JP2002152709A - ケーブルモデム、通信方法、及び通信ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＡＴＶ回線用ケーブルモデムにおいて、Ｃ
ＡＴＶ回線の伝送路を利用する周波数帯域の割り当て方
法を変更することによって、通信の安全性の確保、及び
ノード単位での使用周波数の使用効率を向上させ、ＣＡ
ＴＶ回線のデジタル化に伴うデータ通信の増大に対応す
る。 【解決手段】 センター設備１は、利用者宅２１内のケ
ーブルモデム１４に登録されているＭＡＣアドレスを利
用して、ケーブルモデム１４毎に使用周波数を割り当て
る。またＣＡＴＶ回線９用の伝送路としての光ファイバ
１０に接続される複数のノード２０（２０Ａ、２０Ｂ、
２０ｎ）に、全て共通の周波数帯域を割り振るのではな
く、ノード単位で異なる周波数帯域を振分けて管理す
る。さらにＣＡＴＶ回線９用の伝送路にノード用変換器
６を設けて、ノード２０毎に上りと下り信号との変換周
波数を異ならせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＣＡＴＶ回線用
の伝送路で使用されるケーブルモデム、通信方法、及び
通信ネットワークシステムに係り、特に、通信の安全性
の確保、及びノード単位で使用周波数の効率を向上させ
ることで、ＣＡＴＶ回線のデジタル化に伴うデータ通信
の増大に対応するためのケーブルモデム、通信方法、及
び通信ネットワークシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】Ａ．ＣＡＴＶの双方化、および設備につ
いて 現状のＣＡＴＶ回線において、地域における行政手続き
等のＣＡＴＶのデジタル化を進める上で、双方向通信が
確保されていることが必須条件となっている。しかしな
がら現状では、（１）図７に示すように、上り（家庭よ
り放送局へ向かう）信号の回線と、下り（放送局より家
庭に向かう）信号の回線との間で、それぞれ占有できる
周波数帯域幅が、極端に偏っているために、上り方向の
周波数の確保が困難である。

【０００３】（２）ＣＡＴＶ施設のかなりの比率で、将
来双方向を検討しているが、現状では単方向の施設が多
い。

【０００４】（３）ＮＨＫの難視地域の対策である共聴
設備しか持たない地域も多い等の状況により、新設され
るＣＡＴＶ施設以外では、これから双方向化を実施する
という状況である。

【０００５】Ｂ．ＣＡＴＶの技術的な状況について 現状で、ＣＡＴＶにてインターネット接続サービスを希
望する利用者が増加してきている。しかしながら現状で
は、（１）現行のＣＡＴＶモデム（ケーブルモデム）で
は、上り、および下りの周波数帯域を、数ＭＨｚ〜数チ
ャンネル分占有するという仕様であり、ＣＡＴＶモデム
を使ったインターネットサービス等で、同時に参加でき
る最大人数にも制限が発生する。

【０００６】（２）ケーブルモデムによるＬＡＮを構築
しようとした場合、予め届け出た周波数帯域を占有し続
けるので、ネットワーク上のセキュリティの面で好まし
くない。

【０００７】（３）ＣＡＴＶ網同士のネットワークを広
域化しようと考えた場合に、ＣＡＴＶ網の設計段階か
ら、それを考慮した設計にする必要があった。

【０００８】（４）伝送路上にケーブルモデムを用いた
ＬＡＮを構成する際に、複数の独立したＬＡＮを占有さ
せるだけの周波数帯域の不足から、単独システムにて稼
働している施設が殆どである。しかしながら、単独でケ
ーブルモデムを使用したＬＡＮに、同時に接続し、稼働
できる端末の台数の問題から、時代のニーズに合わせる
ためには、ＣＡＴＶ局内のセンター設備に膨大な費用
と、更に伝送路上の幹線アンプの広帯域対応品への置き
換えなど、現実的ではなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術には次のよう
な問題点があった。

【００１０】（１）従来のケーブルモデムでも、ＤＨＣ
Ｐ（Dynamic Host Configuration Protocol）または固
定ＩＰ（Internet Protocol）を割り振って、ＴＣＰ／
ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Proto
col）通信している。しかし、このケーブルモデムは、
予めセットされた周波数帯域のみ使用して、通信を実現
させている。このため、ケーブルモデム通信で使用する
周波数帯域を設置、導入後に変更できないという欠点が
あった。

【００１１】（２）すでに、特開平１１−３０８５９９
号公報で、ノード内通信／ノード外通信にて帯域を分け
て通信することにより、実運用上同一ネットワーク内の
同時通信可能な数を増加できる手法が開示されている。
しかし、この手法によって、同時通信可能な数を増加で
きても、トラフィックが集中してしまうと、新しい通信
の周波数帯域を設定し、ＣＡＴＶ局のセンター設備をさ
らに追加導入しなければ、トラフィックの集中の問題は
解消できない。そこで、暫定的に、「ベストエフォー
ト」と呼ばれる手法、すなわち、トラフィックが少ない
時には高速で、トラフィックが増大すると低速にて通信
をすることで、一時的にトラフィックの集中を回避して
いることが多い。しかし、このサービスでは、廉価な通
信ができるが、通信速度を下げるので、品質、信頼性の
グレードが劣るという欠点があった。

