Развитие архитектуры распределенного доступа (DAA)

Ядро данных и доступ для пограничных устройств

Что касается ядра данных, то поставщики услуг нуждаются в увеличении пропускной способности головных узлов при использовании их интегрированных платформ CCAP (прикладных программ управления передачей), с возможностью масштабирования услуг по мере их расширения. Им нужна гибкость для поддержки HFC (гибридных оптоволоконных коаксиальных сетей), DAA (архитектуры цифрового доступа) и PON (пассивных оптоволоконных сетей). Наряду со всем этим необходима оптимизация инвестиций в их уже развернутую базу сетевого оборудования и услуг.

CommScope E6000® Converged Edge Router (CER) — это гибкая платформа для интегрированных CCAP и распределенных архитектур, позволяющая поставщикам услуг оптимизировать ресурсы в виде платформы для I-CCAP, а также ядра CCAP для DAA и PON со следующими возможностями:

• увеличенной плотностью сервисной группы и энергоэффективностью, благодаря ядру CCAP;
• лучшей в отрасли пропускной способностью;
• гибким лицензированием обновлений, которое позволяет сохранить существующие капиталовложения в маршрутизаторы E6000 CER.

При пограничном доступе, чтобы удовлетворить потребность абонентов в полосе пропускания, неизбежно возникнет необходимость в разделении узлов. Это влечет еще более глубокое внедрение оптоволоконных сетей в сетевую архитектуру, поскольку позволяет:

• расширить спектр до 1,2 ГГц и сместить защитный интервал между каналами передачи и приема;
• переместить цифровую оптику в узел;
• уменьшить количество начальных страниц, передаваемых через один узел;
• увеличить количество длин волн, приходящихся на один узел.

План развития компании CommScope включает в себя удаленную архитектуру как PHY, так и MAC-PHY. Это основополагающая часть эволюции сетей доступа, включающая модульные решения для нескольких направлений их обновления.

Протокол удаленного доступа PHY предполагает перемещение слоя физической радиочастотной модуляции и демодуляции из CMTS (головной станции кабельных модемов) в удаленные PHY-узлы или на удаленную PHY-полку в узле связи. Изъятие аналогового лазера из головного узла влечет преобразование оптоволоконного канала в цифровое (оптоволоконное) Ethernet-соединение. Аналоговая часть сети короче. Это позволяет устранить шум, который может быть вызван длинными аналоговыми оптоволоконными линиями, что улучшает радиочастотные характеристики и расширяет доступную полосу пропускания. Кроме того, оптоволоконная линия между головным узлом и оптоволоконным может поддерживать большее количество длин волн.

Протокол управления удаленным доступом к среде на физическом уровне MAC-PHY, — это еще одна возможность архитектуры распределенного доступа, которая позволяет перевести функционал MAC (видео и данные), а также протокола PHY на удаленный узел или полку. Обработка сигналов и модуляция по большей части происходит в сети доступа, а не в головном узле.

Оба протокола удаленного доступа — как PHY, так и MAC-PHY — обладают определенными преимуществами. Протокол удаленного доступа PHY — отличный вариант для обслуживания небольших концентраторов и малонагруженных головных узлов с малым количеством оборудования, а также не столь значительными изменениями в инфраструктуре обеспечения и управления. В то же время протокол удаленного доступа MAC-PHY лучше подходит для точно заданного развертывания или узлов с длинными участками оптоволоконных кабелей. Дополнительным преимуществом удаленного PHY является то, что операции, осуществляемые в соответствии со спецификацией CableLabs®, обеспечивают основанную на стандартах интеграцию систем разных поставщиков.

