Operational Challenges and Opportunities
リモート PHY
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Remote PHY
Remote PHY (R-PHY、R PHY、RPHY とも呼ばれる) は、ネットワークハブにおけるラックスペース、電力、冷却上の制約を効果的に緩和するため、サービスプロバイダの間で幅広く使用されています。これは、PHY レイヤーを分離して、ファイバーノードに分散させることで実現しています。CableLabs は Remote PHY 仕様を作成し、これは業界標準となっています。一方、これは、元々なぜハブに制約があるのかという根本的な疑問をかわしたものです。
これは、契約者の帯域幅に対する飽くことのない要求によるもので、4K や IP ビデオおよびその他、帯域幅の消費の激しいサービスをサポートするためです。これに加え、ほとんどの家庭および会社では、常に一時に複数の機器がネットワークにアクセスするようになっており、プロバイダーが大急ぎでギガビット速度のサービスを家庭およびますます多くの会社に提供するようになっている理由は明らかです。
これを実現するためには、下りサービスグループのサイズを縮小するために莫大な数のノード分割が必要となります。場合によっては、今後 5 年間に 5 ～ 10 倍のノード数の増加が予測されます。これにより速度を高めることはできますが、ヘッドエンドやハブで新しい問題が発生します。莫大な数のノード分割を収容するためにハブでのスペース/電力/冷却力の増加が必要となります。Remote PHY によりこれらの問題は緩和されます。
分散アクセスアーキテクチャ
Remote PHY は、ハブでの混雑を緩和する分散アクセスアーキテクチャ (DSS) と呼ばれる、より大きい技術ファミリーの一部です。一般的に、Remote PHY、R-MACPHY、R-CCAPなど、DAA テクノロジーは、ネットワークの一部の側面を仮想化して、ハブ外の契約者の近くに移動させます。
ハブは、多数の特殊機器および RF 分割/統合ネットワークの列のハウジングから単なる少数の光スイッチとルーターの集合 (ミニデータセンターに類似) へと進化しています。R-MACPHY と R-CCAP はある程度ケーブル業界で採用されていますが、Remote PHY は確立したネットワーク機器ベンダーによる早期採用および CableLabs による早期の標準化のおかげで、今日に至るまで最も普及しています。
Remote PHY の利点
Remote PHY は、ハブ内のスペース/電力/冷却要件を削減するだけでなく、アナログ光リンクを排除してコモディティデジタル 10G イーサネットリンクで置き換えます。これは、今後のネットワークに向けて明らかな利点を提供します。デジタルリンクはデプロイ時間が短く、簡単にセットアップできます。このリンクは信頼性が高く、将来的にも保守および労働力をあまり必要としません。デジタル光リンクの使用により、旧式の振幅変調リンクに比べ、大きな 信号対雑音比 (SNR) も得られ、DOCSIS 3.1 下りの高次変調を有効にしています。
10G イーサネットリンクにより、プロバイダーは将来新しいサービスを追加するための経済的なパスを作成できます。通信事業者が使用量の多い顧客や小企業への FTTH 接続を生成する必要がある場合、10G イーサネットがすでに近くにあるため、非常に経済的に達成できます。デジタルリンクではまた、ネットワーク内での長いファイバーの使用が可能で、ハブサイトの折りたたみにおいて高い柔軟性が実現されます。最後に、DAA を介してファイバーをより深く敷設することは N+0 計画と整合しており、将来の全二重 DOCSIS (FDX) ロールアウトをサポートします.