【００１２】（３）現状のケーブルモデムシステムは、
１つの通信周波数帯域を１つのセンター設備内の管理コ
ンピュータ及びホストモデム設備が管理・制御している
方式である。このため、そのままでは、メインの通信回
線以外に、予備の通信回線などとしての運用ができず、
それを実現しようとする場合に、新たな管理コンピュー
タ及びホストモデム設備の設置などの設備投資を必要と
し、さらに新しい通信用周波数帯域の割当てが必要とな
るなど、限られた周波数資源の有効活用ができない。す
なわち、今後の地域における行政手続きのデジタル化な
ど、各種サービスをコンピュータ化して運用する上で、
メインの通信回線以外に、コンピュータ・データの安全
化のための、サーバの分散化におけるデータの同期化や
バックアップ、各種制御などが運用されることが想定さ
れる。これを、従来のケーブルモデムで実現しようとす
ると、ＣＡＴＶインターネットサービス、行政手続きサ
ービス、行政手続きのサーバ同期化、およびバックアッ
プ処理、各種オペレータ操作など、３つ以上の複数シス
テムと複数周波数帯域を占有するなどの対応が必要にな
るが、このような対応は、資源の有用活用の点から、現
実的ではない。

【００１３】（４）ＣＡＴＶ回線用モデムの、通信線で
使用する周波数帯域幅の使い方として、現状では数ＭＨ
ｚという帯域を占有しつつ実現されている。しかしなが
らこの方法では、ノード単位での使用周波数が共通であ
ること、及びＣＡＴＶ回線用モデムを使用するＣＡＴＶ
回線上の全世帯において、使用する周波数帯域が共通で
あることに起因するセキュリティ性の問題があった。す
なわち、現状のケーブルモデムは、同一の周波数帯域で
常に通信するために、ケーブルＴＶの配線のある他の施
設、利用者宅にて、当該通信をしている加入者の通信状
態を知ることが可能である。すなわち、ケーブルモデム
は、通信内容をデジタル変調して送出しているが、その
アルゴリズムを有するデジタル復調機を使うことによっ
て、通信内容が読まれるおそれがあり、セキュリティ上
問題となる。特に、地域における行政手続きのデジタル
化などへの適用を考えると、プライバシーの保護が図れ
ないといった問題が生じる。

【００１４】（５）ノード内通信でお互いの通信が可能
である場合なども、ＣＡＴＶ伝送路はＴＶ放送が前提の
システムであり、センター設備とのやりとりはノードの
下り信号にも流れてしまい、ノード外に不必要な情報が
洩れるおそれがあり、好ましくなかった。

【００１５】本発明の課題は、上述した従来技術の問題
を解消して、通信の安全性の確保、及びノード単位で使
用周波数の効率を向上させることで、ＣＡＴＶ回線のデ
ジタル化に伴うデータ通信の増大に対応することが可能
なケーブルモデム、通信方法、及び通信ネットワークシ
ステムを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】将来、地域における行政
手続きのデジタル化等において、各ノード毎にサーバの
分散化を実施した場合に、常にセンター設備及び管理サ
ーバ（役場など）からの指示にて動作する方法もある
が、それ以外にも、各スレーブサーバ（出張所など）同
士が同一ノード内に存在する場合に、ルータ機能を持た
せると、ノード内のトラフィックの影響を、ノード外に
与えることが無くなるために、システムの安定動作にお
いて大変好ましい。また、地域に点在しているＣＡＴＶ
網を、それぞれ相互に接続することができれば、地域情
報網の広域化を実現することが可能であり、ノード毎に
ルータ機能を持たせることは、大変好ましい。

【００１７】そこで本発明は、次に述べるような手段に
よって、上述した問題点を解消するとともに将来の課題
を解決している。すなわち、ＣＡＴＶ回線の伝送路を利
用する周波数帯域の割り当て方法において、ケーブルモ
デムに登録されているＭＡＣアドレスを管理することに
より、ケーブルモデム単位に使用周波数を割り当てる。
現状でのノード毎に全て共通の周波数帯域という管理方
式ではなく、ノード単位での周波数帯域を分けて管理す
る。これにより周波数の利用効率を向上させ、更に、ケ
ーブルモデム単位での周波数管理を行うことが可能とな
る。又ＣＡＴＶ伝送路の各ノード毎に通信に使用する周
波数帯域を変更することで、トラフィックの分散化及び
モデム端末の最大許容数量を増大させる。以下に、解決
手段を具体的に説明する。

【００１８】請求項１に記載の発明は、ＣＡＴＶ回線用
の伝送路で使用するモデムにおいて、モデムにそれぞれ
内蔵し記憶させている、ユニークである固有識別番号
（ＭＡＣアドレス等）を利用し、センター設備からの指
示により、そのモデムが通信に使用する周波数帯域を設
定できる仕組みを有することを特徴としたモデム機器で
ある。

【００１９】請求項２に記載の発明は、ＣＡＴＶ回線用
の伝送路で使用するモデムにおいて、モデムにそれぞれ
内蔵し記憶させている、ユニークである固有識別番号
（ＭＡＣアドレス等）を利用し、センター設備からの指
示により、そのモデムが通信に使用する周波数帯域を設
定できる仕組みを有することを特徴とした通信方式であ
る。

【００２０】請求項３に記載の発明は、ＣＡＴＶ回線用
の伝送路で使用するモデムにおいて、モデムにそれぞれ
内蔵し記憶させている、ユニークである固有識別番号
（ＭＡＣアドレス等）を利用し、センター設備からの指
示により、そのモデムが通信に使用する周波数帯域を設
定できる仕組みを有することを特徴とした通信ネットワ
ークシステムである。

【００２１】請求項１〜３に記載の発明によれば、セン
ター設備からの指示にて、ケーブルモデムの通信で使用
する周波数帯域を随時変更できる。したがって、限られ
た周波数資源の有効活用ができる。

