Arquitecturas de acceso distribuido

Las arquitecturas de acceso distribuido (DAA), al igual que las arquitecturas Remote PHY, R-MACPHY y D-CCAP, gozan de una gran popularidad entre los proveedores de servicios, ya que resultan muy eficaces para ahorrar espacio en rack y energía eléctrica, además de reducir la necesidad de refrigeración en el hub de la red. Para ello, se separa al menos la capa PHY y se redistribuye en el nodo de fibra. CableLabs creó las especificaciones de la arquitectura Remote PHY that have become the standard for the industry. But this begs the question as to why there are constraints in the hub in the first place, que se han convertido en el estándar del sector para este tipo de arquitectura, junto con otras variantes posteriores. Sin embargo, esto nos lleva a la pregunta, en primer lugar, de por qué hay limitaciones en el hub.

Esto se debe a la insaciable demanda de ancho de banda por parte de los suscriptores para servicios como vídeo IP y 4k, así como otras ofertas de servicio que consumen mucho ancho de banda. Si a esto le añadimos que en la mayoría de los hogares y las empresas hay varios dispositivos que acceden a la red al mismo tiempo, es obvio por qué los proveedores se esfuerzan por prestar servicios de velocidades de gigabits para las redes domésticas y el creciente número de negocios.

Para ello, se necesita un número exponencial de segmentaciones de nodos con el fin de reducir el tamaño de los grupos de servicio de bajada. En algunos casos, el número de nodos se multiplica por cinco y hasta por diez veces a lo largo de los cinco años siguientes. Aunque esto puede aumentar las velocidades, crea también nuevos problemas en la cabecera o el hub. En el hub, se requiere más espacio, potencia y refrigeración para asimilar el número exponencial de nodos segmentados. La DAA alivia estos problemas, pero plantea ciertos desafíos a la hora de realizar pruebas en este tipo de arquitectura.

Arquitecturas de acceso distribuido

La arquitectura Remote PHY forma parte de una gama más amplia de tecnologías, conocida como arquitecturas de acceso distribuido (DAA), que alivian la congestión en el hub. En general, las tecnologías DAA, como las arquitecturas Remote PHY, R-MACPHY y D-CCAP, virtualizan y desplazan determinados elementos de la red fuera del hub para trasladarlos más cerca de los suscriptores.

Los hubs están pasando de ocupar filas y filas de equipos especializados y redes combinadoras/divisoras de radiofrecuencia a convertirse en un simple grupo reducido de enrutadores y conmutadores ópticos (similar a un pequeño centro de datos). El sector de las redes de cable ha adoptado, a nivel regional, la arquitectura R-MACPHY y, especialmente, la arquitectura D-CCAP, pero la arquitectura Remote PHY es la más extendida actualmente a nivel global debido a su temprana adopción por parte de proveedores de equipos de red consolidados y la estandarización precoz de CableLabs.

Ventajas de la arquitectura de acceso distribuido

Además de reducir los requisitos de espacio, energía y refrigeración en el hub, la DAA también elimina el enlace óptico analógico y lo sustituye por un enlace Ethernet 10G digital estándar. Esto ofrece claras ventajas para una red en evolución. Un enlace digital es más fácil de configurar y su implementación requiere menos tiempo. El enlace es más confiable y requiere menos mantenimiento y mano de obra de cara al futuro. Asimismo, también se obtiene un aumento significativo de la relación señal-ruido (SNR) mediante enlaces ópticos digitales a diferencia de los antiguos enlaces analógicos de amplitud modulada, con lo que se podrá obtener una modulación de mayor orden para los canales descendentes de DOCSIS 3.1.

El enlace Ethernet 10G ofrece a los proveedores una forma económica de añadir nuevos servicios en el futuro. Si un operador necesita crear una conexión FTTH para una pequeña empresa o un cliente con un uso intensivo de recursos, se puede llevar a cabo de forma muy económica con algún enlace Ethernet 10G que tenga cerca. El enlace digital también permite enlaces de fibra más largos en la red, de modo que se obtiene una mayor flexibilidad en sitios de hubs propensos a colapsarse. Por último, la disposición del tendido de fibra óptica dentro de la planta por medio de DAA se adapta a los planes N+0 para prepararse para el futuro despliegue de Full-Duplex DOCSIS (FDX).

