Transformacja sieci dostępowych w kierunku architektury rozproszonej

Transkrypt

1 Transformacja sieci dostępowych w kierunku architektury rozproszonej E-book

2 Spis treści Wprowadzenie 4 Dlaczego sieci ewoluują? 7 Zapotrzebowanie na przepustowość 8 Złożoność sieci 9 Niezawodność sieci Rosnąca konsumpcja pasma - Prawo Nielsena DOCSIS 3.1 Technologia Remote PHY Testy interoperacyjności Remote PHY w oparciu o CCAP Core Simulator Architektura MutliCore w sieciach DOCSIS Spis treści 2 z 38

3 Spis treści Rekomendowane rozwiązania Remote PHY 27 Infrastruktura FTTx 32 FTTH (Fiber to the home), FTTP (Fiber to the premise) 33 RFoG 34 GPON 35 sieci - podsumowanie 37 Spis treści 3 z 38

4 Wprowadzenie Przełom w sieciach kablowych dzieje się tu i teraz. Koncentryczno-światłowodowa sieć dostępowa (HFC) zastępuje optykę analogową cyfrowymi rozwiązaniami optycznymi, tworząc nową generację usług stałego dostępu do Internetu. Specyfikacja technologii Remote PHY jest praktycznie kompletna. W Europie przeprowadzone zostały już nawet pierwsze wdrożenia architektury Remote PHY w środowisku produkcyjnym. Krok po kroku migrujemy z modelu scentralizowanego do architektury rozproszonej. Co napędza tę transformację? Odpowiedź jest prosta - konsumpcja coraz większych ilości dane. A wraz z nimi nieustający głód abonentów na wyższe prędkości. Operatorzy wielosystemowi przywiązują coraz większą wagę do budowania bardziej elastycznych, zautomatyzowanych i bezpieczniejszych sieci HFC. Infrastruktura kablowa obejmuje swoim zasięgiem miliony abonentów w Europie, stąd ogromna potrzeba zaspokajania zapotrzebowania abonentów na łącza o najwyższych przepływnościach. 4 z 38

5 Nowa wersja standardu DOCSIS otworzy drzwi do gigabitowych prędkości. W Europie istnieje jednak wiele sieci działających w częstotliwości do 862 MHz. Operatorzy wielosystemowi otwierają się na rozwój swoich sieci, rozszerzając pasmo do 1,2 GHz w downstreamie. Rosnący popyt na lepsze usługi w zakresie stałego dostępu do Internetu, oferowanego przez operatorów kablowych, napotkał w końcu do wąskie gardło w sieciach. Co więcej, złożona i trudno skalowalna infrastruktura nie daje operatorom możliwości sprostania stale rosnącemu zapotrzebowaniu na pasmo. Dodatkowo, wysokie koszty operacyjne wymuszają konieczność transformacji. Ewolucja w kierunku architektur rozproszonych wydaje się więc jedynym rozsądnym rozwiązaniem z perspektywami na przyszłość. O ile technologia HFC istnieje od ponad 20 lat, większość obecnych sieci kablowych opiera się na architekturze scentralizowanej, gdzie sieć dostępowa obejmuje połączenie koncentrycznego RF i analogowe rozwiązania optyczne, podczas gdy część stacyjna składa się z CMTS oraz urządzeń EQAM. Istniejące sieci HFC, do niedawna postrzegane jako dobrodziejstwo, są obecnie zmuszone dotrzymywać kroku rosnącym wymaganiom konsumentów. Większość operatorów już teraz lub wkrótce będzie musiała zmierzyć się z ograniczoną przestrzenią w swoich stacjach czołowych i HUB-ach, które szybko wypełniają się po brzegi szafami rack z urządzeniami CCAP. Dalszy rozwój istniejącej infrastruktury analogowej spowoduje wysokie koszty eksploatacji i utrzymania, a także brak możliwości zabezpieczenia sieci przed wyzwaniami przyszłości. Nie dziwi więc fakt, że operatorzy kierują swoje zainteresowanie w stronę architektury rozproszonej oraz Fiber Deep. Potrzebują solidnego rozwiązania technologicznego, które nie tylko pozwoli zaoszczędzić miejsce i obniżyć zużycie energii, ale także takiego, które zaspokoi rosnący popyt klientów i stworzy nowe możliwości generowania przychodów w przyszłości. Pomimo poważnych wyzwań, z którymi mierzą się sieci HFC, czas kablowej technologii dostępowej jeszcze się nie kończy. Co więcej, najnowsze osiągnięcia w obszarze infrastruktury rozproszonej pozwalają jej konkurować z każdym innym typem sieci dostępowej. 5 z 38