【００２２】請求項４に記載の発明は、ＣＡＴＶ回線用
の伝送路に使用するモデムの周波数占有帯域において、
伝送路のノード毎に使用する周波数帯域を変換する機能
を有することを特徴とする、通信ネットワークシステム
である。

【００２３】請求項５に記載の発明は、ＣＡＴＶ回線用
の伝送路に使用するモデムの周波数占有帯域において、
伝送路のノード毎にセンター設備からの指示により、使
用する周波数帯域の変換方法を設定する機能を有するこ
とを特徴とする、通信ネットワークシステムである。

【００２４】請求項６に記載の発明は、ＣＡＴＶ回線用
の伝送路に使用するモデムの周波数占有帯域において、
伝送路のノード毎に設置したＣＡＴＶ回線のトラフィッ
ク量を監視する機構を通じて、センター設備又は他のノ
ードのトラフィック監視手段に対して、ノード毎の通信
にて使用する周波数帯域の帯域幅の変更、及び通信速度
の規制、通信可能なモデム端末の規制などをリクエスト
することを特徴とする、通信ネットワークシステムであ
る。

【００２５】請求項４〜６の発明によれば、予めノード
内外のそれぞれの通信に利用できる帯域を限定（固定）
せずに、センター設備からの指示にて、通信の使用する
帯域を変更すること、およびトラフィックの増減にあわ
せて、リアルタイムに変更できる。したがって、ＣＡＴ
Ｖ局のセンター設備等を追加しなくても、トラフィック
の集中による問題を解決できる。また、トラフィックに
あわせて利用できる周波数帯域幅をダイナミックに変更
できるので、ベストエフォート型サービスのように、品
質、信頼性のグレードを劣さずに済む。

【００２６】請求項７に記載に発明は、ＣＡＴＶ回線用
の伝送路に使用するモデムの周波数占有帯域において、
伝送路のノード毎に設置したルータ機能を有する設備を
設置することで、センター設備を経由せずに各ノード内
にてモデム端末同士が通信できる機能を有することを特
徴とした、通信ネットワークシステムである。

【００２７】請求項８に記載の発明は、ＣＡＴＶ回線用
の伝送路に使用するモデムの周波数占有帯域において、
伝送路のノード毎に設置したルータ機能を有する設備を
設置することで、センター設備を経由せずに各ノード内
にてモデム端末同士が通信できる機能を有することを特
徴とした、通信方式である。

【００２８】請求項７〜８に記載の発明によれば、将
来、地域における行政手続きのデジタル化等において、
各ノード毎にサーバの分散化を実施した場合に、常にセ
ンター設備及び管理サーバからの指示にて動作する方法
以外にも、各スレーブサーバ同士が同一ノード内に存在
する場合には、ルータ機能を持たせることで、ノード内
のトラフィックの影響を、ノード外に与えることが無く
なるために、システムの安定動作において、大変有効な
のである。

【００２９】請求項９に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかを含む、通信ネットワークシステムにおいて、
ＣＡＴＶ回線ＬＡＮを構成した最終的な周波数帯域が、
例えば６ＭＨｚであった場合に、２ＭＨｚずつ分割して
２つ以上のセンター設備内ホストモデムを準備すること
で、伝送路全体の周波数帯域を変更することなく、伝送
路上に稼働するＬＡＮのシステム数を増大させることを
特徴した、通信ネットワークシステムである。

【００３０】請求項９に記載の発明によれば、１つの通
信用周波数帯域を複数に分けて、それぞれにセンター設
備内ホストモデムを設置し、管理制御するようにしたの
で、メインの通信回線以外に、予備の通信回線など多目
的の通信回線とし、運用できるなど、限られた周波数資
源の有効活用と、設備投資の低減化を実現できる。ま
た、地域における行政手続きのデジタル化など、各種サ
ービスをコンピュータ化して運用する上で、メインの通
信回線以外に、コンピュータ・データの安全化のため
の、サーバの分散化におけるデータの同期化やバックア
ップ、各種制御などを実行できる。

【００３１】請求項１０に記載の発明は、請求項１〜３
のいずれかを含む、通信ネットワークシステムにおい
て、ＣＡＴＶ回線ＬＡＮを構成した最終的な周波数帯域
が、例えば６ＭＨｚであった場合に、その６ＭＨｚの範
囲内にて、複数のセンター設備内ホストモデムがお互い
のトラフィックを通知しあうことで、ＬＡＮを構成した
最終的な周波数帯域をリニアに分割することにより、伝
送路全体の周波数帯域を変更することなく、複数の伝送
路上に稼働するＬＡＮのシステムがトラフィックの一時
的な増加による、伝送路全体の通信システムのパフォー
マンスを変化させないことを特徴した、通信ネットワー
クシステムである。

【００３２】請求項１１に記載の発明は、請求項１〜３
のいずれかを含む、通信ネットワークにおいて、ＣＡＴ
Ｖ回線ＬＡＮを構成した最終的な周波数帯域幅の中で、
ある一定の法則で算出される方法、又はセンター設備に
よって導き出される乱数要素を含んだ方法によって、通
信中の周波数を、動的に変更することにより、通信内容
のセキュリティ性を向上させることを特徴とした、通信
ネットワークシステムである。この請求項１１の発明に
よれば、センター設備側に乱数要素を含む、通信中の周
波数を、動的に変更するようにしたので、通信内容のセ
キュリティ性を向上させることができる。

【００３３】請求項１２に記載の発明は、請求項４〜１
２のいずれかを含む、通信ネットワークシステムにおい
て、伝送路全体として、同時に通信できるモデム端末の
数量を増大させることを特徴とした、通信ネットワーク
システムである。