Desafíos de la arquitectura de acceso distribuido en cuanto a las pruebas

La implementación de las DAA conlleva ciertos desafíos propios de cara a las pruebas. En concreto, en la DAA se elimina la fuente de radiofrecuencia del hub, lo que elimina la posibilidad de usar instrumentos de pruebas y monitorización específicos en estas ubicaciones. Este cambio afecta directamente a operaciones como la monitorización de rutas de retorno, el barrido y la transmisión de señales de etiquetadores para fugas. Existen otros muchos aspectos que afectan a las pruebas en las DAA y que describiremos más adelante.

Específicamente, en la arquitectura R-PHY también existe la posibilidad de que se introduzcan problemas de sincronización entre las capas MAC y PHY, ya que la arquitectura R-PHY separa las capas MAC y PHY, previamente ubicadas en el mismo sitio. Esta separación crea una distancia entre las dos que dificulta que se mantenga la sincronización de los relojes. Si los mensajes del protocolo de precisión de tiempo (PTP) se retrasan por algún motivo, la sincronización de los relojes puede perderse y, como resultado, los paquetes ascendentes de distintos módems colisionan y se incrementa la tasa de bits en error (BER) ascendente. La solución de este tipo de problemas resulta difícil para los técnicos que no cuentan con las herramientas ni los conocimientos adecuados para reconocer este tipo de fallas. Además, existen otras cuestiones de sincronización relacionadas con las otras variantes de DAA, aunque no son tan críticas como en el caso de la arquitectura R-PHY.

La fibra óptica forma parte desde hace tiempo de las redes HFC, pero los despliegues de la DAA agilizan en gran medida la implementación de tecnologías avanzadas de fibra óptica, como la multiplexación por división densa de longitud de onda (DWDM) ya que la fibra pasa de enlaces ópticos analógicos a enlaces Ethernet digitales.

La puesta en marcha de nodos DAA requerirá la certificación o la validación de los enlaces de la capa física que proporcionan suministro a los nuevos nodos para garantizar que las longitudes de onda de DWDM recién activadas se enruten correctamente desde el hub hasta el nodo a través de cualquier MUX/deMUX óptico (combinador/splitter óptico) y que los canales de DWDM que respaldan los diversos nodos DAA estén presentes y con los niveles correctos de potencia óptica. Esto es aplicable también a la fibra recién instalada y a las fibras analógicas existentes: después de todo, todas esas fibras existentes pueden haber transportado luz anteriormente, pero no a estas nuevas longitudes de onda de DWDM.

Las redes de DWDM son más complicadas de instalar, reparar y mantener en comparación con las tecnologías anteriores y requieren nuevos equipos compatibles. El otro desafío relacionado con la fibra que surge a raíz de la DAA es la necesidad de que muchos más técnicos cuenten con las herramientas y los conocimientos necesarios para trabajar con fibra óptica debido al aumento radical de su implementación. La migración de la tecnología Ethernet 10G de los hubs y de las cabeceras al campo supone desafíos similares. Ya no se trata de una tecnología exclusiva que manejan solo unos cuantos ingenieros expertos en hubs y cabeceras, se debe formar y equipar a los técnicos de mantenimiento para que mantengan y solucionen los problemas relacionados con los enlaces Ethernet 10G.

Asimismo, la DAA ha originado también una proliferación de fabricantes de equipos de red (NEM) en el mercado, lo que ofrece más opciones a los proveedores, pero también añade confusión y complejidad en las pruebas. Muchos NEM ofrecen herramientas de pruebas que proporcionan soluciones puntuales y que solo son parcialmente compatibles con los instrumentos de otros proveedores. Esto significa que los técnicos deben formarse y equiparse para una combinación más extensa de pruebas si desean llevar a cabo un mantenimiento y una solución de problemas más precisos en su día a día.

