JP2009528791A - ハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルネットワークに利用可能な合成パワー余裕度を判定する装置、方法、およびコンピュータ読取可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

ネットワーク内の利用可能なパワー余裕度は、試験信号を送信しながら選択したネットワーク要素の送信パワーレベルを増加することによって、判定される。試験信号の誤り率を測定することによって、試験信号の品質は、選択したネットワーク要素のパワーレベルの連続増加中に測定される。試験信号の誤り率が所定閾値に達すると、ネットワーク上の信号のパワーレベルが判定される。パワー余裕度は、ネットワーク上のベースラインパワーレベルと、試験信号の誤り率が閾値を超えた場合のパワーレベルとの間の差によって判定される。

Description

本開示は、ＨＦＣネットワーク（ハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルネットワーク）に利用可能な合成パワー余裕度を判定することを対象とする。ＨＦＣ＝Hybrid fibre-coaxial。より詳細には、本開示はネットワークデバイスに関して利用可能なパワー余裕度を評価する自動化手法を対象とする。

同軸ケーブルテレビジョンシステムが、長年にわたり幅広く使用されており、また広範囲にわたるネットワークが開発されてきた。広範囲にわたる複雑なネットワークは、ケーブルオペレータが管理監視することが難しいことが多い。典型的なケーブルネットワークは、一般に幾つかのノードに通常接続されるヘッドエンドを含み、幾つかのノードは、幾つかの受信機を含むケーブルモデム終端システム(ＣＭＴＳ＝cable modem termination system）にコンテンツを提供し、各々の受信機は、多くの加入者の幾つかのモデムに接続する。たとえば単一受信機は、何百かのモデムに接続されてもよい。多くの事例では、幾つかのノードは、町または市の特定のエリアに奉仕してもよい。

ハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルネットワークの戻り経路内に存在する無線周波数デバイスは、提供されてもよいサービスの数と奉仕されてもよい加入者の数を制限する。すなわち、これらの無線周波数デバイスのダイナミックレンジは、無線周波数デバイスを介してプッシュされてもよいパワー量を制限する。戻り経路増幅器と光受信機は共に、これらの制限の主要な原因であることが多く、この場合、光受信機は通常の最も弱いリンクである。アクティブデータサービスならびにイングレスノイズ(ingress noise＝侵入ノイズ)は共に、これらの無線周波数デバイスのダイナミックレンジの一部を消費する。結果として、アクティブネットワークに付加されてもよい付加サービスの数に対する有限な制限が存在する。

これらのデバイスの作り方と、製造業者ならびにプラント上に存在する侵入(ingress)とは、共に変動する。このため、オペレータは、付加サービスが展開されてもよいかどうか、また展開されてよい場合には付加サービス量を判定するために、利用可能なパワー余裕度についてプラントの各々のノードを個々に特徴付けなければならない。こうした特徴付けは、非収益生成パワーすなわち侵入がプラント上でいつ支配的な因子になるかを、オペレータが理解することを可能にする。更に保守を保証する。通常、上流光リンクのこうしたパワー余裕度の特徴付けは、専門家または技術者が、ベクトル信号解析器と信号発生器などの専用試験機器を装備したハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルプラント内の複数のロケーションに同時に存在することを必要とする。

しかし、この手動診断プロセスは、労働集約的であり、時間が掛かり、費用も掛かる。

本開示は、ケーブルモデム終端システムデバイスを介してヘッドエンドで行われた測定と連携することによって、端末デバイスを使用して利用可能な合成パワー余裕度を特徴付ける自動化プロセスを説明する。端末デバイスには、メッセージ転送エージェントまたはケーブルモデムがある。

本発明の原理によれば、ネットワークの測定装置は、第１ネットワーク要素ＮＥ１からの第１周波数ｆ１の第１信号（第１通信信号）と、試験ネットワ−ク要素からの試験データを含む試験周波数ｆｔの試験信号とを、同時に受信するように構成された受信機を備える。測定装置は更に、試験信号の誤り率を測定することによって誤り率測定値を提供するように構成されたエラー監視ユニットと、受信した第１信号のパワーを測定することによってパワー測定値を提供するように構成されたパワー監視ユニットとを備える。

測定装置は更に、誤り率測定値が誤り率閾値を超えるか否か判定するように構成されたマイクロプロセッサを備えてもよい。
誤り率測定値が誤り率閾値を超える場合、パワー余裕度は、誤り率測定値に関するパワー測定値に基づき判定されてもよい。

パワー余裕度は、ネットワークのベースラインパワーレベルの推定値と、誤り率測定値が誤り率閾値を超える場合のパワー測定値との間の差に基づき判定されてもよい。
受信機は、第２ネットワークからの第２周波数ｆ２の第２信号を、第１周波数ｆ１および試験周波数ｆｔと同時に受信するように構成されてもよい。

