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未来双向有线电视网络技术与架构的演进

1、引言
 
一直以来,CMTS(DOCSIS双向接入网头端系统)的组网架构一直在向前演进,目前的最新形式为即可传输高速数据又可传输电视/视频业务的CCAP(融合型双向有线电视接入网平台)。随着双向有线电视接入网络中的数据流量快速地增大,接入网架构的升级扩容压力与日俱增。在此背景之下,有线电视网络业界发展出了可以灵活部署的分布式的CCAP架构。
 
在某些应用场景的双向有线电视网络部署之中,分布式的CCAP架构可以带来巨大的效益,使得DOCSIS 3.1(笔者注:一种最新的双向有线电视网络接入技术)能够发挥出很高的PHY(物理层)性能,并较大幅度地减少相关网络设备对于有线电视网络前端/分前端机房空间与电力资源的消耗。此文对各种CCAP的组网架构及其工作模式(传输电视/视频以及数据业务的方式)进行总结性介绍。
 
2、基于DOCSIS技术的双向有线电视网络基本架构
 
有线电视网络运营商为其广大用户提供高速IP数据传输服务、有线广播电视/线性电视、视频点播、固话语音通信(主要采取VoIP技术)以及其他各类综合型/集成型业务。在各种双向有线电视网络技术之中,最为成熟、应用最为广泛、大型/超大型有线电视网络运营商首选的技术是运行于HFC(Hybrid Fiber/Coax,光纤电缆/同轴电缆混合网络)之上的DOCSIS,其组网架构如图1所示。
基于DOCSIS技术的双向有线电视网络组网
编译自本文参考文献[1]
 
1DOCSIS接入网络对高速IP数据业务的承载
 
DOCSIS接入网络可以在双向有线电视网络的前端与各个用户终端之间传输IP(因特网协议)数据流量。其中,起重要作用的是CMTS(Cable Modem Termination System,双向有线电视调制解调器头端系统),其为双向有线电视HFC网络提供高速IP数据业务的中央平台。一直以来,CMTS平台均在不断地向前演进,由此,DOCSIS规范也逐渐从第1.0版本发展至如今最新的第3.1版本。CMTS为部署于用户侧的CM(Cable Modem,双向有线电视调制解调器)提供PHY(物理层)连接以及MAC(媒介接入子层)连接。
 
如图2所示,CMTS之中包含多个逻辑功能模块,包括:
 
(1)DOCSIS的物理层:①上行光接收机;②下行光发射机。
 
(2)DOCSIS的MAC层:①上行MAC模块以及调度模块;②下行MAC处理模块;③DOCSIS的QoS(服务质量)模块;④安全加密模块。
 
(3)射频输出模块、第二层转发模块、第三层转发模块、DHCP模块、SNMP(简单网络管理协议)代理模块、CLI(命令行界面)等。
2  CMTS的核心逻辑功能模块
编译自本文参考文献[1]
 
2DOCSIS接入网络对视频业务的承载
 
在视频业务服务提供方面,其主要作用的是Video EdgeQAM(视频边缘QAM调制器)。在VoD(视频点播)以及SDV(交换式数字视频)架构之中,边缘QAM调制器用于接收以MPEG TS(传输码流)封装的的IP单播或者多播视频数据分组/包(经由DOCSIS下行信道传输/分发),然后对其进行调制,再通过一个或者若干个RF(射频)接口输出到有线广播电视传输网络之中。边缘QAM调制器具备多个GigE(Gigabit Ethernet,千兆以太网)输入接口,接收以MPEG-2传输流封装/成帧的Gbit/s数据信号——而且即可支持SPTS(Single Program Transport Stream,单节目传输流),又可支持MPTS(Multiple Program Transport Stream,多节目传输流)。此外,边缘QAM调制器还可对PCR的时间戳进行再编排,以消除过大的视频抖动,修复相关故障。
 
综上,基于DOCSIS技术的双向有线电视网络基本架构如图3所示。
基于DOCSIS技术的双向有线电视网络基本架构
编译自本文参考文献[1]
 
