vOLT Концепции
Эта статья предназначена для ознакомления с устройствами белого ящика VOLT (virtualized Optical Line Terminator) и сетевыми концепциями, для которых они предназначены. Терминаторы оптических линий используются в рамках GPON для многоточечных бытовых услуг, определенных в разделе Услуги FTTx. VOLT переходит к следующему шагу, создавая OLT, который может подключаться и работать в среде облачного типа SDN/NFV.
Дезагрегирование с использованием сетей SDN является распространенной схемой, определяющей текущие проекты сетей передачи данных. Дезагрегирование устраняет зависимость от сетевого программного обеспечения конкретного поставщика и заменяет проприетарные устройства универсальными аппаратными блоками, специально созданными для работы с использованием открытых стандартов. Для оборудования оптических сетевых помещений, использующего сети GPON, концепция, известная как Виртуализированный терминатор оптической линии (VOLT), теперь реализуется в текущих тестовых развертываниях. Использование вольта в оптических сетях означает, что сетевые дизайнеры могут взять так называемый продукт OLT “белого ящика” любого производителя, размером с “коробку для пиццы” 1RU, с полки и легко вставить его в свою сеть. После установки в сеть VOLT может быть интегрирован с использованием программных платформ Open SDN, разрабатываемых в рамках нескольких проектов под эгидой Фонда открытых сетей (ONF).
Зачем внедрять VOLT по сравнению с устаревшим решением OLT? Ответ заключается в общем переосмыслении центров обработки данных, которые ранее и в настоящее время состояли из нескольких разрозненных поставщиков оборудования и типов оборудования (обычно громоздких систем PON, заполненных картами). Это усложняет обучение персонала и выполнение его обязанностей, а также увеличивает капитальные затраты при добавлении новых мощностей или функций. Еще одним загромождающим фактором является сложная конфигурация сети, выполняемая для каждого устройства, что снижает четкость сети и увеличивает эксплуатационные расходы. Устаревшие сети также чрезвычайно жесткие и вялые (неэластичные) в отношении обновлений, расширения и добавления услуг, на завершение которых могут потребоваться недели, месяцы или даже годы. Внедрение дезагрегированной сети GPON означает, что оптический оператор может осуществлять расширения буквально за минуты и, возможно, даже секунды.
Для предоставления гибких абонентских услуг также указана другая открытая платформа XOS, которая вкратце представляет собой “Все как услуга” или X-операционную систему. XOS является организатором услуг NFV, которые являются как необходимыми для абонентов, так и дополнительными. Операторы могут гибко использовать платформы XOS для предоставления компонентов NFV в своем офисе R-CORD.
Использование серверов XOS NFV дает оператору возможность мгновенно предоставлять своим удаленным оптическим абонентам основные услуги и дополнительные расширенные услуги с товарных серверов в облаке R-CORD. Таким образом, XOS позволяет оператору быстро и дешево расширять пропускную способность и добавлять новые услуги, легко идя в ногу со спросом и технологическими изменениями.
Как уже упоминалось, доступный XGS-PON вольт, который успешно тестируется, - это Edgecore ASXvOLT16. Его потоки плоскости данных реализуются с использованием коммутационного кремния StrataDNX ™ от Broadcom и нескольких фирменных ASIC от Broadcom, которые включают входные чипы MAC (Maple) и выходной чип MAC (QUMRAN). Эти чипы управляются с помощью драйверов Broadcom с использованием API BAL поставщика (уровень приложений Broadcom). В конечном счете, настройка и управление потоками данных абонентского трафика осуществляется контроллером SDN ONOS с помощью уровня VOLTHA, который абстрагирует базовый API BAL.
Для интеграции, тестирования и устранения неполадок собственный уровень BAL предоставляет локальный интерфейс командной строки для VOLT. Абонентские службы создаются для каждого абонента PON с использованием товарных серверов, на которых выполняется XOS в структуре R-CORD. Подписчики могут использовать простые устройства CPE, поэтому их основными функциями, такими как DHCP и NAT, можно управлять из экземпляра в виртуальном контейнере. Эти виртуальные контейнеры существуют на серверах Центрального офиса, определенных как vSG или шлюз виртуальных подписчиков. Службы управления и обслуживания абонентов отключаются от сети вОЛЬт, в результате чего серверное устройство товарного типа может быть добавлено или вычтено из сети без особых усилий.
Фиксированный беспроводной доступ в Интернет. Гигабитные скорости передачи данных 5G mmWave могут полностью заменить ряд технологий доступа в Интернет гибридными оптоволоконными и беспроводными сетями, соединяющими дома абонентов. Хотя это и не совсем мобильная система, она может составить конкуренцию существующим системам Wi-Fi, которые предоставляют этот тип фиксированного беспроводного доступа.