Оптическая коммутация Ethernet ICX

В решении, основанном на протоколе удаленного доступа PHY, конвергентная сеть с единым адресным пространством (CIN) соединяет устройства R-PHY (RPD) с ядром CCAP. Это включает обработку по протоколу MAC, которую осуществляет маршрутизатор CommScope E6000. Эта же сеть соединяет ядро CCAP с видеоядром и системами управления. Семейство коммутаторов ICX компании CommScope обеспечивает надежную, высокопроизводительную оптическую коммутацию Ethernet, а также гибкость, предполагающую переход от простых одноуровневых сетей, которые подходят для применения в небольших или средних масштабах, к легко масштабируемой архитектуре «ствол и листья».

Решения компании CommScope в сфере DAA (архитектуры распределенного доступа)

• Конвергентный пограничный маршрутизатор E6000® eCORE (Gen2), предназначенный для услуг информационного обмена, представляет собой обновляемую платформу, которая поддерживает HFC, DAA и PON
• Гибкие узловые платформы с возможностью поддержки эволюции от HFC, DAA и PON
• Video Unified Edge (VUE) — это программное обеспечение виртуализированного видеоядра и головного узла сети передачи видеоинформации, которое поддерживает все режимы DAA и опорные сети для транспортных потоков IP или MPEG-2
• Оптические коммутаторы Ethernet ICX для конвергентной сети с единым адресным пространством (CIN) и удаленной агрегации OLT (блоков подключения оптических линий)
• Услуги оркестровки, разведки и управления, а также решения в сфере программных приложений для развертывания систем, автоматизации и осуществления работ.
• Планирование и моделирование, консалтинг и услуги по развитию сетей

Будущее видеоядра

В дополнение к изменениям, которые вносят поставщики услуг для обеспечения большей пропускной способности широкополосной связи, у них возникает необходимость решения проблемы распределения видео в сетях доступа. Несмотря на то, что потребности в IP-видео продолжают расширяться, миллионы абонентов по-прежнему полагаются на традиционную доставку видео с квадратурной амплитудной модуляцией (QAM).

Решение этой проблемы возложено на видеоядро, в котором видеоинформация готовится к доставке по сети доступа. Сюда входит шифрование, мультиплексирование, модуляция и реализация методов оптимизации полосы пропускания при прохождении видеосигнала по сети.

Характеристики традиционного видеоядра:

• Дублирование функций обработки и доставки для MPEG-2 и IP-видео
  • Доставка транспортных потоков MPEG-2 через пограничные устройства QAM для телевещания (с рекламой или без нее), а также услуги адресного вещания (VOD (видеосервис по запросу) и коммутируемого цифрового видео [SDV])
  • SDV дополняет оптимизацию полосы пропускания для содержимого транспортного потока MPEG-2, предоставляя доступ к менее популярным каналам только тогда, когда их запрашивают абоненты в определенных группах услуг.
• Двойные системы для рекламной инфраструктуры на основе MPEG-2 и IP-видео
• Ключевые функции включают шифрование, мультиплексирование, модуляцию и двустороннюю интерактивную связь с телевизионными приставками
• Возможность создавать динамические локализованные зоны рекламы и программы каналов, ограниченные аналоговой конструкцией системы HFC. Поставщики услуг сталкиваются со многими изменениями как в функциях, так и дизайне видеоядра.