マイクロプロセッサは、第１ネットワーク要素ＮＥ１として或るネットワーク要素を選択し、第２ネットワーク要素ＮＥ２として別のネットワーク要素を選択し、試験ネットワーク要素として第３ネットワーク要素ＮＥ３を選択する。更にマイクロプロセッサは、第１信号、第２信号、および試験信号をそれぞれ送信するように第１ネットワーク要素ＮＥ１、第２ネットワーク要素ＮＥ２、および試験ネットワーク要素に指令する。よって受信機は第１信号、第２信号、および試験信号を同時に受信するように構成されてもよい。

第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２の間の相互作用がネットワークの送信レーザにおいて試験周波数ｆｔの相互変調擾乱を生じないように選択されてもよい。

マイクロプロセッサは、誤り率測定値が誤り率閾値を超えない場合、送信パワーレベルを増加するように第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２のうちの少なくとも一つに指令してもよい。

本発明に従うネットワークのパワー余裕度の判定方法は、第１周波数ｆ１で第１信号を送信する第１ネットワーク要素ＮＥ１を選択し、且つ試験周波数ｆｔで試験信号を送信する試験ネットワーク要素を選択する手順を備える。更に判定方法は、試験信号と同時に受信される第１信号を第１周波数で送信するように、第１ネットワーク要素に指令する手順を含む。更に判定方法は、試験信号の誤り率を測定することによって誤り率測定値を得、誤り率測定値が誤り率閾値を超えるか否か判定する手順と；誤り率測定値が誤り率閾値を超える場合、ネットワーク上の信号のパワーレベルを測定することによってパワーレベル測定値を得る手順と；パワーレベル測定値に基づきネットワーク内のパワー余裕度を判定する手順とを含んでもよい。

本発明の方法は更に、誤り率測定値が誤り率閾値を超えない場合、第１ネットワーク要素ＮＥ１の送信パワーレベルを増加する手順を含んでもよい。本発明の方法は更に、第２周波数ｆ２で第２信号を送信する第２ネットワーク要素ＮＥ２を選択する手順と、第１信号および試験信号と同時に受信される第２信号を、第２周波数で送信するように第２ネットワーク要素ＮＥ２に指令する手順とを含んでもよい。

本発明の方法では、第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２の間の相互作用がネットワークの送信レーザにおいて試験周波数ｆｔの相互変調擾乱を生じないように選択されてもよい。

方法は更に、誤り率測定値が誤り率閾値を超えない場合、第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２のうちの少なくとも一つの送信パワーレベルを増加する手順を含んでもよい。

本発明のコンピュータ読取可能な記録媒体は、ネットワーク内のパワー余裕度を判定すべく、第１周波数ｆ１で第１信号を送信する第１ネットワーク要素ＮＥ１を選択し、且つ試験周波数ｆｔで試験信号を送信する試験ネットワーク要素を選択する手順と；試験信号と同時に受信される第１信号を、第１周波数で送信するように第１ネットワーク要素に指令する手順と；試験信号の誤り率を測定することによって誤り率測定値を得て、誤り率測定値が誤り率閾値を超えるか否か判定する手順と；誤り率測定値が誤り率閾値を超える場合、ネットワーク上の信号のパワーレベルを測定する手順と；パワーレベル測定値に基づきネットワーク内のパワー余裕度を判定する手順とを、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録してもよい。

記録媒体は更に、誤り率測定値が誤り率閾値を超えない場合、第１ネットワーク要素ＮＥ１の送信パワーレベルを増加する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録してもよい。

記録媒体は更に、第２周波数ｆ２で第２信号を送信する第２ネットワーク要素ＮＥ２を選択する手順と、第１信号および試験信号と同時に受信される第２信号を、第２周波数で送信するように第２ネットワーク要素ＮＥ２に指令する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録してもよい。

第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２の間の相互作用がネットワークの送信レーザにおいて試験周波数ｆｔの相互変調擾乱を生じないように選択されてもよい。

記録媒体は更に、誤り率測定値が誤り率閾値を超えない場合、第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２のうちの少なくとも一つの送信パワーレベルを増加する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録してもよい。

本発明によれば、ケーブルプラント内で遠隔に試験機器を設置する必要無しに、オペレータはネットワーク上の利用可能なパワー余裕度を判定可能であることを当業者は理解するであろう。更に本発明によれば、オペレータまたは専門家は、ハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルネットワークの遠隔ロケーションに急に派遣される必要もない。全ての測定は、既存の端末デバイスならびにヘッドエンド機器の使用によって行われてもよい。ＤＣＯＳＩＳは、「データ・オーバー・ケーブルサービス・インターフェイス仕様」を意味する。既存の端末デバイスは、具体的にはメッセージ転送エージェントやケーブルモデムなどのＤＯＣＳＩＳ端末デバイスである。ヘッドエンド機器は、具体的にはＤＯＣＳＩＳケーブルモデム終端システムである。利用可能なパワー余裕度を正確に知ることができることによって、大きなパワー余裕度を有するネットワークの一部に更なるネットワーク要素を付加したり、小さなパワー余裕度を有する部分から外れるようにネットワーク要素を切換えたりできる。その結果、信号品質とネットワーク速度を改善することが可能である。更にオペレーションは、利用可能なネットワーク資源を一層効率的に利用することを可能にするであろう。

