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[目次]
Cisco uBR-MC16S スペクトラム管理ラインカードを使用すると、プロアクティブなスペクトラム管理を実現できます。このカードに内蔵されたスペクトラム アナライザと DOCSIS 準拠のケーブルインターフェイスは、1 つのダウンストリーム ポートと 6 つのアップストリームポートをサポートします。このカードは uBR7200 シリーズのどのユニバーサル ブロードバンド ルータにも搭載できます。これにより、ケーブル設備の効率性、信頼性、およびアップストリーム可用性を向上できます。このカードを使用すると、サービスエリアを柔軟に分割し、加入者に影響を与える前にケーブル設備の問題を解決できます。ケーブル設備に応じて基準を設定できるため、上り方向の混入雑音障害を柔軟に補正できます。
| 製品の詳細 |
Cisco uBR-MC16S スペクトラム管理ラインカードの DOCSIS 機能は、ドーターボードに実装された DSP（デジタル信号処理）技術とともに、ハードウェアベースのスペクトラム管理を実現します。これらのコンポーネントをソフトウェアと組み合わせることで、スペクトラム使用効率の最大化、上り方向の混入雑音の削減、ケーブルネットワーク全体の信頼性および可用性の向上が可能になります。
Cisco uBR-MC16S は、1 つのダウンストリームチャネルと 6 つのアップストリームチャネルを最適に割り当てることで、ケーブル モデムと他の DOCSIS ベース CPE（顧客宅内機器）との間で、DOCSIS データおよび音声サービスの送受信をサポートします。カードに実装されたスペクトラム アナライザは、5～42 MHz の DOCSIS 周波数範囲におけるアップストリーム スペクトラムの品質を、継続的に分析します。したがって、オペレータがケーブル設備の障害を解決するための時間と手間を削減できます。このカードは、設定調整の可能なプロアクティブなチャネル管理機能を提供します。これによるアップストリームチャネルの雑音管理を実行することで、ケーブル設備の稼働停止を最小限にとどめ、高いレベルのサービス可用性を保証します。このカードは、アクティブおよびアイドル状態のアップストリームチャネルの品質を監視します。雑音によって既存チャネルが劣化した場合、またはチャネルが使用不能になった場合は、オペレータの定義した基準値に基づき、トラフィックをクリーンなチャネルに動的に割り当てます。
Cisco uBR-MC16S スペクトラム管理ラインカードの機能は、Cisco IOS® ソフトウェアのバージョンによって以下のように異なります。
| 機能 | 利点 |
| Cisco IOS リリース 12.(0)7XR3、12.1(1a)T1、12.1(2)EC1： | |
| 内蔵スペクトラム アナライザ | スペクトラムの使用効率を最大化し、リターンパス スペクトラムの可用性を強化します。 |
| ハードウェア支援による周波数ホップ | ソフトウェアだけを使用したソリューションに比べ、よりインテリジェントで高速な周波数選択機能を提供します。 |
| 周波数ホップに対する 8 つ以上の調整パラメータ | 周波数ホップを実行する条件、方法、タイミング、場所を、以下のように柔軟に設定できます。
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| S/N (Signal-to-Noise) を使用して、クリーンなアップストリームチャネルのための周波数ホップを自動開始 | S/N を使用してアップストリームの信号品質を判断することで、既知のクリーンチャネルに対して周波数ホップを実行するため、無計画な周波数ホップを抑止できます。 |
| 混入雑音障害に対する応答時間の改善 | 高いケーブル モデム稼働率を維持します。 |
| 周波数アジリティの向上により、ホップ中のパケット破棄または遅延を防止 | 毎秒 50 ホップでも、アップストリームの最大伝送速度を維持します。 |
| アップストリームのチャネル帯域幅定義をサポート | 各チャネル周波数に特定のチャネル帯域幅（200 kHz または 3.2 MHz）を割り当てられます。 |
| オンラインでの挿入と取り外し（OIR）による簡単な実装、運用、およびサポート | 保守を簡略化し、システムの他の部分への影響を最小化します。 |
