Migration Paths to CCAP

Caminhosa de
migração
Gerenciando
migração
dapara
TV aafuncionalidade
cabo para
o IP — Parte 1completa de CCAP
Análise das estratégias reais de implantação
Introdução à série: Metas de mercado e desafios tecnológicos
Tom Cloonan, CTO de Soluções de rede
Todd Kessler, vice-presidente de Gerência de linhas de produtos
Índice
Introdução ..................................................................................................................................2
Pré-lançamento: qual é sua posição? .................................................................................... 2
Explorando três caminhos de migração para a CCAP completa .................................................. 4
Caminho 1: migração para a CCAP pelo do I-CMTS .............................................................. 4
Caminho 2: migração para a CCAP pelo M-CMTS ................................................................. 5
Caminho 3: migração para a CCAP pelo Edge QAM VOD .....................................................6
Avalie suas opções ...................................................................................................................... 7
Recursos adicionais..................................................................................................................... 8
Referências .................................................................................................................................8
Lista de acrônimos ......................................................................................................................9
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27 de setembro de 2013
Introdução
O setor de TV a cabo iniciou uma migração que durará vários anos para alcançar uma
plataforma comum de vídeo e dados. A tecnologia que possibilitará essa jornada é conhecida
como Plataforma de Acesso Convergente porCabo (CCAP, Converged Cable Access Platform).
Embora o CCAP defina uma arquitetura específica, há várias maneiras de atingir esse ponto de
extremidade convergido.
Como o setor implementará o CCAP? A resposta a essa pergunta depende de circunstâncias e
preferências. A iniciativa do CCAP aborda uma necessidade comum e urgente de possibilitar
canais de amplitude de quadratura modulada (QAM, Quadrature Amplitude Modulated) com
transmissão mais limitada com um recurso mais denso e maior economia de energia. O setor
que dá suporte a essa iniciativa é diverso. Os provedores de serviço desenvolveram várias
arquiteturas de CMTS e Edge QAM que dependem de diversos fornecedores de tecnologia e
várias metas de entrega de serviço.
Com base na experiência real dos provedores de serviço até a presente data, este documento
reconhece a diversidade e a evolução constante do headend (Cloonan & Howe, 2011) e
infraestruturas de cabo existentes; focando em três caminhos para a CCAP completa:
1) I-CMTS, alto crescimento do HSD
Para o provedor de serviços com CMTS integrado (I-CMTS, Integrated CMTS) que
espera um aumento dos dados de alta velocidade (HSD, High-Speed Data)
2) M-CMTS, alto crescimento do HSD
Para o provedor que usa um CMTS modular (M-CMTS, Modular CMTS) e arquitetura
de headend modular baseada em QAM de extremidade comum (MHA, Modular
Headend Architecture) que também espera muito aumento de HSD
3) I-CMTS, VOD Edge QAM
Para o provedor com um I-CMTS que prevê aumento significativo do vídeo sob
demanda (VOD, Video On Demand).
Pré-lançamento: qual é sua posição?
O caminho (ou caminhos) trilhados variam de:
 Infraestrutura de rede. Suas redes usam CMTS integrado (I), modular (M) ou ambos?
 Roteiro de serviços. Quais serviços você planeja expandir nos próximos anos? Dados
de alta velocidade? Vídeo IP? VOD? SDV? E qual é o tempo de implantação desses
planos?
 Estratégia operacional. Você planeja mudar rapidamente para a abordagem
convergida ou manter a arquitetura existente até quando for possível?
 Dinâmica de mercado. Quais são as demandas de largura de banda dos seus
assinantes? Quais são as ofertas de largura de banda dos seus concorrentes?
 DOCSIS 3.1. Qual é o seu tempo de migração para o CMTS DOCSIS 3.1 de
capacidade mais elevada e a infraestrutura de modem a cabo?
 Cronogramas dos fornecedores. Com quais fornecedores você trabalha, quais
caminhos eles seguiram e qual é o tempo de entrega de deles?