本開示は、通信をサポートすべく、パワースペクトル特徴付けと、利用可能な上流周波数領域の識別とを提供する。本発明は、付加サービスを付加するためにネットワークにおいてどれだけの無線周波数パワーが利用可能であるかの判定と、所定のソフト故障が起こる前の侵入パワーの自動判定とを可能にする。ソフト故障は、送信の等化エラーを生じさせる信号品質の低下であるが、利用可能なエラー訂正限度内にある。エラー訂正の意図は、ネットワーク上のライブサービスに対して顕著な悪化が存在しないようにすることである。本発明における試験は、一般に、ネットワークにストレスをかけることによって生じる影響を判定するために、指定された試験ＱＡＭ搬送波の復調と信号品質の測定を伴う。

本発明で述べる方法は、同時に送信するように、且つＭＥＲ（平均誤り率）、ＢＥＲ（ビット誤り率）、およびＰＥＲ（パケット誤り率）などの第３通信チャネルに対する影響を測定するように、２つのＤＯＣＳＩＳ端末デバイスに指令する。このような端末デバイスは、ケーブルモデムまたはメッセージ転送エージェントＭＴＡである。その後、通信チャネルに対する影響が検出されるまで、２つのＤＯＣＳＩＳ端末デバイスのパワーが増加される。すなわち方法は、アクティブ通信信号に関して、ケーブルネットワークの戻り経路内のパワーを増加する影響を監視する。そして上記パワーが通信チャネルの性能に影響を及ぼし始める場合、付加される合成パワーをログに記録する。本開示に詳述される手法は、３つのＤＯＣＳＩＳ端末デバイスが共通の光ノード上に存在することを必要とする。

共通の光ノードに存在する複数のデバイスを互いに隔離する方法は、２００６年９月５日に出願された「端末ネットワーク装置をグループ化する方法と装置」と題する本願と同一譲渡人に譲渡された開示代理人整理番号第ＢＣＳ０４１２２号で譲渡された米国特許出願第１１／４７０，０３４号において提供され、本明細書において全体が参照文献によって盛込まれる。好ましくはダイナミックレンジ試験は、たとえば光学的ルーティングの変化、侵入レベルの切替え、または無線周波数レベルを不安定にさせ得る任意の他のルーチンまたは事象などのネットワークにおける他の変化と共には発生すべきでない。

好ましくは２つのＤＯＣＳＩＳチャネルの付加を可能にする適切な余裕度が、ネットワークにおいて利用可能であるべきである。余裕度の判定は、先ず現在の上流負荷の合成パワーをＦＦＴ測定（高速フーリエ変換測定）によって評価し、次にケーブルモデムチャネルの共通のレベルの試験チャネルを付加し、そしてＦＦＴを再実行することによって実行されてもよい。ケーブルモデムを試験チャネルと組合せた状態で、合成パワー増加が３ｄＢ未満である場合、システムは線形領域で依然として機能し、試験チャネルからのパワー付加が許容される。そうでなければ、光リンクは過駆動されうる。余裕度試験は、第２試験信号を付加することによって反復されるべきである。ＦＦＴは、更に両方の試験信号が第２試験中に同時に送信される状態で、実行されるべきである。

好ましくはアクティブ戻り経路は、オペレータが共通の光ノードに従ってネットワーク要素を関連付け（つまりグループ化）したいと思う場合に、サービスを提供する。同様に試験は、アクティブデータサービスに関する２次相互変調の干渉を回避することに基づき、試験周波数ロケーションを採集する。３次生成物がアクティブサービスについて問題にならないように、適切な余裕度が利用可能であると本発明者等は仮定する。同様に手法は、好ましくはＤＯＣＳＩＳケーブルモデムを使用することによって、試験信号を発生させる。従って試験信号は、利用可能なＤＯＣＳＩＳ帯域幅つまり２００ｋＨｚ，４００ｋＨｚ，８００ｋＨｚ，１６００ｋＨｚ，３２００ｋＨｚ，６４００ｋＨｚのうちの１つであろう。狭い帯域幅は、戻り経路内で要求されるクリーンなスペクトル量を最小にするため、そして多くのモデムが４００ｋＨｚおよび２００ｋＨｚ帯域幅に関して問題を有するため、好ましくは試験は８００ｋＨｚ帯域幅を使用するであろう。

以下の図面は、本発明の原理を示すのに役立つ。

図１は、複数の端末ネットワーク要素８が、ノード１２と一つまたは複数のタップ（図示略）を介して、ケーブルモデム終端システム（ＣＭＴＳ）１０に接続される例示的なネットワークを図示する。端末ネットワーク要素８には、たとえばケーブルモデム、セットトップボックス、セットトップボックスを装備したテレビ、またはたとえばハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルネットワークなどのネットワーク上の他の任意の構成要素がある。ケーブルモデム終端システム１０は、ヘッドエンド１４に配置される。例示的な配置において、ヘッドエンド１４は更に、光送受信機１６を包含する。光送受信機１６は、光ファイバを介して、複数のノード１２に光通信を提供する。ケーブルモデム終端システム１０は、インターネットプロトコル／公衆電話網ネットワーク６に接続する。