3、演进方向一:双向有线电视前端的模块化架构
 
在基于DOCSIS技术的双向有线电视网络架构的演进中,第一阶段是MHA(Modular Headend Architecture,模块化的前端架构)。如图4所示,MHA架构把下行PHY(物理层功能)从CMTS之中分离出来,并将其集成至独立的、通用的边缘QAM调制器之中。而仍然保留上行数据接收功能。与集成式CMTS架构(如图3所示)相比,MHA架构实际上包含了两个独立的平台。
模块化的DOCSIS前端架构
编译自本文参考文献[1]
 
为了将下行数据从CMTS内核传输至边缘QAM调制器,CableLabs(美国有线电视网络实验室)定义了一个全新的接口——DEPI(Downstream External PHY Interface,下行物理层外部接口)。这样,边缘QAM调制器除了对原有的MPEG视频进行射频调制,还会对下行高速IP数据流进行射频调制,从而就提高了设备的利用效率。从而,视频边缘QAM调制器也就成为了一种通用边缘QAM调制器——即可处理视频业务,也可处理DOCSIS数据/高速数据接入业务。
 
由此可见,模块化的DOCSIS前端架构之中,物理层与MAC层进行了分离。于是,为了保证DOCSIS MAC层功能(部署于MHA架构之中的CMTS之中)与DOCSIS 物理层功能(部署于MHA架构之中的通用型边缘QAM调制器之中)严格地保持同步,CableLabs(美国有线电视网络实验室)定义了全新的DOCSIS Timing Interface(DOCSIS计时接口)。
 
4、演进方向二:集成式的CCAP(融合型双向有线电视接入网平台)架构
 
下一阶段,DOCSIS双向有线电视接入网络的重大演进方向是CCAP,其架构如图5所示。融合型双向有线电视接入网平台为设备制造商们提供了一种新的设备架构可选项,来解决有线电视网络运营商在部署高密度/超高密度的通用型边缘QAM调制器、视频QAM调制器以及CMTS设备时所遇到的挑战性问题(笔者注:包括机房空间占用大、电能消耗更大(用于设备运行于散热/制冷)、连线复杂等)。
集成式融合型双向有线电视接入网平台架构
编译自本文参考文献[1]
 
CCAP平台集成了已有的而且很成熟的双向有线电视网络接入技术——比如DOCSIS以及EPON(以太无源光网络)技术,将路由、CMTS、交换以及QAM功能等集成到一起(而且无需部署混合器设备)。如此一来,所有的视频、数据以及语音通话就都可以全部先通过IP协议进行处理,再被调制成射频信号或者光信号。
 
5、演进方向三:DOCSIS 3.1
 
DOCSIS 3.1对现有DOCSIS技术进行了重大变革(笔者注:尤其是在物理层方面),代表着下一代DOCSIS的演进方向。DOCSIS 3.1在其物理层采取了OFDM(正交频分复用)这种传输体制,而且可用的底层物理带宽更大(从24 MHz到192 MHz不等,而且相关数值为24 MHz的整数倍)——从传统DOCSIS技术中,一个信道的物理带宽大小为6 MHz(笔者注:这是美国有线电视网络所采用的制式,欧洲及我国则采用8 MHz制式)。此外,DOCSIS 3.1技术还采取了基于LDPC(低密度奇偶校验码)的FEC(前向纠错编码)技术。
 
另外,DOCSIS 3.1技术还扩展了:①上行信道频谱的范围,向美国有线电视网络中分割方案甚至高分割方案演进;②下行信道频谱的范围(主要是位于有线电视网络底层频谱的高端)。由于采用了低密度奇偶校验码技术,DOCSIS 3.1的数据传输速率可以达到理论极限值水平,可将信道调制效率提高50%,还使得采用4096 QAM这种高阶调制技术成为可能,从而就可以“释放”出双向有线电视网络的巨大潜力。未来,DOCSIS 3.1双向有线电视接入网络可达到非对称型(下行10 Gbit/s、下行1 Gbit/s)以及对称型(下行10 Gbit/s、下行10 Gbit/s)的接入速率水平。
 
