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【独家】天思HCAS凭什么突围广电接入网战局?

时间:2014-12-18 16:10

摘要:独家解读天思HCAS技术的A级评测数据。猎酷君主要谈了三点:接入网测试环境与模型、运营商对接入网的关切点以及天思HCAS产品的综合表现。

       当前,在广电接入网领域内,多种技术混战。其中,有一种叫HCAS(高性能同轴交换机)的技术正在凭借其独特优势开始小范围突围,并占据一席之地。HCAS由陕西天思科技研发,目前已经在湖南20多个地市县完成了60多万设备布设,且全部投入使用。天思HCAS逆袭的奥秘何在?今天,猎酷君就为大家揭晓答案。
       猎酷君拿到了天思闪羽设备(基于HCAS技术)测试报告。该次评估是湖南有线委托总局规划院实施的。近期,规划院对接入网设备测试分为A、B、C三个等级。通过A级测试 可以保障设备具备运营级的质量。天思科技是首个应运营商要求接受A级测试的厂家。
1. 接入网测试环境
       猎酷君先带大家去看看测试环境。左下角的组网图是不是看起来很复杂、很揪心啊?如此复杂是为了搭建与现网一模一样的测试环境,以便测试结果能够真实地反映出设备投入运营后的状况。该环境是严格按照湖南有线提供的现网环境结构图搭建的。每用户到局端及分配器所用同轴线长度仿真精确到0.2m以下。
       至于右下角那一台近乎魔方一样的设备,相信做过网络测试的人都晓得它的威力,这就是高端大气上档次、价值千万的数据网络分析仪。

然后,大家可以再瞧一眼此次的被测对象的特写。


2. 接入网测试模型
       本次A级测试构建了三种典型结构的电缆分配网络:48用户星型(模拟低层建筑,覆盖6层×4单元×2户)和48用户树型(模拟低层建筑,覆盖6层×4单元×2户)及128用户星型(模拟高层建筑,覆盖16层×1单元×8户)。对每种分配网络模型均进行了性能和功能测试。
       由于篇幅有限,猎酷君以1对128星型模型为例,给大家解读下HCAS系统的测试结果。

图1 128用户星型分配网络测试拓扑图

在图1中,局端四路输出所接星型分配网络相同,图中仅画出一路八分配器中一路四分配器输出连接图,所有终端全部接到数据网络分析仪上。具体选择头端单Link下的32个终端进行测试,包括性能测试、组播点播语音等多业务测试及在各种干扰信号存在下的混合业务测试。测试中加载的综合业务并发模型见表1和表2。

表1综合业务并发模型

注1:按附表配置业务类型和流量,配置业务并发,记录业务质量(视频质量,音频质量,数据业务丢包)。
       注2:在所有业务并发后,增加数据业务,查看高优先级业务质量是否改变,记录丢包情况和业务指标的变化。

表2 终端并发配置

S1:互动点播(高清) S2:互动点播(标清) S3:组播视频流(高清)  S4:VoIP S5:高速上网(20Mbps)
3. 运营商关切点&产品表现
       如下图,广电运营商对接入网设备特别关注实际承载能力、容忍能力、成本、可扩展性方面的指标。针对这些关切点,来看看天思闪羽设备到底有何表现呢?
3.1 实际业务承载能力
       (1)链路层吞吐量评估
       “1对32下行”是在32个终端都在线的情况下,发送下行数据,测试局端对32个终端的MAC层总速率;“1对32上行”是在32个终端都在线的情况下,发送上行数据,测试32个终端对局端的MAC层总速率;“1对32双向”是在32个终端都在线的情况下,发送双向数据,测试局端和32个终端的MAC层总速率。
       由图可见,HCAS单链路吞吐量基本稳定在250~280Mbps之间。考虑到局端设备支持4条链路通信,据此预估局端饱和能力将位于1000~1120 Mbps之间。这可以保证在多用户接入的复杂环境下数据链路层速率接近千兆,是真正的千兆级接入设备,可以保证用户的大带宽业务承载,也不用担心网络速率过度降低。同时,有特色的是,HACS设备在不同包长下的吞吐量基本保持恒定,小包转发速率尤其高,这对于网络电话和实时游戏业务是极好的保证,可大大降低这类业务掉线率。在本次A级测试中,还对数据链路层的时延、丢包率、抖动等性能指标进行了评估,基本符合预期。

       (2)综合业务承载评估
       在128用户组网中对“单Link”下的32个终端按照综合业务并发模型组建测试环境,监测同轴交换机系统中相应终端下行各项业务性能质量,包括高清/标清视频流质量、语音质量、组播性能及高速上网业务流流量。其中高清,标清业务质量选取终端为多种业务同时并发的终端。从测试数据看,在多业务并发前提下增加数据业务,数据业务丢包,高优先级业务能够保证。其中,MOS-V为视频质量的平均意见评分值、MOS-AV是视音频质量的平均意见评分值, PESQ是感知(Perceptual)语音质量、MOS-LQ为听音质量的平均意见评分值。MOS-V和MOSAV的取值范围1-5分,依次为5分(优秀)、4分(良好)、3分(一般)、2分(较差)、1分(恶劣);PESQ取值范围为0.5-4.5分,分数高低对应听音质量优劣;MOS-LQ则由PESQ直接换算得到。

