兆比特时代的牧群|数据中心|康宁

康宁光通信公司(Corning Optical Communications)的卡蒂亚·萨福诺娃(Katia Safonova)和凯文·伯格(Kevin Bourg)
出现在宽带技术报告2018年8月29日

随着电缆运营商不断扩大其混合光纤同轴(HFC)网络的容量，头端或集线器内的空间变得非常昂贵。每次升级周期都会带来新的发射机和接收器，以及新的电缆调制解调器终端系统(CMTS)。随着下一波深度光纤或全无源同轴电缆工厂的升级，运营商可能面临10倍于现场节点数量的问题，以及更高的设施空间溢价。

好消息是，电信业作为一个整体多年来一直面临着这些挑战，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、缺乏持续扩张的空间的问题。现在，有人可能会问，“为什么这被认为是好消息?”一个简单的事实是，业界多年来一直专注于提供更敏捷的环境的方法，一种部署容量和可伸缩性的方法，同时远离用于接入网中的服务交付的专有平台。因此，现在已经有充分的理由利用网络功能虚拟化(NFV)来解决这些问题。

今天部署和发展了50多年的中央办公室网络基础设施已经不适合进一步扩展。将中心办公室重新架构为数据中心(CORD)的概念已经得到了证实:通过从硬件转向灵活和敏捷的软件结构，电信公司已经从可伸缩性和快速部署新的和增加的服务中获益。

CORD提供了三个核心优势，第一个是云中的软件的可扩展性。这仍然是该方法的一个通用和基本优点。然而，还有两个额外的优点:使用软件定义的网络(SDN)和NFV -不应被忽略为CORD应用于头端时的优点。

对网络容量日益增长的需求来自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，需要超高速网络。在MSOs的情况下，对扩展服务的需求，包括从视频点播到高清电视的一切，以及它们所附带的数据，给头部及其周围的网络带来了更大的压力，特别是当我们寻求规模时。

流量的增加可以通过添加节点和光纤来解决，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，过度使用纤维会造成需要繁琐和耗时的识别最佳跳线长度和路线，以及拥塞的橱柜。更糟糕的是，它可能导致操作风险和性能问题，并最终导致昂贵的高档。

对于前瞻性的电缆运营商来说，应用CORD范式是一种强大的方式，可以通过增加网络能力，同时降低成本，帮助他们领先于需求。

如图1所示，看看HFC网络中光纤架构的分层方法，从头端到最后节点有三个光纤层。虽然这种一般情况可能并不适用于所有mso(因为有些不包括辅助节点)，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头端的压力。

作为远程体育设备(RPD)部署的增加，MSOs可以开始头端虚拟化。在RPD部署中，DOCSIS物理层在分布式HFC节点中从前端移动到现场。大型模拟发射器和数字/模拟接收器的空间不再需要在头端或集线器位置。此外，CMTS开始看起来像一个基于mac的第2层交换机，可以被虚拟成一个非专有服务平台。这种新的基于rpd的架构减少了前端和轮毂的冷却和空间限制，标准数据中心启发的齿轮取代了那些专有的CMTS和发射器/接收器。因此，重构数据中心的概念可以有效地应用于我们所说的头端重构数据中心(head - end rearchitecture as a data center, 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，可以有效地扩大规模，相对而言，具有成本效益。如图2所示的两层脊柱和叶结构可以帮助促进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)。

该网络体系结构主要由主干交换层和叶交换层两部分组成。每个叶子交换机连接到每个脊椎交换机，大大提高了通信效率，减少了服务器之间的延迟。此外，脊柱和叶两层网络架构使mso避免购买昂贵的核心层交换设备，同时也使其更容易根据业务需求增加交换机和网络设备，而不是作为初始投资的一部分购买它们。

通过HERD方法，电缆运营商可以将控制和数据平面功能从位于前端或分布在集线器中的专有CMTS平台的接入网转移到前端的标准白盒服务器和交换机，从而简化基础设施。

SDN的实现实现了简化的网络结构，提供了网络控制平面和数据平面的分离，同时也实现了控制编程。SDN功能是由运行在行业可用服务器上的软件实现的，通过一个开放的接口控制标准交换机和I/O刀片。(然而，一些I/O刀片需要在远程集线器站点或位置上使用，这仍然是一个挑战。)

在NFV的例子中，它促进了数据平面内虚拟化的使用，白盒服务器再次提供了头端内的中心集线器，在其上支持更敏捷的基于软件的编制。

为了应对MSO网络中对数据和敏捷性需求的增长，重新构建的方法主要有利于提高软件解决方案的集成和定位。然而，它还需要适合特定用途的硬件，以实现完整的HERD结果。

为了在头端实现虚拟机架的优化和可扩展的真实实现，高密度光纤管理系统应该与优化的光纤耦合。具有前或后接入功能的高密度机柜，可以实现交叉连接和互连应用，从而更容易实现SDN和NFV集成。可扩展的硬件还意味着，即使给定的MSO网络有显著的增长，头端节点也可以继续应对不断增加的需求和要求。

采用HERD方法利用了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遗留基础设施增加压力，这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有机会推动规模和效率，以实现面向未来的光学基础设施。为了提供客户所期望的性能和能力，有线电视运营商正在迁移他们的网络，为千兆时代做好准备。即将到来的高速能力将覆盖整个网络，首先是向虚拟化的转变。