【００３４】請求項１３に記載の発明は、請求項４〜１
２のいずれかを含む、通信ネットワークシステムにおい
て、各地域に別々に存在している伝送路同士を、お互い
接続可能とすることを特徴とした、通信ネットワークシ
ステムである。この請求項１３の発明によれば、地域に
点在しているＣＡＴＶ網を、それぞれ相互に接続するこ
とで、地域情報網の広域化を実現することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。

【００３６】ＣＡＴＶ回線の伝送路を利用した通信の中
には、ＢＳ、ＣＳ放送、地上波の再送信、独自放送、イ
ンターネットサービス、ＣＡＴＶ電話サービス、その他
ＣＡＴＶモデムを利用したＬＡＮサービス等がある。本
発明によれば、導入可能なＣＡＴＶ施設としては、都市
型のＣＡＴＶ、及び難視聴地域型ＣＡＴＶなどが存在す
るが、いずれの場合にも応用できる方法である。

【００３７】図１は通信ネットワークシステムの全体構
成図である。このシステムでは、広帯域での伝送が可能
な光・同軸ハイブリッドシステムを採用する。これはセ
ンター設備１のヘッドエンド２からノード２０（２０
Ａ、２０Ｂ、…２０ｎ、２０Ｚ）までを光ファイバ幹線
で直結し、ノード２０から家庭などの加入者２１までを
同軸ケーブルで接続する形式である。すなわち、ＣＡＴ
Ｖ網の幹線部分が光ファイバ化された形態である。伝送
路の状態モニタやホームターミナル、あるいはケーブル
モデムのアドレッサブル制御を行うには、双方向伝送路
（上り伝送、下り伝送）をデータ通信回線として利用
し、センター設備１内のコンピュータである管理ＰＣ３
から中継増幅器（図示せず）やホームターミナルあるい
はケーブルモデムと通信を行う。そのケーブルテレビシ
ステムが図１である。

【００３８】センター設備１側には加入者管理（加入者
の名簿、課金処理）や中継増幅器の動作状態を監視、お
よび加入者宅に設置されたホームターミナルやケーブル
モデムを制御する管理ＰＣ３が設けられる。また、全て
の信号を調整して送出するヘッドエンド２が設置されて
いる。

【００３９】上記管理ＰＣ３には、各種送受信アンテナ
設備７１、７２が接続され、通信内容を山間地、離島へ
マイクロ波、無線で空中伝送し、あるいは地上放送用な
らびにＢＳ、ＣＳ衛星受信などを行えるようになってい
る。また、ＮＴＴ高速専用回線網８が接続されて有線で
通信内容を高速で伝送できるようになっている。また、
上記管理ＰＣ３には、ゲートウェイ４を介して複数のホ
ストモデム５１〜５４が接続される。一部のホストモデ
ム５１〜５３はヘッドエンド２に接続され、他部のホス
トモデム５４は、通信用帯域幅のうち、後述するノード
Ａ帯域、Ｂ帯域…ｎ帯域ｎ以外のノード外帯域の
周波数でつながるＣＡＴＶ回線９の伝送路としての光フ
ァイバケーブル１０を介して他地域のＣＡＴＶを構成す
る回線網ノード２０Ｚに接続されている。回線網ノード
２０Ｚは複数の加入者２１とつながっている。

【００４０】ヘッドエンド２には図示しない番組制作送
出設備から送られてくる放送系信号が加えられるように
なっている。また、ヘッドエンド２には、各ノード２０
（Ａ地区２０Ａ、Ｂ地区２０Ｂ、…ｎ地区２０ｎ）毎に
ノード用変換器６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ）が設けられ、こ
れらのノード用変換器６を介して、ヘッドエンド２は各
ノード２０に接続されている。センター設備１と各ノー
ド２０との間はＣＡＴＶ回線用の伝送路として光ファイ
バケーブル１０でそれぞれ接続し、各ノード２０からノ
ード地区２０Ａ、２０Ｂ、２０ｎ、及び２０Ｚ内の各加
入者ないし利用者宅２１までは伝送路として同軸ケーブ
ルが使われる。センター設備１のヘッドエンド２に接続
される各ノード２０の光ファイバケーブル１０には、前
述したようにノード用変換器６が挿入され、伝送路のノ
ード２０毎に、そのノード２０で使用する上りと下りと
の相互の周波数帯域の変換を固定ではなく、任意の周波
数帯域差が形成できるように、任意の周波数帯域に変換
できるようになっている。前述したノード２０ないしノ
ード地区（Ａ地区、Ｂ地区、ｎ地区など）は、例えば５
００世帯〜１０００世帯を１ノードとするハイブリッド
ファイバ同軸システムで構成される。

【００４１】上記ノード用変換器６には、ノード２０毎
にトラフィックを監視するトラフィック監視機構が組み
こまれている。このトラフィック監視機構は、ＣＡＴＶ
回線用ＬＡＮとして、ノード毎のトラフィック量を監視
して、ある一定以上のトラフィックを検出すると、その
ノードを制御しているホストモデムに通知する機能を持
つ。さらに伝送線路の中継増幅器の状態を常に最良に保
つために、伝送路監視機構がある。これは中継増幅器の
状態を監視し、異常を即座に検知し、復旧処置のための
情報を提示するためのものとして用いられる。また、日
常の監視や管理のほかに伝送路の保守・点検の必要性を
自動的に知らせるなどの働きをもっている。