表3 高清&标清业务质量
表4 VoIP业务质量

在上述两项评测中,天思HCAS表现出了优异的性能。原因在于:其研发的设备芯片本身就支持TDMA和DBA,可以不依赖系统的CPU,从而能更好地达到运营级的接入要求,并且在短包特性、时延抖动以及多用户支持能力等方面都显示出优秀的性能。
3.2 恶劣环境容忍能力
       现实网络中,随着季节、时段以及用户数的增加,同轴分配网可能会因为干扰出现不稳定的情况。从评估数据来看,HCAS设备在较大的衰减或噪声干扰范围内基本保持了总吞吐量的稳定,这样,在设备运行时就不会出现速率时高时低、甚至网络时通时断的情况。天思HCAS对环境容忍能力较好的原因在于:采用了抗干扰的OFDM物理层传输设计,在有效频段的利用率上是可以调整和配置的,但是在物理层采用的调制方式却是固定的。
       (1)抗链路衰减能力:链路衰减50dB以下曲线平滑,表明吞吐性能非常稳定。

       (2)抗高斯噪声能力:噪声电平70dBμV以下较平滑,表明性能非常稳定。

       (3)抗脉冲噪声能力:在非极端的脉冲间隔(100ms)设定下,脉冲宽度从0~1000μs,吞吐量基本可以得到有效保证。

       (4)抗单频噪声能力:噪声电平70dBμV以下,性能较稳定,符合绝大部分现网要求。

本次A级测试还对上述3种噪声环境下的高清视频质量、标清视频质量、VoIP质量,以对高速上网业务、组播业务的影响进行了评估,基本符合预期。但未对“高低温”、雷击环境下对设备的影响进行评估。
3.3 成本
       成本对运营商来说也是非常重要的关切因素,可从3个维度考虑:
       (1)设备成本
       据了解,HCAS方案采用自主研发芯片,成本上有较大的优势。同时,局端芯片可以支持多路同轴接入链路,每个链路可支持300Mbps以上的MAC层速率。配合内置的纯硬件高速包处理引擎,对于多路输出的局端设备,HCAS能够提供一个性价比较高的运营商级局端设备方案。
       (2)部署成本
       HCAS比较有特点。在原有同轴分配网基础上,不需要做任何网改工程,就可以很简单的做到全覆盖。
       (3)运营成本
       HCAS为有源设备,存在一定的能耗成本。此外,HCAS本身配备了较为完善网管系统,可对配置、性能、故障、安全等进行维护管理,可以大大降低人力维护的成本。
3.4 扩展性
       随着网络渗透率的增加和新业务的开展,同一个局端链路下的用户数量会逐步增多,网络流量也会变大,业务模型也会发生变化,天思的HCAS设备可以通过自研的网管平台来轻松管理,系统配置和软件升级都可以通过网管平台一键下发,简单方便。在未来的带宽升级中,也只需要增加光链路的带宽、减少每个同轴混合输出口下的用户数即可。
       猎酷君还了解到:天思正在基于HCAS技术路线,研发更为强大的同轴交换芯片,未来还会使用高频(800MHz以上)部分进行数据传输,以获得更高的传输速率和更强的抗干扰能力。
       目前天思的HCAS设备上联口为千兆电口,在网络中的位置是在ONU之下连接的,部分小区的ONU设备还是百兆,造成网络中的带宽瓶颈。天思下一步即将推出光纤接入的HCAS设备,上联口为EPON光口,可以直接接入OLT设备,使整个网络布局更为简单,设备安装更为方便,并且避免带宽瓶颈。
4. HCAS的特色技术
       从前面的评估数据,我们可以了解到天思同轴接入技术的表现。天思HCAS的优异表现是有内在的底层产品设计在支撑。HCAS有2个重要的特色:
       (1)HCAS支持HQoS能力,实现“用户+用户业务”的精细化区分服务
       普通Qos调度算法是基于端口的,只对业务等级敏感,对用户不敏感,如当局端上联口有千兆的数据进入时,对于这些数据去往哪个用户,局端是不知道的,只能识别不同业务等级,这样会产生混乱的抢占结果,如高清点播等高优先级业务突发多的时候,就很有可能把宽带上网完全挤占掉。而HCAS技术的HQoS能力通过多级调度来解决此问题。

在设备上通过分级调度来实现,第一级完成对用户带宽的保证,第二级完成对每个用户业务的带宽保证。例如对每个用户可以精细化的带宽保证时,每个用户具有最低带宽保证(由水管的粗细决定),即使在局端入端口的高清点播再多,也不会把只有宽带上网的用户带宽完全挤占掉。
       (2)HCAS支持高优先业务最大并发数目限制
       HCAS实现了高优先级业务最大并发数目限制技术,如设置IP高清点播的并发数目限制,一个局端的最大高清点播数为30,那么在局端在接收不超过30个高清点播业务时,每个用户都可以正常收看,即使有第31个点播请求发生时,这个请求可以被局端发现,并且不响应,只是进行一个请求失效的统计。在必要时,这种业务请求的失效统计会通过网络管理运维平台上报,达到一定数量和一定密度时,需要对本局端所在节点进行重新流量规划或者设备扩容。
5. 结束语
       经过猎酷君的解读,不知道小伙伴们对天思HCAS技术是否有点感觉了?总的来说,天思科技HCAS在规划院的A级评测中表现还是不错的。这也是HCAS技术能突出重围,被湖南有线应用到现网中的重要原因。猎酷君推荐业界关注这项独特的技术。


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