My name is DOCSIS, FULL DOCSIS 3.0! Авторы: Чичков А.Н., менеджер комплексных проектов компании "Контур-Медиа", Овчинников М.А., главный инженер "Пушкино-Телеком".

	Дата публикации: 08 апреля 2008г.
	Статья была опубликована в журнале "Кабельщик" №4 2008г.

Обострившаяся конкуренция на рынке широкополосного доступа, бои технологий, привели к демпингу цен на услуги широкополосного доступа. Кабельный оператор, имеющий классическую HFC сеть, предоставляющий абонентам доступ в глобальную сеть на базе технологии Docsis 2.0 и ниже, на сегодняшний день не в силах конкурировать на рынке с сонмом Ethernet провайдеров. Все более требовательный абонент желает максимум услуг от провайдера, популярные видео ресурсы, такие как you tube, требуют для абонента большей скорости. Сегодня, предоставление абоненту скорости менее 500 Кбит\с считается чуть ли не дурным тоном. Как поступить в столь тяжелых условиях? Строить ли параллельную Metro - Ethernet сеть или есть более рациональный выход?

В данной статье авторы постараются рассказать о судьбе одного небольшого кабельного оператора, сумевшего предоставить конкурентоспособные услуги в условиях жесткой борьбы.

Итак, в начале нового тысячелетия в г. Пушкино была построена современная HFC-сеть по архитектуре FTTB, которая получила название «Пушкино-Телеком». В данной сети предоставлялся пакет услуг double play, а именно аналоговое телевидение и доступ в Интернет по перспективной, на тот момент, технологии DOCSIS 2.0. Через несколько лет, бурное развитие технологий передачи данных принесло в г. Пушкино Ethernet и ADSL провайдеров. В сложившихся обстоятельствах, необходимо было в кратчайшие сроки выработать стратегию и выбрать технологию, которая могла бы не только предложить клиентам конкурентно способные услуги, но и обеспечить перспективу развития сети. Строительство параллельной Metro - Ethernet сети повлекло бы за собой большие инвестиции, а также требовало бы много драгоценного времени на согласование, строительство, тестирование и запуск… А время – это деньги!

Но вот, благодаря усилиям консорциума Cable Labs, появился новейший стандарт - DOCSIS 3.0 со своим европейским вариантом EuroDOCSIS 3.0, который в полной мере смог бы решить текущие проблемы. Главное преимущество DOCSIS 3.0 - обеспечение намного более высоких скоростей доступа, за счет возможности объединения нескольких частотных каналов. Например, объединяя 16 downstream каналов, можно предоставить абоненту скорость, превышающую 800 Мбит/с. Что получает оператор в 3-й версии DOCSIS в отличие от 2-й – это в объединение каналов (channel bonding) downstream и объединение каналов upstream. Объединение каналов является самой важной особенностью DOCSIS 3.0 и уже сегодня поддерживается рядом производителей кабельных модемов. Уже доступны пользовательские модемы, поддерживающие объединение, например, 3 каналов downstream, а это дает абоненту скорость до 150 Мбит/с! Чем не инструмент в битве с Ethernet’чиками? «Мускулы» кабельного оператора стали больше и крепче. Кроме того, DOCSIS 3.0 обеспечивает:

• расширенные функции multicast;
• поддержку IPv6;
• поддержку улучшенного метода шифрования AES;
• дополнительные функции управления.

После определения с технологией перед оператором встала проблема выбора головного оборудования. В конце 2007 года ни один вендор не представлял на рынке CMTS с поддержкой FULL DOCSIS 3.0. Поэтому «Пушкино-Телеком» были определены следующие критерии при выборе CMTS:

1. совместимость с существующим парком модемов;
2. максимально высокие результаты тестов DOCSIS 3.0 в Cable Labs;
3. минимальная стоимость портов;
4. гибкие возможности конфигурирования соотношения DS к US (например, 5:3, 1:1,2:3);
5. возможность решения перспективных задач.