当業者は、ヘッドエンド１４に接続されるノード１２が複数存在し得ることを十分理解するだろう。更にヘッドエンド１４は、複数のケーブルモデム終端システム１０のユニットを包含し得る。各々のケーブルモデム終端システム１０のユニットは、複数の受信機（たとえば８台の送受信機）を包含し得る。各々の受信機は、複数（たとえば１００個）のネットワーク要素８に通信し得る。

ケーブルモデム終端システム１０は更に、ネットワーク要素８に連続するようには構成されないが、ネットワーク要素８に選択的に構成され得る予備受信機を包含し得る。予備受信機の用途は、２００５年６月３０日に出願された「ネットワークの自動監視」と題する本願と同一譲渡人に譲渡された米国特許出願第１１／１７１，０６６号において提供され、これらは本明細書においてその全体が参照文献によって盛込まれる。

図２は、本発明を理解し易くすべく、例示的なケーブルモデム終端システム１０の論理アーキテクチャを図示する。図２に示すように、ケーブルモデム終端システム１０は、ＣＭＴＳ処理ユニット１００を包含し得る。ＣＭＴＳ処理ユニット１００は、ＲＯＭ１０４とＲＡＭ１０６にアクセスし得る。ＣＭＴＳ処理ユニット１００は、ケーブルモデム終端システム１０の動作を制御し得る。ＣＭＴＳ処理ユニット１００は、ネットワーク要素８からケーブルモデム終端システム１０に送られる無線周波数通信信号を制御し得る。ＣＭＴＳ処理ユニット１００は、ＲＯＭ１０４またはＲＡＭ１０６からたとえば命令とデータなどの情報を受信し得るＣＭＴＳマイクロプロセッサ１０２を包含することが好ましい。ＣＭＴＳ処理ユニット１００は、たとえばＣＲＴかＬＣＤディスプレイなどのディスプレイ１０８に接続されることが好ましい。ディスプレイ１０８は、たとえばステーションメンテナンスが行われているか、または未登録の受信機が負荷バランシングを必要とするか否かなどの状況情報を表示し得る。入力キーパッド１１０は、ＣＭＴＳ処理ユニット１００に接続され得る。オペレータは入力キーパッド１１０を使用することによって、命令、処理リクエストおよび／またはデータを、ＣＭＴＳ処理ユニット１００に提供できる。

好ましくは無線周波数送受信機（送信機と受信機）２０は、光送受信機１６、ノード１２、および複数のネットワークタップ（図示略）を介して、複数のネットワーク要素８との双方向通信を提供する。ケーブルモデム終端システム１０は、複数の無線周波数送受信機２０、たとえば８つの送信機と余分の無線周波数送受信機２０を含んでもよいことを当業者は理解するであろう。各々の無線周波数送受信機２０は、１００のネットワーク要素を介してサポートしてもよい。好ましくはＢｒｏａｄｃｏｍ３１４０受信機（送受信機）などの無線周波数送受信機２０を使用することによって、等化器（イコライザ＝equalizer）の値、ならびにバースト平均誤り率（ＭＥＲ）、パケット誤り率（ＰＥＲ）、およびビット誤り率（ＢＥＲ）の測定値が収集される。無線周波数送受信機２０は、パワー測定をサポートするためにＦＦＴモジュールを含んでもよい。各々の無線周波数送受信機２０の通信特性は、ＲＯＭ１０４またはＲＡＭ１０６に記憶されてもよく、またはヘッドエンド１４などの外部供給源から提供されてもよい。ＲＯＭ１０４および／またはＲＡＭ１０６はまた、ＣＭＴＳマイクロプロセッサ１０２用の命令を保持してもよい。

図３は、たとえばケーブルモデムなどの例示的なネットワーク要素８を図示する。ネットワーク要素８は、ＮＥマイクロプロセッサ２０２を包含することが好ましい。ＮＥマイクロプロセッサ２０２は、ＲＡＭ２０６とＲＯＭ２０４に通信し得る。ＮＥマイクロプロセッサ２０２は、ネットワーク要素８の全般的動作を制御する。つまりＮＥマイクロプロセッサ２０２は、ケーブルモデム終端システム１０からの命令に従って、ネットワーク要素８によって送られる通信のプレ・イコライゼーションパラメータと前置き長などを制御する。ネットワーク要素８は、ケーブルモデム終端システム１０との双方向の無線周波数通信を提供する送受信機（送信機と受信機を含む）も包含する。ネットワーク要素８は更に、等化器ユニット（イコライザユニット）２１６と減衰器２２０を包含しうる。等化器ユニット２１６は、ケーブルモデム終端システム１０から送受信される通信を、等化し得る。減衰器２２０は、伝送される信号を所望電力レベル内に減衰すべく、ＮＥマイクロプロセッサ２０２によって制御され得る。当業者は、ネットワーク要素８の要素が討議する目的だけに個別に例示されていることと、実際には種々の要素が組合わされ得ることとを、十分に理解するだろう。

