下一代同軸網(wǎng)絡(luò)點亮MSO千兆接入時代

2015年是DOCSIS技術(shù)誕生20周年，而以傳統(tǒng)廣播電視業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)運營商（Multiple  Service Operator，MSO），正依靠著高質(zhì)量的HFC網(wǎng)絡(luò)和DOCSIS技術(shù)成為跨電視和電信服務(wù)領(lǐng)域的重要力量。近年來，隨著視頻發(fā)展進(jìn)入高清和OTT時代、寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入泛在超寬時代，以及用戶業(yè)務(wù)需求由單一轉(zhuǎn)向綜合，涵蓋視頻、話音、超高速數(shù)據(jù)以及移動等多種業(yè)務(wù)類型，千兆時代已經(jīng)來臨，傳統(tǒng)的MSO運營商面臨著新的挑戰(zhàn)和機遇。

IP融合業(yè)務(wù)成為趨勢

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的逐漸普及，人們對互聯(lián)網(wǎng)的依存度越來越高，互聯(lián)網(wǎng)的觸角深入人們生活的各個角落，越來越多行業(yè)的固有盈利模式相繼被打破，多項新的互聯(lián)網(wǎng)銷售紀(jì)錄不斷被刷新，人們更加清晰地意識到，穩(wěn)定的超寬帶互聯(lián)網(wǎng)逐漸成為全球民眾的“剛需”。

過去十幾年，MSO在頻譜和帶寬上展現(xiàn)出強勁勢頭，在CMTS（Cable Modem Terminating System）系統(tǒng)的幫助下，依靠CMTS集中式資源共享的優(yōu)勢，MSO為客戶提供了超過100M甚至更高的有線帶寬。然而，隨著千兆寬帶業(yè)務(wù)的逐步普及和設(shè)備帶寬能力的增長，傳統(tǒng)的集中式CMTS遇到了因其自身為模擬方案而帶來的帶寬持續(xù)增長困難、HUB機房占用多和能源消耗大等諸多瓶頸，業(yè)務(wù)帶寬提升的成本也逐漸增高。

IP化視頻的話題同樣炙手可熱，2016年，預(yù)計美國將有超過72%的互聯(lián)網(wǎng)用戶會使用OTT服務(wù)，而美國主要的SVOD服務(wù)商Netflix的OTT視頻用戶到2016年年底預(yù)計會達(dá)到7000萬，同時僅Netflix一家的流量就占用運營商管道帶寬的30%以上。與此同時，在YouTube上高清視頻的平均流量已達(dá)到20Mb/s。這說明，IP化視頻與交互式體驗在當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)時代，已呈迅猛增長態(tài)勢。不僅如此，電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)的三網(wǎng)融合也要求網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全I(xiàn)P化轉(zhuǎn)型。三網(wǎng)融合不僅是網(wǎng)絡(luò)層面的融合，也是業(yè)務(wù)層面和終端層面的融合，在泛互聯(lián)網(wǎng)時代，MSO除了保持媒資集團在內(nèi)容豐富度上的傳統(tǒng)優(yōu)勢外，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)的交叉滲透、多場景的無縫對接和多行業(yè)用戶的個性化服務(wù)，已成為多家MSO的基本戰(zhàn)略，而基于分組和盡力交付的IP技術(shù)，天生就是承載多業(yè)務(wù)的最佳載體。從廣播式CATV和DVB點播視頻向基于IP視頻發(fā)展的基本方向確定之后，與之相對應(yīng)的，建設(shè)一張向IP化平滑演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)，使之既要滿足未來IP化網(wǎng)絡(luò)、語音和視頻業(yè)務(wù)的演進(jìn)需求，又要在這個長期演進(jìn)的過程中兼顧現(xiàn)有的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，還要具備網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的經(jīng)濟性以最大限度地保護(hù)MSO的投資，就成為全球MSO最為關(guān)注的熱點問題。

MSO網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)改造

隨著4K等高清晰度IP化視頻在未來幾年逐漸占據(jù)主角地位，構(gòu)筑高帶寬IP化融合網(wǎng)絡(luò)已成為大勢所趨。目前，MSO對此的演進(jìn)方案主要有兩種方式——DOCSIS 3.1和光節(jié)點分裂。