«Пушкино-Телеком» провел небольшое исследование, в результате чего определились три «кандидата», так или иначе удовлетворяющие описанным выше критериям. Это Cisco uBR 10012, Arris cadant C4 с технологией Flex Path и Casa Systems C2200.

Итак, начнем по порядку. По первому критерию ни у кого из претендентов проблем не возникло. Все представленные CMTS имели совместимость работы с кабельными модемами DOCSIS более ранних версий. А вот по второму ситуация начала меняться. По итогам 56-ой тестовой сессии Cable Labs наши претенденты были удостоены сертификатов по следующим степеням:

Casa Systems C2200 - Silver

Cisco uBR 10012 - Bronze

Arris cadant C4 - Bronze

Мало того, что Casa Systems C2200 получила более высокую оценку, так еще и была взята сотрудниками Cable Labs за эталонную модель для дальнейших тестовых сессий!!!

Далее проводилось сравнение стоимости портов, исходя из необходимых 16 DS × 16 US каналов. Наибольшая стоимость одного downstream канала составила у Cisco uBR 10012, а именно более 20000$ × 1 DS. Далее с небольшим отставанием за ней шла Arris cadant C4 с результатом в 15000$ × 1 DS, а замыкала список Casa Systems C2200, с наименьшим показателем в 5000$ × 1 DS.

Для реализации DOCSIS 3.0, от компании Arris, CMTS которой построена по архитектуре M-CMTS, необходимо наличие технологии Arris Flex Path. FlexPath – это уникальное решение Arris, которое несовместимо с решениями других производителей. Т.е., развертывая у себя в сети FlexPath, вы становитесь заложником политики одного производителя кабельных модемов. В этом случае, ни о какой защите инвестиций говорить не приходится, ведь любые проблемы с производством, поставками или уход с рынка может крайне негативно сказаться на дальнейшем развитии сети. К тому же в состав головного комплекса входит Edge / QAM модулятор, а это порождает проблему управления, а также синхронизации устройств.

Вообще же архитектура M-CMTS имеет свои плюсы. В таком исполнении к CMTS добавляется Edge / QAM модулятор, а также система управления и взаимодействия устройств (рис.1).

Рис.1

Что это дает?

• снижает стоимость downstream за счет увеличения портов Edge / QAM модулятора;
• увеличение плотности портов;
• появляется возможность внедрения цифрового телевещания в формате DVB-C.

Однако из перечисленных достоинств рождаются такие недостатки как проблема управления и синхронизации устройств. Синхронизация требует установки дорогостоящего, дополнительного DTI сервера. Casa Systems пошла другим путем. В результате применения инновационных решений, инженеры создали платформу, которая вместо трех разных устройств (CMTS + DTI server + Edge \ QAM) решает все перечисленные выше задачи в одном, при этом не требуется решать проблемы с синхронизацией и управлением. Ведь это одно устройство с интуитивно понятным интерфейсом! При столь высокой стоимости и впечатляющих размерах (18 RU), Cisco uBR 10012 не имеет возможности гибкой конфигурации и решает лишь задачи по услугам передачи данных. Поэтому мы пришли к выводу, что подобное оборудование может рассматриваться лишь очень крупными кабельными операторами.

Решение от Casa Systems сразу впечатлило не только стоимостью, функционалом, но и экстремально высокой плотностью портов. Всего лишь в одном RU возможны такие конфигурации как 48 DS × 8 US или 32 DS × 16 US. Как уже говорилось выше, в минувшем году C2200 была удостоена «серебряного» сертификата и уже тогда имела возможности не только по объединению каналов (upstream и downstream), но и шифрованию AES, multicast и IPDR. Выгодно отличает эту платформу и то, что она используется и под DOCSIS, и под DVB, и под IPTV. Более детально о возможностях этой CMTS мы еще расскажем.