 Outras funções. Você está preocupado com a disponibilidade de outras funções
QAM que não sejam DOCSIS e nem Edge (como limitação ou vários outros
protocolos de roteamento)?
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CCAP — Passado, presente e futuro
Roteiros de fornecedores
Como os provedores de serviços implementam
o CCAP também depende de como os
fornecedores mudam para essa plataforma.
Isso se baseará em fatores como: eles estão
construindo o dispositivo convergido a partir do
QAM CMTS ou Edge? Os fornecedores, por sua
vez, também são influenciados pelos interesses
das funcionalidades e do tempo dos provedores
de serviços aos quais eles esperam entregar
produtos CCAP. Um fornecedor pode preferir dar
prioridade ao DOCSIS, e outro, a vídeo; mas os
provedores de serviços provavelmente solicitarão
funcionalidades que não estão necessariamente
alinhadas a um roteiro pré-determinado
(Tombes, 2012).
Os seguintes exemplos ilustram três possíveis
caminhos de migração para uma arquitetura
CCAP completa, começando pelas
implementações existentes de QAM CMTS e
Edge e permitindo o crescimento dos canais de
vídeos ou dados hoje mesmo.
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Na metade de 2011, a CableLabs lançou uma
versão atualizada de um relatório técnico que
renomeava o dispositivo headend que antes
era chamado de Roteador de acesso a
serviços de extremidade convergidos (CESAR,
Converged Edge Services Access Router), e a
Plataforma de acesso a vários serviços
convergidos (CMAP, Converged Multiservice
Access Platform) de CCAP, uma maneira
operacionalmente flexível de atender à
necessidade urgente do setor de maior
densidade de canal QAM (por porta RF e por
chassi) ao integrar funções Edge QAM e
CMTS ao longo do tempo.
Hoje, o setor está nos estágios iniciais dessa
migração de vários caminhos, que pode levar
vários anos para ser concluída.
A integração das funcionalidades Edge QAM
e CMTS, no entanto, não é necessariamente
o ponto de extremidade da CCAP. O roteiro
da CCAP também inclui opções de aumento
de redes ópticas passivas (PON, Passive
Optical Networking), se desejado; interfaces
ópticas que podem envolver módulos ópticos
conectáveis com transceptores ópticos
modulados de amplitude tradicional ou
módulos ópticos de camada física (PHY,
Physical Layer) remotos baseados em
Ethernet (Silbey, 2013).
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Explorando três caminhos de migração para a CCAP completa
Caminho 1: migração para o CCAP pelo do I-CMTS
Um caminho para o CCAP completo começa com chassi I-CMTS DOCSIS 3.0 e Edge QAMs que
são suporte a serviços de difusão/VOD e SDV (veja o diagrama abaixo). Um provedor
normalmente conecta as saídas RF dessas três caixas em um combinador, conecta essa saída
em um transmissor óptico e, então, conecta essa saída óptica a um nó de fibra.
Etapa 1: na primeira fase desse caminho de migração, os chassis do Edge QAM
permanecem inalterados, mas o I-CMTS é substituído por um I-CMTS mais denso com
capacidade CCAP, como o ARRIS E6000 Converged Edge Router.
Etapas 2 e 3: adicione a funcionalidade de vídeo ao chassi do CCAP, tornando-o
verdadeiramente convergente. Aqui, o provedor de serviços adiciona primeiro o VOD ao
chassi, liberando o legado de Edge QAMs para uma possível implantação em qualquer
outro lugar da rede e depois coloca o SDV/difusão. Como resultado final, o chassi da
CCAP transporta todo o tráfego de vídeo e do DOCSIS.
Etapa 4: mostra como um provedor de serviços pode modificar seu chassi de CCAP com o
tempo, por exemplo, para adicionar a funcionalidade DOCSIS 3.1. Após a implantação de
um chassi com capacidade CCAP, essa etapa é apenas um carregamento de software, com
funcionalidades ativadas por licenças do provedor CCAP. No entanto, com as alterações
significativas no MAC e no PHY exigidos pelo DOCSIS 3.1, o suporte completo ao DOCSIS
3.1 pode exigir alguns novos hardwares. De qualquer maneira, como já fez o cabeamento
uma vez na Etapa 2, o provedor de serviços não precisaria fazê-lo novamente.
