Arquiteturas de acesso distribuído

Arquiteturas de acesso distribuído (DAA) como Remote PHY, R-MACPHY e D-CCAP são populares entre provedores de serviços porque fazem um trabalho eficaz para aliviar as restrições de espaço, energia e refrigeração do rack no hub. Elas fazem isto separando pelo menos a camada PHY e redistribuindo-a para o node óptico. A CableLabs criou as especificações para o Remote PHY que se tornaram padrão no mercado de R-PHY com outras variantes posteriores. Mas isso levanta a seguinte questão: em primeiro lugar, por que existem restrições no hub?

Isso se deve ao apetite insaciável dos assinantes por largura de banda para suportar serviços como vídeo 4k e IP, bem como outros produtos que exigem um uso elevado de largura de banda. Acrescente a isso o fato de que, atualmente, a maioria das residências e empresas tem vários dispositivos que acessam a rede ao mesmo tempo, e fica óbvio o motivo pelo qual os provedores estão se apressando para fornecer serviços de velocidade gigabit tanto para as redes domésticas quanto para um número crescente de empresas.

Para que isso aconteça, é necessário um número exponencial de divisões de Remote PHY nodes para reduzir o tamanho dos grupos de serviços downstream. Em alguns casos, aumentando o número de nodes em um múltiplo de 5 a 10 nos próximos 5 anos. Embora isso possa aumentar a velocidade, também cria novos problemas no headend ou no hub. É necessário mais espaço/energia/capacidade de resfriamento no hub para acomodar o número exponencial de divisões de nodes. A DAA minimiza essas questões, entretanto introduz desafios na área de teste da DAA.

Conheça o que a VIAVI está fazendo para apoiar a transição para DAA neste vídeo de 3 minutos!

Leia a transcrição


Arquiteturas de acesso distribuído

O Remote PHY faz parte de uma família maior de tecnologias chamada arquiteturas de acesso distribuído (DAA) que reduz a congestão no hub. Em geral, as tecnologias DAA, como Remote PHY, R-MACPHY e D-CCAP, virtualizam e deslocam determinados aspectos de uma rede para fora do hub e mais para perto dos assinantes.

Os hubs estão evoluindo: em vez de abrigar fileiras e mais fileiras de equipamentos especializados e redes de divisão/combinação de RF, estão passando a compor nada mais que uma pequena coleção de switches ópticas e roteadores (semelhante a um pequeno data center). O R-MACPHY e o D-CCAP foram adotados regionalmente pelo mercado de cabo, entretanto o Remote PHY é o mais popular até agora devido à sua rápida adoção por parte dos fornecedores de equipamentos de rede estabelecidos e pela padronização antecipada da CableLabs.


Vantagens da DAA

Além de reduzir os requisitos de espaço/energia/resfriamento no hub, a DAA também elimina o enlace óptico analógico e o substitui por um enlace digital Ethernet de 10 G comercial. Isso oferece vantagens distintas para o progresso da rede. Um enlace digital é mais fácil de configurar, levando menos tempo para ser implantado. O enlace é mais confiável, exigindo menos manutenção e mão de obra no futuro. Também são obtidos ganhos significativos na relação sinal-ruído (SNR) quando se usa enlaces ópticos digitais em vez dos antigos enlaces modulados em amplitude, permitindo ordens de modulação potencialmente mais altas para downstreams de DOCSIS 3.1 downstreams.

O enlace de Ethernet 10 G cria um caminho econômico para os provedores adicionarem novos serviços no futuro. Se um operador precisar gerar uma conexão FTTH para um cliente com uso elevado ou para uma pequena empresa, isso pode ser feito de maneira muito econômica quando houver Ethernet 10 G por perto. O enlace digital também permite extensões de fibra mais longas em uma rede, possibilitando maior flexibilidade em estações de hubs em colapso. Por fim, o aprofundamento da fibra na planta via DAA é alinhado de forma direcional com os planos N+0 para suportar futuros lançamentos Full-Duplex DOCSIS (FDX).


Desafios dos testes da DAA

A implantação da DAA cria alguns desafios específicos para os testes. Mais especificamente, a DAA remove a alimentação de RF do hub, o que também elimina a possibilidade de uso de equipamentos de teste e monitoramento dedicados nesses locais. Essa mudança tem um impacto direto em ações como monitoramento de caminho de retorno, sweep e transmissão de sinais de tagger de leakage. Há outros impactos no teste da DAA que serão descritos a seguir.

O Remote PHY também tem especificamente o potencial de introduzir problemas de temporização entre as camadas MAC e PHY, pois o R-PHY separa as camadas MAC e PHY antes localizadas juntas. A separação cria distância entre as duas, tornando mais difícil manter a temporização e a sincronização. Se as mensagens do protocolo de temporização de precisão (PTP) atrasarem por algum motivo, a sincronização da temporização pode ser desativada e, sendo assim, os pacotes upstream de diferentes modems entram em choque e criam um BER em upstream. O troubleshooting é difícil para técnicos sem o conhecimento e as ferramentas certas para reconhecer esse tipo de problema. Há também considerações de sincronismo para outras variantes de DAA, entretanto elas não são tão críticas como é o caso do R-PHY.

Há muito tempo, a fibra faz parte do HFC, mas as implementações de DAA estão acelerando rapidamente a implantação de tecnologias de fibra avançadas, como a multiplexação densa por divisão de comprimento de onda(DWDM) já que as fibras são migradas de enlaces ópticos analógicos para enlaces Ethernet digitais.