【００４２】また、上記ノード用変換器６には、さらに
ルータ機能を付加する。ルータはＩＰアドレスを管理
し、対応した端末にデータを伝送する。ＣＡＴＶインタ
ーネット回線で一つのＩＰアドレスで、２台以上のパソ
コンをインターネット接続できるようにする。センター
設備は後述するルータを介してプロバイダと高速の専用
線でインターネットに接続される。センター設備内のネ
ットワーク（イーサネット（登録商標））は、特殊な変
調器を介してＣＡＴＶの下りチャネルと上りチャネルに
変換されてＣＡＴＶ網につながる。

【００４３】上記ノードＡ帯域、ノードＢ帯域、…
ノードｎ帯域ｎの伝送路でそれぞれ接続されるＡ地区、
Ｂ地区、…ｎ地区には、複数の加入者２１が回線網で接
続されている。複数の加入者は、一般家庭の他に、公共
施設、学校、行政機関、病院、役場出張所などである。
図２に示すように、同軸ケーブル１１は加入者２１宅に
引きこまれて、ホームターミナル１２とケーブルモデム
１４とに接続される。ＴＶ／ＶＴＲ１３に接続されるホ
ームターミナル１２には、通信用マイクロコンピュータ
（ＭＰＵ）とＲＦモデムが内蔵されている。また、パソ
コン（ＰＣ）１５に接続されるケーブルモデム１４に
は、後述するように、コンバータ、変復調器、ＣＰＵ、
チューナなどが内蔵されている。

【００４４】図３は伝送帯域のモデル図である。ＣＡＴ
Ｖの上り方向は、例として１２ＭＨｚ〜１８ＭＨｚの範
囲の周波数が使用され、その通信用帯域幅は６ＭＨｚで
ある。図１に示す複数のノード２０に対応して、この上
り帯域をノード毎にノードＡ帯域、ノードＢ帯域…
ノードｎ帯域ｎ、ノード外帯域に分ける。各ノードの
帯域は決め打ちで固定されているのではなく、任意に可
変できるようになっている。

【００４５】各ノード帯域が取り得る可変帯域内容は、
図４に示すように、全帯域の１２ＭＨｚ〜１８ＭＨｚ
を、ノードＡ帯域、ノードＢ帯域、…ノードＣ帯域、ノ
ードｎ帯域、ノード外帯域で任意に分け、各帯域内でノ
ード内通信が行われる。例えばノードＡの加入者が少な
く、ノードＢの加入者が多ければ、ノードＡ帯域より
もノードＢ帯域を広くなるように分ける。

【００４６】ところで、ルータは前述したようにノード
用変換器６に組みこまれているが、ルータのみを取り出
したシステム構成を説明すると、図５に示すようにな
る。すなわち、ルータ１７は、ヘッドエンド（ＨＥ）２
と各ノードＡ…ノードｎ間を接続するＣＡＴＶ回線９の
伝送路に、コンバータフィルタ１６と並列に取り付けら
れる。通常の通話及び地域情報コンテンツとの通信をす
る場合、通信にはコンバータフィルタ１６を使用する。
高速通信時及び外部コンテンツとの通信をする場合、通
信にはルータ１７を使用する。

【００４７】図６は実施の形態によるＣＡＴＶ回線用モ
デム、いわゆるケーブルモデム３０の構成の例を示す。
ケーブルモデム３０は、ＣＡＴＶ回線９を使ってインタ
ーネット等のネットワークに接続するための装置であ
る。パソコン（図２の符号１５参照）とはイーサネット
を通じて接続する。センター設備１→加入者２１(下り)
と、加入者２１→センター設備１(上り)で通信速度が異
なる非対称型であり、上りより下りのほうが高速であ
る。例えば、通信速度は下りが、６〜３０Ｍｂｐｓ、上
りが１２８ｋｂｐｓ〜４．６Ｍｂｐｓである。上り回線
の変調方式はＱＰＳＫ、下り回線の変調方式は６４／２
５６ＱＡＭ、信号帯域幅は最大６ＭＨｚである。またこ
れらの通信速度や帯域幅などの性能値は、管理コンピュ
ータからの指示により、利用可能周波数帯域が制限され
た場合は、若干低下する事になる。ケーブルモデム３０
は、ＣＰＵ３６、ＭＡＣアドレスを記憶するＦＬＡＳＨ
メモリ３７、ＳＲＡＭ３８、イーサネットと接続される
イーサネットＩ／Ｆ３９、パケット生成及び復元を行う
通信パケットＩ／Ｆ３４、ＳＲＡＭ３５、そしてＡ／Ｄ
コンバータ，復調器，エラー訂正機構、変調器，Ｄ／Ａ
コンバータを組み込んだ変復調器３２、通信周波数制御
機構３３、およびＣＡＴＶ回線に接続されるチューナ３
１から構成される。

【００４８】上記通信周波数制御部機構３３は、外部の
指示によりチューナ３１に制御信号を与えて、ケーブル
モデム３０の通信周波数を変えられるようになってい
る。ＭＡＣアドレスは、上述したケーブルモデム３０に
製造時に割当てられる。ＭＡＣアドレスはケーブルモデ
ム３０に付けられた世界に１つしかない番号であり、こ
れにより通信のセキュリティを確保している。インター
ネットのＩＰアドレスは接続するネットワークに対する
ユーザ認識番号である。センター設備１から貰える口が
１つなら普通はＩＰアドレスも一つである。センター設
備１に申請したＭＡＣアドレスを搭載したパソコン１５
にのみＩＰアドレスが割り振られる。