關(guān)鍵詞一：DOCSIS 3.1

DOCSIS 3.1標(biāo)準(zhǔn)于2013年4季度由美國有線電視實驗室CableLabs正式發(fā)布，其采用OFDM調(diào)制技術(shù)，在更高的頻率帶寬上（上行達(dá)204MHz，下行達(dá)1.2G～1.7GHz）使能多個子載波，極大地提升了信息傳輸效率，從而降低了單位帶寬成本；同時，DOCSIS 3.1可以完美地向下兼容DOCSIS 3.0/2.0，因此DOCSIS 3.1被公認(rèn)為是有線電視網(wǎng)絡(luò)下一步擴展上下行頻率、提供千兆寬帶業(yè)務(wù)的技術(shù)方向。業(yè)界普遍認(rèn)為，大多數(shù)設(shè)備提供商將在未來3年內(nèi)全面支持“上行2×下行2”～“上行2×下行4”的信道容量，結(jié)合已有的DOCSIS3.0能力，以支持5Gb/s至10Gb/s的下行速率。

眾所周知，MSO的HFC網(wǎng)絡(luò)是其擁有的存量資產(chǎn)，一張質(zhì)量良好的HFC網(wǎng)絡(luò)所能創(chuàng)造的價值將是非常巨大的。DOCSIS技術(shù)現(xiàn)在以及將來的發(fā)展之路相當(dāng)明朗，DOCSIS 3.0已在全球發(fā)達(dá)地區(qū)大規(guī)模部署，DOCSIS 3.1也即將開始商用�？梢灶A(yù)見，DOCSIS 3.1將能為MSO帶來更高帶寬的網(wǎng)絡(luò)和更強的競爭力，但同時DOCSIS 3.0在向DOCSIS 3.1升級時，也將涉及到端到端設(shè)備的升級和整體網(wǎng)絡(luò)的改造，包括局端設(shè)備CMC、終端設(shè)備CM以及HFC部件和工程等，對MSO運營商來說，這也意味著一筆較大的投資，因此合理選擇DOCSIS 3.1改造方案將是決定未來MSO競爭力的關(guān)鍵之一。

關(guān)鍵詞二：光節(jié)點分裂/下移

光節(jié)點是HFC網(wǎng)絡(luò)中光和銅的分界點，MSO通過在HFC網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行光站點分裂和光站點下移從而縮小共享用戶單元的方法，可以有效提升用戶帶寬。MSO在進(jìn)行光節(jié)點分裂的過程中一般都會同時進(jìn)行光節(jié)點下移，比如，將一個覆蓋2000家庭的光節(jié)點分裂并下移為4個分別覆蓋500家庭的光節(jié)點，在這個過程中光纖會進(jìn)一步延伸到用戶側(cè)，即為Fiber Deeper（光進(jìn)銅退）的過程。當(dāng)光節(jié)點持續(xù)下移使得光纖延伸到最后一級放大器，即光纖已經(jīng)延伸到非�？拷�用戶的位置，這時的HFC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通常被稱為FTTLA（Fiber To The Last Amplifier）。不同的MSO在對HFC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃時都有不同的Fiber Deeper方案，絕大多數(shù)發(fā)達(dá)國家的MSO都逐漸在向N+1～N+2（光站點下帶1～2級放大器）的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行演進(jìn)。結(jié)合DOCSIS 3.1演進(jìn)，如何選擇光站點設(shè)備以最大限度地釋放DOCSIS 3.1的潛力，將關(guān)系到MSO的HFC網(wǎng)絡(luò)遷移戰(zhàn)略能否成功。

D-CCAP方案重構(gòu)MSO HFC網(wǎng)絡(luò)

華為D-CCAP（分布式有線電視融合接入平臺）解決方案不僅將上述兩種網(wǎng)絡(luò)改造方向合二為一，更有所優(yōu)化和發(fā)展。其采用數(shù)字化的GPON/10G-PON光纖下沉架構(gòu)，具備業(yè)界領(lǐng)先的DOCSIS 3.1能力、融合視頻業(yè)務(wù)，以及與FTTx共平臺等獨特優(yōu)勢，是華為為MSO量身定做的、面向未來的多業(yè)務(wù)融合解決方案。