6、有线电视网络运营商在目前所面临的挑战性问题
 
现今,有线电视网络运营商面临着诸多巨大的挑战。普通用户与集团用户对于更高接入带宽/速率的需求与日俱增。越来越大的数据业务需求以及视频业务需求使得有线电视网络运营商需要对其基础网络持续地进行扩容升级。随着网络接入带宽需求的不断增大,由设备占地、设备耗能以及其他相关的因素所带来的问题就愈发凸显。以下就是其中的八大关键性挑战:
 
1)有线电视网络前端/分前端与光节点之间的模拟光纤网络所存在的问题
 
(1)光纤链路的长度是SNR(信噪比)性能管理的一大限制因素;
 
(2)即使有模拟光纤系统的底噪存在,部署DOCSIS 3.1技术之后,双向有线电视系统的容量也可以得到优化。
 
2)数字光纤链路所存在的问题
 
(1)与模拟光纤系统相比,数字光纤系统可以降低有线电视网络运营商的网络运维成本。在数字光纤系统之中,有线电视网络运营商可以部署低成本的SFP(Small Form-factor Pluggable,小型的、可插拔的)激光器,而无需再使用传统调幅光纤系统之中采用的高价DFB(Distributed Feedback,分布式反馈的)激光器。在此种方式之下,当调幅光纤链路的性能条件发生变化之时,有线电视网络运营商就不用花费运维成本开销。
 
(2)随着数字光纤系统的普及,双向有线电视网络的网络设备集采价格就会得到降低;
 
(3)随着系统容量的增长,数字光纤系统也可降低双向有线电视网络的建设成本。在把模拟光纤系统转换为数字光纤系统之后,光纤网络的吞吐量就可以增大很多——这是因为:在模拟光纤系统之中,最多仅能部署各个子波长信道间距较大/很大(比如100 GHz。这样,单根调幅光纤之中就最多可复用40个子波长信道)的WDM(Wavelength Division Multiplexing,波分复用)技术;而在数字光纤系统之中,则能部署各个子波长信道间距较小/很小(比如25 GHz。这样,单根调幅光纤之中可复用多大160个甚至更多个子波长信道)的DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing,密集波分复用)技术。此外,在数字光纤系统之中,由于不存在线性光纤噪声,SNR(信噪比)数值就更大,从而,DOCSIS 3.1技术就可以采取更高阶的调制——于是,数字光纤系统的容量便会得到进一步的提高。
 
3)网络设备成本(部署空间、电能消耗、HVAC
 
(1)对于有线电视网络运营商们而言,分布式的有线电视网络分前端会增大成本开销;
 
(2)随着有线电视网络分前端成本的提升,分布式的CCAP(融合型有线电视网络接入平台)架构可以降低机房空间占用、电能消耗等。
 
4N+0架构(笔者注:即在光节点之后的同轴电缆双向网络之中不再部署双向的电放大器设备)
 
为了增大双向有线电视网络用户的可用数据接入带宽,有线电视网络运营商就有必要不断通过下移光节点来减小N+x架构之中x的数值(笔者注:即电放大器的级联数量),以获得缩小服务组规模的效果。随着双向有线电视HFC网络之中光纤的深入部署(笔者注:意即光节点离用户的距离越来越小),服务组的数量就随着增大(前者是造成此现象主要的驱动因素),从而,有线电视网络运营商就面临着这样一个挑战性问题:CMTS平台是否能够承受得住众多服务组的数据流量增长冲击?
 
5)双向有线电视网络接入网的低成本部署问题
 
(1)在一些国际市场,为了确保双向有线电视网络接入网在宽带接入市场的竞争中具备一定的优势,有线电视网络运营商需要低成本地部署具有小覆盖范围的双向接入技术(笔者注:中国大陆地区即是此种情况);
 
(2)中国大陆地区的众多有线电视网络运营商目前所面临的相关挑战更大——其双向有线电视网络接入网的结构异常复杂,以数字光纤分组/包网络架构(采取点到点光纤接入技术、以太无源光网络EPON技术、千兆无源光网络GPON技术等)将数据光信号传输至MDU(居民大楼)进行光/电转换,然后再部署EoC(同轴电缆传输以太网)技术经由居民楼内的同轴电缆网络将数据电信号送达用户家庭。在此种网络架构之中,集中化的CMTS方案并不具备经济性。
 
