DOCSIS 1.1、2.0モデムへの期待


 東上ケーブルテレビさんでは現在、東芝PCX1000を採用しておられますが、これは DOCSIS 1.0仕様のケーブルモデムではないかと思います。後継機種の東芝PCX1100では、DOCSIS 1.1への対応がハード的には出来ているのではないかと思いますが、1.0の問題点と1.1に対する期待をまとめておきたいと思います。

(1)DOCSIS 1.0の問題点

 まず全てのパケットに対する転送の優先度が同じである、という問題があります。この点は将来VoIPなどの遅延に敏感なアプリケーションを導入する場合には、問題となるかも知れません。またセキュリティ機能にやや難点があり、ベースラインプライバシーと呼ばれる鍵の長さが短い暗号化しか採用されていない、MACアドレスを不正に変更したケーブルモデムを用意されると接続できてしまう場合がある(レジストレーション関係のセキュリティが弱い)といった問題点があるようです。

(2)DISCIS 1.1における改良点

 イーサーネット、IP、TCP、UDPなどのヘッダー情報を見て、サービスフローという形でトラヒックのクラス別けができるようです。そのサービスフローを、DOCSISのサービスIDに対応づけをすることが可能のようです。この機能により、ある特定のアプリケーションのパケットは優先的に扱うといった処理が、より柔軟に対応できるようになると考えられます。

 それから「フラグメンテーション」という機能があり、例えば小さなサイズのVoIPのパケットと大きなサイズのデーターパケットとを同じ回線上に流すと、そのままではVoIPの遅延が大きくなってしまうという問題がありますが、大きなデーターパケットを分割して伝送し、合間にVoIPのパケットを伝送するようにしますと、この現象が軽減されると思われます。

 さらに「ヘッダーサプレス」という機能があり、冗長なヘッダー情報を抑圧する機能があるようです。これもVoIPの遅延軽減などに威力を発揮すると思われます。

 CMTS側の機能ですが、キュー制御の機能としてWFQ方式が使えるようになっているようです。

 またユーザーデーターの暗号化機能が強化されており、CMTSとの間のレジストレーション処理についても暗号鍵を使用するなどの処理が追加されているようで、不正なケーブルモデム接続の防止対策が強化されているようです。

 その他にもいくつか機能強化があるようですが、割愛します。

 RF信号の変調方式ですが、1.1ではまだ強化されていないようで、DOCSISモデムでは特に上り回線の能力が低いのが気になるのですが、これは依然として今後の課題のままとなっているようです。

 VoIP= Voice over IP
 WFQ = Weighted Fair Queue

(3)さらに、DOCSIS 2.0へ進化

 現状のケーブルモデム方式ではどうしても上り方向の伝送能力が劣るという問題点があり、2.0仕様によりこれが大幅に改善される事が期待されています。新たにA-TDMA(Advanced frequency agile TDMA : 次世代時分割多元接続)、S-CDMA(Synchronous CDMA : 同期符号分割多元接続)2方式を導入し、上り方向の速度は最大で30Mbps程度になるとされているようです。

 多値変調(32/64/128QAM)、より広い周波数帯域(6.4MHz)、誤り訂正(FEC)も採用されています。
 
上り回線の変調技術と通信速度等との関係
変調方式 採用技術 上り周波数帯域
(MHz)
毎秒シンボル数
(Mシンボル)
通信速度
(Mbps)
所要SNR
(dB)
備考
QPSK 既存TDMA 3.2 2.56 5.12 9.5
8QAM(TCM) 次世代S-CDMA 3.2 2.56 5.12 7.5
16QAM 既存TDMA 3.2 2.56 10.24 16.5
16QAM 次世代TDMA 3.2 2.56 10.24 15.75
32QAM(TCM) 次世代S-CDMA 3.2 2.56 10.24 14.1
64QAM(TCM) 次世代S-CDMA 3.2 2.56 12.8 17.4
64QAM 次世代TDMA 3.2 2.56 15.36 27.7
8QAM(TCM) 次世代S-CDMA 6.4 5.12 10.24 7.5
16QAM(TCM) 次世代S-CDMA 6.4 5.12 15.36 10.8
32QAM(TCM) 次世代S-CDMA 6.4 5.12 20.48 14.1
64QAM(TCM) 次世代S-CDMA 6.4 5.12 25.6 17.4
64QAM(TCM) 次世代S-CDMA 6.4 5.12 25.6 19.7
64QAM 次世代TDMA 6.4 5.12 30.72 27.7
64QAM 次世代TDMA 6.4 5.12 30.72 22
128QAM(TCM) 次世代S-CDMA 6.4 5.12 30.72 20.5

 備考1:リードソロモンコードのワード長:255;t=16
 備考2:リードソロモンコードのワード長:255;t=10
 備考3:リードソロモンコード無し
 (ビット誤り率は、10のマイナス8乗を仮定。)

 参考資料(imedia社のホワイトペーパー)
 http://www.imedia.com/admin/file_handler/7a3936f0d1b32dbc4d1654a3a6813abe/88/Imedia-DOCSIS2-SCDMA.pdf

 なおDOCSIS 2.0対応製品の例としては、テラヨン社のTA102等があるようです。この製品の場合には、IP電話のアダプター機能も内蔵しています。

 参考URL
 http://www.terayon.com/admin/file_handler/e33d99512260f8710d6609504100f4c0/1006822666/final_eMTA.DS.pdf
 http://www.terayon.com/tools/free_form_content/view.html?phase=show&id=1004649797&tool_id=38&cat_id=9.3.1.1

 最近の動向としては、インターネットの使い方の進化、たとえばP2Pネットワーキング、IP電話、テレビ会議、サーバー公開などの使い方のため、上り回線の容量を飛躍的に拡張しないといけない傾向となっているようです。しかし多くの場合、この事はHFC伝送路の大改修を必要とするなど、CATV会社にとっては取り組みづらい課題となっているようです。そのために変調方式の改良により伝送容量を拡大可能なDOCSIS 2.0が期待されているという側面があると思います。

 DOCSIS関連でアメリカのケーブルラボからの最新ニュースとしましては、下記のようなものがあります。

 プレスリリース
http://www.cablelabs.com/news/pr/2002/02_pr_docsis_cw24_121902.html
http://www.cablelabs.com/news/pr/2002/02_pr_itu_docsis_2.0_121902.html

 また、現在のケーブルラボ認定製品のリストは、下記におかれているようです。

 ケーブルモデム
http://www.cablemodem.com/downloads/Certified_Products.pdf
 CMTS
http://www.cablemodem.com/downloads/Qualified_Products.pdf

 しかし日本においてはFTTH技術の進展が急速であり、30Mbps程度の速度では中途半端であるとされて、一気にFTTHにまで進む可能性も有るのではないかと思われます。(FTTHの場合、EPON技術の場合には伝送路上の速度は1Gbps程度(この速度を16から32ユーザー程度で共有)になると言われているようです。)

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