Cómo sacarle partido al nodo DAA

La virtualización de determinados elementos del hub para la DAA plantea, obviamente, determinados retos, pero también ofrece ventajas de cara al futuro. Los nodos DAA (a los que se hace referencia de forma genérica como dispositivos de arquitectura Remote PHY o RPD, por sus siglas en inglés) son capaces de asumir actualmente varios roles, lo que incluye la monitorización de la radiofrecuencia ascendente, la compatibilidad con funciones de campo de búsqueda y corrección para técnicos, y la compatibilidad con los barridos de retorno, incluida la interacción con medidores de campo en tiempo real. Además, proporciona el etiquetado de radiofrecuencia descendente necesario para monitorizar las fugas y solucionar los problemas de los sistemas.

En el caso de la DAA, se utilizan instrumentos para pruebas Ethernet diseñados para televisión por cable con el fin de validar la puesta en marcha de nodos DAA nuevos y solucionar problemas de sincronización de nodos R-PHY que dividen las capas MAC y PHY. Al virtualizar en el nodo DAA las funciones de análisis espectral ascendente previamente gestionadas mediante hardware instalado en el hub, se permite la continuidad de estas funciones críticas en un entorno de DAA.

El nodo DAA se puede aprovechar además para transmitir y recibir señales de telemetría de barrido con los medidores de barrido de campo existentes, lo que permite un proceso de barrido común entre los nodos tradicionales y los nodos DAA. En este caso, el técnico emplea el mismo proceso y el mismo medidor, independientemente del tipo del nodo o del instrumento que se utilice para la prestación del servicio, de modo que el técnico no tiene que enfrentarse a la complejidad de la nueva tecnología. La función de etiquetado de fugas también se virtualiza en los nodos DAA con el fin de permitir el uso de esta función básica para el mantenimiento de la planta en este nuevo entorno virtualizado.

Soluciones de pruebas y monitorización para arquitecturas de acceso distribuido

VIAVI ha desarrollado el instrumento de campo OneExpert CATV y la solución de monitorización XPERTrak para redes en las que se implementen tecnologías de DAA. El probador OneExpert CATV permite realizar pruebas en entornos tanto tradicionales como virtualizados, además de automatizarlas y ofrecer resultados de tipo pasa/falla en un panel. XPERTrak simplifica la transición a la DAA al permitir la continuidad de funciones de pruebas críticas, incluida la interacción con los medidores de campo de VIAVI usados para el barrido de retorno y las correcciones de ingresos.

En cuanto a las pruebas de Ethernet en entornos de DAA, las soluciones MTS 5800 y MAP-2100 proporcionan funciones de pruebas y monitorización en campo inigualables.

En el caso de la fibra óptica de la DAA, el módulo OTDR DWDM de la serie 4100 con Smart Link Mapper (compatible con los modelos MTS 2000, 4000 V2 y 5800), el comprobador de canal óptico DWDM OCC-56C y, cómo no, las herramientas de inspección de fibra óptica como el modelo P5000i (también compatible con las plataformas MTS) o la sonda FiberChek proporcionan todo lo necesario para implementar, certificar y solucionar problemas en los enlaces nuevos o existentes de los servicios de DWDM.

Para obtener información más detallada sobre la DAA, lea el artículo “Arquitecturas Remote PHY: desafíos operativos y oportunidades”. Encontrará información más detallada sobre las pruebas de barrido para la DAA y la tecnología DOCSIS 3.1 en la nota de la aplicación “Barridos en una red en desarrollo”.

¿No tiene mucho tiempo? Le recomendamos dos seminarios web excelentes que le pueden servir de ayuda: “Arquitectura Remote PHY: qué problemas soluciona y crea la DAA” y “Análisis de las arquitecturas de acceso distribuido”. Con estos seminarios web, se pondrá al día rápidamente.

Herramientas de VIAVI para simplificar la transición a las arquitecturas de acceso distribuido