6CMTS平台的渐进式扩容问题
 
实际上,需要增大双向网络接入带宽的用户数量并不大。因此,有线电视网络运营商就需要逐步地对CMTS平台的扩容进行投资,而不能一步到位,以避免造成大的/巨大的而且无谓的浪费。一般而言,新增一个板卡甚至一台CMTS设备往往是成本控制机制所不允许的。
 
7)系统灵活性以及其他增益问题
 
(1)分布式的双向有线电视网络接入网架构中,部分CMTS头端的功能被下移到光节点位置,这就给有线电视网络运营商部署DOCSIS系统带来了较大的灵活性以及更大的方案选择余地;
 
(2)如果部署具有高速率的双向有线电视网络接入网数字回传系统,则还可获得其他诸多的效益提升——比如,可以面向行业客户提供服务,例如移动通信回传、商企光纤宽带专线延伸服务等。
 
8)分割方案扩展、部署分布式双向接入网架构这两大工程的时间规划的相关问题
 
(1)为了能够在DOCSIS 3.1网络之中使用具有更多底层频谱资源的物理带宽,有线电视网络运营商需要考虑调整双向有线电视网络之中的上行/下行分割方案。对于有线电视网络运营商而言,这是一项非常重大的变革,甚至是具有颠覆性的,因此需要仔细规划、高效实施。此外,双向有线电视网络接入网分布式架构的部署也存在同样的挑战性问题——因为其中也同样会涉及到光纤节点的部署/迁移部署问题;
 
(2)如果有线电视网络运营商最终决定均要进行上行/下行分割方案扩展、部署分布式双向接入网架构这两大工程,那么,其将从这两个工程的同步实施中获益(笔者注:这是因为可以进行统一规划)。
 
考虑到上述的八大关键性问题,有线电视网络运营商正在深入研究分布式的CCAP(融合型有线电视网络接入网平台),又在积极地部署数字光纤双向接入网络系统(如图6所示)。但由此所带来的相关问题是:以数字光纤系统代替模拟调幅光纤系统的解决方案是否可以在成本开销以及风险控制方面胜过这一解决方案——把数字信号处理功能以及RF(射频)硬件设备部署于位于恶劣环境之中的野外或者居民住宅大楼地下室?
双向有线电视网络接入网从数字光纤系统以及分布式融合型有线电视网络接入网平台架构的迁移部署
编译自本文参考文献[1]
 
7、分布式CCAP(融合型有线电视网络接入网平台)架构概述
 
如图7所示,目前,市场上出现了多种新兴的分布式融合型有线电视网络接入网平台架构。但是,各种架构的基本/核心技术理念均为:把CMTS头端以及署融合型有线电视网络接入网平台CCAP部分甚至全部的功能下移部署至某些远程位置(比如光节点处)。
双向有线电视网络接入网集中式以及分布式架构的总结
编译自本文参考文献[1]
 
截至目前,双向有线电视网络接入网分布式架构具有三种主流解决方案,分别为:①Remote PHY(远端物理层);②Remote MAC-PHY(远端MAC层以及物理层);③Split-MAC variations(新兴的MAC层分割方案)。
 
其中,Remote MAC-PHY(远端MAC层以及物理层)解决方案的技术理念是把整个CMTS头端以及双向有线电视网络接入网融合型有线电视网络接入平台CCAP下沉部署至远端网络节点。而Remote PHY(远端物理层)解决方案则是对CMTS头端的物理层PHY功能以及MAC层功能分割开来,并把物理层PHY功能下沉部署至远端网络节点。
 
上述两种解决方案均是极端情况,而Split-MAC variations(新兴的MAC层分割方案)则取得两者之间的平衡:仅在双向有线电视网络前端/分前端保留部分MAC层功能,而物理层PHY功能与其余的MAC层功能则下沉部署至远端网络节点。新兴的MAC层分割方案在C-DOCSIS规范之中得到了定义。由于新兴的MAC层分割方案仅适应于中国大陆市场,而Remote MAC-PHY(远端MAC层以及物理层)解决方案以及emote PHY(远端物理层)解决方案则均可适应于美洲市场、欧洲市场以及中国大陆市场,下文将这种对这两种解决方案的发展现状与趋势进行探讨。
 