図４は、例示的なヘッドエンド１４の更なる詳細を示す。ヘッドエンド１４は、好ましくは光送受信機１６を含む。光送受信機１６は光受信機３１６を含む。光受信機３１６は、好ましくは光ファイバを介して、ノード１２から光信号を受信するように構成される。複数のレーザ送信機３１２は、光ファイバを介して、ノード１２に対する下流光通信を提供する。レーザ送信機３１２は、単一のノードと通信するように割当てられてもよい。

ＦＦＴ（高速フーリエ変換）モジュール３０８は、たとえばブロードコム３１４０受信機ＦＦＴなどである。ＦＦＴモジュール３０８は、受信した光信号の周波数を同定し、パワー監視ユニット３１０に所望周波数を提供する。ＦＦＴモジュール３０８は、異なるウインドウと、周波数が０〜８１．９２ＭＨｚの出力を備える試料長（２５６，５１２，１０２４，２０４８）とをサポートすることが好ましい。ＦＦＴモジュール３０８の最小分解能は、２０４８試料の最大ウインドウ長から生じ、８０ｋＨｚのＦＦＴセル分解能をもたらす。

図４に示すように、ヘッドエンドＣＰＵ３０は、ヘッドエンドマイクロプロセッサ３０１を包含することが好ましい。ヘッドエンドマイクロプロセッサ３０１は、ＲＯＭ３０４とＲＡＭ３０６に相互に作用する。ヘッドエンドマイクロプロセッサ３０１は、光受信機３１６とレーザ送信機３１２の動作を制御する。ヘッドエンドＣＰＵ３０は、ケーブルモデム終端システム１０を介してネットワーク要素８から下流通信信号を受信すると、ノード１２に通信信号を伝送すべく、複数のレーザ送信機３１２のうちの一つを変調する命令を提供することが好ましい。光受信機３１６は、たとえば信号の一部を受信することによって、ノード１２から伝送される光信号を監視するように構成されることが好ましい。

光送受信機１６は、ＦＦＴモジュール３０８とパワー監視ユニット３１０に、監視した部分を提供する。ＦＦＴモジュール３０８は、好ましくは相互変調を判定してもよい。パワー監視ユニット３１０は、特定の周波数（試験周波数など）のパワーレベルを測定してもよく、または信号の合成パワーを測定してもよいパワーモニタである。

図５は、光ノード上のシステムにおいて利用可能なパワー余裕度を、自動的に判定する例示的なプロセスを示す。図５のステップＳ０に示すように、第１ネットワーク要素ＮＥ１、第２ネットワーク要素ＮＥ２、および第３ネットワーク要素ＮＥ３は、プロセスによって２つのネットワーク要素によって使用されるように選択される。好ましくは３つのモデムは、共通のハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルノードと戻りレーザに接続される。更に３つのモデムは、現在はアイドルリング状態であり、送信パワーを１５ｄＢだけ増強するのに十分な能力を有し、ケーブルモデム終端システム１０によって遠隔制御される。更に３つのモデムは、コマンドによって新しい周波数に移動し、送信パワーレベルを変更できる。同様に好ましい実施態様では、これらの選択したネットワーク要素の１つを使用することによって、パワー余裕度試験の「試験信号」として使用される１６ＱＡＭ、２．５６Ｍｓｙｍ／ｓｅｃなどの変調信号が提供されるであろう。他の２つのネットワーク要素は、８００ｋＨｚＱＰＳＫチャネルのように、試験信号に影響を及ぼすチャネル上で送信するように指令されるであろう。試験信号パワーは十分に増加されることによって、システム内の無線周波数デバイスの負荷（圧縮）を引き起こす。システム内の無線周波数デバイスとしては、戻りレーザ送信機が最も可能性がある。

理想的には本発明者等は、第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２が送信できる２つの周波数を見出したいと思う。これら２つの周波数は、第３ネットワーク要素ＮＥ３が割当てられる第３周波数に対して、２次相互変調を生成しないことが求められる。３つの周波数はそれぞれ、好ましくは５ＭＨｚ〜４２ＭＨｚスペクトル内にある。考えられる周波数は、調査プロセスによって、ＱＰＳＫ送信に対して有効周波数領域を実験的に判定するなどによる複数の技法によって識別されてもよい。ＱＰＳＫは、直交位相偏移変調(quadrature phase shift keying)であり、４ＱＡＭとも呼ばれる。通信周波数（第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２）は、好ましくは第１周波数ｆ１＋第２周波数ｆ２と、第１周波数ｆ１−第２周波数ｆ２とがそれぞれ第３周波数ｆ３に重ならず、且つ第１周波数ｆ１、第２周波数ｆ２、および第３周波数ｆ３がそれぞれ５ＭＨｚ〜４２ＭＨｚの範囲内にあるように選択される。３つの周波数ｆ１〜ｆ３は、好ましくはこれらの周波数ｆ１〜ｆ３からの２次生成物がネットワーク内の所望のトラフィックに重ならないように選択される。好ましくは第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２は、任意の他のアクティブサービスに著しい害を全くもたらすことなく、デフォルト上流ケーブルモデム終端システム１０の受信レベルを有するＤＯＣＳＩＳ上流チャネルとして起動できる。

