分散型アクセスアーキテクチャとは？
Learn the challenges, benefits, and more about Distributed Access Architectures.
分散型アクセスアーキテクチャ (DAA) は、一般にヘッドエンドまたはハブに置かれている機能を、ユーザー (契約者) に近いインテリジェントなファイバーノードに移すことによってケーブルネットワークを分散化する方式です。ノード数が幾何級数的に増え続ける中、ハブからこれらの処理を移すことは、ヘッドエンドに対するスペースやハードウェア、冷却の負荷を軽減するのに役立ちます。インテリジェントなノードへのその他コンポーネントの接続には、かつてのアナログ光リンクに代えて 10Gb イーサネット ファイバーリンクが使用されます。
分散型アクセスアーキテクチャが具体化して、戦略的にアーキテクチャの特定の部分をダウンストリームに移す過程ではバリエーションが生まれます。リモートPHYレイヤーアーキテクチャ (R-PHY) では変調・復調機能がファイバーノードに移され、その他の機能はヘッドエンドに残されます。リモート MAC-PHY (R-MACPHY) では、処理 MAC レイヤーもノードに配置されます。これにより、ヘッドエンドにはサーバーとスイッチ、ルーターだけが残ることになります。
スプリット MAC と呼ばれる 3 つ目の手法では、PHY レイヤー (但し、MAC レイヤー の機能の一部のみ) がファイバーノードに移されます。R-PHY および R-MACPHY アーキテクチャの実装はまた、事業者の既存の機器および優先順位に従って段階的アプローチをとることもできます。
分散型 CCAP は、2011 年に導入された集中型ケーブルアクセスプラットフォームに基づく分散型アクセスアーキテクチャのサブセットです。CCAP 技術の目的は、すべてのスイッチ、ルーティング、および QAM 機能を統合し、同じ 1 つのデバイスからデータおよびビデオを伝送するようにすることによってヘッドエンドにあるケーブルモデム終端システム (CMTS) をアップグレードまたは入れ替えることにありました。
その結果、すべてのチャンネルがデジタルになり、すべてのトラフィックが IP ベースになりました。ヘッドエンドのコンバイナー機能は不要になりました。CMST を CCAP に入れ替えることによって、エネルギー消費の削減、全体的な QoS の改善と共に漸進的な効率の向上がありましたが、実際の機器サイズに大幅な変化があったわけではないため、それと分かるスペースの節約にはなりませんでした。
CCAP は分散型 CCAP アーキテクチャの実装の面ではかなりの前進です。DAA とよく似て、PHY レイヤーか DOCSIS MAC レイヤー、あるいはその両方をインテリジェントノードに移すことができます。PHY レイヤーと MAC レイヤーを分離することによって生じるタイミングの問題は、これらのノードをインテリジェントノードで統合することよって解消できます。
従来型の CCAP アーキテクチャを導入することは、最終的に分散型アクセスアーキテクチャの着手に引き継がれるため、技術が刻一刻と急速に変化する中、現実そしてその先を見通した導入アプローチの典型例になります。ヘッドエンドからノードに移す機能が多いほど、運用のロジスティクスは複雑さを増すことがあるため、段階的導入は最も費用効果に優れたアプローチとなることがあります。仮想 DAA などの新しい革新が誕生することがありますから、事業者にはいくつかの水準の導入を完全にバイパスする道もあります。
こうした導入の取り組みを支援するため、CableLabs は DAA および分散型 CCAP 向けに異なるメーカーの DAA デバイス間の相互運用性を標準化した新しい仕様を発表することになりました。R-PHY は、多くの場合は直接的な ROI が期待できる暫定的だが健全な導入の 1 ステップです。
機器の変更は漸進的とみなされるとしても、どのような分散型アクセスアーキテクチャにも一般的な構成要素の導入は、デジタルノードおよびそれらノードに接続するファイバーのディープ化の大きな改良になります。導入戦略が大きく異なるとしても、需要を支えるための分散型アーキテクチャ導入の必要性があることにもはや議論の余地はありません。
分散型アクセスアーキテクチャの利点
分散型アクセスアーキテクチャの最も明白な最大の利点は、ヘッドエンド (ハブ) がある場所のスペースと電力、HVAC 需要の削減です。サブスクライバーレートと帯域幅が増加し、従来型ヘッドエンド機器が効率と密度の改善に苦労している中、この利点の価値はますます大きくなっています。
光リンクのデジタル化は最終的に運用および保守管理費の削減、ネットワークの可視性の向上につながります。PHY レイヤーをエンドユーザーの近くに配置することで、品質およびパフォーマンス上の利点も生まれます。スピードの向上、ノイズ削減、変調のすべてがこの転換からの直接的な成果です。