有线电视网络运营商在部署分布式融合型有线电视网络接入网平台CCAP架构之前,需要把光节点与双向有线电视网络前端/分前端之间的第二层以太网链路彻底地改造为数字光纤网络。在全数字化的双向有线电视网络之中,双向光纤接入网络所采取的是诸如以太网络、以太无源光网络EPON、千兆无源光网络GPON等基带数据网络传输技术,或者也可以采取任何一种基于光纤介质物理层PHY的第二层技术。
 
1Remote PHY(远端物理层)架构
 
远端物理层架构又被称为MHAv2(Modular Headend Architecture version 2,双向有线电视网络模块化前端架构第二版本),总体架构如图8所示。在融合型有线电视网络接入平台CCAP核心设备与其远端物理层PHY节点(其中,最常见的部署之地为双向有线电视网络执行光/电转换(下行)与电/光转换(上行)的光节点)之间采取第三层伪线技术(在以太网链路之中建立若干条第三层的数据隧道)。
融合型有线电视网络接入平台CCAP的远端物理层架构
编译自本文参考文献[1]
 
在远端物理层架构之中,集成式融合型有线电视网络接入平台CCAP被分为两大独立的部分分别部署:第一部分是CCAP核心设备(其中包含CMTS头端核心设备以及视频边缘QAM调制器核心设备),第二部分则是RPD(R-PHY Device,远端物理层设备)。
 
CMTS头端核心设备是由现有的相关DOCSIS规范进行定义的,其执行DOCSIS的MAC(媒介接入子层)功能以及上层各个相关协议(主要包括所有的信令功能、下行带宽调度、上行带宽调度、DOCSIS成帧)。而视频边缘QAM调制器核心设备则执行所有的视频信号处理功能(编者注:主要包括IP信号接收、视频整形、射频调制)。
 
而远端物理层设备则主要是由与物理层PHY相关的电路所组成的(主要包括:下行QAM调制器、上行QAM解调制器、伪线逻辑接口模块(用以与融合型有线电视网络接入平台CCAP核心设备进行通信))。总体看来,远端物理层设备平台就是一个物理层PHY的转换器,其主要具有以下的两大功能:
 
(1)把从数字光纤传输系统(所采取的的技术为以太网或者无源光网络PON)接收到的DOCSIS下行信号、MPEG视频下行信号以及OOB(带外)信号转换/调制成能在RF(射频)网络或者线性光纤网络中传输的模拟制式信号;
 
(2)把从RF(射频)网络或者线性光纤网络中接收到的模拟制式信号(包括DOCSIS上行信号、带外信号)转换/调制成能通过以太网或者无源光网络PON等数字光纤传输系统上传至融合型有线电视网络接入平台CCAP核心设备的数字制式信号。
 
2Remote MAC-PHY(远端MAC层以及物理层)架构
 
远端MAC层以及物理层架构把DOCSIS的MAC层功能与物理层PHY功能均下沉部署至双向有线电视网络的光节点位置。在此架构之中,双向有线电视网络前端/分前端与远端MAC层以及物理层模块/设备之间主要采取第二层以太网技术建立连接 /传输链路——其中,根据下行视频信号处理方式的不同,有两种相关的解决方案,而且无论是采用哪种解决方案,CMTS头端的数据分组/包转发功能均被部署于双向有线电视网络光节点。于是,就相当于在光节点处部署了一台紧凑型的CMTS头端设备,而其与双向有线电视网络前端/分前端的通信则经由CMTS的NSI(南北向接口)以及数字光纤传输网络进行。而对于下行视频信号的传输,则有两种可行的解决方案:①Remote CCAP(远端融合型有线电视网络接入平台CCAP)架构;②远端CMTS头端+分离的边缘QAM调制器架构。以下分别进行介绍。
 
3Remote CCAP(远端融合型有线电视网络接入平台CCAP)架构
 
其架构组成如图9所示,从中可见,数据处理功能以及视频处理功能均被下沉部署至远端的双向有线电视网络光节点,CMTS头端以及边缘QAM调制器的所有功能均被下移——这就是“Remote CCAP”这一名称的来由。远端CCAP设备通过第二层以太网链路与部署于双向有线电视网络前端/分前端的路由器进行通信,传输数据信号与视频信号(与传输其他IP数据流的方式相同)。此外,需要事先对传输的视频信号进行加密处理,以防止在远端节点处发生非授权的接入使用。
远端融合型有线电视网络接入平台CCAP架构
编译自本文参考文献[1]
 
