s 640 Kb/s 1280 Kb/s Ascendente 800 640 Ksym/s 1280 Kb/s 2560 Kb/s Ascendente 1600 1280 Ksym/s 2560 Kb/s 5120 Kb/s Ascendente 3200 2560 Ksym/s 5120 Kb/s 10240 Kb/s Descendente 6000 5057 Ksym/s 30342 Kb/s Descendente 6000 5361 Ksym/s 42888 Kb/s Descendente 8000 6952 Ksym/s 41712 Kb/s Descendente 8000 6952 Ksym/s 55616 Kb/s

Transmisión de datos en redes CATV • El caudal en bits por segundo a compartir por todos los abonados en la red de cable: Tipo de canal Anchura (KHz) Caudal símbolos Caudal QPSK Caudal 16 QAM Caudal 64 QAM Caudal 256 QAM Ascendente 200 160 Ksym/s 320 Kb/s 640 Kb/s Ascendente 400 320 Ksym/s 640 Kb/s 1280 Kb/s Ascendente 800 640 Ksym/s 1280 Kb/s 2560 Kb/s Ascendente 1600 1280 Ksym/s 2560 Kb/s 5120 Kb/s Ascendente 3200 2560 Ksym/s 5120 Kb/s 10240 Kb/s Descendente 6000 5057 Ksym/s 30342 Kb/s Descendente 6000 5361 Ksym/s 42888 Kb/s Descendente 8000 6952 Ksym/s 41712 Kb/s Descendente 8000 6952 Ksym/s 55616 Kb/s

Comunicación en un sistema de datos CATV INTERNET Servidor de gestión de red y abonados CMTS RED CATV CABLE MODEM ( CM ) Red del abonado

Comunicación en un sistema de datos CATV CARACTERÍSTICAS DE LA COMUNICACIÓN EN ESTE TIPO DE REDES q dos CM no pueden comunicarse directamente aunque se encuentren en la misma zona. q las redes CATV son broadcast pero solo en el sentido descendente. q La información viaja cifrada para evitar que usuarios malintencionados capturen tramas no dirigidas a él. q Existen mecanismos para controlar el número máximo de hosts que se pueden conectar a través del mismo cable modem.

Comunicación en un sistema de datos CATV FLUJO DE INFORMACIÓN - BAJADA

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

Protocolo MAC en un sistema de datos CATV • Comunicación asimétrica Ø Descendente: sólo el CMTS puede transmitir. No hay conflicto. ØAscendente: 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

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.

Desarrollo de la aplicación • Análisis de requisitos Ø Satisfacer necesidades de un pequeño colectivo de pequeñosmedianos cable operadores q robusta, intuitiva y fácil de utilizar q español q funcionalidades relevantes

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

Desarrollo de la aplicación DISPOSITIVOS GESTIONADOS SISTEMA GESTOR MONITORIZACIÓN DE RED GESTIÓN APLICACIÓN CMTS CM Navegador web

Desarrollo de la aplicación MÓDULO DE MONITORIZACIÓN • Consulta y representación en GRAFICAS • Datos específicos

Desarrollo de la aplicación MÓDULO DE MONITORIZACIÓN DISPOSITIVO GESTIONADO SISTEMA GESTOR Uso de la implementación de SNMP incluida en MRTG GRAFICAS DE RED

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. . . ).

Desarrollo de la aplicación Elementos en la arquitectura SNMP Ø agentes Ø sistema gestor de red Ø información de red de los distintos dispositivos gestionados Ø protocolo para la transmisión de dicha información entre agentes y sistema de gestión. DISPOSITIVO GESTIONADO AGENTE SNMP Protocolo SISTEMA GESTOR DE RED

Desarrollo de la aplicación MÓDULO DE MONITORIZACIÓN - SNMP Funcionamiento SNMP Ø PREGUNTA: El sistema de gestión envía una solicitud a un agente pidiéndole información. ØRESPUESTA: La información recibida del agente es la respuesta ó confirmación a la acción solicitada

Desarrollo de la aplicación DISPOSITIVO GESTIONADO SISTEMA GESTION DE RED UDP 161 ? MIB UDP 161 AGENTE 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

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.

Desarrollo de la aplicación DISPOSITIVOS DE RED GESTIONADOS SERVIDOR WEB SNMP Scripts HTTP Gráficas Generación gráficas Monitorización GRAFICAS BROWSER

Desarrollo de la aplicación MONITORIZACIÓN – Datos específicos DISPOSITIVO GESTIONADO SISTEMA GESTOR Librería específica de PHP para el manejo de SNMP AGENTE SNMP DATOS ESPECIFICOS • Nivel de salida • Estado de un interfaz • modulación empleada • frecuencia DE RED

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.

Desarrollo de la aplicación DISPOSITIVOS DE RED GESTIONADOS SEVIDOR WEB Ficheros PHP HTTP SNMP Funciones PHP para el manejo de SNMP BROWSER Datos específicos Monitorización con una librería especifica de PHP para el manejo de SNMP

Desarrollo de la aplicación MÓDULO DE GESTIÓN

Desarrollo de la aplicación MÓDULO DE GESTIÓN DISPOSITIVO GESTIONADO SISTEMA GESTOR Conexión a hosts remotos vía TELNET Net: : Telnet SERVIDOR TELNET Gestión efectuada vía línea de comandos DE RED CLIENTE TELNET

Desarrollo de la aplicación MÓDULO DE GESTIÓN • Net: : Telnet – Uso de Perl para la conexión a hosts remotos via Telnet. use Net: : Telnet (); $t = new Net: : Telnet (Timeout => 10, Prompt => '/bash$ $/'); $t->open($dispositivo_gestionado); $t->login($username, $passwd); $t->cmd(“cambiar_frecuencia"); $t->close(); Ejemplo – Cambio de frecuencia

Desarrollo de la aplicación SEVIDOR WEB Ficheros HTML Establecen HTTP sesión DISPOSITIVOS DE RED GESTIONADOS TELNET Ejecutan Scripts PERL (Net: : Telnet) Gestión a través de conexión TELNET BROWSER

Desarrollo de la aplicación OTRAS ALTERNATIVAS EN MONITORIZACIÓN • C++, Java, Visual. Basic. • RRDtool, Ntop. OTRAS ALTERNATIVAS EN GESTIÓN • Sockets

PRUEBAS

Pruebas realizadas ENTORNO PASIVO • 1 CMTS Cisco u. BR 7114 e. • 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.

Pruebas realizadas ENTORNO REAL • Cable operador en Benalmádena. • 2 días. • 1 CMTS Cisco u. BR 7114 e. • 10 cable modems de Scientific. Atlanta. • Cabecera de TV. • Red 100% coaxial • Servidor de Provisioning • Portátil donde reside la aplicación. • Acceso LMDS 1 Mbps.

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.

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. • . . .

DEMOSTRACIÓN PRÁCTICA

DEMOSTRACIÓN PRÁCTICA PROVISIONING CMTS 192. 168. 1. 1 192. 168. 1. 2 172. 16. 30. 0 CM 172. 16. 32. 0 HOST 172. 26. 0. 8 AMPLIFICADOR APLICACIÓN RED DE CABLE MODEM