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きみえちゃわんや
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1 CATV インターネットの裏側と最新動向 2016 年 10 シンクレイヤ株式会社 1

CATV インターネットの始まり 1990 年初めから中頃にかけてベンチャー企業を中に同軸ケーブルを使った様々なデータ通信機器が登場 - 独型 LANcity(1990, 国 ) COM21(1992, 国 ) Terayon(1993, イスラエル ) モトローラ - 同じメーカでないと接続できない LANcity 社

2 CATV インターネットの始まり 1990 年初めから中頃にかけてベンチャー企業を中に同軸ケーブルを使った様々なデータ通信機器が登場 - 独型 LANcity(1990, 国 ) COM21(1992, 国 ) Terayon(1993, イスラエル ) モトローラ - 同じメーカでないと接続できない LANcity 社 LCP 6MHz/QPSK(10Mbps) 対称型約 3kg 本では武蔵野三鷹ケーブルテレビ ( 東京都 ) と CTY( 三重県 ) で 1996 年サービス開始 A 社センターモテム A 社モテム規格の標準化 B 社センターモテム B 社モテム北 CATV 事業者は独型でサービス開始していたが規格の標準化に着 2

3 とは Data-Over-Cable Service Interface Specifications ケーブル上でデータ通信をなうサービス形式の規格ケーブルテレビ網を利した速データ通信の国際標準規格として 1997 年に1.0 策定 - MCNS Multimedia Cable Network System Partners Limited ケーブルモデムの標準化推進団体規格仕様の策定 - CableLabs ケーブルテレビ事業に関わる研究開発をう営利団体であり世界中の主要なケーブル事業者で構成実際の接続試験認定仕様の保守をなう 3

4 準拠によるメリット標準規格 : - インターオペラビリティ (Interoperability 相互接続性相互運性 ) A 社センターモテム A 社モテム B 社センターモテム B 社モテム - マルチベンダ ( 複数の製造業者が参 ) チップ共通化コスト低減供給安定北だけではなく本国内 CATV 事業者も採 4

5 当時のインターネット通信の速度他のブロードバンド技術に対してケーブルの歴史は古く 1.0 が策定された頃アナログ回線の 28.8kbps や FTTH 33.6kbps などが般的に普及していた時代に CATV では既に常時接続型での 30Mbps 以上のサービス提供が可能となりました 1.0 時代 1.1 時代 2.0 時代 QoS の追加上りの速化 ADSL Cable 独式時代

6 アーキテクチャ WAN CMTS(Cable Modem Termination System) - センターモデムケーブルモデム終端装置 CM(CableModem) - ケーブルモデム CPE(Customer Premises Equipment) - 加者端末装置 ( 例えば PCやルータなど ) CATV 局ヘッドエンドネットワーク設備 CMTS Network Side Interface (CMTS-NSI) TFTP DHCP TOD OSS Operations Support System Interface (OSSI) CMTS 下り上りヘッドエンド設備伝送路設備 Radio Frequency Interface (RFI) 加宅 CM CM to CPE Interface (CMCI) CPE 6

RFI: 下り信号と上り信号上り :Upstream 下り :Downstream 上り下り 10 55 70 770 周波数 STM( 伝送路監視 ) 上り中継 STM( 伝送路監視 ) FM デジタル放送 (OFDM)

7 RFI: 下り信号と上り信号上り :Upstream 下り :Downstream 上り下り周波数 STM( 伝送路監視 ) 上り中継 STM( 伝送路監視 ) FM デジタル放送 (OFDM) BS-TM(64QAM Annex.C) CS-TM(64QAM Annex.C) PG 本と国周波数の違い代表的なケース - 下り本 MHz 国 MHz - 上り本 10 55MHz 国 5 42MHz 7

8 下り :Downstream 周波数範囲 (Frequency Range) 周波数帯域幅 (Frequency Bandwidth) 変調式 (Modulation Type) データレート (Data Rate) 64QAM 8x8の64 値のシンボル = 6ビット伝送 MHz( 国 ) 6MHz 64QAM 256QAM Mbps (64QAM) Mbps (256QAM) 256QAM 16x16の256 値のシンボル = 8ビット伝送コンスタレーションコンスタレーション QAM とは本語では直交振幅変調となりますこれは互いに直交する 2 つ搬送波の振幅と位相を変更調整することによってデータを伝達する変調式です 8

6bit 5.056941Msym/sec = 30.341646Mbps <256QAM> 8bit 5.360537Msym/sec = 42.