Razão fundamental:
esse caminho pode
ser uma boa opção
para um provedor de
serviços que
pretende dedicar
recursos a fim de
atender à crescente
demanda por
serviços HSD e,
obviamente,
implantou o chassi
DOCSIS I-CMTS.
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Caminho 2: migração para a CCAP pelo M-CMTS
Um segundo caminho envolve o uso de uma MHA. Nesse caso, um provedor de serviços
começa com um núcleo DOCSIS MAC conectado a um chassi Edge QAM baseada em DEPI que
proporciona serviços de dados de alta velocidade (veja o diagrama abaixo). Assim como no
primeiro exemplo, o ponto inicial começa com saídas de todas as portas QAM Edge (dados de
alta velocidade, VOD e SDV/difusão) conectadas a um combinador e, depois, a um
downstream.
Etapa 1: o provedor de serviços substitui os chassi Edge QAM do legado por uma
plataforma Edge QAM DEPI mais densa que fornece HSD e vídeo IP. Isso deve se tornar
um chassi CCAP. Mas, enquanto isso, ele pode atuar como um Edge QAM em um MHA,
recebendo sinais de DEPI do mesmo núcleo MAC.
Etapas 2 e 3: assim como no primeiro exemplo, os chassi Edge QAM do legado VOD e
SDV/difusão permanecem onde estão, mas podem ser colocadas no chassi com
capacidade CCAP. Aqui, o provedor de serviços inicialmente adiciona a funcionalidade
VOD e, depois, a funcionalidade de difusão/SDV.
Etapa 4: por fim, o provedor desliga o núcleo MAC original enquanto adiciona o DOCSIS
3.1. A suposição da funcionalidade MAC no chassi CCAP transforma essa arquitetura de
um ambiente M-CMTS em um ambiente I-CMTS. Em termos de incorporação de vídeo ao
chassi CCAP, esse caso é semelhante ao exemplo anterior; a principal diferença é a vida
útil estendida do núcleo MAC legado.
Razão fundamental:
esse cenário se aplica
a qualquer provedor
de serviços com
instalações CMTS
modulares. O que
impulsiona a
suspensão do uso do
núcleo CMTS herdado
ou sua realocação
para outro headend é
a necessidade de
fornecer mais canais
DOCSIS.
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Caminho 3: migração para a CCAP pelo Edge QAM VOD
O terceiro caminho aproveita o Edge QAM VOD em vez da plataforma CMTS (veja o diagrama
abaixo). A primeira etapa diferencia esse caminho, pois o provedor de serviços está
concentrado no uso de chassi com capacidade CCAP para adicionar mais canais VOD primeiro.
Etapa 1: nesse caso, o provedor de serviços deixa o I-CMTS e muda o Edge QAM para
um modelo mais denso que fica em um chassi com capacidade CCAP
Etapa 2: depois disso, o provedor pode atender à necessidade de um maior
crescimento do HSD ao adicionar hardware de receptor upstream e ativar o software
DOCSIS no chassi CCAP na Etapa 2, desligando o I-CMTS herdado.
Etapa 3: a adição de software SDV/difusão permite que o chassi CCAP incorpore a
funcionalidade dos Edge QAMs de SDV/difusão restantes.
Etapa 4: assim como ocorre nos demais casos, o provedor pode ativar as funções do
DOCSIS 3.1 com atualizações apropriadas de software e/ou de hardware.
Razão fundamental:
esse é outro caso que
envolve redes DOCSIS
baseadas em I-CMTS.
Nesse cenário, no
entanto, o operador
prevê um aumento
considerável nos
serviços de VOD.