Как уже становится понятно, наилучший результат показала Casa Systems C2200, созданная с применением инновационных решений, обладающая огромным функционалом, имеющая самую высокую оценку по результатам тестов Cable Labs и экстремально низкую стоимость. В октябре 2007 года она поставлялась лишь на основе предварительного варианта pre-DOCSIS 3.0. Однако, уже в феврале, появилась возможность без замены аппаратной части БЕСПЛАТНО перейти к стандарту FULL DOCSIS 3.0, только изменив программное обеспечение. Что в Пушкино с радостью и сделали. Стоит уточнить, что на сегодняшний день, CMTS от Casa Systems поставляется исключительно в версии FULL DOCSIS 3.0, абсолютно поддерживая весь установленный парк модемов.

Администратору, имеющему опыт работы на оборудовании компании Cisco Systems, не составит никакого труда в конфигурировании C2200. Ее командный интерфейс максимально приближен к интерфейсу Cisco, что значительно облегчает эксплуатацию оборудования. Конфигурация 16 DS × 16 US была выбрана оператором не случайно. В кабельной сети Пушкино-Телеком пятнадцать кластеров и по задумке проектировщиков на каждый кластер отводится не менее одного downstream и upstream. Т.к. нагрузка в каждом кластере не равная, а также частотный диапазон обратного канала составляет от 5 до 65 МГц, проектировщики условно разделили общее количество кластеров на две группы, по 7 и 8 соответственно, для помодульной коммутации с CMTS. C2200 имеет модульную архитектуру, а именно, до 4-х модулей на шасси, до 16 DS и до 8 US на модуль. В результате каждой группе кластеров было отведено по одному восьмиканальному upstream модулю в каждом, работающих в режиме channel bonding. В отношении downstream ситуация пока иная. Для тестирования дополнительных возможностей C2200, было отведено 4 downstream, остальные же 12 каналов были агрегированы под 15 кластеров (см. рис.2).

Рис.2

Как раз на этом примере наглядно демонстрируется гибкие возможности конфигурации каналов. Как же, интересно, стало возможно произвольно выбирать соотношение DS к US? Все очень просто! На обычных CMTS, одна физическая карта с фиксированным соотношением DS:US привязана к одному общему MAC домену (см. рис.3).

Рис.3

Даже использование Edge / QAM не даст свободы выбора! Оператор так или иначе будет ограничены когда-то и кем-то заданным фиксированным соотношением DS:US. CMTS от Casa Systems построена абсолютно в другом ключе! Здесь любое количество DS и любое количество US каналов можно связать в отдельный MAC домен (см. рис.4).

Рис.4

При таком подходе, у оператора полностью развязаны руки. Можно реализовать любое желаемое соотношение DS:US. Например, 16DS:1US, 1DS:8US, 5DS:2US, 13DS:7US… Иными словами, оператор ограничен лишь своей фантазией! Для агрегации каналов необходимо выделение свободных смежных частот. Для передачи данных в нисходящем направлении были задействованы частоты с 646 до 742 МГц, в восходящем от 30 до 55 МГц.

В результате тестирования мы не обнаружили никаких проблем в совместимости уже существующих кабельных модемов, работающих по предыдущим стандартам DOCSIS/EURODOCSIS 1.0,1.1,2.0. Ограничения составляют лишь их заявленные стандартом возможности. Для тестирования и дальнейшей работы были выбраны модем NetGear CM232 поддерживающий стандарт DOCSIS/EURODOCSIS 1.0,1.1,2.0,3.0. Представленный модем способен воспринимать до 3 агрегированных downstream каналов. Моделируя различные ситуации, а также экспериментируя с конфигурационным файлом модема, удалось добиться скорости нисходящего потока, равной 155 Мбит/с!!! Абоненты крайне положительно отнестись к нововведениям «Пушкино-Телеком», но больший интерес проявили корпоративные клиенты, которые получили столь высокую скорость передачи данных за приемлемую плату.