図５に示すように、ステップＳ２にて、周波数帯域たとえば５ＭＨｚ〜４２ＭＨｚのパワーが測定される。この測定は、図６に示すように、周波数帯域の参照ベースラインパワーを提供する。好ましい実施態様では、この測定は、対象帯域（５ＭＨｚ〜４２ＭＨｚ）の漸進的パワー測定として実施されてもよく、また記録されてもよく、少なくとも１０回についての振幅対周波数を示し、ネットワーク上のチャネルの占有周波数帯域と周期性を示す。単一チャネルパワーに対する合成ネットワーク無線周波数パワーを、測定データから数学的に推定してもよい。

図５のステップＳ４に示すように、第３ネットワーク要素ＮＥ３は、試験周波数ｆｔとして使用される第３周波数ｆ３に割当てられる。そして平均誤り率、パケット誤り率、およびビット誤り率などのベースライン誤り率が測定される。ケーブルモデム終端システム１０は、ケーブルモデム終端システム１０内に収容される等化器（図示略）を使用することによって平均誤り率、パケット誤り率、およびビット誤り率を測定することによって、誤り率を測定してもよい。たとえばＦＦＴモジュール３０８とパワー監視ユニット３１０が受信無線周波数パワーを測定することによって、ケーブルモデム終端システム１０が合成パワーを測定してもよい。あるいは第３ネットワーク要素ＮＥ３の減衰器２２０の設定によって、受信無線周波数パワーを判定してもよい。

図５のステップＳ６に示すように、第１ネットワーク要素ＮＥ１は第１周波数ｆ１に割当てられ、第２ネットワーク要素ＮＥ２は第２周波数ｆ２に割当てられる。第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２は、それぞれ所定の第１パワーレベルＰＬ１と第２パワーレベルＰＬ２で同時送信するように指令され、一方で第３ネットワーク要素ＮＥ３は変調試験信号を送信する（ステップ８）。第３ネットワーク要素ＮＥ３からの変調試験信号の誤り率が測定され、そして周波数スペクトルたとえば５ＭＨｚ〜４２ＭＨｚの合成パワーが再び測定される。ケーブルモデム終端システム１０は、ケーブルモデム終端システム１０内に収容される等化器（図示略）を使用することによって平均誤り率、パケット誤り率、およびビット誤り率を測定することによって、誤り率を測定してもよい。たとえばＦＦＴモジュール３０８とパワー監視ユニット３１０が受信無線周波数パワーを測定することによって、ケーブルモデム終端システム１０が合成パワーを測定してもよい。あるいは第３ネットワーク要素ＮＥ３の減衰器２２０の設定によって、合成パワーを判定してもよい。

第１パワーレベルＰＬ１と第２パワーレベルＰＬ２は、同じ電力レベルであり得ると共に、公称電力レベルとして割当てられたレベルＬにあり得る。このステップにおいて第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２は、全く同時にステーションメンテナンスバースト（ＳＭバースト）を実行するように命令されることが好ましい。当業者には、これがネットワーク要素ＡとＢに関連した二つの上流チャネルのＭＡＰＳにおいてミニスロットを整列させることによって行い得ることは明らかであろう。当業者は更に、ＭＡＰかＭＡＰＳデータが、ケーブルモデム終端システム１０にデータを伝送することが許される異なるネットワーク要素に一定タイムインターバルを割付けるタイムスロットの予定表を提供することも十分に理解するだろう。ケーブルモデム終端システム１０のソフトウエアの観点から、ＩＭブロードキャスト・インターバルは単一スペクトルグループ内で全チャネルにわたって既に整列されているため、複雑な問題にすべきでない。ＦＦＴプロセッサは更に、ネットワーク要素由来の二つのステーションメンテナンスバーストが整列し得る場合、ＭＡＰミニスロット・インターバルに基づき試料を誘発するように構成されるべきである。ステップＳ１０に示すように、合成パワー（Ｐｃ）と、第３周波数ｆ３のパワー（Ｐｆ３）とが測定される。同時発生の侵入がステーションメンテナンスバーストとまさに同じ瞬間に起こる可能性を無くすために、ステップＳ８とステップＳ１０を数回実施することが望ましい場合がある。

消費者に提供されたサービスに影響を及ぼさないようにすべく、ケーブルモデム終端システム１０の予備受信機は、電力測定を行い得る。また、「オフライン」を取ることによってか、または通常サービスに起因する影響を調整することによって、測定を行うべく別の受信機を用い得る。

同時送信が試験周波数（ｆ３）においてＦＦＴセル内のパワーレベルを増加させない場合、つまり試験信号に大幅に影響を及ぼさない場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、ステップＳ１８において、第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２の少なくとも一方のパワーレベルを増加させる。この場合、ステップＳ８と以降のプロセスを反復する。一方、第３ネットワーク要素ＮＥ３からの試験信号が影響を受ける場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、パワー付加とパワー余裕度を計算し（ステップＳ１４）、ステップＳ１６においてログに記録する。