華為D-CCAP方案完全符合DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)中的Remote MAC PHY體系架構(gòu)，在這種體系結(jié)構(gòu)中，CMC設(shè)備對數(shù)據(jù)進(jìn)行流分類和轉(zhuǎn)發(fā)，完成數(shù)據(jù)鏈路層的MAC成幀，在物理層上進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制和解調(diào)。CMC部署在距離用戶較近的位置——通常在光站，控制模塊履行控制系統(tǒng)協(xié)議、配置和管理服務(wù)的職能。CMC控制器設(shè)備負(fù)責(zé)執(zhí)行業(yè)務(wù)聚合和路由學(xué)習(xí)。此外，EQAM也可以集成到CMC來提供分布式下移的視頻業(yè)務(wù)。

由于CMC控制器采用了GPON/10G-PON/40G TWDM PON/GE等成熟的標(biāo)準(zhǔn)化接口，確保了CMC控制器和CMC之間的業(yè)務(wù)可靠性。華為D-CCAP解決方案充分考慮到了千兆同軸業(yè)務(wù)的部署和光纖基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)化，同時，其與FTTx共平臺的特點也讓越來越多以FTTH為終極目標(biāo)的MSO運營商實現(xiàn)了靈活建網(wǎng)，在向未來演進(jìn)的過程中，最大限度地保護(hù)了MSO運營商的投資，降低了其戰(zhàn)略風(fēng)險，顯著提升了其業(yè)務(wù)競爭力。

數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)，降低建網(wǎng)成本

對于現(xiàn)有的HUB站點，由于缺乏站址空間和高能耗而導(dǎo)致的維護(hù)困難是在未來網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)發(fā)展時需要重點考慮解決的問題之一。分布式D-CCAP方案通過數(shù)字化可大幅減少模擬設(shè)備，從而有效節(jié)省機房空間。如果以3萬用戶覆蓋規(guī)模來估算各種方案的HUB機房空間占用和能耗的結(jié)果，無論是在空間還是能耗方面D-CCAP方案都更勝一籌，尤其是在VOD和BC QAM也被集成進(jìn)遠(yuǎn)端D-CCAP站點之后，其優(yōu)勢就更加明顯。同時，傳統(tǒng)CMTS/CCAP網(wǎng)絡(luò)的光纖是點對點光纖，光纖消耗嚴(yán)重，如果使用DWDM等波分設(shè)備進(jìn)行合波也存在擴容不靈活等問題；分布式D-CCAP網(wǎng)絡(luò)采用點對多點的PON架構(gòu)，可大幅節(jié)省光纖資源。

1Gb/s用戶多8倍，DOCSIS 3.1建設(shè)一步到位

CableLabs已經(jīng)發(fā)布了DOCSIS 3.1對于4K～16K的QAM調(diào)制階數(shù)規(guī)范，雖然理想很豐滿，但大多數(shù)運營商的現(xiàn)實卻很骨感——由于從射頻接口到光站需要經(jīng)由多個光電/電光轉(zhuǎn)換，其噪聲積累導(dǎo)致的CNR（載噪比）劣化可高達(dá)8dB，統(tǒng)計顯示，現(xiàn)有同軸寬帶用戶中只有很小部分可以滿足4K QAM調(diào)制的CNR（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定義至少41dB），大部分線路只能維持在1K QAM的調(diào)制水平。華為D-CCAP方案采用數(shù)字化光纖傳輸，可以有效地改善這一問題，CNR提升后，80%的現(xiàn)網(wǎng)用戶可開通1Gb/s業(yè)務(wù)，比傳統(tǒng)CCAP提升了8倍。

根據(jù)業(yè)界估計，DOCSIS 3.1將在2016年啟動商用，大規(guī)模成熟商用的時間約為3～5年，但MSO在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時需要提前考慮DOCSIS 3.1的部署問題。因為傳統(tǒng)CMTS架構(gòu)由于技術(shù)和平臺的限制，若要演進(jìn)到DOCSIS 3.1需要經(jīng)過更換CCAP平臺、更換下行線卡和上行線卡等多個步驟，會導(dǎo)致建設(shè)成本高昂。華為提供一步到位的DOCSIS 3.1建設(shè)方案，不僅可提供DOCSIS 3.1硬件ready的技術(shù)，同時可以實現(xiàn)上下行軟件DOCSIS 3.1能力一步到位，一次部署即可提供DOCSIS 3.1上下行全業(yè)務(wù)。

