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高度な HFC (Hybrid fiber-coaxial) アップストリームの展開と保守
ブロードバンドサービスプロバイダーは、ビデオ会議やその他のアップストリームを多用するアプリケーションの急速な採用によって引き起こされた、前例のないアップストリーム帯域幅の需要の伸びに追いつくために奮闘しています。オペレーターには、容量を追加するために組み合わせることができる 3 つの主要なオプションがありますが、それぞれに固有の運用上の課題があります。テストソリューションの完全なポートフォリオと、現在および将来の市場の需要に対応できる高度なアップストリームへの移行を容易にする経験を備えているのは、VIAVI だけです。
オプション、長所/短所、組み合わせ
アップストリーム容量を増やすには常に 3 つの主要なオプションがありましたが、今日のネットワークでそれらを実現する方法は変化しています。
ノード分割は、より大きなネットワーク容量を実現するための頼りになる方法ですが、ハブが急速に一杯になると、DAA が継続して使用するための必須要件となります。
- 長所：局外施設に対して透過的 - ネットワーク（CCAP/CPE）の端に触れるだけで（場合によっては仮想的に）、他の 2 つのオプションよりもはるかに迅速に実装でき、他の方法では無駄になるジャンクバンドの使用が可能になります
- 短所：影響の規模は、D3.1 CPE カバレッジとプラント忠実度に比例（SNR は依然として重要）。最大のメリットが制限されているため、それ自体が永続的なソリューションになる可能性は低い。
以前は、利用可能なアップストリームスペクトラムをより有効に活用するために搬送波を追加してきました。現在は、使用可能なすべてのスペクトラムが一杯になっているため、搬送波を追加するには、中分割または高分割に移行する必要があります。
- 長所：成熟したテクノロジーを使用してUS(アップストリーム)の容量を最大 500% 増加させます。継続的なノード分割と比較して TCO (総所有コスト)を削減できます。
- 短所：施設内のすべてのアクティブおよび多くのパッシブ装置に触れる必要があります。FCC 漏れは未だ不明です。高分割には OFDMA が必要であり、高分割は DS 拡張の必要性を促進する可能性があります
アップストリーム搬送波を 16QAM から 64QAM に変換することは、既存のスペクトルからより多くの容量を取得するための簡単で無料の方法でしたが、現在、世界のほとんどがすでに 64QAM になっているため、OFDMA に切り替えることがビット/Hz を増やす唯一のオプションです。
- 長所：局外施設に対して透過的 - ネットワーク（CCAP/CPE）の端に触れるだけで（場合によっては仮想的に）、他の 2 つのオプションよりもはるかに迅速に実装でき、他の方法では無駄になるジャンクバンドの使用が可能になります
- 短所：メリットの規模は、D3.1 CPE カバレッジとプラント忠実度に比例（SNR は依然として重要）。最大のメリットが制限されているため、それ自体が永続的なソリューションになる可能性は低い。
- 高分割 + OFDMA - OFDMA は、85MHz を超える使用に指定されている唯一の搬送波タイプであるため、OFDMA なしで 204MHz に移行してもメリットはありません。
- DAA + OFDMA - DAA 展開に含まれるデジタルリンクに起因するより高い SNR により、より高い OFDMA 変調次数がその利点を最大化することができます。DAA は、準備のためにヘッドエンド装置に触れることがよくありますが、効率上の理由から、これらのプロジェクトのヘッドエンド部分をバンドルすると有利なことがよくあります。
- DAA + 分割変更 - 同様に、どちらも局外施設での作業を伴い、プロジェクトをバンドルすることで効率を上げることができます。
より多くのノード - リモート PHY/DAA によって可能になったノード分割
ノード分割は、サービスグループのサイズを縮小することで各加入者が利用できる帯域幅を増やすための主要な頼りになる方法でしたが、ハブのラックが一杯になり、電力/冷却システムが限界に達すると、別の方法で行う必要があります。これらの懸念に対処するために機能をノード（リモートPHY、リモート MACPHY、およびリモート CCAP）に 移転 することは、集合的に、分散アクセスアーキテクチャ（DAA）として知られています。
