Arquitectura de acceso distribuido

¿Qué es una arquitectura de acceso distribuido?

La arquitectura de acceso distribuido (DAA) es un método para descentralizar las redes de cable al reubicar funciones que normalmente residían en la cabecera o el hub en nodos inteligentes de fibra óptica, más cerca del suscriptor. Al alejar estas operaciones del hub, se alivian las limitaciones de espacio, el hardware y la refrigeración de la cabecera a medida que el número de nodos continúa creciendo exponencialmente. Se emplea un enlace de fibra óptica Ethernet de 10 Gb para conectar el resto de componentes al nodo inteligente que sustituye el enlace óptico analógico previo. 

A medida que la arquitectura de acceso distribuido ha tomado forma, han surgido variaciones que desplazan estratégicamente determinadas secciones de la arquitectura en sentido descendente. La arquitectura de capa física remota (R-PHY) desplaza la modulación y la demodulación al nodo de fibra óptica, y deja otras funciones en la cabecera. La arquitectura Remote MAC-PHY (o R-MACPHY) también ubica la capa MAC de procesamiento en el nodo. De esta manera, en la cabecera solo quedan servidores, conmutadores y enrutadores. 

Un tercer enfoque que se conoce como arquitectura Split-MAC consiste en desplazar la capa física, pero solo una sección de la capa MAC funciona con el nodo de fibra óptica. La implementación de las arquitecturas R-PHY y R-MACPHY también se puede abordar por etapas, en función de las preferencias y el equipo existente del operador.

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¿Qué es una arquitectura CCAP distribuida? 

La tecnología CCAP distribuida es un subgrupo de arquitectura de acceso distribuido que se basa en la plataforma convergente de acceso por cable introducida en 2011. La tecnología CCAP se diseñó para actualizar y reemplazar los sistemas de terminación de módem de cable (CMTS) en la cabecera al unificar todas las funciones de conmutación, enrutamiento y QAM, y transmitir datos y vídeo desde el mismo dispositivo. 

Todos los canales se hicieron digitales y todo el tráfico pasó a basarse en IP. Así pues, no se necesitaba la función de combinador en la cabecera. La sustitución de los CMTS por la tecnología CCAP supuso un aumento de la eficiencia gracias a un menor consumo de energía, así como una mejora general de la calidad del servicio. Sin embargo, no trajo consigo ningún ahorro sustancial en términos de espacio, ya que el tamaño de los equipos físicos no cambió significativamente.

La tecnología CCAP supone un avance considerable gracias a la implementación de la arquitectura CCAP distribuida. Al igual que las arquitecturas DAA, la capa física y la capa MAC de DOCSIS, o ambas, se pueden migrar al nodo inteligente. Los problemas de sincronización causados por la separación de la capa física y la capa MAC se pueden erradicar combinando estas funciones en el nodo.

Implementación de la arquitectura de acceso distribuido 

La implementación de la arquitectura CCAP convencional, dado que se ensambló finalmente con el inicio de la arquitectura de acceso distribuido, constituye un gran ejemplo de los enfoques moderado y avanzado de la implementación a medida que la tecnología cambia rápidamente. Los enfoques por fases de la implementación pueden resultar los más asequibles, ya que la logística de gastos operativos puede hacerse cada vez más compleja a medida que se migran más funciones de la cabecera a los nodos. Los operadores pueden optar también por pasar por alto todos los niveles de implementación, ya que se avecinan nuevos adelantos como la arquitectura DAA virtual.

Como ayuda en estas tareas de implementación, CableLabs ha pasado a introducir nuevas especificaciones para las arquitecturas DAA y la tecnología CCAP distribuida que normalizan la interoperabilidad entre los dispositivos para arquitecturas DAA de distintos fabricantes. La tecnología R-PHY constituye un sólido paso de implementación transicional para muchos, con un potencial de retorno de la inversión inmediato. 

Aunque el cambio de equipos puede considerarse incremental, el ingrediente común para cualquier implementación de una arquitectura de acceso distribuido es la ardua readaptación de los nodos digitales y los tendidos de fibra óptica más profundos que se conectan a ellos. A pesar de que las estrategias de implementación pueden diferir sustancialmente, lo que ya no se cuestiona es la necesidad de llevar a cabo una implementación continua de la arquitectura distribuida para respaldar la demanda. 

Ventajas de la arquitectura de acceso distribuido

Las ventajas más evidentes e importantes de la arquitectura de acceso distribuido son el espacio, la potencia y la reducción de las necesidades de los sistemas de aire acondicionado en la ubicación de la cabecera (hub). Esto adquiere un valor en alza a medida que se multiplican los anchos de banda y las velocidades de los suscriptores, y las mejoras en términos de eficiencia y densidad de los equipos de las cabeceras tradicionales pasan apuros para estar a la altura. 

El enlace óptico digital deriva en última instancia en unos menores costes de funcionamiento y mantenimiento, así como en una mejor visibilidad de la red. Al reubicar la capa física más cerca del usuario final, se mejora la calidad y el rendimiento, así como la velocidad, el nivel de ruido y la modulación, todo ello como resultado directo del cambio. 