6 Ewolucja w kierunku architektury rozproszonej Aby architektury rozproszone stały się rzeczywistością, potrzebujemy oczywiście odpowiedniego sprzętu, który pozwoli operatorom na ewolucję w kierunku cyfrowego węzła optycznego. Aby dokonać tej transformacji, operatorzy muszą zaopatrzyć się w odpowiednie rozwiązanie do obsługi stacji czołowej. Gdy ten element przetwarzania sygnału będzie gotowy do pracy, dalsza ewolucja jest stosunkowo prosta. Chociaż obecnie istnieje kilka podejść do architektury rozproszonej, warto wspomnieć o tym, które coraz częściej pojawia się w dyskusjach na temat nowego oblicza infrastruktury HFC. 6 z 38

7 D L AC Z E G O S I E C I E WO LU UJĄ?

8 Zapotrzebowanie na przepustowość W oparciu o bieżące prognozy dotyczące przepustowości wymaganej do dostarczania video (QAM, SDV i IP) oraz usług transmisji danych, operatorzy osiągną granicę przepustowości w swoich sieciach za około 10 do 12 lat. Niektórzy nawet wcześniej w wybranych obszarach swoich sieci. Zapotrzebowanie na przepustowość w infrastrukturze sieci dostępowej nadal rośnie, co ma ścisły związek z tzw. billboard speeds oraz rosnącą konsumpcją coraz większej ilości danych. 8 z 38

9 Złożoność sieci Operatorzy starają się uprościć swoją infrastrukturę sieci dla wszystkich usług, w tym szybkiego transferu danych, głosu, kanałów telewizyjnych, VOD oraz innych nowych usług. Poza optymalizacją złożoności sieci oraz wydatków operacyjnych, są także w stanie uzyskać wyższą efektywność kosztową poprzez wykorzystanie internetowych platform video do powszechnej dystrybucji treści. 9 z 38

10 Niezawodność sieci Dostawcy usług mają świadomość, że niezbędne jest zwiększenie niezawodności sieci przez implementację QoS (Quality of Service). 10 z 38

11 Rosnąca konsumpcja pasma Prawo Nielsena Rynek sieci kablowych osiągnął ogromny postęp w zakresie oferowania szybkiego transferu danych od czasu pierwszej specyfikacji DOCSIS w 1997 r. Operatorzy mierzyli się z podwójnym wyzwaniem, jakim było zaspokojenie popytu klientów na większe przepustowości oraz dotrzymanie kroku w obliczu wyścigu na prędkości z alternatywnymi technologiami. Operatorzy kablowi kontynuują swoją ewolucję. Nie mają oni jednak jasnej ścieżki rozwoju, ponieważ dostępnych jest wiele opcji rozbudowy istniejących sieci HFC. Wykorzystanie przepustowości nadal rośnie z roku na rok. Trend ten napędzany jest między innymi przez konsumpcję treści video za pośrednictwem internetowych serwisów. W rezultacie dostawcy usług zmuszeni są rozszerzyć swoją ofertę o IP video, treści 4K, czy też usługi biznesowe. Spełnienie wymagań względem przepustowości sieci, wraz z praktycznymi ograniczeniami w stacjach czołowych, takimi jak dostępna przestrzeń, zużycie energii i chłodzenie, napędza ewolucję sieci. Prowadzone przez wiele lat badania wskazują, że ruch w kanale downstream odnotowuje stały średni wzrost (CAGR) na poziomie 50%. Przez prawie 35 lat ten wskaźnik wzrostu jest także odzwierciedlony na billboardach reklamujących maksymalne przepustowości kanału downstream dla abonentów. 50% wskaźnik wzrostu CAGR dla maksymalnej przepustowości ruchu w kanale downstream jest często przedstawiany jako Prawo Nielsena. Ten sam trend, z nieco większą zmiennością, można również zaobserwować w średniej konsumpcji przepustowości w kanale downstream u abonentów. Przepustowości w 11 z 38

12 kanale upstream reklamowane na billboardach oraz średnie wykorzystanie przepustowości w kanale upstream są bardziej zróżnicowane i zwykle u 100 Gbps różnych operatorów mają wskaźnik wzrostu CAGR mniejszy niż 50% w kanale downstream. Długoterminowy trend dla kanału upstream oraz prognozowana krzywa wzrostu w ciągu najbliższych 15 lat wskazuje na znaczny wzrost pasma zużywanego przez abonentów. Dlatego też dostawcy usług muszą opracować 10 Gbps 1 Gbps 100 Mbps 10 Mbps 1 Mbps DOWNSTREAM UPSTREAM DOCSIS 3.1 strategie ewolucji sieci, aby przygotować się na przyszłe potrzeby rynku. 100 kbps 10 kbps 1 kbps 100 bps Rysunek. Przepustowość łącza wg Prawa Nielsena z 38