早い段階で最大の牽引力を獲得する最初のアプローチは、リモート PHY です。これは、スタックの PHY 部分（したがって RF）をハブからノードに移動します。 MAC および PHY 機能をエッジに移行することで、リモート PHY によって発生するタイミングの課題の一部が取り除かれ、新しいサービスへの扉が開かれる可能性もあります。 これらのオプションへの移行を簡素化するために、フレキシブル MAC アーキテクチャ（FMA）に関する仕様作業が進行中です。 これらのアプローチはすべて、継続的なノード分割を可能にするだけでなく、PON、ビジネスサービス、さらにはモバイルスモールセルサポートをサポートするためのネットワークの深部にある 10G 光イーサネットの可用性が最大になるという大きなメリットがあります。
課題/ソリューション
ハブから RF を削除すると、以前は RF フィードを必要とする装置に依存していたメンテナンスプロセスが変更されます。
ソリューション： RPD がアップストリームスペクトラム/スイープレシーバー、ダウンストリームテレメトリトランスミッターとして機能する仮想化ソリューション レガシーノードと DAA ノードのどちらで作業している場合でも、作業者は変更を加えることなく、既存のすべてのフィールド装置と運用プロセスを再利用できます。
詳細については、 XPERTrak、 OneExpert CATV を参照してください。
- ソリューション 1：RPD を漏れタグジェネレータとして仮想化して、既存のフィールドメーターの再利用を可能にします
- ソリューション 2：OFDM 搬送波の漏れを直接検出でき、信号のタグ付けを必要としない信号漏れ検出器を配備します。
詳細については、 Seeker X を参照してください。
ソリューション：スイープレススイープは、アクティブなサービスを提供する施設のアクティブなダウンストリームスイープの代替として受け入れられ、着実に採用されています。
詳細については、 OneExpert CATV を参照してください。
分散アクセスアーキテクチャでは、RF ビデオはノードで初めて作成されるため、レガシーシステムで一般的であったようにハブで検証することはできません。各サービスグループは、DOCSIS、SDV、OOB、およびリニアビデオに対して異なる設定を持つことができます。それぞれのライフサイクルを通じてエラーが発生する可能性が高いため、結合された RF 信号のテストがクリティカルです。
- ソリューション 1：可能なすべてのセットトップボックスとビデオディスプレイをトラックに積み込みます。 各サービスグループに存在することになっているすべてのプログラムのリストを作成します。 各 RPD をターンアップした後、RPD からトラックにドロップダウンし、適切なセットトップボックスを接続し、リストにある各プログラムに手動で調整して、存在と品質を確認します。 ターンアップされた 各 RPD のサービスグループごとに繰り返します（サービスグループごとに最大 30 分）。
- ソリューション 2： OneCheck エキスパートビデオ検証 - 以下のすべてのパラメータを<サービスグループごとに 5 分でチェックできる作業者の既存のメーターを使用した自動テスト
詳細については、 OneExpert CATV を参照してください。
DAA の展開によってもたらされる運用上の課題は、他にもたくさんあります。詳細については、DAA テストガイドまたは R-PHY を参照してください。
- PTP タイミング
- ファイバーの特性評価、新規のネットワーク構築および既存のファイバー
- DWDM テスト
- その他多数…
より多くの Hz - 中分割および高分割拡張
以前は、より広い搬送波に切り替えるか、42HMz アップストリームに搬送波を追加することは、ノードに増分アップストリーム帯域幅を追加するための安価で操作が簡単な方法でした。 既存の 3.2MHz 搬送波を 6.4MHz に拡張し、その後、アップストリームごとに 2 つから 4 つの 6.4 MHz 搬送波に拡張することで、需要に長年対応できました。最近、事業者は 42MHz のロールオフ領域に対して 1.6MHz の搬送波を追加し、20MHz 未満のジャンクバンドのより深いところに搬送波を追加していますが、これらの増分ステップはアップストリームの需要に追いつくのに十分ではありません。多くの事業者は、アップストリームを 85MHz（中分割）または 204MHz（高分割）に拡張することが、DAA が成熟するか、FTTH がコスト競争力をもつまで、ノード分割の必要性を延期するための魅力的な代替手段であると認識しています。