FTTH融合平臺，助力按需建網(wǎng)戰(zhàn)略

隨著全業(yè)務(wù)協(xié)同運營的發(fā)展，與FTTx兼容的FMC戰(zhàn)略已經(jīng)被越來越多的電信運營商和MSO采用，他們對于一套平臺能同時支持銅線千兆寬帶技術(shù)（DSL、Vectoring和G.fast）、千兆光纖技術(shù)（GPON、10G-PON和40G TWDM PON）和同軸千兆技術(shù)（DOCSIS 3.1）的訴求也越來越強烈。華為D-CCAP方案通過同一OLT平臺可提供3種MSO建網(wǎng)場景（圖1）：在新建區(qū)域，由于可輕松部署光纖到戶，所以推薦使用GPON/10G-PON部署FTTH；在傳統(tǒng)同軸改造區(qū)域，可直接重用現(xiàn)網(wǎng)DOCSIS 3.0 Cable Modem實現(xiàn)提速；在高價值同軸改造區(qū)域，推薦采用DOCSIS 3.1技術(shù)升級網(wǎng)絡(luò)，提供超寬帶能力。值得一提的是，上述3種建網(wǎng)場景均可在同一個OLT平臺、同一個ODN網(wǎng)絡(luò)以及同一個CMC設(shè)備上提供，同時也可在同一套網(wǎng)管和OSS內(nèi)進(jìn)行管理，從而幫助MSO建設(shè)一張彈性的網(wǎng)絡(luò)，快速提供具有競爭力的業(yè)務(wù)。

面向未來的軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）架構(gòu)

在軟件定義的D-CCAP架構(gòu)中，整個接入網(wǎng)絡(luò)（包括OLT和CMC）可以被虛擬為一個數(shù)據(jù)中心式的虛擬CCAP設(shè)備，該設(shè)備可以自動獲取并管理IP地址、發(fā)起自動配置和接入網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)放流程。此外，網(wǎng)絡(luò)功能和虛擬CCAP的業(yè)務(wù)發(fā)放將由用戶觸發(fā)、可以通過門戶網(wǎng)站進(jìn)行定制，這樣，用戶一上線，虛擬CCAP控制器就可以自動生成和分發(fā)虛擬網(wǎng)絡(luò)資源和業(yè)務(wù)功能給該用戶。未來，華為D-CCAP解決方案將具備可編程和虛擬化特性，這將加速網(wǎng)絡(luò)向基于開放網(wǎng)絡(luò)API的網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)（ANaaS）演進(jìn)，同時不需要任何額外配置，這樣就簡化了海量的物理站點，達(dá)到在長期網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中節(jié)省大量投資的目的。

敏捷從容應(yīng)對多業(yè)務(wù)市場競爭

綜上所述，華為D-CCAP方案旨在構(gòu)建全數(shù)字化的千兆同軸光纖融合網(wǎng)絡(luò)，提供數(shù)字化、分布式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，有效提升業(yè)務(wù)帶寬，減少HUB機房占用和能耗，提供一站式DOCSIS 3.1商用能力，并通過統(tǒng)一平臺兼容FTTx，幫助MSO運營商更加高效、合理地實施網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，管控其在下一個網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期內(nèi)的資本投入，從而更加敏捷、從容地應(yīng)對未來5～10年的多業(yè)務(wù)市場競爭，占據(jù)市場先機。

目前，華為D-CCAP方案已經(jīng)被中國廣電、新西蘭沃達(dá)豐、丹麥TDC、摩納哥電信、巴西NET以及日本CNCI等全球多家領(lǐng)先MSO運營商選擇，并幫助他們提供豐富多彩的各種千兆寬帶業(yè)務(wù)。

作者：華為接入網(wǎng)營銷經(jīng)理 王歡;華為接入網(wǎng)高級營銷經(jīng)理 王琴