EDGE-NATIVE ГІБРИДНА ОПТИЧНО-КОАКСІАЛЬНА МЕРЕЖА З UDP-ПРОТОКОЛОМ

Анотація

У статті представлено модель архітектури гібридної оптично-коаксіальної мережі для модернізації висхідного трафік і, реалізовано на програмно-визначеному підході із термінацією UDP-транспортного рівня у просторі користувача за допомогою стеку VPP HostStack. Реалізована модель вирішує проблему щодо обмеження продуктивності, притаманні системам на основі DOCSIS, шляхом перенесення обробки транспортного рівня з централізованих вузлів у хмарні вузли обчислень на периферії, розміщені поруч із пристроями віддаленого фізичного рівня. На відміну від централізованих архітектур vCMTS або повної заміни на волоконно-оптичну інфраструктуру, дана модель забезпечує підвищену пропускну здатність і паралелізм сесій без змін у коаксіальній мережі, сигналі PHY-рівня або абонентському обладнанні. Система реалізована на базі платформи обробки пакетів Vector Packet Processing з відкритим кодом FD.io та валідується через автоматизовану CI/CD-інфраструктуру тестування CSIT із використанням генератора трафіку iperf3. Експерименти проводилися на двох фізичних вузлах з процесорами Intel Ice Lake, з’єднаних через 100GE-інтерфейси Intel E810CQ. Для прозорої інтеграції використовувався iperf3, динамічно підключений до бібліотеки libvcl_ldpreload.so, що дозволяє перенаправляти системні виклики сокетів UDP до стеку HostStack без змін у коді програми. Було протестовано два сценарії: базовий із одним потоком UDP (15,5 Гбіт/с) та масштабований з одним клієнтом і десятьма паралельними потоками (28,1 Гбіт/с). Результати демонструють зростання пропускної здатності на 81% при мінімальному розсіюванні, що підтверджує ефективність HostStack в умовах паралельного навантаження. Інтеграція через LD_PRELOAD виявилася стабільною, прозорою та сумісною з виробничими середовищами. Отримані результати підтверджують масштабованість, відтворюваність і практичну доцільність термінації UDP-трафіку на мережевій периферії для модернізації HFC-мереж. Запропонована модель забезпечує поступову модернізацію без переривання обслуговування клієнтів, дорогих апаратних змін чи заміни інфраструктури, а також підтримує багатосесійні та чутливі до затримок застосунки, такі як телеметрія, відеопотоки та синхронізація з хмарою.