• Поддержка эволюции сети доступа
  Поставщикам услуг необходимо унифицированное решение в сфере видео, охватывающее все архитектуры DAA и обеспечивающее перспективы их сети. По мере развития сетей с распределенной архитектурой модуляция видео для распределения по физическим коаксиальным каналам перемещается в узлы. Видеоядро должно быть приспособлено к этому и открывать возможность виртуализации функций, которые поддерживают распространение видео с использованием обеих удаленных моделей — как PHY, так и MAC-PHY.
• Унификация опорных сетей передачи видео с преобразованием в IP-видео
  В настоящее время параллельно существует несколько способов обработки и доставки видеоинформации — HLS (метод цветопередачи «цвет-яркость-насыщенность») и DASH (динамическая адаптивная потоковая передача по протоколу HTTP), используемые в IP-видео и транспортном потоке MPEG-2 для телевизионных приставок разных поколений с модуляцией QAM. Эта модель не только не эффективна, но и не позволяет на базе телевизионной приставки с модуляцией QAM использовать преимущества, которые сулят инвестиции в новые услуги по обработке и доставке IP-видео. Если добавить виртуализированные функции, которые приводят в действие общую, основанную на протоколе IP архитектуру опорной сети доставки контента (CDN), это позволит за счет видеоядра снизить затраты и повысить скорость предоставления новых услуг.
• Оптимизация полосы пропускания
  Оптимизация полосы пропускания имеет решающее значение: в обозримом будущем стремительно расширится использование данных, будут непрерывно расти требования к качеству видео (HD, 4K, HDR и VR), а видео с модуляцией QAM по-прежнему будет занимать значительную часть сетевого спектра. Развитие обработки видео неизменно сопровождается снижением скорости передачи, необходимой для кодирования видео. При этом такие сетевые подходы, как коммутируемое цифровое видео и многоадресная адаптивная скорость передачи (ABR), позволяют обеспечить оптимальную пропускную способность сети для видеоприложений.
• Рост рекламных возможностей на всех экранах
  Существует несоответствие стоимости и гибкости двух рекламных инфраструктур. Благодаря использованию на всех абонентских устройствах унифицированного подхода к рекламе, в основу которого положен протокол IP, видеоядро следующего поколения открывает перспективы для новых рекламных моделей (целевой и основанной на показах), одновременно позволяя снизить стоимость.
• Виртуализация сетевых функций (NFV)
  Видеоядро следующего поколения должно использовать достижения в области виртуализации сетевых функций и программно-определяемые сети. Это обеспечивает гибкое развертывание ключевых сетевых служб на стандартном оборудовании, независимо от сетевой архитектуры.

Наш модульный программный продукт Video Unified Edge (VUE) виртуализирует видеоядро (функции EQAM и видео головного узла). Виртуализация этих функций позволяет перейти к модели центра обработки данных.

Виды применения Video Unified Edge:

• QAM-видео для DAA.
  • VUE функционирует как видеоядро QAM в решениях, основанных на протоколах удаленного доступа PHY и MAC-PHY.
  • VUE обрабатывает широковещательные и узкополосные видеопотоки для разгрузки ядра данных.
• Осуществляет конвергенцию опорной сети с передачей видео в сеть ABR CDN.
  • Переводит все видеоматериалы в контент CDN ABR.
  • Чтобы поддержать уже установленную CPE (платформонезависимую среду) на основе модуляции QAM, VUE преобразует ABR в транспортный поток в формате MPEG-2.
• Задействует унифицированную рекламную стратегию.
  • Выполняет все вставки рекламы в домене ABR (устраняя необходимость в системах с двойной вставкой рекламы).
  • Программно-определяемая видеосеть позволяет использовать программируемые зоны для целевой рекламы.

Будущее видеоядро становится набором виртуализированных сетевых служб, поддерживающих архитектуру DAA, а также унифицирующих обработку видео и рекламы в IP-контенте. VUE компании CommScope предоставляет функции QAM-видео для поддержки DAA и преобразования IP-контента в формат MPEG-2, что позволяет унифицировать опорную сеть, в которой передается видео. Другие функции видеоядра сфокусированы на оптимизации пропускной способности для видео в формате MPEG-2 (коммутируемое цифровое видео) и IP-видео (многоадресная ABR).

Платформа развития сетей доступа компани CommScope

Наша платформа развития сетей доступа представляет собой модульный подход, который эволюционирует наряду с сетью. Его поддерживают средствами консалтинга, а также предоставлением услуг по развитию сети, направленных на оптимизацию стратегий и планов миграции сетей, которые существуют у поставщиков услуг. Учитываются также потребности абонентов.

Такой подход позволяет поставщикам услуг начинать с общих базовых элементов в каждой из основных затронутых областей системы (доставка видео, услуги широкополосной связи для передачи данных и инфраструктура доступа). Это позволяет им развиваться в соответствии с планами поставщика услуг.