13 Chociaż Prawo Nielsena sprawdzało się w ciągu ostatnich 35 lat, istnieją przesłanki, które mogą sugerować odchylenie względem dotychczas obserwowanego trendu. Jednym z czynników jest wzrost przepustowości w kanale upstream. Historycznie, przepustowość w kanale upstream znacząco odstawała w stosunku do wyższych przepływności kanału downstream. Trend ten odzwierciedlał to, w jaki sposób abonenci korzystali z Internetu. Początkowo użytkownicy koncentrowali się na dostępie do treści online oraz pobieraniu ich na swoje komputery, generując tym samym duże transfery plików lub ruch na stronach internetowych. Ruch z kanału upstream zazwyczaj ograniczał się do uwierzytelniania protokołów. W rezultacie protokoły dostępu, takie jak DSL i DOCSIS, ewoluowały jako asymetryczna ścieżki. Ostatnie obserwacje zmuszają nas do ponownego zbadania tego trendu. Technologia PON obsługuje symetryczną przepustowość dla kanału upstream i downstream. Chociaż abonenci początkowo nie mieli potrzeby symetrii, operatorzy kablowi znaleźli się pod presją ze strony dostawców konkurencyjnej technologii PON. Usługa symetryczna była czymś, czego sieci HFC nie mogły w prosty sposób zaoferować. Co więcej, sposób korzystania z Internetu ulega zmianie. Jak już wspominaliśmy, początkowo użytkownicy korzystali z pasma przede wszystkim w kierunku downstream. Jednak dzięki nowym serwisom, takim jak YouTube, które umożliwiają użytkownikom przesyłanie filmów, a także usługom chmurowym umożliwiającym przechowywanie plików i tworzenie kopii zapasowych, dramatycznie rośnie popyt na przepustowość w kierunku upstream. Oczekuje się, że zmiana ta spowoduje przesunięcie krzywej wzrostu pasma upstream w górę, w kierunku krzywej przepustowości downstream. Historycznie, technologia dostępowa była czynnikiem ograniczającym wykorzystanie, ponieważ zapotrzebowanie na przepustowość przekraczało możliwości operatorów kablowych. Za każdym razem, gdy poziom usługi został zwiększony, wzrastało także średnie wykorzystanie. Jednak dane zebrane wśród operatorów wielosystemowych zdają się wskazywać, że chociaż billboard speeds nadal rosły na poziomie 50% CAGR, średnia 13 z 38

14 przepustowość w obecnej dekadzie nie przyrastała aż tak szybko. W ciągu ostatniej dekady średnie wykorzystanie przepustowości w kierunku downstream w sieciach operatorów kablowych wzrosło o 36% CAGR, natomiast średnie wykorzystanie przepustowości dla upstream zwiększyło się o 17% CAGR. Można interpretować to jako sytuację, w której technologia wreszcie umożliwia dostarczenie przepustowości, która pozwala dogonić i przekroczyć zapotrzebowanie na pasmo. Inna interpretacja zakłada, że ruch staje się coraz bardziej wahliwy, ze względu na rosnącą różnicę między maksymalnym a średnim wykorzystaniem. Jeśli przepustowości oferowane przez operatorów wielosystemowych rzeczywiście dogoniły i przekroczyły popyt, dostawcy usług mogą zwolnić w wyścigu reklam coraz wyższych przepustowości. Technologie takie jak DOCSIS 3.1, który zwiększył dostępną szerokość pasma w upstream ie, oraz perspektywiczna technologia FDX, która jeszcze bardziej zwiększy przepustowość kanału upstream, będą odpowiadać na rosnące zapotrzebowanie na pasmo w kanale zwrotnym. 14 z 38

15 DOCSIS 3.1

16 DOCSIS 3.1 DOCSIS 3.1 jest kompatybilnym rozszerzeniem specyfikacji DOCSIS 3.0, która zapewnia lepszą wydajność widmową (więcej bitów/hz) i szersze kanały dla kanałów downstream i upstream. Specyfikacja zapewnia ulepszoną wydajność widmową dzięki wykorzystaniu wielu technik, w tym: Modulacja OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) Wykorzystanie wyższych modulacji (4096QAM i wyższych) LDPC (Low-Density Parity Check) - efektywniejsza korekcja błędów Dynamicznie dostosowywaną modulację i wydajność bitową to zmiennych warunków szumowych w zakresie całego spektrum kablowego Liczne profile modulacji w celu zapewnienia różnych parametrów modulacji dla różnych modemów w zależności od specyfiki ich współczynników szumu. 16 z 38