R-PHY のテストにおける課題
Remote PHY のデプロイにより、テストについて特異な課題が持ち上がります。具体的には、R-PHY はハブから RF フィードを除去するため、これらの場所で専用のテストおよび監視機器を使用できなくなります。この課題は、リターンパスの監視、スイープおよび漏れタグ付け信号の送信などのアクションに直接影響を及ぼします。
また、Remote PHY によって、これまで同じ場所にあった MAC と PHY レイヤーが離れるために、MAC と PHY レイヤー間のタイミング上の問題も生まれます。これらの分離で生じるレイヤー間の距離により、タイミングの同期の維持が困難になります。何らかの理由で Precision Timing Protocol (PTP) メッセージが遅れた場合、タイミングの同期がずれ、その結果、異なるモデムからの上りパケットが衝突し、上り BER が生じます。この種の問題を認識するために必要な知識とツールがない技術者がトラブルシューティングすることは困難です。
ファイバーが HFC の一部となってしばらく経ちますが、R-PHY のような分散アクセスアーキテクチャにより、ファイバーがアナログ光リンクからデジタルイーサネットリンクに移行するにつれて、Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)、高密度波長分割多重通信) といった先進ファイバー技術のデプロイが急速に加速されています。
リモートPHYノードの立ち上げには、新しいリモートPHYノードにフィードするファイバーの物理層リンクを認証または検証して、新しくアクティベートされた DWDM 波長が何らかの光 MUX/deMUX (光コンバイナー / スプリッター) を通してハブからノードに正しくルーティングされていること、および各種のリモートPHYノードをサポートする DWDM チャンネルが存在しており、正しい光パワーレベルであることを保証する必要があります。これら既存のファイバーはこれまでは光を搬送していたかもしれませんが新しい DWDM 波長では搬送しなくなったため、これは、新しく敷設されたファイバーと既存のアナログファイバーにとっても同様です。
DWDM ネットワークは、旧技術に比べて敷設、トラブルシューティング、保守がより複雑で、サポートするために新しい機器が必要です。R-PHY により生み出されたもう一つのファイバー関連の課題は、デプロイされるファイバー数が大幅に増えたため、ファイバー技術に長け、適切な機器を備えた技術者の必要人数が大幅に増えたことです。10G イーサネットのハブ/ヘッドエンドからフィールドへの移行によっても同様な課題が生み出されます。これはごく少数のハブ/ヘッドエンドエンジニアのみが理解していたニッチテクノロジーではなくなり、メンテナンス技術者は 10G イーサネットを適切に保守およびトラブルシューティングするためのトレーニングを受け、必要な計測器を携帯することが必要になっています。
Remote PHY はまた、市場での NEM の急増をもたらし、プロバイダーの選択肢は増えましたが、一方でテスト関連の混乱と複雑さももたらしました。多くの NEM はポイントソリューションテストツールを提供しますが、これらは他のベンダー製ツールでは部分的にしかサポートされていません。これは、いつ直面するかわからない状況を正確に保守、トラブルシューティングするために、技術者がより広範なテストツールの組み合わせのトレーニングを受け、装備を整える必要があることを意味します。
Remote PHY ユニットの活用
Remote PHY のハブの一部の側面の仮想化には、明らかに課題がありますが、将来に向けた利点もあります。R-PHY ユニット (RPU) は、上り RF の監視、フィールドでの検出と修理のサポート、およびリアルタイムフィールドメーターとのインタラクションを含むリターンスイープの有効化といった、いくつかの役割を果たします。これはまた、漏れ監視およびトラブルシューティングシステムに必要な下り RF タグ付けも行います。
Remote PHY では、CATV 用のイーサネットテスト機器を使用して、新しい R-PHY 機器の立ち上げの検証、および MAC と PHY レイヤーを分離するリモートPHYノードのタイミング問題のトラブルシューティングを行います。これまでハブにマウントされたハードウェアで行われていた上りスペクトル解析機能を RPU で仮想化することで、これらの重要機能の Remote PHY 環境での継続を可能にします。
また、RPU を既存のフィールドスイープメーターによるスイープテレメトリ信号の送受用に使用することで、レガシーとリモートPHYノード間共通スイーププロセスを行うこともできます。この場合、技術者はノードタイプや使用されているサービスプロビジョン機器にかかわらず同じプロセスとメーターを使用することで、技術者は根本的な複雑さを回避できます。漏れのタグ付機能も、リモートPHYノードで仮想化でき、この重要なプラントメンテナンス機能をこの新しい仮想化環境で有効にします。
Remote PHY 用のテストと測定ソリューション
VIAVI は、R-PHY やその他の DAA 技術をデプロイしているネットワーク用に OneExpert CATV フィールド測定器および XPERTrak 監視ソリューションを開発しました。OneExpert CATV テスターはレガシーと仮想化環境の両方で、テストできると同時に、テストを自動化して合否結果をダッシュボードに表示することができます。XPERTrak は、リターンスイープやイングレスの修正用にデプロイされている VIAVI フィールドメーターとの相互運用を含む重要なテスト機能の継続を可能にすることで R-PHY への移行を簡素化します。
R-PHY 環境でのイーサネットテストでは、MTS-5800 と MAP-2100 が他に比類のないフィールドテストと監視機能を提供します。
R-PHY のファイバー要素に対しては4100 シリーズ DWDM OTDR モジュールとスマートリンクマッパー (MTS-2000、4000V2、5800 でサポート)、 OCC-56C DWDM 光チャンネルチェッカー、および P5000i (MTS platforms) またはファイバーチェックプローブなどのファイバー検査ツールにより、DWDM サービス用の新しいまたは既存のファイバーリンクのデプロイ、認証、およびトラブルシューティングに必要なすべてを提供します。
Remote PHY の詳細については、「Remote PHY アーキテクチャ：運用上の課題と機会」をお読みください。PHY と DOCSIS 3.1 用のスイープテストに関する詳細は、アプリケーションノート「“進化を続けるネットワークのスイープ」を参照してください。
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