В январе 2021 года на выставке CES крупные кабельные компании обсудили своё видение будущего. Они представили концепцию, согласно которой кабельные сети в будущем смогут предоставлять 10-гигабитную широкополосную связь. Они обозначили акцию как "Инициатива 10G". Тогда это было похоже на обычную уловку с громкими лозунгами, к которой прибегают компании, чтобы добавить немного ажиотажа шоу, тем более в разгар пандемии. Но спустя год они всё ещё говорят об инициативе 10G.
На этот раз это не только крупные кабельные компании США. Американские компании сопровождали в этом громком заявлении Rogers, Shaw Communications, Vodafone, Taiwan Broadband Communications, Telecom Argentina, Liberty Global и более мелкие кабельные компании.
Кабельные компании сравнивают себя с развёртыванием сотовой связи 5G, которая на самом деле оказалась не быстрее, чем 4G. Но сотовые компании так неустанно вдалбливали предполагаемые преимущества 5G, что среднестатистический пользователь поверил, что 5G означает более высокие скорости.
Вопрос заключается в том, почему компании так рано хотят говорить о 10-гигабитном широкополосном доступе? Вероятнее всего, это произойдет ближе к концу этого десятилетия, прежде чем какой-либо из этих компаний действительно сможет обеспечить такую высокую скорость для своих абонентов. Утверждение сделано из-за обещания нового стандарта DOCSIS 4.0, выпущенного CableLabs в 2020 году.
Кроме того, CableLabs объявила о "10G Challenge" — конкурсе для компаний и стартапов, которые разрабатывают технологии и приложения 10G. Призовой фонд составляет $300 000 для шести финалистов, которые представят свои разработки на выставке SCTE Cable-Tec Expo в сентябре 2022 года.
По словам представителей CableLabs, компании, которая возглавляет разработку протокола DOCSIS, используемого в кабельных сетях, уже имеет технологию, которая позволит дома и офисы подключаться к Интернету со скоростью 10 Гбит/с, но чтобы сделать их широко распространёнными в этом десятилетии, ей нужна помощь коллег по отрасли.
Стандарты DOCSIS 3.1 и DOCSIS 4.0 уже поддерживают максимальную скорость нисходящего потока до 10 Гбит/с, а также скорости восходящего потока 1–2 Гбит/с и 6 Гбит/с соответственно. Для поддержки таких скоростей передачи данных на большие расстояния технологии используют полный спектр кабеля (от 0 МГц до ~ 1,80 ГГц, только для DOCSIS 4.0), квадратурную амплитудную модуляцию, более узкое (шириной 25 кГц или 50 кГц) ортогональное частотное разделение и мультиплексирование (OFDM) поднесущих и ряд других технологий. Но в то время как DOCSIS 3.1 используется несколькими кабельными компаниями в США (хотя и со скоростью загрузки около 3 Гбит/с), DOCSIS 4.0 всё ещё нуждается в широкой поддержке. DOCSIS 4.0 не станет массовой технологией в одночасье, многие компании работают над решениями, позволяющими сделать интернет-соединения со скоростью 10 Гбит/с реальностью только к концу этого десятилетия.
Во-первых, для создания сетевого оборудования, поддерживающего полнодуплексный протокол DOCSIS 4.0, требуется соответствующая модемная система на кристалле. В 2021 году Broadcom и Comcast успешно передали данные со скоростью 4 Гбит/с по лабораторной гибридной волоконно-коаксиальной (HFC) сети с использованием прототипа модема DOCSIS 4.0 на основе SoC Broadcom, а также двух микросхем кабельного модема и виртуального кабельного модема Comcast, система vCMTS.
Между тем Armstrong, американская кабельная компания, запустила оптоволоконную сеть со скоростью 10 Гбит/с в Медине, штат Огайо, чтобы обеспечить быстрое подключение более чем 3000 предприятий и жилых домов. А компания Charter Communications продемонстрировала скорость передачи данных более 8,5 Гбит/с в нисходящем направлении и 6 Гбит/с в восходящем направлении по существующей сети HFC.
Теоретически сегодня можно построить модем с поддержкой DOCSIS 4.0, но проблема в том, что для DOCSIS 4.0 требуется оптоволоконная сеть или немного более дешевая гибридная оптоволоконно-коаксиальная (HFC) сеть.