| 柔軟なサービスエリア分割 | 6 つのアップストリームをサポートするので、無線周波数（RF）を複数の狭帯域チャネルに分割できます。これで、雑音混入時に動的なチャネル割り当てが可能になり、帯域幅の狭いケーブル TV アップストリームでのチャネル割り当てをサポートできます。 |
| Cisco IOS リリース 12.1(3)EC： | |
| 動的なアップストリーム変調 | チャネル幅を動的に狭めるオプションを提供。これにより、雑音の多いアップストリーム条件でも、ケーブル モデムの稼働率を維持できます。 |
| Cisco IOS リリース 12.1(7)CX1： | |
| C/N を使用したプロアクティブなチャネルホップ | DSP 技術でリアルタイムに計算される C/N を使用し、アップストリームの周波数ホップ決定の精度を向上します。このリリースでは、物理的な設備と改善された混入雑音特性に基づいてホップの変更が行われます。 |
| 付加的な設定項目 | アップストリームの混入雑音が許容しきい値を越えた場合、優先的に実行する処理を以下の中から選択できます。
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| DSP を使用した、ポート単位およびモデル単位での C/N 計算 |
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| 動的なアップストリーム変調を行う拡張機能 | 次の 2 つのアップストリーム プロファイルを使用して、動的なアップストリーム変調をサポートします。
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| SNMP（Simple Network Management Protocol）のサポートにより、CISCO-CABLE-SPECTRUM-MIB を介してインターフェイスやケーブル モデムのスペクトラム変動をグラフィカル表示画面に転送 |
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| 技術概要 |
ケーブル事業者は緊急事態策として、IP データ加入者に対し、複数の上り周波数または上りチャネルを確保しておくことができます。1 つのチャネルが過剰な干渉を受けた場合には、CMTS はこのケーブル モデムに対し、他のチャネルに「ホップ」するように要求します。 誘導的および計画的なスペクトラム管理 シスコシステムズでは、Cisco uBR-MC16C、Cisco uBR-MC14C、Cisco uBR-MC12C、および Cisco uBR-MC11C ラインカードに対し、混入雑音対策のための周波数アジリティ ソフトウェアを提供しています。周波数アジリティ方式は、定義済みの周波数を利用します。オペレータはスペクトラム グループを構成し、以下に基づいて新規周波数を選択します。
- 時間的に計画した周波数ホップ。1 日または 1 週間のうち指定した時間に、上りチャネル周波数の再割り当てプロセスを実行します。
- ガイドに沿った誘導的な周波数ホップ。ケーブル モデムから送られるステーション管理メッセージの損失数が、このアップストリームに対して定義したしきい値を超えると、上り周波数の再割り当てを開始します。このアップストリーム上のすべてのケーブル モデムは、次の周波数に移行します。これには、スペクトラム管理グループに定義した入力パワーレベル内で次の有効周波数帯域を選択する、「ラウンドロビン」方式を使用します。周波数の変更は迅速に行われるので、データ損失も起こらず、レイテンシも最小限に抑えられます。
Cisco uBR-MC16S にハードウェアおよびソフトウェアを追加することで、インテリジェントなスペクトラム管理を実行できます。カードに内蔵されたスペクトラム アナライザには、上り周波数スペクトラムからライブ データのサンプルを収集する機能があります。上りチャネル周波数の再割り当てプロセスは、ステーション管理メッセージの損失数が事前定義したしきい値を超えると開始されます。「オフライン」ケーブル モデムの割合がユーザの定義したしきい値に達すると、Cisco IOS ソフトウェアは収集データを分析し、クリーンな上りチャネルへの周波数ホップを開始します。
注意：クリーンな帯域幅とは、SNR が 16 QAM では 29 db 以上、QPSK では 19 db 以上と定義されます。S/N は、必要な帯域幅に対する信号パワーレベルおよび雑音パワーレベルに基づいて計算されます。