Наружные городские/пригородные небольшие ячейки. Ожидаемый сценарий развертывания для 5G mmWave будет заключаться в обеспечении повышенной пропускной способности в общественных местах и местах с высоким спросом. При размерах ячеек около 100 м небольшие точки доступа 5G mmWave могут быть размещены на столбах или зданиях, чтобы обеспечить необходимый охват.
Критически важные приложения управления. Автономные транспортные средства, связь между транспортными средствами, связь с беспилотными летательными аппаратами и другие высоконадежные приложения, чувствительные к задержкам, обеспечивают другие возможные сценарии развертывания для 5G mmWave с прогнозируемой задержкой сети менее миллисекунды.
Внутренние ячейки горячей точки. Торговым центрам, офисам и другим закрытым помещениям требуются микроэлементы с высокой плотностью 5G миллиметровой волны. Эти небольшие ячейки потенциально будут поддерживать скорость загрузки до 20 Гбит/с, обеспечивая беспрепятственный доступ к облачным данным и возможность поддержки нескольких приложений, а также различных форм развлечений и мультимедиа.
Интернет вещей. Общая связь объектов, датчиков, приборов и других устройств для сбора, контроля и анализа данных. Потенциально может охватывать приложения для умного дома, безопасность, управление энергопотреблением, логистику и отслеживание, здравоохранение и множество других промышленных операций.
Вывод
Последние новости указывают на то, что испытания AT&T (ведущая сила, стоящая за VOLT) с использованием R-CORD и VOLTHA были успешно завершены. Затраты на этом раннем этапе уже показали, что они наравне с устаревшими системами GPON и могут только снижаться. Первый стандарт VOLTHA официально выпущен AT&T, а программное обеспечение ONF ONOS, XOS и ONP легко доступно для любого оператора. “Облачная” архитектура офиса обработки данных оператора полностью реализована, несмотря на огромную первоначальную сложность смены парадигмы. ASXvOLT16 от Edgecore был очень плодотворным первым вольтом. Это может быть проверенный в сети прибор white box Volt, который станет прототипом для всех будущих разработок.
Дезагрегирование с использованием сетей SDN является распространенной схемой, определяющей текущие проекты сетей передачи данных. Дезагрегирование устраняет зависимость от сетевого программного обеспечения конкретного поставщика и заменяет проприетарные устройства универсальными аппаратными блоками, специально созданными для работы с использованием открытых стандартов. Для оборудования оптических сетевых помещений, использующего сети GPON, концепция, известная как Виртуализированный терминатор оптической линии (VOLT), теперь реализуется в текущих тестовых развертываниях. Использование вольта в оптических сетях означает, что сетевые дизайнеры могут взять так называемый продукт OLT “белого ящика” любого производителя, размером с “коробку для пиццы” 1RU, с полки и легко вставить его в свою сеть. После установки в сеть VOLT может быть интегрирован с использованием программных платформ Open SDN, разрабатываемых в рамках нескольких проектов под эгидой Фонда открытых сетей (ONF).
Зачем внедрять VOLT по сравнению с устаревшим решением OLT? Ответ заключается в общем переосмыслении центров обработки данных, которые ранее и в настоящее время состояли из нескольких разрозненных поставщиков оборудования и типов оборудования (обычно громоздких систем PON, заполненных картами). Это усложняет обучение персонала и выполнение его обязанностей, а также увеличивает капитальные затраты при добавлении новых мощностей или функций. Еще одним загромождающим фактором является сложная конфигурация сети, выполняемая для каждого устройства, что снижает четкость сети и увеличивает эксплуатационные расходы. Устаревшие сети также чрезвычайно жесткие и вялые (неэластичные) в отношении обновлений, расширения и добавления услуг, на завершение которых могут потребоваться недели, месяцы или даже годы. Внедрение дезагрегированной сети GPON означает, что оптический оператор может осуществлять расширения буквально за минуты и, возможно, даже секунды.
