DOCSISケーブルモデムのレジストレーション(初期化)プロセスにについて


 DOCSISのケーブルモデムでは、一般の電話回線用モデムとは異なり、電源を投入して初期化をする時にセンター側の機器との間でかなり複雑なレジストレーション処理を行うようです。この処理の内容を理解しておきますと、ケーブルモデム関係の障害切り分け作業において参考になる「かも」知れませんので、まとめておこうかと思います。

(1)ケーブルモデムの電源が投入されると、下り回線の受信部が受信周波数を順次変更しながら、CMTS側から下り信号が来ているチャンネルがないかどうかを探します。

(2)もし下り回線の信号が見つかると、QAM、FEC、MPGEGフレームなどの同期を取るための動作を行います。

(3)同期が確立したら、ケーブルモデムの受信部は受信周波数をそこに固定します。なおこの受信周波数はケーブルモデムの内部で記憶をしておき、次回に起動する時は、まず最初にその周波数をチェックするような動作をするようです。

(4)次にケーブルモデムは、下り信号の中に含まれているUCD(Upstream Channel Descriptor)というブロックを探します。UCDの中に、そのケーブルモデムが使用する上り回線(周波数など)に関する情報が含まれています。

(5)UCDが見つかったら、ケーブルモデムは上り回線に関する設定を行います。

(6)ケーブルモデムは、次に下り信号に含まれているSYNCメッセージを探します。このメッセージにより、ケーブルモデムが他のケーブルモデムとの間で衝突をしないように上り回線に信号を出すタイミング(ミニスロット)がわかるようになります。

(7)次にケーブルモデムは、帯域割り当て用のMAP情報を受信します。以上で、上り信号に関する設定の第一段階が完了します。

(8)次にケーブルモデムは、CMTSに対して「レンジングリクエスト」を送信します。これはケーブルモデムの上り信号の送信レベル調整を行うための要求です。

(9)CMTSは「レンジングレスポンス」を送り返し、その結果にもとづいてケーブルモデムは上り信号の送信レベルを調整します。CMTS側における受信レベルが適正値になるまで、(8)と(9)を繰り返します。調整が完了したら、ケーブルモデムは「レンジングリクエスト」の送信を停止します。ここまでの処理で、RF部分の初期化が完了したことになります。

(10)ケーブルモデムは、次にIPレベルでの初期化動作に入ります。まずケーブルモデムはセンター側のDHCPサーバーにアクセスし、次のような情報を取得します。なおこのDHCPサーバーはケーブルモデム自体の動作のために必要なもので、ユーザーが利用するDHCPサーバーとは別のものです。またTFTPサーバーはケーブルモデムの構成ファイルを格納してある場所で、TODサーバーは時刻情報の設定に用いられます。

 なおCATV局では、ケーブルモデムからDHCPサーバーに対してアクセスがあった段階で、ケーブルモデム自体のMACアドレスをチェックしている「はず」です。従いまして、仮に不正なケーブルモデムをユーザーが接続したとしても、サービスは利用できない「はず」です。

(11)ケーブルモデムはTFTPサーバーに対して構成ファイルのダウンロード要求を出し、構成ファイルがダウンロードされます。

(12)ケーブルモデムは、CMTSとの間でレジストレーションの確認動作を行います。

(13)ベースラインプライバシー(暗号化)処理を行っている場合には、ケーブルモデムはCMTSとの間で暗号鍵に関する処理を行います。

 以上で、ケーブルモデムはIP通信に使用できる状態になります。

 東芝のPCX1000には「CABLE」というランプがついていますが、これを観察しますとどういう様子になっているのかがある程度推定できるのではないかと思います。

 まず「消灯」している場合ですが、上記の(1)から(9)の間の処理で失敗し、RF段階での接続が確立できない状況ではないかと思われます。この現象の場合ですが、次のような原因が考えられると思います。

 次に「遅い点滅」の場合ですが、上記の(1)から(9)の間の処理で、チャンネルを見つけることに成功してCMTSとRF段階の通信を開始した段階ではないかと思います。この状態がいつまでも続く時は、レンジング処理が終わらないなど、何らかのRF段階の異常があるのではないかと思われます。

 次に「速い点滅」の場合ですが、上記の(10)から(13)の間の処理で、センター側と設定情報のやりとりをしている段階ではないかと思います。この状態がいつまでも続く場合には、センター側のTFTPサーバーなどに異常が発生している可能性などがあるかと思います。

 最後に「点灯」の場合ですが、上記の(1)から(13)までの処理がすべて正常に完了し、通信可能な状況となっている場合だと思います。

 なおケーブルモデムですが、CMTSからの信号が検出されないなど何らかの異常を動作中に検知しますと、「自動的にリセット」をして上記の(1)から(13)の動作を繰り返すような機能が組み込まれているようです。考えられる原因ですが、

といったことが考えられます。
 
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