【００４９】ＣＡＴＶ回線９には、前述したとおり同軸
ケーブル１１の他に光ファイバケーブル１０が含まれ
る。ＣＡＴＶ回線用の伝送路で使用する各ケーブルモデ
ム３０には、ユニークである固有識別番号、例えばＭＡ
Ｃアドレスが付けられている。センター設備１は、この
ケーブルモデム３０に付けられた固有識別番号により、
各ケーブルモデム３０を識別する。

【００５０】ケーブルモデム３０には、上述したよう
に、通信周波数制御機構部Ｌ３３が設けられ、外部の指
示により通信周波数制御機構部３３からチューナ３１に
制御信号を与えて、周波数及びその周波数帯域幅を任意
に変えることができるようになっている。したがって、
センター設備１からの指示により、そのケーブルモデム
３０が通信に使用する周波数帯域を任意に設定できる。
これにより、各加入者２１が使用する周波数は固定では
なく可変となり、随時変更され得る。

【００５１】通常、センター設備１と各ノード２０との
間をＣＡＴＶ回線用の光ファイバケーブル１０でそれぞ
れ接続し、各ノード２０からノード地区内の各加入者２
１までは伝送路として同軸ケーブル１１を使う。センタ
ー設備１のヘッドエンド２に接続される各ノード２０の
光ファイバケーブル１０にノード用変換器６（６Ａ、６
Ｂ、６Ｃ）が挿入され、伝送路のノード２０毎に、その
ノード２０で使用する上りと下りとの相互の周波数帯域
の変換を固定ではなく、任意の周波数帯域差が形成でき
るように、任意に変換できるようになっている。

【００５２】このように、各ノード２０で使用する周波
数帯域を変換できるようにすると、すなわち全ノード共
通の周波数変換ではなく、各ノード２０で別々な周波数
変換を行えるようにすると、ノード２０毎に周波数帯域
が異なるので、ノード外に通信内容が届くことがなくな
り秘匿性が向上する。また上りの下りの周波数帯域の変
換は周波数を一律にシフトするのではなく、スクランブ
ル的に行ってもよい。

【００５３】なお、ノード用変換器６による周波数帯域
の変換は、工場出荷時にプリセットによって行うように
しても、あるいはノード用変換器６の据付け時又は据付
け後等にマニュアルで変更するようにしてもよい。また
はケーブルモデム３０からの指示、またはセンター設備
１からの指示によって、自動で何時でも変えられるよう
にしてもよい。

【００５４】また、伝送路のノード２０毎にＣＡＴＶ回
線９のトラフィック量を監視する機構を設けて、ＣＡＴ
Ｖ回線９のノード２０毎のトラフィック量を監視するよ
うに構成する。監視機構から、センター設備１へリクエ
ストすることによって、前述したセンター設備１から周
波数帯域の変換を指示する。これにより、センター設備
１からの指示により、トラフィックの増減にあわせて、
ノード２０毎に周波数帯域をリアルタイムに変更でき
る。

【００５５】センター設備１に対するリクエスト内容
は、例えば、ノード２０毎の通信で使用する周波数帯域
の変更の他に、通信速度の規制や、通信可能なケーブル
モデム３０の規制などがある。通信速度の規制リクエス
トとしては、例えば下り方向の伝送速度を８Ｍｂｐｓか
ら６Ｍｂｐｓに落として、周波数帯域の使用を制限する
などがある。また、通信可能なケーブルモデム３０の規
制リクエストとしては、例えば、災害が起きた時など
に、一般家庭に対して公共機関の優先度を上げる必要が
あるが、そのとき、重要な回線のプライオリティを確保
して、重要でない回線の速度の規制やモデムの規制を行
ったりする等である。なお、前記トラフィック量監視機
構はノード用変換器６で兼用して、ノード用変換器６で
ノード２０毎のトラフィック量を監視する。

【００５６】なお、上述したトラフィック量の監視は、
ノード２０側に設けたトラフィック監視機構またはノー
ド用変換器６で行うようにしたが、もちろんセンター設
備１がすべてを監視して、ノード２０毎の周波数帯域の
変換を自動的に行うようにしても良い。このようにすれ
ば、加入者２１が増えて周波数帯域が足りなくなると、
センター設備１を増やしたり、又は、ベストエフォート
型サービスで対応しなくても済む。

【００５７】実施の形態では、伝送路のノード２０毎に
設置したノード用変換器６に、ルータ機能を付加してい
る。したがって、ノード内通信であれば、センター設備
１を経由せずに各ノード２０内にてケーブルモデム３０
同士で通信できる。ケーブルモデム３０で行う通信は、
ＴＣＰ／ＩＰ通信であるから、ノード２０内では複数の
サーバ間での通信が行え、通信はノード２０内で完結す
るからである。これによりノード内通信を行うときは、
不必要な情報をノード外に出さないで済む。

【００５８】また、通信ネットワークシステムにおい
て、ＣＡＴＶ回線ＬＡＮを構成した最終的な周波数帯域
が、例えば６ＭＨｚであった場合に、２ＭＨｚずつ分割
して３つのホストモデムをセンター設備１に準備するこ
とで、伝送路全体の周波数帯域を変更することなく、伝
送路上に稼働するＬＡＮのシステム数を増大させること
ができる。上述したように１つの通信用周波数帯域を複
数に分け、それぞれにホストモデムを設置して管理制御
するということは、通信用周波数帯域幅を複数のサーバ
で振分けることを意味する。例えば複数のサーバのうち
の一つをメインのサーバとし、残りを裏方の制御サーバ
とする。すると、メインの通信回線以外に、予備の通信
回線など多目的の通信回線とし、運用できる等、限られ
た周波数資源の有効活用と、設備投資の低減化を実現で
きる。また、地域における行政手続きのデジタル化な
ど、各種サービスをコンピュータ化して運用する上で、
メインの通信回線以外に、コンピュータ・データの安全
化のための、サーバの分散化におけるデータの同期化や
バックアップ、各種制御などを実行できる。