17 Ze względu na swoją moc, Gwarantowana jest kompatybilność wsteczna, ponieważ kanały DOCSIS 3.0 i DOCSIS 3.1 mogą współistnieć w widmie sieci HFC. Ponadto, modemy DOCSIS 3.1 będą działać z platformami CMTS DOCSIS 3.0, a platformy CCAP DOCSIS 3.1 będą wspierać funkcjonowanie modemamów DOCSIS 3.0. elastyczność i kompatybilność, wielu operatorów wierzy, że DOCSIS 3.1 pozwoli przedłużyć żywotność ich sieci HFC o co najmniej kilka lat. Rzeczywista możliwość wydłużenia okresu użytkowania infrastruktury HFC w oparciu o DOCSIS 3.1, zależy od wielu różnych czynników, w tym: rocznej stopy wzrostu przepustowości wykorzystywanej przez abonentów; ilości dzielonych węzłów; a także poziomu inwestycji, które operatorzy chcą wykonać w swoich sieciach w celu zwiększenia efektywności wykorzystania pasma transmisyjnego oraz podniesienia jakości infrastruktury HFC (tj. SNR). 17 z 38

18 R E M OTE P H Y

19 Technologia Remote PHY Architektura rozproszona oparta o technologię Remote PHY przenosi warstwę DOCSIS PHY do cyfrowego węzła optycznego, zamieniając analogowe połączenia optyczne między stacją czołową a węzłem na cyfrowe. Dużą zaletą tego podejścia jest znacznie wyższa wydajność infrastruktury. Co więcej, pozostawienie warstwy MAC wewnątrz stacji czołowej pozwala na łatwiejszą kontrolę i skalowanie. 19 z 38

20 CCAP MAC CORE REMOTE PHY NODE Mobile backhaul MLSR MAC (DS) MAC (US) 10G DIGITAL OPTICS Digital Optics (Optical Ethernet / PON) DIGITAL OPTICS PHY (DS) PHY (US) DAC ADC COAXIAL NETWORK Business access Home access Digital Optics RF Signal Rysunek. Distributed Access Architecture (DAA) 20 z 38

21 Pewne jest, że wdrożenie technologii Remote PHY zmieni sposób, w jaki tradycyjne sieci HFC są instalowane, testowane i utrzymywane, szczególnie w odniesieniu do warstwy optycznej. Bez wątpienia Remote PHY dostarcza szereg korzyści dla infrastruktury HFC. Wprowadzenie cyfrowych połączeń optycznych umożliwia operatorom korzystanie z rozwiązań, które są bardziej efektywniejsze kosztowo i mają ugruntowaną pozycję w branży. Co więcej, dzięki wykorzystaniu szerszego spektrum zwiększa możliwości w zakresie przetwarzania danych. Z drugiej strony, obecnie operatorzy muszą zarządzać nie tylko licznymi systemami CCAP, ale także wieloma węzłami zawierającymi RPD, które są połączone w architekturze Leaf- Spine. Ponadto węzły optyczne i systemy CCAP mogą być dostarczane przez różnych dostawców. W tym przypadku kluczowe jest zapewnienie interoperacyjności wszystkich komponentów. Operatorzy zainteresowani wdrożeniem Remote PHY już dziś zmagają się z wyzwaniami związanymi z projektowaniem, uruchomieniem i zarządzaniem CIN, a także z trudnościami w obsłudze istniejących usług za pośrednictwem nowej infrastruktury. W rezultacie operatorzy wielosystemowi oraz ich dostawcy technologiczni angażują się w działania mające na celu zapewnienie pomyślnej transformacji sieci HFC. 21 z 38

22 Rysunek. REMOTE PHY CCAP Core (MAC) Node + RPHY Module (PHY) 22 z 38

23 Testy interoperacyjności Remote PHY w oparciu o CCAP Core Simulator CCAP Core Simulator umożliwia testowanie Remote PHY Device (RPD) pod kątem zgodności ze specyfikacją Remote PHY oraz gotowości do wdrożenia. 23 z 38