ヘッドエンドの運用範囲の縮小により、機器を整理すると共に、同じ物理スペースからのサービスグループを増やすことができます。これは、ギガビットに加えてブロードバンド化の準備に役立ち、FTTx 増設モデルに沿ったスケーラブルなアーキテクチャを構築することができます。
デジタルファイバーへの移行により、より多くの光波長、より高位の QAM の多重化が可能になってスペクトラム効率を改善することができます。この結果、ネットワークのファイバーのディープ化が進むにつれて、全体的なネットワーク容量が押し上げられることになります。デジタルケーブルはまた、従来のアナログのものに比べて高スループットでより長い距離 (80km) にまたがることができます。
分散型アクセスアーキテクチャの課題
他の飛躍的な前進同様、分散型アクセスアーキテクチャにも、克服しなければならない課題が内在しています。機器および接続が一カ所に集中していますから、保守管理のロジスティクスのいくつかの観点からは、従来型のアーキテクチャの機器が密集したヘッドエンドは依然として有益であることがあります。DAA では、かって一カ所で実施されていたトラブルシューティングとアプグレードが地理的に分散するほどファイバーノードの重要性と機能性が増します。
今や、こうしたノード配備にはさまざまな屋外施設が含まれ、必然的に環境条件が厳しくなって時としてサービス提供につながりにくいことがあります。これらの新しい制約の緩和には、機器の環境テストが決定的に重要になります。DAA に伴う分散化によって、現場での破壊行為や盗難、その他の損害が発生する機会が生まれ、QoS や財務面の影響が大きくなる可能性があります。
分散型アクセスアーキテクチャのその他の課題としては、かっては同じ場所に配備されていたが、数マイルまたは数百マイル離れた場所に配備されることになるハードウェア要素の相互運用性と同期の問題があります。実装の成功には新しい形の計画と専門知識が不可欠ですが、DAA がもたらす恩恵はこうした潜在的な課題をはるかに上回っています。
効率とパフォーマンスを向上させるためにデジタルファイバーオプティクステクノロジーを顧客に近づけるプロセスは、「ファイバーディープ」として知られています。Node+0 はディープファイバー化を最も進めた形態であり、これはヘッドエンドからエンドユーザーにサービスを提供するラストマイルのファイバーノードにまで光ファイバーが敷設されていることを意味します。ノードにあるものを除いて、回線からはあらゆるアンプが取り払われています。現状、Node+0 向けの重要な計画を持っている事業者はほとんどありません。大半はアンプのカスケードを Node+3 に削減しており、将来の次のステップとして FTTH (Fiber to the Home) との比較で N+0 の経済性を評価する計画になっています。
分散型アクセスアーキテクチャに呼応してディープファイバー化することは、FTTH に対する実現可能な代替策になっています。既存インフラに対し、比較的破壊的ではない形で実装に必要なオーバーホールを行うことができます。多くのケーブル事業者は、FTTH への移行を徹底する道を選んできました。これに対し DOCSIS 3.1、DAA およびディープファイバー化では、既存のハイブリッドファイバー同軸 (HFC) インフラがギガビットのサービスを提供して、スピードと帯域幅の需要に対応できるようになっています。
分散型アクセスアーキテクチャには多大の利点があるにもかかわらず、一部の事業者は採用に慎重なアプローチを取っています。ROI あるいはコスト面で既存の集中型アーキテクチャインフラへの投資の成果が出ず、移行計画に影響している可能性もあります。また、セキュリティはもう 1 つの重要な要素で、このために一部の事業者は集中型を好みます。ヘッドエンドの場所が一元的であることで確実にロックし、アクセスをしっかり監視して、機器やデータの盗難・破壊を防ぐことができます。保守管理およびサービスの重荷も、分散型アクセスアーキテクチャへのアプローチを検討する上で有力な要素です。かつては管理された一元的な場所で実施することが可能であった復旧作業を行う場合、地理的に広い地域に移動しなければならなくなる可能性があります。
高速データサービスに対する需要が急増している現状では、使用量が急増するにつれて単純に乗り越えられなくなる可能性の大きいボトルネックが顕在化することは確実です。ケーブル事業者にとって、ヘッドエンドアーキテクチャにかかっている負担は、打ち勝つべき障害の中でも最大の障害の 1 つになりました。
ダウンサイジングして電子化を進めることはこうした問題に対処するのに大いに役立つ可能性がありますが、ヘッドエンドにかかる負担は、完全なパラダイムシフトが必要となるほどに急速に大きくなっています。分散型アクセスアーキテクチャ、分散型 CCAP アーキテクチャ、そしてディープファイバー化は基本的な機能をダウンストリームに移すことによってボトルネックを無くすばかりでなく、QoS を改善し、必然的な需要増大に応じたスケーラビリティ要素を導入することで、アーキテクチャを将来対応にできます。