【００５９】また、上述した通信ネットワークシステム
では、１つの通信用周波数帯域に複数のセンター設備１
を設置して、この複数のセンター設備１に１つの通信用
周波数帯域を所定周波数帯域毎に割り振って、伝送路全
体の周波数帯域を変更することなく、ＣＡＴＶ回線ＬＡ
Ｎのシステム数を増大させるようにした。これを一歩進
めて、ＣＡＴＶ回線ＬＡＮを構成した最終的な周波数帯
域が、例えば６ＭＨｚであった場合に、その６ＭＨｚの
範囲内にて、複数のセンター設備１内のホストモデムが
お互いのトラフィックを通知し合うようにさせ、ＬＡＮ
を構成した最終的な周波数帯域を、複数のセンター設備
１内ホストモデム間でリニアに分割して融通する。例え
ば、すでに大きな帯域をインターネットサービスで占有
していても、センター設備１内ホストモデム間で周波数
帯域を融通し合うことで、新たな設備投資や新規な周波
数割当てを申請することなく、後に加わるデジタル化さ
れた行政手続を、資源に限りのある既存のシステムに有
効に組みこむことができる。これにより伝送路全体の周
波数帯域を変更することなく、複数の伝送路上に稼働す
るＬＡＮのシステムがトラフィックの一時的な増加によ
る、伝送路全体の通信システムのパフォーマンスを変化
させないようにすることができる。

【００６０】また、上記実施の形態では、複数のセンタ
ー設備１内ホストモデム間で融通し合って、周波数帯域
をトラフィックの状況に応じて分割するようにした。し
かし、この分割された周波数帯域がたとえ暫定的であっ
たとしても、一定の期間は、その決定された周波数帯域
でネットワーク通信が行われる。このため新たな分割周
波数に変更するまでは、通信内容のセキュリティ性が問
題になってくる。ＣＡＴＶ通信は、通信とはいえ放送で
あるから、信号を容易にキャッチできるうえ、信号をデ
ジタル変調して復調するものであるから、そのアルゴリ
ズムが分かれば、容易に通信内容のログを取ることがで
きるからである。特に、秘匿性の強い行政データに対し
てジャミングをかけられると、行政機能が麻痺するおそ
れも生じる。そこで、通信ネットワークにおいて、ＣＡ
ＴＶ回線ＬＡＮを構成した最終的な周波数帯域幅の中
で、ある一定の法則で算出される方法、又はセンター設
備によって導き出される乱数要素を含んだ方法によっ
て、通信中の周波数を動的（ホッピング）に変更する。
これにより、不正行為が起こされるのを防止して、通信
内容のセキュリティ性を向上させることができる。

【００６１】なお、通信ネットワークシステムにおい
て、伝送路全体として、同時に通信できるケーブルモデ
ムの数量を増大させることが好ましい。また、各地域に
別々に存在している伝送路同士を、お互い接続可能とす
ることが好ましい。例えば、急病人が発生した場合に、
今住んでいる町に専門医がいない場合など、近隣の町の
情報を広域化で繋いでおく事で、短時間で的確に急病人
を処置できるなどが考えられる。また別の場合では、近
隣の町に住んでいる家族や親戚の住民票を取得する必要
があった場合等では、行政サービスのデジタル化におい
て近隣の町と町とを繋ぐ広域化が必要だからである。

【００６２】上記実施例によれば、ＣＡＴＶ局及び利用
者にとって次のような効果がある。

【００６３】Ａ．ケーブルモデム毎のユニークな個別認
証番号（ＭＡＣアドレス）を使って、通信に使用する周
波数帯域を設定できることから、（１）通信におけるセ
キュリティ性を向上できる、（２）流合雑音などの発生
に合わせて、使用することに適さない周波数帯域をリア
ルタイムで変更できることから、通信における信頼性の
向上が図れる、（３）複数のＬＡＮを構成した場合、ト
ラフィックに合わせて、予め割り当てられた周波数帯域
の中で、複数のＬＡＮ毎に占有帯域を可変できることか
ら、周波数の利用効率が向上する。

【００６４】Ｂ．伝送路の、各ノード毎に、通信に使用
する周波数帯域を変換する機能、及びノード内の通信を
可能にする機能があることから、（１）現在の全ノード
にて、共通の周波数帯域を使用する方法から、ノード毎
の違う周波数帯域への変換ができることにより、ネット
ワーク全体のケーブルモデムの最大設置台数が飛躍的に
増大できる、（２）各ノード毎にトラフィックを分散で
きることから、ＣＡＴＶ局側の負担を下げることができ
る、（３）広域化のために各地域毎に独立したＣＡＴＶ
局を相互接続することが可能となる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、ケーブルモデム使用し
たＣＡＴＶ回線において、ケーブルモデムに登録されて
いるＭＡＣアドレスを管理することにより、モデム単位
に使用周波数帯域を割り当てるようにしたものである。
また、ノード毎に全て共通の周波数帯域を割り当てると
いう管理方式ではなく、ノード毎に異なる周波数帯域を
振り分けて管理するということで、周波数の利用効率を
向上させ、更に、モデム単位での周波数管理を行うこと
を可能にしたものである。又ＣＡＴＶ伝送路の各ノード
毎に通信に使用する周波数を変更することで、トラフィ
ックの分散化及びモデム端末の最大許容数量を増大する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態による通信ネットワークシステムの
構成図である。