平均誤り率、パケット誤り率、および／またはビット誤り率は、パワーレベルが漸進的に増加されるごとに測定される。信号パワーの増加は、平均誤り率が悪化するまで、より重要なことにはパケット誤り率の有意の増加が顕著になるまで、継続される。誤り率が悪化する原因は、第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２の送信によって生成されたパワーによる、システム内の無線周波数デバイス（戻りレーザ送信機が最も可能性がある）の負荷（圧縮）である。

図５におけるプロセスは、プロセッサにおける有線デバイス、ファームウエア、またはソフトウエアの稼動によって実施され得る。ソフトウエアまたはファームウエアを実行する処理ユニットは、ケーブルモデム終端システム１０に包含されることが好ましい。図５において例示する何れのプロセスも、ヘッドエンドマイクロプロセッサ３０１によって読取られ得るコンピュータ読取可能な記録媒体に含まれ得ることが好ましい。ＣＤディスク、ＤＶＤディスク、磁気ディスクまたは光ディスク、テープ、シリコン性脱着式メモリまたは非脱着式メモリ、パケット化または非パケット化有線あるいは無線送信信号などのコンピュータ読取可能な記録媒体は、マイクロプロセッサによって実行されるべき命令（プログラム）を保有できる何れかの媒体であり得る。

本発明は、ベクトル信号解析器などの外部試験機器を使用しなければならないのではなく、またケーブルプラント内の種々のロケーションに専門家を急に派遣するものでもない。専門家または技術者は、アクティブサービスに影響を及ぼさずにモトローラＢＳＲ６４０００を使用することなどによって、ヘッドエンド１４などの中央ロケーションにおいて、上流合成パワー余裕度を遠隔から迅速に特徴付け可能である。本発明によればＭＳＯ（マルティプル・システムオペレータ）は、自分でパワー余裕度を定期的に監視することを可能であり、よって将来の製品について立案し、必要とされる保守の予定を立てることが可能である。全ての測定は、既存の端末デバイス（具体的にはメッセージ転送エージェントとケーブルモデムなどのＤＯＣＳＩＳ端末デバイス）、ならびにヘッドエンド機器（具体的にはＤＯＣＳＩＳケーブルモデム終端システム１０）の使用によって行われてもよい。

本発明によれば、ケーブルプラント内で遠隔に試験機器を設置する必要無しで、オペレータは、ネットワーク上の利用可能なパワー余裕度を判定可能であることを当業者は理解するであろう。更に本発明によれば、オペレータまたは専門家は、ハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルネットワーク内の遠隔ロケーションに急に派遣されることを必要としない。全ての測定は、既存の端末デバイス（具体的にはメッセージ転送エージェントとケーブルモデムなどのＤＯＣＳＩＳ端末デバイス）、ならびにヘッドエンド機器（具体的にはＤＯＣＳＩＳケーブルモデム終端システム１０）の使用によって行われてよい。利用可能なパワー余裕度を正確に知ることによって、大きなパワー余裕度を有するネットワークの一部に更なるネットワーク要素を付加できる。更に、小さなパワー余裕度を有する部分から外れるようにネットワーク要素を切換えることによって、信号品質とネットワーク速度を改善できる。その結果、オペレーションは、利用可能なネットワーク資源を一層効率的に利用できる。

本発明による例示的なネットワークのブロック図。 本発明による例示的なケーブルモデム終端システムのブロック図。 本発明の例示的なケーブルモデム終端システムに通信可能なネットワーク要素のブロック図。 本発明の例示的なケーブルモデム終端システムを含み得るヘッドエンドのブロック図。 本発明の原理による例示的プロセスのフローチャート。 ノイズフロアに関する相互変調の影響閾値を示すチャート。

Claims (18)

