HFC ネットワークを刷新して再活性化する

ケーブル業界における競争の激化により、アクセスネットワークの速度と容量の重要性が高まっています。そうした圧力は、多くのアクセスネットワーク、特に地方や人口の少ない郊外に展開されているネットワークが、まだサブスプリット42/54 MHz 帯の DOCSIS®3.0 周波数で動作しているという事実によって、さらに強まっています。しかしパンデミック中、自宅待機命令によってネットワークトラフィックが大幅に増加した際に、事業者が目の当たりにしたように、サブスプリット方式のネットワークは高トラフィック環境に十分対応できていません。ノード分割のような従来の帯域幅の確保手法でも、長期的な効果には限界があります。例えば、ノード分割は通常、わずか 2～3 年で容量の上限に達してしまいます。

これに対し、施設をアップグレードすれば、少なくとも 10 年間は有効な選択肢となります。しかし、最初の疑問は、いつ、どのようにアップグレードを実装するかです。DOCSIS 4.0 や FTTH といった最先端技術への正当な期待がある一方で、資本支出や投資収益率、長期的な事業計画といった要因が、それらの導入をためらわせることもあります。だからこそ、特定のネットワークアップグレードプランを導入する前に、慎重な検討が求められます。

サブスプリット式のネットワークのアップグレードにあたって財政的に慎重な戦略を取るのであれば、 DOCSIS 3.1 アップグレードを検討するのは理にかなっています。 DOCSIS 3.1 により、DOCSIS 3.0 の最大帯域幅、速度、スペクトル効率を大幅に拡張し、より強化・最適化されたネットワーク性能を実現することができます。コムスコープの進化的な製品とソリューションは、エンド・ツー・エンドの DOCSIS 3.1 アップグレードと最適化の幅広いパスに対応しているため、予算、ネットワーク要件、ビジネス目標に最適なパスを選択できます。

D3.0 Comparison Table

DOCSIS 3.0 と DOCSIS 3.1 運用機能の比較

機能とメリット

容量の拡張

帯域幅と速度は、あらゆる高性能ネットワークのバックボーンです。CableLabs 仕様によると、 DOCSIS 3.1 はレガシー DOCSIS 3.0 ネットワークの容量を 50% 以上増加させることができます。これは、 DOCSIS 3.1 により、85/102 MHz のミッドスプリットまたは 204/258 MHz のハイスプリット動作周波数により、帯域幅容量がダウンストリームで最大 1.2 GHz、アップストリームで最大 204 MHz まで拡張されるためです。 DOCSIS 3.1 施設のアップグレードは、生産終了のアクティブ、パッシブ、その他の旧式のネットワーク機器を置き換えて、これらの拡張帯域幅をサポートすることで、プラントを近代化する効果的な方法です。

ミッドスプリットおよびハイスプリットの DOCSIS 3.1 帯域は、ダウンストリームの直交周波数分割多重 (OFDM) およびアップストリームの直交周波数分割多元接続 (OFDMA) チャネルをサポートします。OFDM/A の運用により、SC-QAM チャネルを廃止し、その帯域を OFDM/A チャネルに再割り当てすることで、 DOCSIS 3.1 スペクトル全体の容量を最大化しながら、追加の帯域幅を確保することが可能になります。標準的な DOCSIS 3.1 nネットワークでは、最大で 2 つの OFDM ダウンストリームチャネルと 2 つの OFDMA アップストリームチャネルに対応しており、これは第 1 世代 CPE デバイスが対応可能な US/DS チャネル数の上限です。このチャネル構成により、ダウンストリームでおよそ 2.5 Gbps、アップストリームでおよそ 1.25 Gbps の一般的なスループット速度を得ることができます。

コムスコープの D3.1Enhanced (D3.1E) テクノロジーにより、ダウンストリーム OFDM 容量をさらに拡張することもできます。D3.1E テクノロジーは、次世代 DOCSIS 3.1+ CPE デバイスの強化された OFDM チューナビリティを活かすことで、ハイスプリットネットワークで最大 5 つの OFDM ダウンストリームチャネルをサポートします。（D3.1E テクノロジーは、標準的な DOCSIS 3.1 ネットワークと同じ数の OFDMA アップストリームチャネルをサポートできます。）これらの追加のダウンストリームチャネルは、最大 8 Gbps のスループット速度をサポートできます。

詳細については、コムスコープの D3.1 拡張ソリューションのページをご覧ください。

D3.1 Mid Split Diagram

一般的な DOCSIS 3.1 ミッドスプリットの DS/US 容量

D3.1 High Split Diagram

一般的な DOCSIS 3.1 ハイスプリットの DS/US 容量

パフォーマンスの最適化

DOCSIS 3.1 では、ネットワークパフォーマンスを最適化し、アクセスネットワークの信頼性と効率を向上させるための機能をいくつか導入しています。その結果、QoS が改善されるため、ユーザー体験の質を向上させて、加入者離れを防ぐことができます。

例えば、 DOCSIS 3.1 OFDM の運用では、主に次の 3 つ方法でネットワークパフォーマンスを改善できます。カスタマイズされた周波数プロファイルを使用してビット誤り性能を向上させ、CPE デバイスへのスループット品質を維持するほか、SC-QAM よりも効率的にノイズを補正できる高度なビット誤り／ノイズ補正機能に対応します。また、最大 4096-QAM までの変調をサポートすることで、CPE デバイスへの信号伝送における変調誤差比 (MER) の活用効率も高めています。

また、 DOCSIS 3.1 ネットワークは、加入者のフラストレーションの原因になるレイテンシー（遅延時間）も大幅に改善します。アクティブキュー管理を利用することにより、 DOCSIS 3.1 ネットワークは、アプリケーションがリクエストを送信し、応答を受け取るまでの速度に基づいて、トラフィックを効果的に管理できます。この機能により、ピクセル化、フリーズ、バッファリングなど、ユーザー体験を損なう遅延関連の問題が大幅に軽減されます。

ネットワーク管理の自動化...