R-CORD
Как отмечалось ранее, VOLTS - это устройства с белым ящиком, и как таковые они нуждаются в программной среде для размещения, чтобы перенаправлять трафик на плоскости данных в соответствии с требованиями к трафику абонентов и спецификациями операторов. Недавнее заметное новшество для этого было определено как R-CORD или Жилой центральный офис, “Перестроенный” Центр обработки данных. Бросающееся в глаза слово - “перестроенный”. Это означает полный переход от разнообразных, запатентованных, негибких и специально построенных архитектур (многоцелевое шасси, поставляемое на больших грузовиках) прошлого к сочетанию товарных серверов и устройств "белого ящика", соединенных между собой с помощью коммутационной матрицы, расположенной на листьях и корешках. На борту этих устройств можно найти комбинированные технологии SDN и NFV (Виртуализация сетевых функций), которые обеспечивают гибкий единый офис. R-CORD - это одно из определений этой идеи и работающая открытая программная платформа, которая в настоящее время проходит испытания несколькими операторами. Вольт подпадает под R-ШНУР как устройство белого ящика, определенное для прекращения оптических распределительных каналов и, таким образом, объединения абонентских соединений. Кроме того, CORD заменяет функцию управления, обычно разбросанную по нескольким картам управления шасси центрального офиса, на универсальные серверы. Функции сервера разделены на платформы ONOS и платформы XOS. Операционная система ONOS или Открытая сетевая операционная система предоставляет открытую платформу для SDN, которая может предоставить оператору уровни высокой доступности, модульности и абстракции, необходимые для устройств VOLT, что значительно снижает эксплуатационные расходы.Для предоставления гибких абонентских услуг также указана другая открытая платформа XOS, которая вкратце представляет собой “Все как услуга” или X-операционную систему. XOS является организатором услуг NFV, которые являются как необходимыми для абонентов, так и дополнительными. Операторы могут гибко использовать платформы XOS для предоставления компонентов NFV в своем офисе R-CORD.
Использование серверов XOS NFV дает оператору возможность мгновенно предоставлять своим удаленным оптическим абонентам основные услуги и дополнительные расширенные услуги с товарных серверов в облаке R-CORD. Таким образом, XOS позволяет оператору быстро и дешево расширять пропускную способность и добавлять новые услуги, легко идя в ногу со спросом и технологическими изменениями.
VOLTHA
Важным проектом, связанным с разработкой CORD и в рамках Фонда открытой сети, является VOLTHA. Это структура элементов аппаратной абстракции (HA), которая обеспечивает контроль и предоставление доступа к вольтам через интерфейсы управления. VOLTHA управляет этим доступом, виртуализируя аппаратное обеспечение PON в вольте от ONOS и XOS. Разработчики открытых систем, как операторы, так и поставщики, могут использовать VOLTHA для доступа к VOLT в качестве виртуализированного сетевого устройства из своей собственной системы SDM, как определено в CORD и ONF. Вольт, по сути, является устройством типа PON, и поэтому состоит из компонентов PON поставщиков, т. е. ASIC и портов, которые взаимодействуют с оптическими линиями от ONUs и разветвителей. VOLTHA обеспечивает отделение базового оборудования от системы управления сетью PON. На южной стороне интерфейса VOLTHA он взаимодействует с протоколами поставщиков. Это относится к первому устройству VOLT whitebox ASXvOLT16 (от Edgecore), которое использует MAC и коммутационные чипы от Broadcom. На ASXvOLT16 северная сторона слоя VOLTHA обеспечивает контрольный доступ к кремнию Broadcom, представляя аппаратную абстракцию в виде API, с которыми могут взаимодействовать уровни контроллера SDN и NFV.vOLT Architecture
До этого момента обсуждался только GPON, однако общее решение для vOLTs было определено для поддержки службы PON 10 Гбит/с. Это соответствует требованиям к пропускной способности, поскольку скорость сети продолжает расти все выше. Базовый дизайн VOLT определяет базовую платформу Open Network Linux (ONL). Система пассивной оптической сети (PON), которая работает с номинальной скоростью передачи данных 10 Гбит/с вниз и вверх по потоку, поддерживая наборы протоколов XGS-PON или NG-PON, как определено МСЭ. Из-за этого конструкция VOLT оснащает его портами XFP (с поддержкой приемопередатчика SFP 10G), которые обеспечивают агрегацию для терминальных устройств PON. Также указаны выходные порты восходящего потока, которые поддерживают приемопередатчики QSFP28 со скоростью 40 или 100 Гбит/с.Как уже упоминалось, доступный XGS-PON вольт, который успешно тестируется, - это Edgecore ASXvOLT16. Его потоки плоскости данных реализуются с использованием коммутационного кремния StrataDNX ™ от Broadcom и нескольких фирменных ASIC от Broadcom, которые включают входные чипы MAC (Maple) и выходной чип MAC (QUMRAN). Эти чипы управляются с помощью драйверов Broadcom с использованием API BAL поставщика (уровень приложений Broadcom). В конечном счете, настройка и управление потоками данных абонентского трафика осуществляется контроллером SDN ONOS с помощью уровня VOLTHA, который абстрагирует базовый API BAL.