4)远端CMTS头端+分离的边缘QAM调制器架构
 
其架构组成如图10所示,从中可见,仅把数据处理功能(CMTS头端)下沉部署至远端的双向有线电视网络光节点,而视频/边缘QAM调制器则被分离为两个部分,并被分别部署于双向有线电视网络前端/分前端以及光节点(这一点与远端物理层PHY架构的理念相同)——其中,MPEG视频数据分组/包的处理功能在部署于前端/分前端的边缘QAM调制器核心设备执行,视频的射频调制功能则在部署于光节点的远端CMTS头端设备之中执行。
10  远端CMTS头端+分离的边缘QAM调制器架构
编译自本文参考文献[1]
 
8、各类双向有线电视网络接入网分布式架构的对比分析
 
由于所部属的是数字光纤传输系统,任何一种双向有线电视网络接入网分布式架构的物理层PHY性能均可得到较大幅度的提升,从而,就使得可以在未来大规模部署的DOCSIS 3.1技术之中采用具有更高甚至超高阶数的QAM(正交幅度调制)——比如1024 QAM以及/或者4096 QAM,进而可以大幅度地提升底层物理频谱资源的利用效率。总体而言,定量看来,数字光纤链路可把物理层PHY的性能提高3dB到7dB,于是就可以通过提高QAM调制阶数来增大双向有线电视网络的系统容量。
 
如图11所示,Remote PHY(远端物理层)架构之中,远端网络节点设备的功能相对简单(笔者注:这是因为其仅具有物理层),仅执行物理层PHY的QAM射频调制。虽然在远端物理层PHY架构之中,需要建立CMTS头端核心设备与远端物理层PHY网络节点之间的通讯信道,但这仅仅发生于设备启动的时候,而在设备正常运行时则无需相关的通讯。
11  Remote MAC-PHY(远端MAC层以及物理层)架构与Remote PHY(远端物理层)架构的对比
编译自本文参考文献[1]
 
而在Remote MAC-PHY(远端MAC层以及物理层)架构之中,小型化甚至微型化的CMTS头端设备被部署于双向有线电视网络接入网的光节点处,MAC(媒质接入控制子层)处理功能为相关的节点网络设备带来了更大的智能性。
 
考虑到传统CMTS头端系统的设计已经非常成熟,而且其已经在众多有线电视网络的现网之中正常运行多年,有线电视网络运营商对其配置与网络管理已经非常熟悉,从而,相比于Remote PHY(远端物理层)架构,有线电视网络运营商可能将会更加地倾向于部署Remote MAC-PHY(远端MAC层以及物理层)架构。
 
9、以“虚拟化”来实现各类双向有线电视网络接入网技术的协同效应
 
现如今,微处理器平台的可用计算能力与日俱增。而且,COTS(Common-Off-The-Shelf,通用型现货设备)服务器的价格已经有了巨幅的下降。这就为“虚拟化”带来了巨大的施展空间——有线电视网络运营商们正在对其双向有线电视网络之中的各类功能进行“虚拟化”处理。考虑到这一发展趋势以及相应的功能,有线电视网络业界认为也可以对用户驻地网络(笔者注:即用户家庭网络)进行虚拟化,这样一来,就不用针对未来层出不穷的新兴类型的终端设备进行ASIC(超大规模集成电路)设计,也就无需频繁地更新用户终端设备(笔者注:比如家庭网关)。目前,有线电视网络业界已经具备这样的两大能力:①从云端/云计算平台直接为用户提供服务(编者注:主要包括相关业务服务、终端网关设备固件与底层核心软件升级服务、中间件升级服务等);②通过实施虚拟化的功能来引导用户家庭网络的流量流向。
 