自動化されたネットワーク管理とメンテナンス

DOCSIS 3.1 は、ネットワークの速度と容量を向上させるだけではありません。ネットワークの全体的な品質と信頼性を高める、自動化されたプロアクティブな管理とメンテナンス機能も可能にします。

事後対応型と予防型のネットワークメンテナンス
DOCSIS 3.0 ネットワークの維持と管理は事後対応型のプロセスです。技術者は、ネットワークの問題が発生した後にのみ対処できます。問題を解決するには、障害箇所を特定し、是正措置を講じるために、手間と時間のかかるトラブルシューティングと分析が必要になります。その間にも、顧客は接続不良から完全なサービス停止に至るまで、さまざまな問題を経験し、ユーザー体験に悪影響を及ぼしている可能性があります。

これに対し、 DOCSIS 3.1 ネットワークの維持と管理は予防的です。ネットワークの問題発見と修正にかかる時間を短縮し、パフォーマンスの信頼性と品質を向上させ、ネットワークの健全性をプロアクティブに維持するための、2 つの強力かつ自動化されたツールに対応しています。

PNM (Proactive Network Maintenance) は、CPE デバイスや CMTS プラットフォームなど、ネットワークの主要ポイントからのデータの収集と分析を自動化し、障害が発生する前にその予兆がある箇所を特定して対処します。
PMA (Profile Management Application) は、ネットワーク上で収集されたデータを使用して、各 OFDM チャネルに最適なプロファイル設定を作成し、加入者の CPE デバイスに自動的に割り当てます。CableLabs が共有するデータによると、PMA は、OFDM チャネルごとに帯域幅使用量を最大 15～40% または 200～400Mbps 向上させることができます (Sundarasen、The Profile Management Application: Optimizing DOCSIS® 3.1 Networks. https://tinyurl.com/uh24y4bn)

ServAssure® NXT：インテリジェントな DOCSIS 3.1 ネットワークの実現
コムスコープの ServAssure NXT プラットフォームは、これらのツールを利用してパフォーマンスを最大化し、 DOCSIS 3.1 ネットワークのメンテナンスを簡素化します。ServAssure スペクトラムアナライザーは PNM のパワーを活かして、アップストリームとダウンストリームのネットワーク問題の包括的な洞察を提供し、早期検出を可能にします。ServAssure DOCSIS 3.1 Profile Optimizer は、PMA 機能を利用して CMTS プロファイルを自動的に調整し、帯域幅効率を向上させます。これらのツールを組み合わせることで、QoS の改善、手動トラブルシューティング技術（トラックロールを含む）に伴う時間とコストの削減、 DOCSIS 3.1 ネットワークのスループット速度の最適化が可能になります。

アップグレードのオプション

サブスプリット施設のアップグレードにはさまざまなオプションがあり、その多くが既設のネットワーク資産を利用します。これらのオプションによって、サブスプリット方式のネットワークの容量と速度、パフォーマンスを大幅に向上できます。

コムスコープの進化し続ける DOCSIS 3.1 向けの製品およびソリューションは、HFC ベースのブロードバンドネットワーク技術が、多くのネットワークアップグレードシナリオで実現可能なソリューションであるという考えに基づいています。コムスコープのポートフォリオは、以下をはじめとする主要な DOCSIS 3.1 アップグレードシナリオのすべてに対応できます。

DOCSIS 3.0 サブスプリットから DOCSIS 3.1 ミッドスプリットまたはハイスプリット運用への施設のアップグレード
従来の HFC 光およびシャーシベースの CMTS/I-CCAP ヘッドエンド・プラットフォームによるミッドスプリットまたはハイスプリット DOCSIS 3.1運用
ノードベースの分散型アクセスアーキテクチャ (DAA) モジュールとvCCAP Evo™ 仮想化 CCAP プラットフォームによるミッドスプリットまたはハイスプリット DOCSIS 3.1 運用
D3.1Enhanced (D3.1E) テクノロジーによる、 DOCSIS 3.1 ミッドスプリットまたはハイスプリットダウンストリーム運用の強化

CommScope の製品ポートフォリオは、あらゆる種類の 1.2 GHz ノード、タップおよびパッシブ機器、アンプ（2020 年以降に 200 万台以上出荷済み）、さらにはヘッドエンド向けのソフトウェアおよび機器で構成されています。屋外施設については、コムスコープは次のような DOCSIS 3.1 アップグレードオプションを提供しています。

既設のアンプおよびノード向けのミッドスプリット／ハイスプリット対応アップグレードキット
1 GHz 未満の既設のアンプおよびノードをミッドスプリット／ハイスプリットに対応させるための交換用 RF モジュール
既設のタップおよびパッシブ向けの 2 GHz 対応フェイスプレートアップグレード
寿命を迎えつつあるユニットの代替として使用できる、工場出荷時に設定済みのフルステーション 1.2 GHz アンプおよびノード

DOCSIS 3.1 ヘッドエンドの運用において、CommScope の E6000® Converged Edge Router (CER) および受賞歴のある C100G I-CCAP は、それぞれ DOCSIS 3.1 ネットワークの可能性を最大限に引き出す機能を備えています。 DOCSIS 3.1 向けのこれらのプラットフォームをアップグレードするには、通常、OFDM/A 運用をサポートするためのソフトウェア更新と次世代 US/DS ルーターモジュールの並行アップグレードが必要です。