La fibra domina en mercado de la conectividad. Los requerimientos de mayor velocidad y ancho de banda crecen y la industria trata de responderlos con nuevas tecnologías. Scott Weinstein, vicepresidente, ANS Product Management de CommScope, analiza en este interesante artículo la evolución en cabecera y redes de cable.
Más ancho de banda y velocidad
Los operadores multiservicio (MSO) se enfrentan a un escenario de “Volver al futuro” para 2023 y más allá: han escuchado la popular petición de mayores velocidades y capacidad de red para los servicios avanzados de consumo, con tasas de crecimiento anual compuesta (CAGR) para el uso medio de ancho de banda en horas pico superiores al 20%. Tal y como siempre ha sido ¿verdad? Optimizar las redes de cable para seguir el ritmo de la demanda de más ancho de banda y velocidades más rápidas no es nada nuevo. Lo que ha cambiado, y lo que hará que expandir la red sea más desafiante que nunca, es la gran cantidad de opciones actuales y emergentes para hacer crecer la red y optimizar el soporte de la cabecera. Elegir el camino “correcto” es una decisión comercial crucial que enfrentan los MSO tanto hoy como en el futuro.
De manera similar, la implementación de redes ópticas pasivas (PON) de próxima generación puede utilizar un módulo de terminal de línea óptica (OLT) basado en nodos para migrar o complementar una red DOCSIS HFC existente, manteniendo la compatibilidad de aprovisionamiento DOCSIS con 10G EPON o utilizando XGS-PON con su Gestión de dominios basada en SDN para el aprovisionamiento de redes y recopilación de telemetría. Ambas tecnologías brindan un camino eficiente y continuo para impulsar la fibra más profundamente en la red, tanto en aplicaciones urbanas como rurales Brownfield y Greenfield, al tiempo que reducen los requisitos de energía, mantenimiento y operación de la operación de cabecera tradicional. La pregunta es: ¿por dónde empezar?
Impulsores del mercado: caras familiares
Los impulsores del mercado detrás de esta demanda de más capacidad y velocidad son conocidos, al igual que la solución común para ellos: la expansión del espectro de la red, especialmente en la ruta ascendente. Vemos esto en tendencias como la normalización de los lugares de trabajo virtuales e híbridos a raíz de la pandemia de COVID-19 y el aumento concomitante de las videoconferencias. Y lo vemos en el hogar: a través de consultas médicas virtuales, transmisión de video y juegos 4K y el despliegue de dispositivos domésticos inteligentes basados en IP que imponen demandas adicionales en cuanto a la confiabilidad, capacidad y velocidades de entrega de la red.
El estrés que estos dispositivos y servicios ejercen sobre la capacidad, el tráfico y las velocidades mínimas de la red es significativo. Las tendencias de trabajo desde el hogar, por ejemplo, han dado como resultado un crecimiento de aproximadamente el 25 % en el uso de ancho de banda residencial ascendente y del 20 % en el uso residencial descendente durante las horas pico en los últimos dos años. La transmisión de video 4K requiere alrededor de 50 Mbps para obtener la máxima calidad de imagen, y ese número aumenta a medida que se introducen más pantallas y/o dispositivos inteligentes en la mezcla. Del mismo modo, la transmisión de juegos 4K típica se ejecuta a 60 cuadros por segundo, lo que se traduce en una velocidad de Internet mínima requerida de 100 Mbps. Y los dispositivos domésticos inteligentes también se están volviendo más comunes, y se espera que solo el mercado de termostatos inteligentes tenga una CAGR del 17,1 % hasta 2028.
Con todos estos impulsores del mercado en juego para 2023 y más allá, es prudente un enfoque combinado para el desarrollo de la red y permitirá que las innovaciones tradicionales y de vanguardia en la red y la cabecera se combinen sin problemas, simplificando el proceso de expansión del ancho de banda y aumentando las velocidades.
Evolución de la red: optimización de la tecnología actual
Las redes están evolucionando de dos maneras. La primera y más inmediata es la optimización de la red para el funcionamiento de DOCSIS 3.1. Esto se logra actualizando los componentes activos de la red, como amplificadores y nodos, para una operación de división media o alta. En la operación de división alta, una porción adicional del espectro se asigna al flujo ascendente para velocidades de aproximadamente 1 Gbps, un aumento de cinco veces de las velocidades de subdivisión logradas con el espectro de 5-42 MHz. Sin embargo, mirando hacia el futuro, los MSO están comenzando a sentar las bases para el funcionamiento de DOCSIS 4.0. DOCSIS 4.0 amplía enormemente el espectro disponible y puede alcanzar velocidades máximas superiores a 5 Gbps. Este mayor espectro permitirá a los MSO eventualmente ofrecer servicios simétricos de varios gigabits a través de su red HFC estándar.
El enfoque para la operación de DOCSIS 4.0 es de escala, lo que significa que los MSO no tienen una, sino dos opciones para DOCSIS 4.0: DOCSIS dúplex completo (FDX) y DOCSIS de espectro extendido (ESD), que también se conoce como dúplex por división de frecuencia (FDD). La tecnología. ESD/FDD amplía el espectro descendente a 1,8 GHz, mientras que FDX opera en el espectro descendente de 1,2 GHz con transmisión simultánea descendente y ascendente en una parte de la misma banda espectral.