9 データレートは何で変わってくるのか? ケーブルでの物理速度は変調式によって変わりますそれはコンスタレーションに当てはめるシンボル数とシンボル数から使えるビット数により度に送れるデータ量と1 秒間に送ることが出来るシンボル数から速度は計算されます < 64QAM > 6bit Msym/sec = Mbps <256QAM> 8bit Msym/sec = Mbps 6 ビット送れるコンスタレーションが 1 秒間に約 5 百万枚 (64QAM の場合 ) 四話物理速度に対して実効速度は遅くなりますそれはヘッダや誤り訂正の冗ビットなどが付いているためです特に上りには複数のCMがぶつからないようにするインターバルや信号を安定させるプリアンブル距離の違うCMを通信させるためのオフセットなどにより物理的に伝送可能な容量の全てをデータに使えないためです Copyright 2005 SYNCLAYER, INC. All Rights Reserved. 9

CN 比 :Carrier to Noise ratio ( 搬送波と雑音の比 ) Bad C/N25dB にて解析 Good

10 信号品質の劣化 :CN (CNR) とコンスタレーション 256QAM 信号をベクトルシグナルアナライザで見たコンスタレーション CN 比が悪化するとノイズの影響で理想的な信号点にプロットできない CN 比 :Carrier to Noise ratio ( 搬送波と雑音の比 ) Bad C/N25dB にて解析 Good (Agilent 社製 8941A 使用 ) C/N30dB にて解析 Copyright 2005 SYNCLAYER, INC. All Rights Reserved. 10

11 BER(Bit Error Rate) BERとは総伝送ビット数に対するエラービット数のですここでうエラービットとは受信機側に到達したQAM 信号のシンボル点がしきいを越えてベクトル誤差が発し正しいビットとして認識できなくなることで発しますの品質は Bit Error が全てです BER = 誤りビット数総伝送ビット数 Copyright 2005 SYNCLAYER, INC. All Rights Reserved. 11

誤りを少なくする夫 QAM 信号の誤りを抑制する法としてシンボルマップのビット配列に

ビットしか変化が無いので誤りが発しても 1 ビットの誤りで済むようになっています

CNR と BER と SNR の品質は Bit Error が全てであると記述しましたが Bit Error から判りやすい数字としてモデムや CMTS では SNR (Signal to Noise Ratio) に変換して表示します下りや上りの波形をスペアナなどの測定器で見てもノイズが無いのに

13 CNR と BER と SNR の品質は Bit Error が全てであると記述しましたが Bit Error から判りやすい数字としてモデムや CMTS では SNR (Signal to Noise Ratio) に変換して表示します下りや上りの波形をスペアナなどの測定器で見てもノイズが無いのに SNRが悪化している場合などではスペアナでは観測できない遅延や周波数特性などが悪化していることが考えられます CNR が劣化すると BER も劣化する BER BER が劣化すると SNR も劣化する CNR 互いに関連はするがイコールではない SNR Copyright 2005 SYNCLAYER, INC. All Rights Reserved. 13

14 上り :Upstream 1.0/1.1 周波数範囲 (Frequency Range) 周波数帯域幅 (Frequency Bandwidth) 変調式 (Modulation Type) 5 42MHz( 国 ) 200kHz(0.2MHz) 400kHz(0.4MHz) 800kHz(0.8MHz) 1.6MHz 3.2MHz QPSK 16QAM 上り周波数帯域幅 QPSK 上り変調式 16QAM 200kHz 0.32 Mbps 0.64 Mbps 400kHz 0.64 Mbps 1.28 Mbps 800kHz 1.28 Mbps 2.56 Mbps 1.6MHz 2.56 Mbps 5.12 Mbps 3.2MHz 5.12 Mbps Mbps 1.1 QoS(Quality of Service: 優先制御や帯域制御 ) 機能拡張 14

15 上り :Upstream 2.0(ATDMA) 上り周波数帯域幅 QPSK 8QAM 上り変調式 16QAM 32QAM 64QAM 200kHz kHz kHz MHz MHz MHz 帯域幅 6.4MHz の追加 - 変調式 8QAM 32QAM 64QAM の追加 - モード ATDMA/SCDMAの追加単位 :Mbps TDMA の場合は 6.4MHz 8QAM 32QAM 64QAM は設定できません 15