課題/ソリューション
アップストリームスペクトラムを拡張することの明らかな結果は、利用可能なダウンストリームスペクトラムが減ることです。
- ソリューション 1：アナログ再生と改善されたビデオ圧縮 多くの 860MHz および 1GHz システムでは、これらの改善により、中分割および高分割の拡張を可能にするのに十分なダウンストリームスペクトラムが解放されますが、750MHz 以下の小規模システムでは拡張が必要になる場合があります。
- ソリューション 2：ダウンストリームの拡張 高分割を考慮した 750MHz 以下のシステムでは、多くの場合、ダウンストリームの拡張が必要になります。1GHz の拡張が標準的な選択肢でしたが、多くの事業者は、将来に備えて 1.2GHz 対応の装置を導入することを検討しています。1.8GHz のサポートは DOCSIS3.1 ではオプションですが、業界はまだこれをサポートする準備は完全にはできていません。
増幅器のアップストリーム送信機は、新しいアップストリーム周波数範囲をサポートするために交換する必要があります。同様に、ネットワーク内のすべてのダイプレクサも交換する必要があります。
- ソリューション：ソリューションは明らかです。これらはすべて交換する必要があります。これを達成する方法について検討中のいくつかのアプローチがあり、詳細はこのウェブページのカバー範囲を超えています。
過去 10 年間に導入されたほとんどのリターンパス監視装置は、85MHz まで監視できますが、204MHz のカバレッジはそれほど一般的ではありません。ただし、単にスペクトラム範囲を拡大するだけでは十分ではありません。 DOCSIS 3.1 は、85MHz を超える OFDM-A 搬送波のサポートのみを指定しています。 従来のスペクトラム分析は、幅が広く、一見常にオンになっている OFDM-A 搬送波にはほとんど効果がありません。この環境でイングレスを検出してトラブルシューティングするには、新しい技術が必要です。
完全な 204MHz のソリューションには、拡張スペクトラムサポートとヒートマップスペクトラム分析機能の両方が含まれており、OFDM-A 搬送波でのバースト性のイングレスも確認できます。
- ソリューション 1：リターンパス監視システムに 204MHz およびヒートマップ対応のハードウェアを追加します。PathTrak は、20 年以上にわたってアップストリームのイングレスを管理するための主要なツールであり、現在、最大 85MHz（DOCSIS 仕様で最高の SC-QAM 周波数）の QAM 復調、ライブスペクトラム/ヒートマップアナライザ、および 0.5〜204MHz のスペクトラム監視/アラームをサポートする既存のシステム用のシームレスなドロップインである HCU200 の 204MHz バージョンがあります。
詳細については： HCU204 を参照してください。
- ソリューション 2：CCAP ないし RPD ベースのスペクトラム分析ツールを使用します。仮想化ソリューションのパフォーマンスは通常、専用ハードウェアソリューションのパフォーマンスに匹敵することはできませんが、リモート PHY などのネットワークアーキテクチャでは、ハブベースのハードウェアの使用が許可されていません。このような状況では、主要な HFC メンテナンスプラットフォームが CCAP または RPD をポーリングしてスペクトラムデータを取得し、ライブアナライザをサポートするだけでなく、分割変更に必要な 85MHz または 204MHz までのパフォーマンス監視とアラームアウトを行うことができます。 選択した仮想オプションが OFDM-A 搬送波での可視性のためにヒートマップスペクトラム表示をサポートしていることを確認することが重要です。
詳細については、 XPERTrak を参照してください。
これは、特に航空無線周波数帯でのケーブル装置の漏れを監視するための政府の義務が存在する国では、最も難しい問題の 1 つです。義務付けられていない場合でも、多くのオペレーターはイングレスの機会を軽減することによって施設をタイトに保つために漏れに依存してきました。高分割アーキテクチャでは、航空無線周波数帯がアップストリームにあるため、ネットワークが 258MHz 未満の漏れに対してタイトな状態を維持するために、新しいソリューションを見つける必要があります。漏れタグのアップストリームへのノッチアウト、OFDMA パイロット（OUDP）の検出、さらにはモデム自体を使用して漏れタグ信号を送信することまで、検討中の多くのオプションがあります。