Развитие сети поддерживается комплексом профессиональных услуг, начиная с моделирования, планирования и консалтинга до развертывания, эксплуатации и управления. По мере развития как технологии, так и сетевой инфраструктуры поставщика услуг возможности разработки конфигурации, развертывания и управления станут реализовывать центры обработки данных. Функционал будет предоставляться в виде контейнеров приложений, а оптимизация производительности и оркестровка системы будет построена на основе прикладной аналитики.

Платформа развития сетей доступа предоставляет модель для оценки и определения той или иной архитектуры доступа и не только:

• Планирование и моделирование
  Понимание текущего состояния своей сети как по физическим возможностям, так и по фактическому использованию, позволяет рационально применять эти знания к моделям развития проекта и разработке будущего плана эволюции.
• Видеоядро
  Уравновешивание желания превратить опорную сеть с передачей видео в использующую IP-видео по протоколу HTTP, с одной стороны, и поддержку обширной базы установленных телевизионных приставок с модуляцией QAM, которые со временем эволюционируют до телевизионных приставок или иных устройств, работающих по протоколу IP. Использование виртуализации позволяет компании CommScope предоставлять новые услуги в обоих случаях и открывает возможность для общего программируемого решения в сфере целевой рекламы.
• Ядро данных
  При больших инвестициях, уже вложенных в DOCSIS CMTS, подход с возможностью обновления к маршрутизатору E6000 CER позволяет поставщикам услуг защитить свои уже сделанные инвестиции и с помощью лицензий на программное обеспечение или обновлений аппаратных модулей достичь большей плотности систем, одновременно переводя каждую CMTS, как требуется, в архитектуру на основе DAA.
• Пограничный доступ
  С большой базой установленных узлов HFC и в ожидании перехода в будущем на архитектуру Node+0 поставщики услуг ищут оптимизированный способ модернизации и обновления существующих узлов, а также установки новых. Компания CommScope использует модульный подход к конструкции своих узлов. Это позволяет выбирать их функциональность, т. е. протоколы HFC 1,2 ГГц, а также удаленного доступа PHY или MAC-PHY, исходя из планов сетей. Подобный подход обеспечивает большую гибкость в развитии сети и позволяет оптимизировать как капитальные затраты, так и оперативные расходы.
• Системы оркестровки, разведки и управления
  Благодаря более распределенной функциональности и возросшей виртуализации многих видеоядер, для ядер данных и компонентов пограничного доступа открываются возможности в сфере новых решений и услуг при выполнении операций, а также в управлении. Используя API и виртуализированный подход, ориентированный на приложения, поставщики услуг могут либо создавать сопряжения со своими существующими системами, либо оформлять лицензию на набор приложений, предоставляемых компанией CommScope.
• Услуги по развитию сети
  Рассмотрение всех аспектов сетевой эволюции в головном узле и оборудовании внешних кабельных систем. Работая с обученным персоналом провайдера, мы можем ускорить и оптимизировать переходы, минимизируя сбои и время простоя сети. Мы предлагаем услуги по установке, вводу в эксплуатацию и пробной интеграции. Мы готовим полные оперативные сборники сценариев в качестве руководства по развертыванию. Мы предлагаем расширение штата, призванное помочь в эффективном завершении эволюции для запланированных и текущих операций. Мы можем снабдить этими возможностями широкий ассортимент продукции, выпущенной не компанией CommScope, и помочь интегрировать их в имеющуюся инфраструктуру.

Платформа для развития сетей доступа компании CommScope обеспечивает долгосрочное увеличение пропускной способности для услуг следующего поколения. В основе лежат имеющиеся возможности сетей поставщиков услуг в сочетании с предоставлением пути миграции в направлении большей гибкости и скорости обслуживания посредством распределения функциональных возможностей между головным узлом и сетью доступа, а также виртуализации функционала систем передачи видео и данных.