Con un ámbito de las operaciones de la cabecera reducido, el equipo se puede consolidar con más grupos de servicio procedentes del mismo espacio físico. Esto contribuye a allanar el camino para la banda ancha gigabit-plus, de modo que se crea una arquitectura escalable que se adapta al modelo FTTx. 

La transición a la fibra digital permite la multiplexación de más longitudes de onda ópticas y niveles superiores de QAM para una mejor eficiencia espectral, lo que incrementa la capacidad general de la red a medida que la fibra óptica migra más profundamente en la red. El cable digital también es capaz de recorrer grandes distancias (80 km) con un rendimiento superior que su predecesor analógico.

Desafíos de la arquitectura de acceso distribuido

Como con cualquier avance significativo, la arquitectura de acceso distribuido conlleva también desafíos inherentes que se deben superar. La concurrida cabecera de una arquitectura convencional puede ofrecer ciertas ventajas en cuanto a determinados aspectos relacionados con la logística del mantenimiento, dado que los equipos y las conexiones están centralizados. La arquitectura DAA supone una mayor importancia y funcionalidad de los nodos de fibra óptica. Tanto es así que la solución de problemas y las actualizaciones que antes se realizaban en una sola ubicación, ahora quedan dispersadas geográficamente. 

Las posiciones de estos nodos ahora incluyen diversas instalaciones exteriores con condiciones ambientales, obviamente, más duras y que pueden ser menos favorables en algunos casos para el mantenimiento. Las pruebas ambientales de los equipos adquieren una importancia vital a la hora de mitigar estas nuevas limitaciones. La descentralización inherente a la arquitectura DAA también puede derivar en oportunidades de vandalismo, robo y otros daños en campo, con consecuencias de mayor envergadura en términos financieros y de calidad del servicio. 

Otros desafíos relacionados con la arquitectura de acceso distribuido son la interoperabilidad y la sincronización de los elementos de hardware, que anteriormente estaban ubicados juntos y que ahora podrían encontrarse a kilómetros o miles de kilómetros de distancia. Las ventajas de la arquitectura DAA compensan en gran medida estos posibles problemas, aunque son esenciales nuevos conocimientos y modos de planificación para llevar a cabo una implementación con éxito. 

Tecnología Fiber Deep y arquitectura de acceso distribuido

El proceso de acercar la tecnología de fibra óptica digital al cliente para mejorar la eficiencia y el rendimiento se conoce como Fiber Deep. Node+0 es la modalidad más extrema de Fiber Deep, en la que la fibra óptica se extiende desde la cabecera hasta el nodo de fibra óptica del último tramo que presta servicio al usuario final, y todos los amplificadores se retiran de las líneas, a excepción de aquellos en los propios nodos. Muy pocos operadores cuentan con planes significativos de Node+0 hoy en día. La mayoría están reduciendo los amplificadores en cascada a Node+3 con proyectos de evaluar la rentabilidad del n+0 con respecto a la fibra hasta el hogar (FTTH) como siguiente paso de cara al futuro.  

La tecnología Fiber Deep en sintonía con la arquitectura de acceso distribuido ofrece una alternativa viable a la FTTH con una renovación menos intrusiva de la infraestructura existente para poder llevar a cabo la implementación. Mientras muchos operadores de cable han optado por una amplia transición de la FTTH, las tecnologías DOCSIS 3.1, DAA y Fiber Deep han permitido que la infraestructura híbrida de cable coaxial y fibra óptica (HFC) sea capaz de ofrecer servicios gigabit y mantenerse a la altura de la demanda de velocidad y ancho de banda.

Arquitectura centralizada frente a arquitectura de acceso distribuido

A pesar de las numerosas ventajas de la arquitectura de acceso distribuido, algunos operadores han optado por un enfoque moderado en la adopción. La inversión a pique en la infraestructura de las arquitecturas centralizadas puede influir en la planificación de la transición desde el punto de vista del retorno de la inversión y los costes. La seguridad es otro factor importante que inclina la balanza para algunos a apostar por un enfoque centralizado. La ubicación centralizada de la cabecera se puede cerrar de forma segura y el acceso se puede monitorizar de cerca para evitar robos y sabotajes en los equipos y los datos. Las responsabilidades de mantenimiento y servicio asociadas a las arquitecturas DAA también pueden constituir un factor de peso si tenemos en cuenta que la arquitectura de acceso distribuido podría necesitar trasladarse a una zona geográfica amplia para realizar tareas de recuperación que antes se podían realizar en una ubicación centralizada y controlada. 

Ciertamente, el continuo aumento de la demanda de servicios de datos de alta velocidad saca a relucir cuellos de botella que se hacen aún más insalvables cuando se dan repuntes de uso. Para los operadores de cable, la carga en la arquitectura de la cabecera se convirtió en uno de los obstáculos más complicados de superar. 

La reducción del tamaño y la integración de los dispositivos electrónicos podrían contribuir en gran medida, pero la presión por una mayor capacidad de la cabecera aumentó tan rápidamente que fue necesario un cambio de paradigma radical. La arquitectura de acceso distribuido, la arquitectura CCAP distribuida y la tecnología Fiber Deep no solo eliminan el cuello de botella al cambiar la funcionalidad básica en sentido descendente, sino que también mejoran la calidad del servicio e introducen factores de escalabilidad para preservar el futuro de esta arquitectura a medida que la demanda crezca inevitablemente. 

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