1. ネットワーク測定装置であって、前記ネットワーク測定装置は、
   第１ネットワーク要素からの第１周波数ｆ１の第１信号と、試験ネットワーク要素からの試験データを含む試験周波数ｆｔの試験信号とを同時に受信する受信機と、
   前記試験信号の誤り率を測定することによって、誤り率測定値を提供するエラー監視ユニットと、
   受信した前記第１信号のパワーを測定することによって、パワー測定値を提供するパワー監視ユニットと
   を備える、ネットワーク測定装置。
2. 前記ネットワーク測定装置は更に、前記誤り率測定値が誤り率閾値を超えるか否か判定するマイクロプロセッサを備える、請求項１記載のネットワーク測定装置。
3. 前記誤り率測定値が前記誤り率閾値を超える場合、パワー余裕度は、前記誤り率測定値に関する前記パワー測定値に基づき判定される、請求項２記載のネットワーク測定装置。
4. 前記パワー余裕度は、前記ネットワークのベースラインパワーレベルの推定値と、前記誤り率測定値が前記誤り率閾値を超える場合の前記パワー測定値との間の差に基づき判定される、請求項３記載のネットワーク測定装置。
5. 前記受信機は、第２ネットワーク要素からの第２周波数ｆ２の第２信号を、前記第１信号および前記第２信号と同時に受信する、請求項２記載のネットワーク測定装置。
6. 前記マイクロプロセッサは、
   前記第１ネットワーク要素として或るネットワーク要素を選択し、
   前記第２ネットワーク要素として別のネットワーク要素を選択し、
   前記試験ネットワーク要素として第３ネットワーク要素を選択し、
   更に前記マイクロプロセッサは、
   前記第１周波数ｆ１で前記第１信号を送信するように前記第１ネットワーク要素に指令し、
   前記第２周波数ｆ２で前記第２信号を送信するように前記第２ネットワーク要素に指令し、および
   前記試験周波数ｆｔで前記試験信号を送信するように前記試験ネットワーク要素に指令し、
   その結果として前記受信機は、前記第１通信信号、前記第２通信信号、および前記試験信号を同時に受信する、請求項５記載のネットワーク測定装置。
7. 前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２の間の相互作用が前記ネットワーク内の送信レーザにおいて前記試験周波数ｆｔの相互変調擾乱を生じないように選択される、請求項６記載のネットワーク測定装置。
8. 前記マイクロプロセッサは、前記誤り率測定値が前記誤り率閾値を超えない場合、送信パワーレベルを増加させるように前記第１ネットワーク要素と前記第２ネットワーク要素のうちの少なくとも一つに指令する、請求項６記載のネットワーク測定装置。
9. ネットワークにおけるパワー余裕度の判定方法であって、前記判定方法は、
   第１周波数ｆ１で第１信号を送信する第１ネットワーク要素を選択し、且つ試験周波数ｆｔで試験信号を送信する試験ネットワーク要素を選択する手順と、
   前記第１信号が前記試験信号と同時に受信されるように、前記第１信号を前記第１周波数ｆ１で送信するように前記第１ネットワーク要素に指令する手順と、
   前記試験信号の誤り率を測定することによって誤り率測定値を得、その結果、前記誤り率測定値が誤り率閾値を超えるか否か判定する手順と、
   前記誤り率測定値が前記誤り率閾値を超える場合、前記ネットワーク上の信号の前記パワーレベルを測定することによってパワーレベル測定値を得る手順と、
   前記パワーレベル測定値に基づき前記パワー余裕度を判定する手順と
   を含む、判定方法。
10. 前記判定方法は更に、前記誤り率測定値が前記誤り率閾値を超えない場合、前記第１ネットワーク要素の送信パワーレベルを増加する手順を含む、請求項９記載の判定方法。
11. 前記判定方法は更に、
    第２周波数ｆ２で第２信号を送信する第２ネットワーク要素を選択する手順と、
    前記第１信号および前記試験信号と同時に受信される第２信号を、前記第２周波数ｆ２で送信するように前記第２ネットワーク要素に指令する手順と
    を含む、請求項９記載の判定方法。
12. 前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２の間の相互作用が前記ネットワークの送信レーザにおいて前記試験周波数ｆｔの相互変調擾乱を生じないように選択される、請求項１１記載の判定方法。
13. 前記判定方法は更に、前記誤り率測定値が誤り率閾値を超えない場合、前記第１ネットワーク要素と前記第２ネットワーク要素のうちの少なくとも一つの送信パワーレベルを増加する手順を含む、請求項１１記載の判定方法。
14. コンピュータ読取可能な記録媒体であって、前記記録媒体はネットワーク内のパワー余裕度を判定するために、
    第１周波数ｆ１で第１信号を送信する第１ネットワーク要素を選択し、且つ試験周波数ｆｔで試験信号を送信する試験ネットワーク要素を選択する手順と、
    前記第１信号が前記試験信号と同時に受信されるように、前記第１信号を前記第１周波数で送信するように前記第１ネットワーク要素に指令する手順と、
    前記試験信号の誤り率を測定することによって誤り率測定値を得て、前記誤り率測定値が誤り率閾値を超えるか否か判定する手順と、
    前記誤り率測定値が前記誤り率閾値を超える場合、前記ネットワーク上の信号のパワーレベルを測定してパワーレベル測定値を得る手順と、
    前記パワーレベル測定値に基づき、前記ネットワークにおける前記パワー余裕度を判定する手順と
    をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読取可能な記録媒体。
15. 前記記録媒体は更に、前記誤り率測定値が前記誤り率閾値を超えない場合、前記第１ネットワーク要素に送信パワーレベルを増加させる手順を前記コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、請求項１４記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
16. 前記記録媒体は更に、
    第２周波数ｆ２で第２信号を送信する第２ネットワーク要素を選択する手順と、
    前記第１信号および前記試験信号と同時に受信される第２信号を、前記第２周波数で送信するように前記第２ネットワーク要素に指令する手順と
    を前記コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、請求項１４記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
17. 前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２の間の相互作用が前記ネットワークの送信レーザにおいて前記試験周波数ｆｔの相互変調擾乱を生じないように選択される、請求項１６記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
18. 前記記録媒体は更に、前記誤り率測定値が誤り率閾値を超えない場合、前記第１ネットワーク要素と前記第２ネットワーク要素のうちの少なくとも一つの送信パワーレベルを増加する手順を前記コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、請求項１６記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。

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