Но от первого лабораторного испытания макета до работающей технологии, которая будет развернута в кабельных сетях, ещё далеко. DOCSIS 4.0 — это фундаментальное изменение в кабельных сетях, и его обновление будет дорогостоящим. Это означает замену большей части полевой электроники, включая кабельные модемы. Во многих случаях это будет означать замену старого коаксиального кабеля. И это может даже означать необходимость преобразования формата цифрового видео, чтобы такая большая полоса пропускания поместилась в кабельных сетях.
Когда DOCSIS 4.0 был впервые анонсирован, технические директора большинства кабельных компаний были холодны к этой технологии, поскольку только что завершили обновление до DOCSIS 3.1. В отрасли было много предположений о том, что кабельные компании рассмотрят возможность перехода на оптоволокно, а не заплатят за ещё один большой патч на стареющих медных сетях — большинству кабельных систем уже около пятидесяти лет.
Нетрудно понять, чем это вызвано. Поставщики оптоволокна в настоящее время начинают регулярно развёртывать XGS-PON, который имеет возможность 10-гигабитной симметричной широкополосной связи. Это означает, что 10-гигабитные сети уже сегодня присутствуют на некоторых рынках, за целое десятилетие до того, как кабельные компании смогут отреагировать.
Создание новой инфраструктуры требует много времени и денег. Чтобы облегчить операторам переход на DOCSIS 4.0, CableLabs разрабатывает новое устройство под названием Coherent Termination Device (CTD), которое объединяет когерентную оптику и мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) в оптической сети доступа для повышения эффективности существующих волоконно-оптических сетей и, следовательно, увеличит скорость передачи данных. Пока неизвестно, как новшество будет принято промышленностью. Потому, что большая часть кабельной индустрии не спешит сразу же запускать услуги на основе D4.0. Вместо этого они продолжают думать о добавлении в сеть некоторых технологических предпосылок, включая новые усилители, которые увеличат пропускную способность до 1,8 ГГц, и о переходе на архитектуру распределенного доступа (DAA).
Более того, путь к DOCSIS 4.0 не так прост, как для его предшественников. Многовариантная спецификация, которая поддерживает как полнодуплексный DOCSIS (FDX, Full Duplex DOCSIS), так и DOCSIS с расширенным спектром (ESD, Extended Spectrum DOCSIS), в той или иной степени сбила с пути и на какое-то время привнесла неопределённость на рынок.
Хотя DOCSIS 4.0 существует в двух вариантах, отрасль видит необходимость найти общий язык в отношении протоколов связи, используемых в новой волне «интеллектуальных» усилителей. Чтобы удовлетворить эту потребность, SCTE объявило о начале работы над новым стандартом усилителей, который воплотится в жизнь, когда операторы начнут заменять новые усилители, которые будут играть большую роль в эпоху D4.0.
Сейчас неясно, насколько большим будет рынок D4.0, поскольку появляется всё больше свидетельств того, что не все операторы кабельного телевидения готовы совершить переход. Некоторые модернизируют существующие сети HFC на оптоволокно до помещения (FTTP), в то время как другие намерены выжать из DOCSIS 3.1 как можно больше, прежде чем принять решение о следующем крупном обновлении сети. И почти все новые проекты строятся по протоколу FTTP, поскольку затраты на модернизацию существующих сетей HFC до D4.0 и строительство новых полностью оптоволоконных заводов достигают паритета.
Инициатива 10G говорит о том, что кабельные компании беспокоятся о своей паршивой производительности загрузки в кабельных сетях. Сами пережив пандемию, эти компании пытаются сохранить своих клиентов, которых они подвели, которые во время локдауна пытались справиться с работой и учёбой удаленно.
Кабельные компании знают, что как только клиенты перейдут на оптоволокно, они, скорее всего, никогда не вернутся к сети кабельной компании. Хотя оптоволокно было проложено лишь в относительно небольшой части городов Америки, оно неуклонно идёт вперёд. Кабельные компании должны опасаться, что в течение следующего десятилетия провайдеры оптоволокна сделают с ними то же, что те смогли сделать с DSL. Успех кабельной отрасли за последнее десятилетие связан с привлечением пользователей старых телефонных проводов.
Стремление заглянуть в будущее, где будет гораздо больше оптоволокна, вероятно, и вызвало продвижение 10G — это и, возможно, несколько ушлых маркетологов. Но разговоры о 10G — это не то же самое, что предоставление широкополосной связи, в которой сегодня нуждаются потребители.