16 インターネット通信の速度の変化 ADSL での速度向上や FTTH システムの般普及によりこれまでのによるケーブルインターネットでの速度では劣りし始めたが新たに策定された 3.0 によって再度速なインターネットサービスを提供できるようになりました独式時代 QoS の追加上りの速化 FTTH ADSL Cable Wideband & 3.0 による劇的な速化 16

17 の速度向上 3.0 さらなる速度向上のためチャンネルボンディング (Channel Bonding) 機能の追加 - 下り :Downstream Channel Bonding - 上り :Upstream Channel Bonding 1 CMTS D3.0 CM チャンネルを束ねる ( 例 ) 4 波 = 160Mbps - 上り帯域幅 200kHz 400kHz 1.6MHzの削除 -IPv6 17

18 ケーブルクロニクルは市場の要求に応えるため進化し下位互換性を保ちつつ進化を遂げてきました 3.0はその集成であり速化のためのチャンネルボンディングやIP 枯渇問題のための IPv6などを実装しています年 RFI-I01 発表年 RFI-I01 発表 MAC (QoS) BPI+ SSD OSSI 年 RFI-I01 発表 Upstream Physical Layer Changes 2 modes of operation - Advanced TDMA (A-TDMA) Direct extension of current PHY concepts - Synchronous CDMA (S-CDMA) New technology for MAC-PHY Interface (DMPI) 年 PHY-I01/MULPI-I01 発表チャネルボンディング下り / 上り共に最低 4 チャネル全チャネルでの 1.x 2.0 モデムのサポート物理層上り周波数レンジ :5 42MHz( モード 1) :5 85MHz( モード 2) IPv6 IPv6 プロビジョニング IPv4 とのデュアルスタック管理 CPE の IPv6 運セキュリティトラフィックの暗号化を強化プロビジョニングのセキュリティ強化ネットワーク管理 CM 診断の統信号のモニタリングサービス統計レポート IP マルチキャスト Source Specific Multicast-SSM (SSM) M-CMTS 2005 年 8 Modular CMTS 発表 Downstream External PHY Interface (DEPI) Timing Interface (DTI) Downstream RF Interface (DRFI) Edge Resource Manager Interface (ERMI) 18

19 爆発的に増加するトラヒックウェアラブル端末スマートフォンタブレット OTT( インターネット上の動画配信 ) デバイスクラウドトラヒックの爆発をみ出す 19

20 の更なる進化 3.1 さらなる速度向上のための機能追加 - 下位をサポートし既存の24DS 8USボンディングをサポート - 下り帯域の拡 1218MHz までをサポート - 上り帯域の拡 205MHz までをサポートガードバンド ( データ使不可 ) サブキャリア毎に異なる変調が可能 - 既存の 6MHz チャンネル定義の排除シングルキャリアマルチキャリア - OFDM( 直交周波数分割多重式 ) の採シングルキャリアからマルチキャリアになり帯域利効率が向上 - LDPC( 低密度パリティ検査符号 ) の採より効率な誤り訂正機能 - よりい変調式 (1024QAM 4096QAM など ) - 下り SNR などの品質に応じてモデム毎に異なる変調を選択可能 20

21 集合住宅の取り込み流合雑の問題で HFC 伝送路時代のを踏んでいた集合住宅伝送路を FTTH へ更改しても新築でも無ければファイバーの引きも難しいサービスの格差 HFC の時よりも重要な問題 D-CMTS(Distribution-CMTS) 分散型で 3.0に準拠テレビ共聴配線を利したインターネットシステムで FTTH( 光ファイバー ) の引き配線が難しい集合住宅に同軸による各への取り込み ( 速通信の提供 ) が可能となります 21

22 CMC( ケーブルメディアコンバータ ) CMC システムイメージ MA5633 設置箇所複数の集合住宅を効率良くカバーできます 22

23 プライマリ電話サービス対応認定品 MA5633 CableLabsのCW110にて認定されたCMC製品です CMTS PacketCable1.5両認定済み運における仕様制約はそれぞれ異なります 2016年10 23

24 SYNCLAYER MAKING POTENTIAL A REALITY 許可なく本資料の全てまたは部を第三者へ提複製をうことは禁させていただきます 24

indd

indd 8 デジタルケーブルテレビ関連技術およびサービス動向宮地悟史 KDDI( 株 ) ケーブルテレビ概要 1953 2 1955 Community Antenna Television Common Antenna Television CATV CATV CATV BS CATV サービス動向全体概要 2010 9 図 -1 1 4,451 5,336 83% 4,890 91% 2,371 44%