Para transformar nodes de DAA será necessário ter a certificação ou a validação dos enlaces da camada física de fibra alimentando os novos nodes para garantir que os comprimentos de onda DWDM recentemente ativados desloquem-se corretamente do hub ao node por meio de um MUX/deMUX óptico (combinador/separador óptico) e que os canais DWDM que suportam os vários nodes de DAA estejam presentes e com os níveis de potência óptica corretos. Isso também se aplica às fibras recém-estabelecidas e às fibras analógicas existentes, já que todas as fibras existentes podem ter transportado luz anteriormente, mas não nesses novos comprimentos de onda DWDM.

As atividades de instalação, troubleshooting e manutenção são mais complicadas nas redes DWDM do que nas tecnologias anteriores e exigem novos equipamentos para suporte. O outro problema relacionado à fibra criado pela DAA é a necessidade de ter muitos técnicos equipados e capacitados para trabalhar com fibra devido ao grande aumento de fibra implantada. A migração da Ethernet 10 G dos hubs/headends para o campo cria desafios semelhantes. Não se trata mais de uma tecnologia de um nicho, algo que apenas alguns engenheiros de hub/headend entendem; os técnicos de manutenção devem agora ser treinados e equipados nas atividades de manutenção e troubleshooting de Ethernet 10 G.

A DAA também criou uma proliferação de NEMs no mercado, dando aos provedores mais opções, embora também criem certa confusão e complexidade em torno dos testes. Muitos NEMs oferecem ferramentas de teste de solução pontual apenas parcialmente compatíveis com os equipamentos de outros fornecedores. Isso significa que os técnicos devem ser treinados e equipados com um mix mais amplo de combinações de testes para serem precisos na manutenção e no troubleshooting da situação que podem vir a enfrentar a qualquer momento.


Alavancando o node de DAA

A virtualização de certos aspectos do hub para DAA obviamente tem seus desafios, mas também cria vantagens para o futuro. Os nodes de DAA (genericamente denominados de dispositivos PHY Remotos ou RPDs) agora podem realizar várias funções, incluindo monitoramento do retorno de RF, suporte à localização e correção de campo para técnicos e ativação do sweep de retorno, incluindo interação do medidor de campo em tempo real. Eles também oferecem as tags RF em downstream necessárias para sistemas de monitoramento e troubleshooting de leakage.

Para a DAA, o equipamento de teste Ethernet projetado para CATV é usado para validar novas questões de temporização e turn-ups e troubleshootings de node de DAA para nodes de R-PHY que dividem as camadas MAC e PHY. A virtualização dos recursos de análise espectral upstream anteriormente manipulados pelo hardware montado no hub do node de DAA permite a continuidade desses recursos essenciais em um ambiente de DAA.

O node de DAA ainda pode ser aproveitado para transmitir e receber sinalização de telemetria de sweep com os medidores de sweep de campo existentes, habilitando um processo de sweep comum entre os nodes antigos e os da DAA. Nesse caso, o técnico usa o mesmo processo e medidor, independentemente do tipo de node ou do equipamento de fornecimento de serviço em uso, realmente isolando o técnico da complexidade subjacente. A funcionalidade de tagger de fugas também é virtualizada nos nodes de DAA para habilitar esse recurso de manutenção essencial da fábrica nesse novo ambiente virtualizado.


Soluções para teste e monitoramento de DAA

A VIAVI desenvolveu o instrumento de campo OneExpert CATV e a solução de monitoramento XPERTrak para redes que estão implantando tecnologias de DAA. O testador OneExpert CATV pode testar ambientes antigos e virtualizados, ao mesmo tempo que automatiza os testes e exibe os resultados de passa/falha em um painel. O XPERTrak simplifica a transição para DAA por meio da habilitação da continuidade de recursos de teste essenciais, incluindo a interoperabilidade com medidores de campo da VIAVI utilizados para o sweep de retorno e remediação de entrada.

Para teste Ethernet em ambientes de DAA, o MTS 5800 e o MAP-2100 oferecem recursos de teste de campo e monitoramento inigualáveis.

Para o elemento de fibra na DAA, o módulo OTDR DWDM da série 4100 com Smart Link Mapper (suportado no MTS-2000, 4000V2 e 5800), OCC-56C DWDM Optical Channel Checker sem esquecer as ferramentas de inspeção de fibra como a P5000i (também suportada pelas plataformas MTS) ou o FiberChek Probe oferecem tudo o que é necessário para a implementação, a certificação e o troubleshooting de enlaces de fibra novos ou existentes de serviços DWDM.

Para obter mais informações detalhadas sobre a DAA, leia “Remote PHY Architectures: Operational Challenges and Opportunities” (Arquiteturas de Remote PHY: desafios operacionais e oportunidades). Encontre informações mais detalhadas sobre teste de sweep para DAA e DOCSIS 3.1 na nota de aplicação “Sweeping in an Evolving Network” (Sweeping em uma rede em evolução).

Está sem tempo? Temos dois ótimos webinars que podem ajudar. “Remote PHY: Problems Solved, and Problems Created by DAA” (Remote PHY: problemas resolvidos e problemas criados pela DAA) e, “Exploring Distributed Access Architectures” (Explorando arquiteturas de acesso distribuído) vão ajudar você a saber mais em pouco tempo.


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