Cisco uBR7200 シリーズ ユニバーサル ブロードバンド ルータは、UCD（Upstream Channel Descriptor ）メッセージを送信することで、アップストリーム ポート上のすべてのケーブル モデムを移行します。このメッセージは、スペクトラム管理グループに定義された次の周波数および入力パワーレベルを指定するものです。周波数の変更は高速に実行されるので、データ損失が発生することはなく、レイテンシも最小限に抑えられます。
Cisco uBR-MC16S スペクトラム管理ラインカードを使用すると、ハードウェアに実装されたスペクトラム アナライザによってサービス応答時間を向上できます。したがって、サービス技術者が付加価値の高い業務により多くの時間を割けるようになります。Cisco uBR7200 シリーズ ユニバーサル ブロードバンド ルータでは、次のような設定が可能です。
- 事前定義したしきい値を超えると、セッション中にデータ損失を生じさせずに、新しいチャネルを割り当てて移行
- 周波数変更の必要性を判断する複数の方法、および新規チャネルにケーブル モデムを移行するための複数の方法を使用
- 上りチャネルの中心周波数への移行
- クリアなスペクトラムの新たな中心周波数へのホップ
- 以下の条件に基づいて周波数を移行
- ステーション管理メッセージの損失数が定義済みのしきい値を越えた時点
- 事前設定した日ごとまたは週ごとのスケジュールで発生する移行イベント
Cisco uBR-MC16S は、3.2 MHz、1.6 MHz、800 kHz、400 kHz、および200 kHz 帯域幅の中から、クリーンな（使用可能な）上りチャネルを段階的に検索します。つまり、指定の帯域幅で適切なチャネルが見つからないと、次に大きな有効チャネル幅を検索します。 高度なスペクトラム管理 Cisco uBR7200 シリーズ ユニバーサル ブロードバンド ルータの最新ソフトウェアリリースである Cisco IOS リリース 12.1(7)CX1 は、uBR-MC16S スペクトラム管理ラインカードの機能をさらに拡張します。このリリースは、以下の高度なスペクトラム管理機能を提供します。 ハードウェア支援によるスペクトラム管理 統合スペクトラム アナライザを実装した DSP ハードウェアは、メインシステムのプロセッサのスペクトラム管理プロセスのほとんどを実行します。これによりカードのメインプロセッサは他の作業に専念できるようになります。 インテリジェントなチャネルホップ
- ケーブル モデムが切断される程度に雑音条件が悪化する前に、アップストリームを切り替えます。柔軟な優先設定により、個々の HFC（光同軸ハイブリッド）設備環境に応じてホップの決定基準を定義できます。このリリースでは、SNR ではなく、リアルタイムに計算される C/N を使用するようになりました。C/N を使用すると、アップストリームの雑音状態をより正確に把握できます。これまでは、保守用のステーション管理メッセージの損失数がユーザ定義のしきい値を越えた時点で、チャネル ホップが開始されました。新しいアルゴリズムでは、計算されたアップストリーム C/N を使用します。上りチャネルは、DOCSIS の規定する C/N および CIR（搬送波対干渉比）を満たす必要があります。アップストリーム C/N および CIR パラメータの最小値は、どちらも 16 QAM 伝送では 5～42 MHz 周波数範囲で 25 dB、QPSK 伝送では 17 dB です。ダウンストリーム CIR は、64 QAM で 30 dB、256 QAM で 35 dB です。
- ホップの決定基準を変動的な設備状態に対応させることで、雑音混入障害への応答性を改善します。
- モデム単位の精度で C/N の変動を的確に特定し、問題のあるモデムを遮断します。
- プロアクティブに雑音混入を緩和する技術により、加入者がオンライン状態を維持できる比率を向上します。
- 特定周波数の選択
- 変調プロファイルの切り替え
- チャネル幅の削減
- 加入者のオンライン状態と接続を維持できるように、混入雑音に対応してアップストリームでの QPSK および 16 QAM 変調を切り替える際のリスクを軽減します。
- 現在のアップストリーム信号を調べて、設定した変調スキームがサポートされることを確認します。必要であれば、より安定性の高いセカンダリ変調スキームに切り替えます。
- 現在割り当てたアップストリームを使用している間はケーブル モデムがオンライン状態を維持できる変調プロファイルに切り替えることで、不要な周波数ホップを防止します。
- リターンパス障害が発生していても、加入者のオンライン接続を保証します。