Ambos enfoques admiten una frecuencia ascendente de hasta 684 MHz. Estos enfoques no son mutuamente excluyentes: un MSO podría planificar actualizaciones de ESD en una parte de su sistema mientras planifica una actualización de FDX en otra, según sus requisitos de servicio. Una clara ventaja de este enfoque de mezclar y combinar es su flexibilidad, especialmente con plantas envejecidas. Los MSO tienen una oportunidad única de elegir las tecnologías que mejor se adapten a sus requisitos de red arquitectónicos y operativos actuales y futuros, al tiempo que aprovechan una parte significativa de su arquitectura de red existente para respaldar estas mejoras.
Rehaciendo la red: el enfoque revolucionario
Las tecnologías DAA y PON pueden considerarse revolucionarias en la forma en que aprovechan la arquitectura HFC existente para rehacer y volver a implementar el perímetro de la red. Las tecnologías utilizan un enfoque modular basado en nodos, son fácilmente escalables y permiten que los MSO se preparen para la transición de las redes HFC tradicionales a una arquitectura de red virtualizada, potencialmente totalmente de fibra. Y ambas soluciones pueden aprovechar la amplia base de nodos implementados actualmente de CommScope para permitir que los MSO actualicen sus redes a su propio ritmo y minimicen los gastos de capital.
Tecnología DAA
DAA descentraliza y virtualiza la entrega de cabecera y red, lo que permite a los MSO reemplazar la tecnología láser analógica con óptica digital. DAA proporciona mejores eficiencias espectrales con implementaciones de fibra más profundas y amplía la cantidad de longitudes de onda admitidas en cada fibra. También mejora la compatibilidad con vídeo IP.
En el borde de la red, DAA utiliza uno de dos enfoques: PHY remoto (R-PHY), que traslada la generación de señales DOCSIS fuera de la cabecera a un módulo en el nodo de acceso; o Remote MACPHY (R-MACPHY), que hace lo mismo para la generación y procesamiento de señales DOCSIS. CommScope tiene una amplia cartera de dispositivos PHY remotos (RPD) y dispositivos MACPHY remotos (RMD), así como RxD actualizables por software que pueden admitir la operación R-PHY o R-MACPHY. Hay pros y contras en cualquiera de los enfoques, principalmente en el costo de implementación y la medida en que admiten la virtualización, pero estos se ven mitigados por la flexibilidad operativa que brindan a los MSO.
Al igual que con la optimización de redes, no existe un enfoque único para DAA; más bien, los MSO pueden elegir el enfoque que mejor se adapte a sus arquitecturas de red, requisitos y objetivos específicos. CommScope ha estado apoyando a los operadores en la toma de estas decisiones y está respaldando activamente implementaciones significativas de ambas arquitecturas.
Tecnología PON
La tecnología PON de próxima generación también puede cambiar las reglas del juego para clientes comerciales selectos, suscriptores residenciales de gran ancho de banda, MDU, implementaciones rurales y otros sectores del mercado. Los OLT PON se pueden implementar en un chasis de cabecera/hub o de forma remota en un nodo óptico de CommScope. Las implementaciones de PON de próxima generación utilizan un enfoque de la nube al borde que brinda al operador del sistema la oportunidad de elegir entre una red EPON, la ruta más rápida a PON, que requiere cambios mínimos en la cabecera y la arquitectura CPE, o una red GPON, que maximiza rendimiento de la red y reestructura la tecnología de back-office.
Las soluciones de monitoreo de red, como la suite ServeAssure NXT de CommScope, también están evolucionando en paralelo con las tecnologías DAA y PON. El monitoreo avanzado de la red en cualquiera de estos entornos permitirá a los MSO administrar mejor las crecientes complejidades de sus redes en evolución, incluido el análisis avanzado sobre los posibles riesgos de ancho de banda y capacidad para garantizar el máximo rendimiento de la red e identificar áreas clave en la red que pueden requerir actualizaciones. Esta característica es especialmente útil para asignar recursos de manera inteligente y eficiente.
Evolución y virtualización de la cabecera de cable
Muchas de las actividades de aumento de ancho de banda que los operadores están explorando, como aumentar el espectro ascendente a división media (85 MHz) o división alta (204 MHz) y el espectro descendente a 1,2 GHz, se pueden lograr incluso con los I-CCAP existentes. Además, los operadores también están utilizando estas plataformas como CCAP Core para la operación PHY remota para proporcionar una evolución y transición sin problemas a R-PHY DAA.
Otra tendencia emergente en las redes de cable es la virtualización de la operación de CCAP. La operación de CCAP virtual divide y mueve funciones de red de acceso desde hardware CMTS o CCAP especializado a software que se ejecuta en servidores comerciales estándar (COTS). Virtual CCAP es escalable, elástico, ágil y versátil. La infraestructura virtual de CCAP combina la virtualización de funciones de red (NFV) y las redes definidas por software (SDN) para evitar el modelo de “silo de servicio” y reducir los gastos de capital. Una infraestructura virtual de CCAP optimiza por completo la operación de DAA al admitir el escalado y la modificación independiente de grupos de servicios RPD nuevos y actuales a través de funciones de administración central, plano de control y plano de datos basadas en la nube.
El camino hacia adelante
La abundancia de tecnologías nuevas y en evolución puede parecer desalentadora. Hay muchos caminos disponibles para optimizar las redes para DOCSIS 3.1 y más allá, hacer la transición de HFC a arquitecturas de red de fibra y virtualizar la cabecera.