如图12所示,也可以把与上述相同的“虚拟化”理念应用于融合型有线电视网络接入网平台CCAP,打造虚拟化的CCAP平台。其中,主要的物理层PHY功能(下行方向是将数字比特信号调制成射频信号,上行方向是将射频信号转换成数字比特信号)是无法被虚拟化的,但是,CCAP平台其他所有的相关功能均可以成为“虚拟化”的候选项。
12  虚拟化的融合型有线电视网络接入网平台CCAP
编译自本文参考文献[1]
 
在分布式的融合型有线电视网络接入网平台CCAP架构之中,存在着多种可以实现虚拟化的网络功能。于双向有线电视网络前端/分前端的VMs(虚拟机)之中运行CCAP的数据分组/包处理功能是可以实现的。CCAP平台的虚拟化可以从上文图12之中标记的高层功能(比如:第三层路由功能、IP/DHCP配置功能、运营支撑系统OSS、上报功能、订阅用户管理功能)的虚拟化入手。
 
而在Remote MAC-PHY(远端MAC层以及物理层)架构之中,上述的所有功能均可被虚拟化,而其余的功能则已经在远端CMTS头端设备之中以硬件的形式实现。
 
在Remote PHY(远端物理层)架构之中,由于其MAC(媒质接入子层)相关功能运行于部署于双向有线电视网络前端/分前端的CMTS头端核心设备之中,因此,很多的高层功能以及以及一些核心的DOCSIS功能(具体可查阅上文图12之中的标记内容)就均可以被虚拟化,并集中式地运行于有线电视网络运营商的远程数据中心。
 
此外,虚拟化的融合型有线电视网络接入网平台CCAP目前所面临的最大的挑战性问题是“延迟”。而且,在目前看来,有线电视网络业界能否完美地解决此问题仍然是一个未知数。如果有线电视网络运营商仍然坚持研发虚拟化的融合型有线电视网络接入网平台,但是却又忽略了对于上述“延迟”问题的解决,那么,可以预见的是,在未来,有线电视网络运营商就可能会在其双向有线电视网络之中部署轻量级的DOCSIS CCAPs技术——其中:①CCAPs设备将仅仅作为一个媒质转换器而存在(笔者注:此处的媒质转换主要涉及:光纤电缆网络信号与同轴电缆网络信号的相互转换、光纤电缆网络信号与无线网络信号的相互转换);②CCAP平台所有的智能化功能均可在有线电视网络的云端以同一控制的方式运行。
 
10、双向有线电视HFC网络的未来演进路线图
 
上文对有线电视网络业界所发展的各种主流的CMTS/CCAP架构进行了介绍与分析。在这些解决方案之中,目前得到大规模部署的是集成式的CMTS架构——也由此预计,在不久的将来,有线电视网络运营商所大规模部署的将是集成式的融合型有线电视网络接入网平台CCAP架构。而且可以预计的是,由于可以满足现有的绝大多数需求,集成式的CMTS/CCAP架构这一解决方案将在未来相当长一段时间之内均处于市场主流地位。此外,在某些小众化的未来需求的驱动之下,在日益激烈的市场竞争的压力之下,有线电视网络运营商们将对部署分布式的融合型有线电视网络接入网平台CCAP架构的需求进行详细评估(相关技术架构演进如图13所示)。但值得一提的是,技术类型的选择过程是非常复杂的,其中包含着各种平衡与折中。
13  融合型有线电视网络接入网平台CCAP的架构演进
编译自本文参考文献[1]
 
在未来,有线电视网络运营商们将会把其大部分的业务(包括电视/视频业务)从传统的有线广播电视网络之中迁移至基于IP/DOCSIS技术而构建的双向有线电视网络数据通道。届时,无论是集成式的CCAP架构还是分布式的CCAP架构,都将会被有线电视网络运营商根据实际需要将其部署于双向有线电视网络中最合适的位置。而由于可以提高双向有线电视网络的系统容量以及成本效率,并可助力有线电视网络运营商向提供全IP(英特网服务)业务转型,相关平台/架构就将成为有线电视网络运营商在将来首选的解决方案。
 
 
参考文献:
 
[1] Karthik Sundaresan. Evolution of CMTS/CCAP Architectures[C]. 2015 Spring Technical Forum Proceedings. NY:NCTA, 2015-05-05.

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