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Avalie suas opções
Esses três exemplos de migração indicam a
flexibilidade operacional do CCAP. Em uma variação
um pouco diferente do Caminho 2, o provedor de
serviços pode recriar a arquitetura de sua rede desde o
início, convertendo-a de uma rede MHA em uma
arquitetura I-CCAP tradicional. Outra abordagem seria
ir mais diretamente para a CCAP, possivelmente junto
com o DOCSIS 3.1. Um outro caminho em
consideração usa um CCAP (NR) sem roteamento, que
mantém a densidade do QAM enquanto separa o
roteamento da Camada 3 (L3) em outro chassi.
E o DOCSIS 3.1?
As variações operacionais também serão numerosas.
Como um provedor de serviços analisa e alinha grupos
de serviços continuará como um trabalho em
andamento. Cada um ajustará e revisará seu próprio
conjunto de ferramentas relacionadas ou adotará
novos conjuntos conforme necessário. A necessidade
de novas habilidades em várias funções entre as
equipes de DOCSIS e de vídeo que, até o momento,
operaram muito em silos é outro grande desafio. Os
provedores de serviços podem seguir o exemplo da
Comcast e delegar os desafios da CCAP a sistemas de
suporte, treinamento e profissionais por meio de testes
de prontidão (Salinger & Pearman, 2012).
A incorporação de novas tecnologias é
uma função natural da arquitetura CCAP.
As opções de recursos ópticos conectáveis
com transceptores tradicionais ou módulos
PHY remotos baseados em Ethernet, por
exemplo, foram destacadas acima. (Consulte
"CCAP — Passado, presente e futuro.") As
especificações de CCAP serão expandidas
para incluir o DOCSIS 3.1, e os fornecedores
já começaram a considerar a incorporação do
DOCSIS 3.1 em lâminas CCAP novas e
existentes (Nastic, 2013).
Explorando o atual cenário desordenado das chamadas
para fazer uma análise detalhada de tecnologia e
negócios (Torbet, Cloonan, Kraiman, Ansley, & Brooks,
2013). Para o tópico em questão, os provedores podem
recorrer às equipes de serviços profissionais da
comunidade de fornecedores de CCAP. Essas equipes
podem ajudar a corresponder as necessidades de cada
operador à matriz de possibilidades disponíveis na
estrutura da CCAP.
O suporte ao DOCSIS 3.1 no downstream
pode ser permitido via atualizações de
firmware, pois muitos designs de cartão de
linha são implementados com FPGAs. No
upstream, onde os circuitos integrados
específicos do aplicativo (ASICS, Application
Specific Integrated Circuits) são
frequentemente utilizados, os novos ASICS
podem ser obrigatórios. Uma arquitetura
CCAP flexível e modular garante a
compatibilidade com o eficiente DOCSIS 3.1.
A implementação da CCAP começou antes do
DOCSIS 3.1, mas o desenvolvimento dessa
última iteração do DOCSIS foi
inesperadamente rápido. O CableLabs espera
que a especificação seja finalizada até o final
de 2013, com versões de teste em 2014 e
produtos comercialmente prontos
disponíveis até o final de 2014 ou o início de
2015 (Baumgartner, 2013).
A questão é que tanto os fornecedores quanto os
provedores de serviços seguirão por caminhos muito
diferentes até chegar à funcionalidade completa do CCAP. Embora o CCAP seja uma tecnologia
e uma arquitetura, ele é também uma evolução. Escolher o caminho certo para a evolução é
essencial não apenas para alcançar o destino certo, mas também para garantir que a jornada
corresponda à sua infraestrutura, seus recursos e requisitos de negócios.
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Recursos adicionais
Acesse estes links para mais informações sobre implantações e solução de CCAP.