24 Operatorzy kablowi mogą wspierać proces walidacji interoperacyjności. W rezultacie mogą oni osiągnąć pełną interoperacyjność dowolnego CCAP (Converged Cable Access Platform), RPD (Remote PHY Device) oraz modemu kablowego przeprowadzając testy za pomocą platformy CCAP Core Simulator. Rozwiązanie stworzone przez VECTOR TECHNOLOGIES pozwoli operatorom wielosystemowym usprawnić efektywność biznesową oraz podeniść rentowność w procesie ewolucji sieci w kierunku architektury rozproszonego dostępu. W ciągu ostatnich kilku miesięcy eksperci VECTOR TECHNOLOGIES brali udział w inicjatywie OpenRPD oraz testach interoperacyjności Remote PHY organizowanych przez CableLabs. Aby w pełni wykorzystać środowisko laboratoryjne, firma stworzyła opartą na oprogramowaniu platformę walidacji - CCAP Core Simulator (CCS). Platforma CCS emuluje CCAP Core z wszystkimi logicznymi funkcjami wymaganymi do prawidłowego działania RPD, przy pełnym zachowaniu zgodności ze specyfikacjami MHAv2. Platforma CCS ułatwi walidację zgodności RPD z przyjętymi standardami. W ciągu najbliższych kilku lat operatorzy kablowi będą wdrażać setki urządzeń CCAP i tysiące RPD w swoich sieciach. Dlatego też interoperacyjność pomiędzy rozwiązaniami różnych dostawców powinna być jednym z głównych celów w długim okresie. W przyszłości rozwiązanie to umożliwi także szybką adaptację do technologii Full Duplex DOCSIS 3.1 oraz wszelkich zmian w specyfikacjach MHAv2. 24 z 38

25 Architektura MutliCore w sieciach DOCSIS W ciągu ostatnich kilku lat rozwiązanie CCAP (Converged Cable Access Platform) zaczęło być postrzegane jako następca produktów CMTS i EQAM. W swojej podstawowej formie CCAP umożliwia integrację szybkiego transferu danych oraz transmisji video typu broadcast i narrowcast na bardzo dużą skalę, gdzie każda grupa serwisowa ma dostęp do pełnego spektrum usług. Wybierając jedną zintegrowaną platformę, operatorzy dążą do optymalizacji wykorzystywanych urządzeń i obniżenia kosztów eksploatacji. Złożoność platform CCAP oraz rosnące tempo dostarczania nowych usług abonenckich tworzą nowe wyzwania dla operatorów. Nowe wersje oprogramowania wprowadzające nowe funkcjonalności wymagają szybkiej adaptacji i wdrażania. Jeden wielki monolityczny system działający w CCAP może nakładać pewne ograniczenia w kwestii sprawnego przystosowania platformy do zmieniających się usług. Technologia Remote PHY pozwoli na migrację z jednego CCAP dla wszystkich usług do MultiCORE CCAP (multi CCAP Cores), gdzie każdy z rdzeni może dostarczać dedykowane funkcje, takie jak dane, video, OOB oraz inne przyszłe usługi. Elementy w architekturze MultiCore mogą być lokalizowane lub zarządzane przez różne grupy operacyjne w zależności od ich funkcji. W ten sposób system odpowiedzialny za narrowcas może być zarządzany przez zespół video obsługujący lokalną stację czołową, natomiast część odpowiedzialna za broadcas może być 25 z 38

26 sterowana z poziomu głównej stacji czołowej. W obu przypadkach usługi przekazywane są do tego samego RPD. Architektura MutliCore pozwala także Zalety architektury MultiCore: na lepszą implementację redundancji. W przeciwieństwie do zintegrowanego CCAP, funkcje utrzymania systemu, takie jak aktualizacje oprogramowania lub wymiana modułów, mogą być wykonywane niezależnie dla każdej usługi. Każda funkcja może być Regularne i szybsze aktualizacje oprogramowania wprowadzające nowe funkcje i usługi Większa dostępność i łatwość zarządzania Prostsze procedury testowania i walidacji obsługiwana przez oddzielne rdzenie w trybie active/standby. 26 z 38