詳細については、 SCTE Cable Tech Expo 2020 年論文、Seeker X を参照してください。
これらの OOB は、今日導入されている何百万ものレガシー（非 DSG）セットトップボックスの操作をサポートするために必要です。 これらは現在、高分割アーキテクチャに変換する場合にアップストリームの一部となる周波数帯域で動作します。
- ソリューション: 漏れの確認 - 同じ一般的なオプションのセットが適用され、さらに高い周波数でアップコンバートおよび再送信される可能性があります。
FM 信号はいたるところにあるため、今日、FM 干渉はダウンストリームで重大な問題となっています。ネットワークシールドの弱点があると、施設にイングレスすることになります。 今日、これはダウンストリームの問題であり、フルバンドキャプチャ CPE を介して、および信号漏れテクノロジーを介して間接的にローカライズできます。 高分割アーキテクチャでは、それはアップストリームの問題になり、影響が増大し、それを検出して修正する方法は変更を余儀なくされます。
ソリューション（プレ高分割トランジション）：
- 施設の漏れ防止- 家庭およびドロップ回線の加圧テストを含む基本的なイングレス修復
詳細については、 HL 漏れを参照してください。 - フルバンドキャプチャ CPE を使用して、現在存在する FM イングレスのソースを検出およびローカライズします。
詳細については、 XPERTrak を参照してください。 - 信号漏れツールを使用して、FM 帯域にできるだけ近い周波数で漏れを検出、発見、修正します。理想的には、検出された漏れとフルバンドキャプチャ FM イングレスの失敗を同じマップでオーバーレイします。
詳細については、 Seeker X を参照してください。
ソリューション（移行後）：
- リターンパス監視システムとフィールドメーターのヒートマップ表示を使用して、OFDMA 搬送波の下に存在する FM 漏れを検出します。
詳細については、 XPERTrak、 OneExpert CATV を参照してください。 - 周波数アジャイル信号漏れシステムを活用して、ダウンストリームスペクトラムの可能な限り低いポイントで漏れを検出します。
詳細については、 Seeker X を参照してください。
スイープ装置は、85MHz または 204MHz までのリターンスイープをサポートできる必要があります。アップストリーム分割の変更時に適切なダウンストリーム容量を維持するために拡張が必要な場合は、ダウンストリームで 1.2GHz までサポートできる必要があります。
- ソリューション 1：新しい周波数帯域をサポートできるスイープ装置を配備します。VIAVI は、最大 204MHz のリターンスイープと 1.218GHz のダウンストリームスイープをサポートする SCU-1800 に加えて、プラントアーキテクチャのすべての一般的な組み合わせに対応するダイプレックスの組み合わせを備えた OneExpert スイープメーターを提供します。
詳細情報： 製品 1：SCU-1800 スイープコントロールユニット、OneExpert CATV を参照してください。 - ソリューション 2：リターンスイープレススイープ - この方法では、スイープパルスを注入せず、代わりに既存の DOCSIS 搬送波を使用します。より高解像度の応答図を作成し、分割変更を含むアップストリーム構成の変更に自己適応します。分割変更に対するこのオプションの主な課題は、占有されていないスペクトラムが特性評価されていないことです。搬送波がターンアップされるまで、拡張スペクトルに対して可視性はありません。その他の欠点は、従来のスイープや高速スイープほど応答性が高くなく、建設中やサービス停止中に DOCSIS サービスの使用を無効にする必要があることです。
詳細については、 OneExpert CATV を参照してください。
より多くのビット/Hz - OFDMA の展開
OFDM は、ダウンストリームスペクトルのすべての Hz から追加の帯域幅を絞り出すために、長年にわたってダウンストリームに成功裏に展開されてきましたが、OFDMA の展開は、テクノロジーの未熟さと市場ドライバーの欠如のために遅れています。 NEMS が安定した OFDMA ソリューションを展開し、アップストリームの需要が急増しているため、オペレーターはネットワークからより多くのアップストリーム容量をすばやく取得する必要があるため、これらの障壁は両方とも急速に解消されています。 OFDMA は、展開するために局外施設にまったく触れる必要がないため、重要な DOCSIS 3.1 CPE 展開を行うオペレーターにとって特に魅力的なオプションです。 オペレーターは、既存の CPE/CCAP および関連するバックオフィスプロセス調整のための FW アップグレードのみで、より多くの容量をすばやく解放できます。