Apresentação em vídeo do relatório de tecnologia de banda larga (BTR, Broadband
Technology Report) do evento Cable Show, "CCAP Breakfast - Gerenciamento de MetaPicture". Nessa apresentação, você poderá ver os pioneiros em CCAP Jorge Salinger
(Comcast), Mike Kelsen (Time Warner Cable), Jeff Finkelstein (Cox Communications) e Tom
Cloonan (ARRIS) apresentarem suas ideias sobre:
 Uma análise dos testes e das implantações e como o DOCSIS 3.1 se une à CCAP
 Estratégias de implantação para permitir que a CCAP seja executada simultaneamente
com outros sistemas herdados
 Aspectos operacionais e aquisições apropriadas dos tomadores de decisões
 Abordagens diferentes da implementação da CCAP e onde cada uma delas é adequada
Webcast gravado sobre comunicações, engenharia e design (CED, Communications,
Engineering and Design) da revista, "Preparação para os lançamentos da CCAP", em
que você aprenderá sobre considerações operacionais e de treinamento que precisam ser
analisadas antes das implantações da CCAP. Este webcast abrange:
 Uma visão geral da CCAP
 A transição dos testes de laboratório para os testes de campo
 Considerações sobre equipamentos que não inutilizarão investimentos antes os
lançamentos completos da CCAP
 Planejamento operacional para possíveis problemas entre os vários serviços
convergidos
Referências
Baumgartner, J. (2013). Cable-Tec Expo to Spotlight DOCSIS 3.1. Multichannel News .
Cloonan, T., & Howe, J. (2011). “The Evolution of the Headend in the CCAP World”.
The SCTE Cable Tec Expo.
Nastic, G. (2013). Cable MSOs aggressive on DOCSIS 3.1. CSI Magazine .
Salinger, J., & Pearman, T. (2012). CCAP – More than just box replacement.
Silbey, M. (2013). Going Deeper with IP. Light Reading .
Tombes, J. (2012). The CCAP initiative: Product begins to appear. Videonet .
Torbet, D., Cloonan, T., Kraiman, S., Ansley, C., & Brooks, J. (2013). Mapping a CostEfficient Transition to Converged Services: Business Modeling Tools and Outcomes to
Guide a Path to IP Video. NCTA Spring Technical Forum.
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Lista de acrônimos
CCAP
Plataforma de acesso convergente por cabo: um esforço liderado
pela CableLabs para desenvolver uma arquitetura densa e
eficiente que combina funcionalidades de modulador QAM CMTS
e Edge
CMTS
Sistema de terminação por modem a cabo: um dispositivo de rede
DOCSIS que gerencia e se comunica com muitos modems a cabo
Interface de PHY externo de downstream: uma especificação de
DOCSIS que define os requisitos de transporte de dados de
usuários receptores entre o núcleo M-CMTS e o Edge QAM
Especificação de dados por interface de serviço de cabo: um
padrão internacional de telecomunicações que possibilita a
transmissão de comunicações de protocolo de Internet por um
sistema de TV a cabo
DEPI
DOCSIS
(E)QAM Edge
Modulação de amplitude de quadratura Edge: um modulador de
rede de dados e vídeo com entrada Gigabit Ethernet e saída de
canal QAM; fisicamente separado do CMTS em uma configuração
modular DOCSIS 3.0
I-CMTS
CMTS integrado: um CMTS que contém todos os componentes
necessários às operações de DOCSIS
L3
Camada 3: a camada de rede do modelo OSI da rede de
computadores responsável por roteamento e encaminhamento de
pacotes
M-CMTS
Sistema de terminação por modem a cabo modular: um CMTS
fisicamente estendido por meio de Gigabit Ethernet, um servidor
de tempo DOCSIS e moduladores Edge QAM
MAC
Controle de acesso à mídia: relativo a um protocolo de
comunicações de dados da Camada 2 que fornece mecanismos
de controle de acesso a canais e endereços
MHA
Arquitetura de headend modular: interfaces definidas pela
CableLabs para serviços convergidos de vídeo e banda larga,
incluindo especificações de serviços de vídeo digital M-CMTS e
narrowcast
PHY
Camada física: a Camada 1 do modelo OSI de rede de
computadores, que consiste em tecnologias de transmissão de
hardware de rede
SDV
Vídeo digital comutado: um serviço de vídeo digital no qual os
canais são narrowcast (e não de difusão) para os que os solicitam
VOD
Vídeo sob demanda: um serviço de vídeo digital para transmissão
de filmes e programas de TV via narrowcast de acordo com a
solicitação do consumidor
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