27 Rekomendowane rozwiązania Remote PHY Arris E6000n Remote PHY Device W kolejnym kroku ewolucji w kierunku całkowicie cyfrowej stacji czołowej, architektura rozproszona (DAA) rozszerza cyfrową część stacji czołowej / HUB o węzeł światłowodowy i umieszcza interfejs cyfrowy/rf na styku medium światłowodowego i koncentrycznego. Ten strategiczny ruch oferuje wiele potencjalnych korzyści, w tym zwiększoną przepustowość, wyższe wydajności światłowodu (długość fali i odległość), łatwiejszą obsługę stacji dzięki optyce cyfrowej, mniejsze obciążenia przestrzeni i systemów zasilania oraz współpracę z systemami NFV / SDN oraz technologiami FTTx. Zarówno CCAP Core, jak i Remote PHY Device (RPD) firmy Arris są zgodne ze specyfikacją CableLabs Modular Headend Architecture (MHAv2). Podejście to zakłada przeniesienie warstwy PHY z CCAP do węzła lub Remote PHY Shelf, pozostawiając obsługę warstwy MAC, provisioning i funkcje monitorowania w stacji czołowej. Rozwiązanie E6000 CCAP Core działa na platformie sprzętowej Gen 2 E6000 (E6000 Chassis, RSM-2, DCAM-2 i UCAM- 2). RPD są dodatkowymi modułami dla istniejących węzłów ARRIS. Producent prwięcej informacji o rozwiązaniu Arris E6000n Remote PHY Device Fiber Deep, E6000n RPD dla węzłów NC4000 i NC2000 oraz E6000n RPD dla Remote PHY Shelf. Więcej informacji o rozwiązaniu Arris E6000n Remote PHY Device 27 z 38

28 ARRIS NC2000 Series Optical Nodes Rozwiązanie w postaci węzła NC2000 jest przeznaczone do różnych zastosowań w architekturze HFC lub Fiber Deep. Dzięki dolnemu wejściowemu portowi światłowodowemu i trzem koncentrycznym portom wyjściowym, modułowa konstrukcja węzła ma wysokie poziomy wyjściowe RF i segmentację 2 2. W zależności od potrzeb węzeł może być montowany na ścianie lub podstawie. Węzeł NC2000 zawiera wzmacniacz RF oraz trzy gniazda modułów, które mogą być zapełniane zgodnie z wymaganiami architektury sieci - elastyczność jest kluczową cechą tego węzła. Dwa z tych gniazd są najczęściej używane do modułu odbiornika i cyfrowego modułu kanału zwrotnego, przy czym trzecie gniazdo jest zwykle wykorzystywane do redundancji kanału dosyłowego lub segmentacji. Węzeł może być również wyposażony w inne moduły ARRIS, takie jak przełącznik optyczny, EDFA lub transponder DWDM, optymalizując wydajność i niezawodność dla szerokiej gamy zastosowań. Platforma może być wyposażona w cyfrowy kanał zwrotny, a po skonfigurowaniu z modułami SFP, które wybiera użytkownik, obsługuje długości fali 1310 nm, 1550 nm lub CWDM / DWDM. Alternatywnie, nadajnik-odbiornik DT4000 serii 2-fer może akceptować podwójne wejścia RF dla dwóch niezależnych segmentów oraz wybrany przez użytkownika moduł SFP do obsługi dowolnej z tych samych długości fal. NC2000 zawiera zintegrowany system monitorowania i zarządzania, eliminując potrzebę stosowania kosztownych transponderów monitorujących oraz alokacji pasma przesyłu w obu kierunkach dla częstotliwości komunikacyjnych transpondera. 28 z 38

29 Zaletami technicznymi platform serii NC2000 jest bogata oferta wymiennych modułów oraz technologia cyfrowego kanału zwrotnego. Zaletą jest również fakt, że wszystkie moduły można wymieniać bez konieczności odłączania zasilania. Operatorzy mogą dodawać kolejne usługi dostępowe, podłączając moduły Remote PHY, PON lub Ethernet, zapewniając monitorowanie poprzez zintegrowaną wtyczkę do zarządzania siecią bez konieczności inwestowania w kosztowne transpondery monitorowania. Więcej informacji o rozwiązaniu ARRIS NC2000 Series Optical Nodes ARRIS NC4000 Series Optical Nodes Platforma Arris NC4000 wspiera rózne zaawansowane architektury. Idealnie sprawdza się w przypadku sieci Fiber Deep i HFC. Została zaprojektowana w celu zapewnienia najwyższej niezawodności, elastyczności i możliwości adaptacji w terenie. Dzięki wysokiemu poziomowi wyjściowemu, do 64 dbmv (przy 1218 MHz) na każdym z czterech portów RF wzmacniacza wyjściowego OA4xxx, węzeł NC4000 może zostać użyty do rozszerzenia zasięgu sieci koncentrycznej. NC4000 wspiera segmentację w stopniu 4 4 dla zastosowań w sieci HFC oraz w stopniu 2 2 dla sieci Fiber Deep. Dla toru zwrotnego jest to osiągane dzięki uniwersalnemu DT4250 Digital Transceiver, obsługującemu wiele możliwości konfiguracji transmisji. DT4250 charakteryzuje się zwiększoną wydajnością, posiada zintegrowany monitoring oraz możliwość kaskadowania daisy chaining węzłów optycznych w cyfrowym kanale zwrotnym.transmisja w kanale upstream możliwa jest dzięki 29 z 38