Для интеграции, тестирования и устранения неполадок собственный уровень BAL предоставляет локальный интерфейс командной строки для VOLT. Абонентские службы создаются для каждого абонента PON с использованием товарных серверов, на которых выполняется XOS в структуре R-CORD. Подписчики могут использовать простые устройства CPE, поэтому их основными функциями, такими как DHCP и NAT, можно управлять из экземпляра в виртуальном контейнере. Эти виртуальные контейнеры существуют на серверах Центрального офиса, определенных как vSG или шлюз виртуальных подписчиков. Службы управления и обслуживания абонентов отключаются от сети вОЛЬт, в результате чего серверное устройство товарного типа может быть добавлено или вычтено из сети без особых усилий.
vOLT Key Takeaways
Ниже приведена сводная таблица некоторых ключевых преимуществ или преимуществ, которые могут быть реализованы с помощью VOLT в рамках R-CORD и VOLTHA:Фиксированный беспроводной доступ в Интернет. Гигабитные скорости передачи данных 5G mmWave могут полностью заменить ряд технологий доступа в Интернет гибридными оптоволоконными и беспроводными сетями, соединяющими дома абонентов. Хотя это и не совсем мобильная система, она может составить конкуренцию существующим системам Wi-Fi, которые предоставляют этот тип фиксированного беспроводного доступа.
Наружные городские/пригородные небольшие ячейки. Ожидаемый сценарий развертывания для 5G mmWave будет заключаться в обеспечении повышенной пропускной способности в общественных местах и местах с высоким спросом. При размерах ячеек около 100 м небольшие точки доступа 5G mmWave могут быть размещены на столбах или зданиях, чтобы обеспечить необходимый охват.
Критически важные приложения управления. Автономные транспортные средства, связь между транспортными средствами, связь с беспилотными летательными аппаратами и другие высоконадежные приложения, чувствительные к задержкам, обеспечивают другие возможные сценарии развертывания для 5G mmWave с прогнозируемой задержкой сети менее миллисекунды.
Внутренние ячейки горячей точки. Торговым центрам, офисам и другим закрытым помещениям требуются микроэлементы с высокой плотностью 5G миллиметровой волны. Эти небольшие ячейки потенциально будут поддерживать скорость загрузки до 20 Гбит/с, обеспечивая беспрепятственный доступ к облачным данным и возможность поддержки нескольких приложений, а также различных форм развлечений и мультимедиа.
Интернет вещей. Общая связь объектов, датчиков, приборов и других устройств для сбора, контроля и анализа данных. Потенциально может охватывать приложения для умного дома, безопасность, управление энергопотреблением, логистику и отслеживание, здравоохранение и множество других промышленных операций.
| Traditional PON | vOLT with VOLTHA | CORD Benefits | |
| Orchestration (XOS)(e.g. services added or subtracted) | Proprietary connectivity to OSS/BSS | Open Orchestration | Flexible and instant creation of virtual services. Demand and technology improvements can be kept up with by using virtual methods through the “cloudification” of the network (Services, subscriber gear (CPE) and OLT are all virtualized above the controller layer.) |
| Management Platform(Proprietary vs. Open) | Proprietary Management Software | Open Control Software (ONOS) | Network centric view of data flow – data flows can be controlled with a bird’s eye view for optimal flows.Reduced OPEX using the same control platform across the entire network – the days of multiple different proprietary control platforms are over. |
| Hardware Adapters(Proprietary vs. Open) | None – end-to-end proprietary software. | Open Common vOLTHA | Any underlying vOLT hardware can be used with vOLTHA – think of it as similar to a plug and play environment. |
| Hardware(Proprietary Chassis vs. Open Commodity 1 RU Blades) | Proprietary Single Vendor Hardware | Open – Any Vendor Hardware | Hardware becomes a commodity – reduced CAPEX when hardware vendors produce generic PON equipment controlled through openFlow. |
Вывод
Последние новости указывают на то, что испытания AT&T (ведущая сила, стоящая за VOLT) с использованием R-CORD и VOLTHA были успешно завершены. Затраты на этом раннем этапе уже показали, что они наравне с устаревшими системами GPON и могут только снижаться. Первый стандарт VOLTHA официально выпущен AT&T, а программное обеспечение ONF ONOS, XOS и ONP легко доступно для любого оператора. “Облачная” архитектура офиса обработки данных оператора полностью реализована, несмотря на огромную первоначальную сложность смены парадигмы. ASXvOLT16 от Edgecore был очень плодотворным первым вольтом. Это может быть проверенный в сети прибор white box Volt, который станет прототипом для всех будущих разработок.