К сожалению, стоимость кабельного модема сегодня составляет порядка 150$, что является сдерживающим фактором на пути вхождения DOCSIS 3.0 в квартиры широких народных масс. Ethernet провайдер, заявив о бесплатном подключении, так же несет расходы, которые составляют порядка 1500-2500 рублей в зависимости от множества факторов. Кабельный оператор, для стимулирования перехода на новое оборудование, может взять некоторые расходы на себя, тем самым, снизив стоимость модема для абонента, но предложив ему «заманчивые» услуги. По заявлению производителя, наряду с DOCSIS, платформа C2200 позволяет организовать цифровое DVB-C вещание, а поддержка multicast предоставить такую интерактивную услугу, как IPTV over DOCSIS.

Для минимизации расходов на модули downstream, которые могут выступать в роли QAM модуляторов, в качестве каналообразующего оборудования была выбрана платформа BNP от RGBnetworks. BNP может выступать не только в качестве IP streamer’a, но и имеет функцию статического мультиплексирования, что позволяет расширить количество ТВ каналов в одном мультипрограммном потоке. В итоге было получено две РАБОТАЮЩИЕ модели по организации ТВ вещания.

Первая. Сформированный на платформе BNP, мультипрограммный поток по IP магистрали доставляется до C2200. После QAM модуляции, с помощью свободного порта downstream, поток идет в кабельную сеть в формате DVB-C. Прием каналов осуществляется при помощи STB. Д ля закрытия контента в дальнейшем при помощи системы CAS необходима активация опции DVB – скремблера, которая входит в базовую комплектацию (см. рис.5).

Рис.5

Вторая. Формирование каналов и назначение каждому multicast адреса и UDP порта, осуществляется при помощи BNP. Подключить системы middleware и VOD серверов, можно как непосредственно к C2200, так и на отрезке от мультиплексора до CMTS. Используя IP – транспорт C2200 ТВ каналы, прошедшие путь до абонента по HFC-сети, принимаются через кабельный модем на IPSTB (см. рис.6). Конечно, C2200 имеет и недостатки. Например, она не вписывается в идеологию M-CMTS и не имеет возможности резервирования. Если первый недостаток еще можно аргументировать, то со вторым не поспоришь.

Рис.6

Итак, что же у нас получилось?

Самое главное, это успешный запуск системы передачи данных на базе технологии DOCSIS 3.0, который позволил оператору почувствовать себя комфортно в сложившихся условиях на рынке.

Второе – это возможность предоставления большего числа сервисов для конечного пользователя, таких как DVB-C и IPTV over DOCSIS. На данный момент, для запуска IPTV, намеченного на второе полугодие 2008 года, планируется замена C2200 на более производительную C3200, которая имеет абсолютно такой же функционал как и C2200, но исключает главный недостаток младшей модели – отсутствие резервирования. Унаследованные от C2200 возможности дополняются увеличением числа модулей с возможностью «горячей» замены (до шести модулей), а также возможность резервирования. Первое позволит увеличить число портов, например, для развертывания IPTV, вторая же многократно увеличивает надежность комплекса.

По мнению авторов, чтобы обеспечить возросший аппетит пользователей, кабельный оператор может воспользоваться явными преимуществами DOCSIS и не терять время и деньги в переходе на другие технологии. Уже СЕГОДНЯ в свободной продаже есть оборудование, имеющую полную версию DOCSIS 3.0, а именно Casa Systems C2200/C3200, которое позволяет успешно конкурировать на рынке услуг широкополосного доступа и решать перспективные задачи.

Литература

1. Колпаков И.А., Субботин М.Ю., Модернизация HFC-сети. Подводим итоги. //«Кабельщик», 2008, №1/2 (27), с.70-73.
2. Прокопук Е.А., Субботин М.Ю. Современные тенденции в построении мультисервисных сетей передачи данных и телевидения. // «Кабельщик», 2007, №9 (23), с.28-30.
3. Барг А.И., Смирнов С.В. Третье дыханье DOCSIS’а или оптимальная модель поведения оператора HFC-сетей сегодня. // «Кабельщик», 2007, №7 (21), с. 46-49.

Авторы с удовольствием ответят на все вопросы по затронутой теме по тел.: +7 (495) 221-81-88 или E-mail:

Комментарии и обсуждение:

Не обсуждалось.