Die Entwicklung von Kabelmodem-Abschlusssystemen

In einer sich ständig verändernden Welt muss sich alles weiterentwickeln, um relevant zu bleiben. Dies gilt sicherlich für die heutigen MSO-Zugangsnetze. Mit zunehmender Nutzung datenintensiver Anwendungen wie IP-Video, HD-TV, Online-Spiele und andere OTT-Dienste haben MSOs festgestellt, dass ihre alten Netzwerkarchitekturen nicht mit den Bandbreitenanforderungen ihrer Abonnenten Schritt halten können.

In einem früheren Blogsprachen wir über die allgemeinen Auswirkungen verteilter Zugriffsarchitekturen wie Remote-PHY (R-PHY) auf die Verbesserung der Fähigkeiten von Legacy-HFC-Topologien. Hier untersuchen wir die Entwicklung von MSO-Netzwerken etwas detaillierter, indem wir uns auf die Wirkung von R-PHY auf eine der kritischsten Komponenten eines MSO-Netzwerks konzentrieren – das Kabelmodem-Terminierungssystem.  

Sie können Abonnenten ohne CMTS nicht bedienen

Wie Sie wahrscheinlich wissen, Ein Cable Modem Termination System (CMTS) ist eine Komponente, die digitale Signale mit Kabelmodems in einem Kabelnetz austauscht. Das CMTS ermöglicht MSOs, die Verbindungen zwischen ihren Abonnenten und dem Internet zu verwalten. Lassen Sie uns die klassische Architektur ein wenig dekonstruieren. Das CMTS, das sich in der Kopfstelle eines MSO befindet, empfängt Signale über das HFC-Netzwerk von Teilnehmer-Kabelmodems, die in Zugangsknoten gruppiert sind. Das CMTS wandelt diese Signale dann in IP-Pakete um und sendet sie über einen Switch an einen Router zur ausgehenden Übertragung über das Internet.

Natürlich können unterschiedliche CMTS unterschiedliche Anzahlen von Knoten und Kabelmodems bedienen. Einige Kopfstellen benötigen mehr als ein CMTS, um sicherzustellen, dass das Netzwerk des MSO die gesamte Kabelmodempopulation innerhalb der Knoten handhaben kann. Ein CMTS hat normalerweise sowohl eine Ethernet- (oder SONET usw.) als auch eine HF-Schnittstelle. Das CMTS empfängt Downstream-Verkehr über die Ethernet-Schnittstelle, der dann über eine mit dem HFC-Netzwerk verbundene HF-Schnittstelle nach außen geht. Upstream-Datenverkehr wird von Kabelmodems in umgekehrter Richtung zum Internet geleitet.

Hier wird das CMTS-Design aus evolutionärer Sicht interessant. MSOs sind mit zwei Arten von CMTS-Architekturen vertraut – integriert und modular. Ein integriertes CMTS behält alle seine Komponenten in einem Chassis, während ein modulares CMTS, wie Sie sich vielleicht denken können, in eine PHY (Edge QAM) und eine DOCSIS MAC-Komponente namens Core aufgeteilt ist. Es ist das modulare CMTS, das in den letzten Jahren den evolutionären Ausgangspunkt für MSO-Zugangsnetze der nächsten Generation und eine Verschiebung in der Beziehung zwischen dem Knoten und dem CMTS bereitgestellt hat.

Von zentralisiert zu verteilt: Die neue CMTS-Knoten-Beziehung

Da sich MSOs weiterentwickeln, um die Bandbreitenanforderungen ihrer Abonnenten zu erfüllen und mit rein glasfaserbasierten Architekturen wie FTTH wettbewerbsfähig zu bleiben, wenden sie sich Distributed Access Architectures (DAA) zu. Durch die Virtualisierung und Dezentralisierung von Headend- und Netzwerkfunktionen kann DAA die verfügbare Bandbreite der bestehenden HFC-Netzwerkinfrastruktur von MSO erhöhen. Wie passiert das genau?

Bei einer Remote-PHY-DAA-Architektur wird die physikalische Schicht des OSI-Modells vom CMTS der Kopfstelle zu den digitalen Glasfaserknoten am Ende des Netzwerks, näher an den Kabelmodems der Teilnehmer, verschoben. Um dies noch weiter zu reduzieren: Durch Verschieben des PHY-Schaltungs- (oder EQAM-) Teils des herkömmlichen CMTS in den Zugangsknoten wird die analoge Glasfaser, die zwischen der Kopfstelle und dem Knoten verläuft, digital, was einen höheren Durchsatz ermöglicht.

Mit Remote MAC-PHY werden sowohl die physischen als auch die MAC-Teile (Media Access Control) des CMTS auf den Knoten verschoben. Im Wesentlichen gewinnt der Knoten viel von der Leistung des traditionellen Headend-CMTS. Bei nur Remote-PHY bleibt der CMTS-Kern in der Kopfstelle, wo er sich um die MAC-Schicht kümmert. Remote MAC-PHY bringt DAA einen Schritt weiter, indem es eine weitere wichtige Komponente des CMTS an den Knoten verteilt. Remote-PHY und Remote-MAC-PHY, die durch die frühere Inbetriebnahme modularer CMTS ermöglicht wurden, stellen eine enorme Veränderung in der CMTS-Knoten-Beziehung dar. Wo sie einst getrennt waren, überschneiden sich jetzt ihre konzeptionelle und physische Präsenz in einem HFC-Netzwerk der nächsten Generation eines MSO.

Die Zukunft der CMTS-Entwicklung: Auf dem Weg zur vollständigen Virtualisierung

Da sich MSOs damit auseinandersetzen müssen, dass ihnen die Kapazität aufgrund der Abonnentennachfrage nicht ausgeht, bieten Remote-PHY und Remote MAC-PHY das nächste grundlegende Sprungbrett zur Verbesserung der Netzwerkbandbreite und Erschwinglichkeit, insbesondere aus Immobilienperspektive. Hier erweist sich die Virtualisierung als attraktive Option. Aufbauend auf der modularen CMTS- und Remote-PHY-Grundlage arbeiten einige MSOs bereits daran, das Routing des Datenverkehrs und das Modemmanagement in eine vollständig virtualisierte Umgebung zu verlagern.

Einfach ausgedrückt: MSOs beginnen, von speziell entwickelter CMTS-Hardware auf softwarebasierte Plattformen umzusteigen, die auf weniger kostspieligen Servern ausgeführt werden können. Anstatt das Betriebssystem eines CMTS direkt auf dem Headend-Chassis laufen zu lassen, kann ein MSO virtuelle Maschinen die benötigte CMTS-Funktionalität bereitstellen lassen. Dies birgt das Potenzial, Energie, Platz und Kühlung innerhalb der Kopfstelle einzusparen. Da die Virtualisierung immer beliebter wird, erhalten MSOs sogar noch mehr Flexibilität bei der Gestaltung ihrer Architekturen. Im Wesentlichen könnten sie ihre Server, auf denen die virtuelle DOCSIS-Software ausgeführt wird, an einem Hub-Standort, einer Kopfstelle oder sogar einem Rechenzentrum platzieren. Obwohl die Virtualisierungstechnologie noch in den Kinderschuhen steckt, hat sie das Potenzial, die Kabelindustrie in den nächsten Jahren zu verändern.

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