【図２】実施の形態による加入者の構成図である。

【図３】実施の形態による伝送帯域のモデル図である。

【図４】実施の形態による可変帯域の説明図である。

【図５】実施の形態による通信システムの概略構成図で
ある。

【図６】実施の形態によるケーブルモデムの構成図であ
る。

【図７】我が国の双方向伝送路の帯域分割例を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ センター設備 ２ ヘッドエンド ３ 管理ＰＣ ６ ノード用変換器 ９ ＣＡＴＶ回線 １０ 光ファイバケーブル ２０ ノード ２１ 加入者 ５１〜５４ ホストモデム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齊藤 聡 東京都大田区大森西７−９−６ エンゼル ハイム蒲田第６−201 (72)発明者 野中 誠之 千葉県千葉市花見川区瑞穂３−３−23 (72)発明者 富士本 淳 東京都世田谷区経堂５−23−２ Ｆターム(参考） 5C064 BA01 BB10 BC10 BD09 5K033 AA01 BA07 CB06 DA01 DA16 DB14 5K034 AA14 BB07 CC03 DD02 FF01 HH01 JJ11

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ユニークな固有識別番号を付され、その固
   有識別番号からセンター設備で識別されるケーブルモデ
   ムにおいて、前記センター設備からの指示により、前記
   識別されたケーブルモデムの使用する周波数帯域を設定
   できるようにしたことを特徴とするケーブルモデム。
2. 【請求項２】請求項１に記載のケーブルモデムをＣＡＴ
   Ｖ回線用の伝送路で使用して、双方向通信することを特
   徴とする通信方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載の通信方法を使用すること
   を特徴とする通信ネットワークシステム。
4. 【請求項４】請求項１に記載のケーブルモデムを、ＣＡ
   ＴＶ回線用の複数の伝送路のノードに接続する通信ネッ
   トワークシステムにおいて、前記ＣＡＴＶ回線用の伝送
   路に接続されたノード毎に、該ノード毎の通信で使用す
   る周波数帯域を変換する手段を有することを特徴とする
   通信ネットワークシステム。
5. 【請求項５】前記請求項４に記載の通信ネットワークシ
   ステムにおいて、センター設備からの指示により、前記
   使用する周波数帯域の変換方法を設定できるようにした
   ことを特徴とする通信ネットワークシステム。
6. 【請求項６】請求項５に記載の通信ネットワークシステ
   ムにおいて、伝送路のノード毎に設置されるＣＡＴＶ回
   線のトラフィック量を監視する手段を通じて、センター
   設備又は他のノードのトラフィック監視手段に対して、
   少なくとも前記ノード毎の通信で使用する周波数帯域の
   帯域幅の変更、通信速度の規制、または通信可能なケー
   ブルモデムの規制をリクエストすることを特徴とする通
   信ネットワークシステム。
7. 【請求項７】請求項３〜請求項５に記載の通信ネットワ
   ークシステムにおいて、伝送路のノード毎にルータ機能
   を有する手段を設置して、センター設備を経由せずに各
   ノード内にてケーブルモデム同士の通信を可能にしたこ
   とを特徴とした通信ネットワークシステム。
8. 【請求項８】請求項３〜請求項５に記載の通信ネットワ
   ークシステムにおいて、伝送路のノード毎にルータ機能
   を有する手段を設置して、センター設備を経由せずに各
   ノード内にてケーブルモデム同士の通信を可能にしたこ
   とを特徴とする通信方法。
9. 【請求項９】請求項３に記載の通信ネットワークシステ
   ムにおいて、ＣＡＴＶ回線ＬＡＮを構成した最終的な周
   波数帯域の帯域幅を分割して複数のセンター設備内のホ
   ストモデムを準備することで、伝送路全体の周波数帯域
   を変更することなく、伝送路上で稼働するＬＡＮのシス
   テム数を増大させることを特徴した通信ネットワークシ
   ステム。
10. 【請求項１０】請求項３に記載の通信ネットワークシス
    テムにおいて、ＣＡＴＶ回線ＬＡＮを構成した最終的な
    周波数帯域の範囲内にて、複数のセンター設備内のホス
    トモデムがお互いのトラフィックを通知しあうことで、
    前記ＬＡＮを構成した最終的な周波数帯域幅を前記複数
    のセンター設備に随時リニアに分割することにより、Ｃ
    ＡＴＶ回線ＬＡＮを構成した最終的な周波数帯域を変更
    することなく、複数の伝送路上で稼働するＬＡＮのシス
    テムがトラフィックの一時的な増加による、伝送路全体
    の通信システムのパフォーマンスを変化させないことを
    特徴した通信ネットワークシステム。
11. 【請求項１１】請求項１に記載のケーブルモデムを含
    み、ＣＡＴＶ回線ＬＡＮを構成した最終的な周波数帯域
    幅の中で、ある一定の法則で算出される方法、又はセン
    ター設備によって導き出される乱数要素を含んだ方法に
    よって、通信中の周波数を、動的に変更することによ
    り、通信内容のセキュリティ性を向上させることを特徴
    とした通信ネットワークシステム。
12. 【請求項１２】請求項４〜１１のいずれかに記載の通信
    ネットワークシステムにおいて、伝送路全体として同時
    に通信できるケーブルモデムの数量を増大させることを
    特徴とした通信ネットワークシステム。
13. 【請求項１３】請求項４〜１１のいずれかに記載の通信
    ネットワークシステムにおいて、各地域に別々に存在し
    ている伝送路同士を、相互接続可能とすることを特徴と
    した通信ネットワークシステム。