30 wymiennym modułom SFP obsługującym dł. fali 1310 nm, 1550 nm i CWDM / DWDM, co umożliwia wdrażanie usług wymagających dużej przepustowości na obszarach ubogich w światłowody, przy jednoczesnym zmniejszeniu zapotrzebowania na energię i zasilanie. i technologie nowej generacji, takie jak Node PON, Remote PHY i inne, umożliwiając tym samym świadczenie obecnych i przyszłych usług. Więcej informacji o rozwiązaniu ARRIS NC4000 Series Optical Nodes ARRIS E6000r Remote PHY Shelf umożliwia fizyczne przybliżenie sieci optycznej do abonentów, a jednocześnie ułatwia wprowadzanie zmian w stniejących sieciach HFC, zmniejszając potrzebę modyfikowania węzłów - działa z węzłami dowolnego dostawcy. NC4000 umożliwia wykorzystanie szerokiej gamy wzmacniaczy EDFA i przełączników optycznych w celu zwiększenia zasięgu włókien, możliwości routingu i niezawodności systemu. Zintegrowany zdalny monitoring jest zapewniany przez cyfrowy odbiornik kanału zwrotnego z możliwością zdalnego zarządzania siecią, bez konieczności inwestowania w kosztowne transpondery monitorowania. Platforma NC4000 obsługuje również architektury ARRIS E6000r Remote PHY Shelf 2RU shelf mieszczący do 3 urządzeń RPD E6000r Remote PHY Shelf to 19-calowa jednostka do montażu w racku, która może pomieścić do trzech urządzeń E6000n Remote PHY Devices (RPDs). RPD działają w połączeniu z CCAP Core, aby przesunąć warstwę PHY z CCAP głębiej do sieci, bliżej klienta. Warstwa MAC, provisioning i funkcje monitorowania pozostają w stacji czołowej. RPD zapewnia pełną obsługę pasma dla telewizji cyfrowej, VoD i DOCSIS 3.0 oraz DOCSIS 3.1, a także współpracę z przyszłymi systemami NFV / SDN / FTTx. 30 z 38

31 Przykłady zastosowania Arris E6000r R-PHY Shelf Zewnętrzne szafki uliczne, w nie kontrolowanych warunkach, Mniejsze HUBy, szczególnie tam, gdzie zasilanie jest wyzwaniem, Zastąpienie dotychczasowej infrastruktury CMTS, pokonanie ograniczeń względem kanałów i wykorzystanie możliwości DOCSIS 3.1, W budynkach, takich jak jednostki wielorodzinne oraz biura, szczególnie nowsze, które posiadają łączność światłowodową. Więcej informacji o rozwiązaniu ARRIS E6000r R-PHY Shelf 31 z 38

32 Infrastruktura FTTx

33 Infrastruktura FTTx Migracja do architektury N+0 oznacza wyprowadzenie światłowodu w głąb infrastruktury, jak najbliżej abonentów. To tylko jeden ze scenariuszy tego, co określa się mianem FTTx, gdzie x zależy od tego, jak głęboko w sieci umieścimy włókno światłowodowe. W przypadku N+0 używa się także nazywy FTTLA (fiber to the last active) lub FTTC (fiber to the cabinet lub fiber to the curb). Istnieją również inne typy architektur FTTx, które mogą wspierać wzrost przepustowości po stronie abonentów. FTTH (Fiber to the home), FTTP (Fiber to the premise) Poprowadzenie światłowodu aż do domu konsumenta jest kolejnym i ostatnim krokiem w procesie migracji sieci zakładającym umieszczenie włókna jak najbliżej abonenta. PON (Passive Optical Network) to technologia zapewniająca bezpośrednie połączenie optyczne między stacją czołową a domem abonenta. Obecnie technologie PON obsługują przepustowości: 1 Gb/s, 2,5 Gb/s i 10Gb/s. Docelowo prawdopodobnie możliwe będzie także dostarczenie przepustowości 40+ Gb/s. W przypadku operatorów wielosystemowych, jest to technologia nakładkowa na infrastrukturę DOCSIS HFC, nie oferująca żadnej formy kompatybilności wstecznej z DOCSIS. 33 z 38

