千兆时代的HERD |数据中心|康宁

康宁光通信公司的Katia Safonova和Kevin Bourg
出现在宽频科技报告2018年8月29日

随着有线电视运营商不断扩大其混合光纤同轴(HFC)网络的容量，前端或集线器内的空间非常宝贵。每个升级周期都会带来新的发射器和接收器，以及新的电缆调制解调器终端系统(CMTS)。随着下一波向光纤深度或全无源同轴电缆工厂的升级，运营商可能会面临10倍于现场节点数量的问题，而且他们的设施内空间的溢价甚至更高。

好消息是，电信行业作为一个整体多年来一直面临这些挑战，而不仅仅是有线电视运营商。电话运营商、有线电视运营商、有竞争力的运营商和市政运营商都在努力解决通信设施空间有限的问题，而且缺乏继续扩张的空间。现在，有人可能会问，“为什么这被认为是好消息?”简单的事实是，行业多年来一直专注于提供更灵活的环境，一种部署容量和可扩展性的方法，同时远离专有平台，在接入网中提供服务。因此，今天有一个通过利用网络功能虚拟化(NFV)来解决这些问题的既定案例。

经过50多年的发展，今天部署的中央办公网络基础设施已经不适合进一步扩展。将中央办公室重新架构为数据中心(CORD)的概念已经证明了结果:通过从硬件转移到使用灵活敏捷的软件结构，电信公司已经获得了可伸缩性和快速部署新的和增加的服务的好处。

CORD提供了三个核心优势，第一个是可扩展地利用云中的软件。这仍然是该方法的一个通用的基本优势。然而，另外两个优点——使用软件定义的网络(SDN)和NFV -应用于前端时，不应忽视CORD的优点。

对网络容量需求的增加来自于全球对更高速度的渴望。要实现新兴技术、智慧城市和“物联网”的承诺，就需要超高速网络。就mso而言，对扩展服务的需求，包括从视频点播到高清电视的所有服务，以及伴随的数据，给前端及其周围的网络带来了更大的压力，尤其是在我们考虑规模的时候。

可以通过增加节点和光纤来解决流量增加的问题，但这种方法只能在一定程度上可行和可扩展。在数据转发器在美国，光纤的过度使用可能会导致对最佳跳线长度和路由的繁琐和耗时的识别，以及机柜中的拥塞。更糟糕的是，它可能导致操作风险和性能问题，并最终导致代价高昂的升级。

应用CORD模式是具有前瞻性的有线电视运营商抓住可扩展优势的一种强有力的方式，帮助他们在提高网络能力的同时降低成本，从而超越需求。

看看HFC网络中光纤架构的分层方法，如图1所示，从前端到最终节点有三个光纤层。虽然这种一般情况可能不适用于所有mso(因为有些mso不包括辅助节点)，但它确实显示了如何通过应用多层来管理布线需求来减少前端的压力。

作为远程体育随着设备(RPD)部署的增加，mso可以开始对前端进行虚拟化。在RPD部署中，DOCSIS物理层从前端移动到分布式HFC节点中的字段。大型模拟发射机和数字/模拟接收机的空间不再需要在前端或集线器站点。此外，CMTS开始看起来像一个基于第2层mac的交换机，可以虚拟化成一个非专有的服务平台。这种新的基于rpd的架构减少了前端和集线器的冷却和空间限制，标准的数据中心设备取代了那些专有的CMTS和发射器/接收器。因此，作为数据中心的重新架构的概念可以有效地应用于我们称之为“作为数据中心的前端重新架构”(HERD)。

通过采用更灵活的框架，有线电视运营商可以创建一个精简的网络，可以有效地扩展，并且相对而言，具有成本效益。如图2所示的两层脊叶结构有助于促进HERD，它更方便地将数据从电缆调制解调器或机顶盒传输到路由器(从东到西)。

该网络架构主要由两部分组成:主干交换层和叶交换层。每个叶子交换机与每个主干交换机相连，大大提高了通信效率，减少了服务器之间的延迟。此外，脊叶两级网络架构使mso可以避免购买昂贵的核心层交换设备，同时也使mso更容易根据业务需要添加交换机和网络设备以进行扩展，而不必将其作为初始投资的一部分购买。

利用HERD方法，有线电视运营商可以通过将控制和数据平面功能从位于前端或分布在集线器内的专有CMTS平台内的接入网转移到前端的标准白盒服务器和交换机，从而简化其基础设施。

SDN的实现使简化的网络结构能够分离网络的控制平面和数据平面，同时还支持控制编程。SDN功能由运行在工业可用服务器上的软件实现，通过开放接口控制标准交换机和I/O刀片。(然而，挑战仍然存在，因为一些I/O刀片需要在远程集线器站点或位置使用。)

在NFV的例子中(NFV促进在数据平面中使用虚拟化)，白盒服务器再次在前端中提供一个中心集线器，以实现更敏捷的基于软件的编排。

为了应对MSO网络中对数据和敏捷性需求的增长，一种重新架构的方法主要在改进软件解决方案的集成和定位方面提供了好处。但是，它还需要适合用途的硬件来实现完整的HERD结果。

为了实现前端虚拟机架的优化和可扩展的实际实现，高密度光纤管理系统应该与优化的光纤相结合。高密度机柜具有前后访问功能，可实现交叉连接和互连应用，从而更容易实现SDN和NFV集成。可伸缩的硬件还意味着，即使给定的MSO网络有显著增长，前端节点也可以继续处理增加的需求和需求。

采用HERD方法利用可用的软件和硬件来实现面向未来的网络。容量需求和不断发展的MSO技术将继续给现有的传统基础设施增加压力，这些基础设施需要不断发展的技术来适应。

向基于标准的分销网络的转变使mso有机会推动面向未来的光学基础设施的规模和效率。为了提供客户期望的性能和功能，有线电视运营商现在正在迁移他们的网络，为千兆时代做好准备。即将到来的高速功能将占用整个网络，它从前端向虚拟化的转变开始。