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有线电视运营商在努力提升宽带容量和速度
录入时间:2023/11/20 15:42:53

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有线电视运营商在努力提升宽带容量和速度

Jeff Heynen,Dell’Oro Group

有线电视运营商在改进宽带网络方面历来采取有节制的方法,通过频谱和调制改进逐步增加容量。多年来,这种方法对他们来说非常有效,尤其是在平衡资本支出和成为市场领导者的需求时。这也是他们能够在北美市场实施的一项战略,因为他们在宽带用户和通达的家庭数量上占有绝对优势。

然而,这种主导地位目前正面临着两方面的挑战。在低端市场,T-Mobile、Verizon和AT&T等行业巨头推出的5G固定无线服务正在造成压力。在高端市场,光纤互联网服务提供商(ISP)在扩大自身覆盖范围的同时,也在逐步替换DSL网络,这也带来了挑战。

有线电视运营商一直拥有许多工具来扩大宽带吞吐量和容量,他们正在努力,至少要跟上光纤竞争的步伐。这些努力包括通过频段分裂(band split)和分布式接入架构(DAA)相结合的方式,对混合光纤同轴电缆(HFC)网络进行高效益的升级,这些方法屡试不爽。除这些方法外,还在新住宅区内新建光纤,并通过边缘项目向未提供服务和服务不足的市场提供服务。

对于全球众多多系统运营商(MSO)而言,2020年和2021年是分界线,通过对现有HFC光节点进行逻辑或物理分割,可缩小服务组规模并增加可用带宽。当疫情迫使学校和企业关闭,使每个节点的利用率超过大多数MSO为自己设定的70%的阈值时,这些努力是缓解迅速出现的拥塞的快速而经济有效的方法。

这些工作一直在进行中,将上行带宽从5至42MHz提升到85至200MHz。这些努力贯穿整个2022年并持续至今,使MSO能够将上行带宽从平均35至50Mbps提升到100至200Mbps。这是对其已提供的1至2Gbps下行服务的更好补充。

频段分裂工作经常与远程物理层设备(RPD)和虚拟CMTS (vCMTS)平台的部署工作一起进行。这些工作被视为实现DOCSIS 4.0全双工(FDD)或扩展频谱(ESD)版本的基础步骤。当然,那些正在推进高分裂项目的运营商几乎都会使用RPD或远程MACPHY设备(RMD),这两种设备都能在前向和回程中利用数字光学技术提高信号质量。Dell'Oro对2021年和2022年DOCSIS设备实际收入的最新看法以及对2023年的估计见图1

docsis 3.1扩展版

向DOCSIS 4.0(D4.0)的过渡将是渐进的,因为需要对外部设备进行重大升级,以实现两种D4.0变体所提供的速度。FDD D4.0将需要全新的放大器、节点和调制解调器,并配备可处理回波消除的DSP芯片。在这些设备中集成回波消除功能将增加单位成本和复杂性。从积极的方面看,目前的大多数分路器可以保持不变。

1.8GHz ESD的升级则不然,同样需要更换放大器以及分路器和其他无源元件。由于劳动力持续短缺,成本仍然是任何新建项目的重要考虑因素,因此不需要接触任何小区的分路器是非常有吸引力的。此外,更换分路器需要暂时停止服务,这对运营商来说始终是一个重要的考虑因素,尤其是当他们的竞争对手可能会利用任何服务中断时。

另一方面,ESD是运营商所熟知的。他们拥有数十年通过放大器、抽头(tap)和无源交换增加频谱和容量的经验。此外,运营商可以先升级放大器,然后再进行分路器升级,因为目前现场的大多数分路器都支持高达1.2GHz的频率。这样,运营商就可以获得一些频谱升级,而不必立即进行繁重的分路器升级。