課題/ソリューション
アップストリームが広く一見常にオンの OFDM-A 搬送波で一杯になると、従来のスペクトラムアナライザのディスプレイは効果を失います。最小ホールドは依然として永続的な侵入者は捕らえますが、バースト性のあるものについては幸運を祈るのみです。
- ソリューション：リターンパス監視システムとフィールド計測器を使ったスペクトラムヒートマップ分析 OFDMA および SC-QAM 搬送波の下のすべてのタイプのイングレスを確認するのに最適です。詳細については： XPERTrak、 OneExpert CATV を参照してください。
従来のリターンスイープは、アップストリーム搬送波間のガードバンド内の個別のスイープポイントで構成されますが、広い OFDMA 搬送波は、このアプローチを使用して死角を作成します。
- OFDMA 搬送波を介した従来のスイープ - この方法は、アンプのバランスと調整に対して依然として最速/最も応答性が高く、サービスがダウンしている場合でも機能するため、停止のトラブルシューティングに不可欠なツールです。特定の DOCSIS 変調プロファイル設定では、サービスにわずかな影響を与える可能性があります。これらは、注意深く設定することで最小限に抑えることができます。詳細情報：SCU-1800 スイープコントロールユニット、 OneExpert CATV を参照してください。
- 高速スイープ - 従来のスイープのこの進化は、OFDMA 搬送波のサービスへの影響の可能性をさらに最小限に抑えるために特別に開発され、既存のヘッドエンド装置とフィールドメーターを使用しています。 詳細情報については、SCU-1800 スイープコントロールユニット、 OneExpert CATV を参照してください。
- リターンスイープレススイープ - この方法では、スイープパルスを注入せず、代わりに既存の DOCSIS 搬送波を使用します。より高解像度の応答図を作成し、アップストリーム構成の変更に自己適応します。唯一の欠点は、従来のスイープや高速スイープほど応答性が高くなく、占有スペクトラムのみをカバーし、DOCSIS サービスが稼働し、ネットワーク構築中やサービス停止中は使用を無効にする必要があることです。 詳細については、 OneExpert CATV を参照してください。
1GB/秒以上のアップストリームサービスのテスト - お客様がプレミアムサービス階層の料金を支払うとき、彼らはそれらを受け取っていることを知りたいと思っています。現在使用されている新しいフィールドメーターのいくつかでさえ、これらの速度でテストすることはできません。
- ソリューション：提供される最高速度の階層またはできればそれ以上の速度でテストできるフィールドメーターを導入して、将来のサービスに対応します。 これには、フィールドメーターで測定された DOCSIS スループットに加えて、CPE イーサネットおよび Wifi 接続を介して利用可能なスループットが含まれます。詳細については、 OneExpert CATV を参照してください。
OFDMA は、監視するためのまったく新しい一連のメトリックスをもたらします。表面上は混乱する可能性がありますが、理解できる方法で分析および提示すると、非常に強力になる可能性もあります。 詳細については、 XPERTrak を参照してください。
- ソリューション：PNM 機能を含む OFDMA メトリックスを既存の監視およびトラブルシューティングシステムに含めます。新機能を活用して、加入者の顧客離れリスクに基づいてノードを正確にランク付けし、すべてを既存のディスプレイとインデックスに統合して、移行を作業者にとって容易にします。高度な OFDMA 機能をパワーユーザー向けの個別のディスプレイに分割し、結果を要約して、パワーユーザーにとって意味のあるものにします。 詳細については、 XPERTrak を参照してください。
Swimming Upstream - How cable operators are growing their upstream bandwidth
アップストリームの需要の急増に先んじるためには、多くのオプションがあります。どのオプションを選ぶ場合でも、ネットワークのシームレスな移行は、VIAVI にお任せください。