- アップストリームの現在の雑音状態をリモートに取得できる機能を提供します。取得した情報は、サードパーティ製または独自のレポートおよび作図アプリケーションに取り込んで使用できます。
- 搬送波におけるノイズフロアを示すビューを提供します。これによって、ノード結合の影響を素早く簡単に確認できます。
- モデム単位の C/N 計測を提供します。これによって、アップストリームの問題点をモデム レベルで特定できます。
- 使いやすい分散方式を提供することで、個々のケーブル モデムおよびセットトップボックス（STB）についてDOCSIS アップストリーム スペクトラムのリアルタイム表示をリモートに収集します。
- リモートから状況を把握して効率的なトラブルシューティングを実現します。これによって現場に出張する必要がなくなり、運用スタッフの時間と経費を節減できます。
- 各ディストリビューション ハブに複雑で高額なスペクトラム アナライザを設置する必要がなくなります。
- テキストベースの仮想コマンドライン インタフェース（VCLI）が提供されており、帯域内接続または帯域外接続によって、一般的な TCP/IP ネットワーク接続をプロビジョン、テスト、および監視できます。
- Cisco uBR-MC16S スペクトラム管理ラインカードは、Cisco uBR7200 シリーズ ユニバーサルブロードバンドルータ CiscoView、Cisco Cable Manager バージョン 2.0 のほか、Cisco Cable Broadband Troubleshooter バージョン 2.0 に対応しています。
DOCSIS では、アップストリームの C/N および CIR パラメータの最小値を、16 QAM 伝送では 5～42 MHz 周波数範囲で 25 dB、QPSK 伝送では 17 dB として規定しています。ダウンストリーム C/N の値は、64 QAM で 30 dB、256 QAM で 35 dB とされています。 スペクトラム管理に関する推奨事項 スペクトラム アナライザによる雑音のパワーレベル計測は、ケーブル設備の特性を調べる初期作業において不可欠です。混入雑音の問題が明らかになっている周波数は避けてください。多くの設備では、雑音の協調緩和のために高めの周波数帯を利用するとよいでしょう。
スペクトラムを定義する際には、以下の点に注意してください。
- アマチュア無線帯や短波帯など、混入雑音の問題がある周波数を避けてください。
- 問題の多い 20 MHz 未満のスペクトラムを避けてください。
- 周波数ホップ用に特別な帯域幅を割り当ててください。
- スペクトラム設定を共有しているとき、複数のアップストリーム ポートを組み合わせて有効帯域幅を拡大する場合には、周波数帯域が重ならないようにしてください。
- 着信パワーレベルの設定を使用して、微妙な等化調整を行ってください。
- HCCP 1+1 冗長構成は、スペクトラム グループが定義されたケーブル ラインカードではサポートされないことに注意してください。スペクトラム グループは、Cisco uBR-MC16S スペクトラム管理ラインカードでは標準的に使用されます。
- アップストリーム変調プロファイルはアップストリーム ポートに割り当てられ、これらのポートに接続された全ケーブル モデムに影響します。
スペクトラム グループを作成すると、上り周波数と公称パワーレベルのリストを指定できます。上り周波数の変更が必要になったとき、各スペクトラム グループはこのリストを使用します。1.6MHz での有効範囲は、－10dBmV～25dBmV です。標準のパワーレベルは 0 dBmV です。
| 製品情報 |
- ダウンストリームポート×1、アップストリームポート×6 をサポート
- Cisco uBR7200 シリーズのすべてのユニバーサル ブロードバンド ルータに搭載可能
- Cisco uBR7200 シリーズ ユニバーサルブロードバンドルータ ファミリ対応の他のラインカードと同様、オンラインでの挿入と取り外し（OIR）をサポート
- Cisco uBR7200 シリーズ ユニバーサルブロードバンドルータ の他のすべてのラインカードと相互運用可能
| 発注情報 |
- Cisco uBR-MC16S スペクトラム管理ラインカードは現在発売中です。
- Cisco IOS リリース 12.1(7)CX1 は、2001 年 10 月 8 日より注文受付を開始します。
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更新日：2002年1月29日 |