无论运营商选择哪种方式来采用D4.0,毫无疑问都会有很多变动因素。考虑到现有的供应链问题和劳动力短缺问题,实现连接全部家庭的目标时的情况将大不相同。尽管几乎所有致力于D4.0的运营商都认为所有系统都已达成一致,但有线电视运营商如果没有应急计划,那将是非常不可取的。

该应急计划包括部署与DOCSIS 3.1 (D3.1) CMTS和vCMTS平台相连的D4.0调制解调器。最近在CableLabs进行的互操作性测试表明,下行速度超过8Gbps,上行速度达到1.5Gbps。这种架构被称为D3.1 Extended(D3.1E),受到了全球运营商的关注,尤其是欧洲运营商,他们已经表示不太可能部署D4.0。

早在2013年发布第一个D3.1规范时,目标之一就是提供10Gbps的下行速度。运营商和设备制造商设想通过结合使用正交频分复用(OFDM)信道和调制阶数(从4096-QAM到8192-QAM和16384-QAM,信道带宽从24MHz到192MHz)来实现这一目标。当时,运营商普遍提供远低于1Gbps的下行速度,因此许多CMTS平台和调制解调器只能利用该标准的低端功能。

如今,1Gbps的速度对运营商来说已是板上钉钉的事,MSO及其供应商合作伙伴正努力通过现有的D3.1 CMTS和vCMTS平台与D4.0调制解调器(可支持四个OFDM信道)的组合来利用可用容量。D4.0调制解调器虽然初期价格昂贵,但却是必不可少,甚至可以在外部设备升级完成之前提供千兆速度。此外,当基础设施升级完成后,用户将已经拥有调制解调器,可以充分利用端到端的D4.0功能。

D4.0至光纤

虽然这些基于DOCSIS的架构将作为其大部分住宅网络的主干,但MSO的目标显然是提供比以前预期更多的光纤到户(FTTH)服务。通过结合使用远程PHY和vCMTS来重新构建现有DOCSIS网络并转向DAA,MSO可以选择性地在现有节点位置的RPD旁部署远程光线路终端(R-OLT)模块,以剥离32到64个家庭到FTTH服务。来自这些RPD和R-OLT模块的流量可通过以太网传输方式传回头端,所有用户终端,无论是DOCSIS调制解调器还是无源光网络光接入点,都通过相同的vCMTS和/或虚拟化宽带网络网关(vBNG)平台进行管理。Dell'Oro对2021年和2022年有线R-OLT实际收入的最新看法以及对2023年和2024年的估计见图2

采用这种架构的MSO的另一种选择是混合使用光节点,利用R-OLT提供基于DOCSIS的住宅服务和基于光纤的商业服务。光节点覆盖服务组的情况很多,其中既包括住宅客户,也包括商业客户。从历史上看,MSO只能向这些客户提供商业级DOCSIS服务,并需要为更高的服务水平协议(SLA)、静态IP地址和其他功能支付额外费用。在过去的十年中,MSO在从电信公司抢夺中小型企业客户方面做得非常出色,因为电信公司的定价计划不够灵活,或者依赖于T1或商业级DSL线路。但最近,电信公司和其他光纤互联网服务提供商通过宣传光纤的更高可靠性和技术优势,极力挽回这些企业客户。因此,R-OLT的出现,尤其是那些无需重大升级即可添加到现有节点的R-OLT,使有线运营商能够在发展其接入网络的同时,为高价值的企业客户提供类似的光纤服务。

如今,其他有线电视运营商正在绕过这一演进过程,直接建设光纤。这些运营商中的许多要么没有数以百万计的家庭用户,要么所在的国家由于劳动力、许可或两者原因,改变外部设备的成本太高,无法逐步推进。尽管如此,从DOCSIS过渡到光纤的清晰路线图现在已经存在,并且正在世界各地越来越多的MSO中实施。

 

图1全球DOCSIS设备收入。资料来源:Dell'Oro Group

图2全球有线电视网R-OLT收入。资料来源:Dell'Oro Group

 

 


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