34 RFoG PON może znaleźć kilku konkurentów w przestrzeni FTTH. Jednym z nich jest technologia RFoG (Radio Freqency over Glass). Technologia ta umożliwia operatorom przesyłanie swoich standardowych sygnałów RF (np. DOCSIS, video MPEG-TS, analog) aż do domów abonentów za pośrednictwem światłowodu. RFoG wymaga umieszczenia w każdym domu specjalnego ONU (Optical Network Unit), który jest odpowiedzialny za przetwarzanie sygnałów optycznych przesyłanych przez światłowód na sygnały elektryczne, w podobny sposób jak typowy węzeł światłowodowy. Technologia ta oferuje kilka korzyści dla operatorów: Umożliwia ona operatorom rozpoczęcie transformacji sieci HFC w FTTH, przy zachowaniu kompatybilności wstecznej z istniejącymi terminalami abonenckimi. Pozwala na zwiększenie efektywności widmowej w pasmie RF oraz poprawę jakości parametrów, szczególnie w torze zwrotnym. RFOG eliminuje potrzebę stosowania węzłów HFC czy wzmacniaczy RF, co może prowadzić do poprawy SNR i wyższych stopni modulacji. RFOG może rozszerzyć systemy transmisji 34 z 38

35 GPON GPON, czyli Gigabit Passive Optical Network, to pasywna sieć optyczna, gdzie prędkości transmisji osiągają poziom od 2,4 Gbit/s poprzez 10 Gbit/s dla 10 GPON, a nawet 40 Gbit/s dla wersji 40GPON. Światłowód jako medium transmisyjne pozwala na świadczenie wysokiej jakości usług Triple Play. W ostatnich latach pasywne sieci optyczne stały się najbardziej pożądanymi sieciami dostępowymi. Technologia GPON pozwala na uzyskanie transmisji o wysokich przepływnościach z wykorzystaniem sieci światłowodowej budowanej w architekturze pointto-multipoint, z jednoczesnym ograniczeniem występowania elementów aktywnych. Tego typu urządzenia pojawiają się wyłącznie w centralnym punkcie sieci (OLT) oraz jako urządzenia klienckie (ONT/ONU). Taka architektura korzystnie wpływa na ograniczenie kosztów CAPEX w okresie budowy i wdrażania, jak również obniżenia kosztów OPEX w późniejszej eksploatacji. Dzięki zastosowaniu odpowiednio dobranych urządzeń końcowych, GPON pozwala na proste przejście z medium optycznego na tradycyjne miedziane i wykorzystanie np. technologii VDSL, Ethernet lub podobnej. Technologia GPON ma także swoje ograniczenia. Przede wszystkim, niemożliwe jest mnożenie rozgałęzień łączy w nieskończoność, zawsze istnieje maksymalna liczba użytkowników końcowych. Co więcej, istotna jest moc sygnału - operator musi dostarczyć taki poziom mocy, który pozwoli zapewnić usługę na najdalszych odgałęzień sieci. Budowa infrastruktury GPON to także wymagająca praca inżynieryjna. Konieczne jest odpowiednie zabezpieczenie włókien światłowodowych, łącznie ze wszystkimi elementami sieci pasywnej, przez studzienki, drop-boxy, skrzynki rozdzielcze, aż do ONU. 35 z 38

36 Podsumowanie

37 sieci - podsumowanie Modernizacja sieci HFC wydaje się być konieczna, aby zapewnić konkurencyjność usług operatorów kablowych względem dostawców usług korzystających z innych typów sieci dostępowych, w szczególności GPON i XG-PON. Nowe wymagania rynku napędzające wzrost przepustowości, takie jak zapewnienie symetrycznego łącze w kierunku upstream i downstream, motywują operatorów do podejmowania strategicznych decyzji, które pozwolą na dalszy rozwój biznesu. Operatorzy mogą wybierać spośród wielu narzędzi, które pozwolą im realizować plany migracji sieci. Narzędzia te obejmują m.in. podział węzłów i segmentację, architektury scentralizowane vs architektury rozproszone, DOCSIS 3.1, HFC vs FTTH, a także RFoG vs PON dla FTTH. Optymalny wybór zależy od parametrów sieci, popytu i rozkładu statystycznego abonentów na poszczególne usługi oraz od konkretnej sytuacji każdego operatora, przy uwzględnieniu ograniczeń logistycznych, operacyjnych i zasobowych, a także dotychczasowej infrastruktury i budżetu. Dodatkowe czynniki, które należy rozważyć, obejmują bieżący i docelowy rozmiar grupy serwisowej, czas przejścia z video QAM na IP video oraz ramy czasowe względem potrzeb świadczenia usług symetrycznych. Nie istnieje jedno optymalne rozwiązanie, które będzie odpowiedzią na potrzeby każdego operatora. 37 z 38

38