(57)【要約】ネットワークにおける光リンクのダイナミックレンジは、第１と第２の周波数で２つのネットワーク要素から同時に信号を伝送し、第３周波数の結合信号を生成することによって判定される。選択されたネットワーク要素の送信電力レベルは、第３周波数由来の測定電力がもはや予測可能な形で変化しなくなるまで連続的に増大され、その時点で光リンクのダイナミックレンジの上限が判定される。
2009528788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークの測定装置であって、前記測定装置は、
第１信号と第２信号が同時に共通のノードによって受信されるように、前記第１信号を第１周波数ｆ１で伝送すべく第１ネットワーク要素に命令し、前記第２信号を第２周波数ｆ２で伝送すべく第２ネットワーク要素に命令するように構成されるコントローラと、
前記第１信号と前記第２信号に基づき第３周波数ｆ３の通信を受信するように構成される受信機であって、前記第３周波数ｆ３は前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２の組合せであることと、
前記第３周波数に含まれる信号の電力を測定することによって電力測定値を得るように構成される電力監視ユニットと
を備え、
前記コントローラは、前記電力測定値に基づき光リンクのダイナミックレンジを判定するように構成される、測定装置。
【請求項２】
前記電力監視ユニットは更に、前記第３周波数ｆ３の予測周波数バンド幅の電力を測定するように構成され、
前記予測周波数バンド幅は、前記ネットワークの上流通信バンド幅の割当通信バンド幅未満である、請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記電力監視ユニットは更に、前記第３周波数ｆ３周りの１ＭＨｚバンド幅における電力を測定するように構成される、請求項２記載の測定装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記第３周波数ｆ３における電力レベルの増加が予測不可能な場合を判定することによって、前記光リンクの前記ダイナミックレンジの上限を判定するように構成される、請求項１記載の測定装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記ダイナミックレンジが前記上限に達していなかった場合、前記第１信号と前記第２信号の送信電力をそれぞれ増大させるべく前記第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命令するように構成される、請求項４記載の測定装置。
【請求項６】
前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２は、前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２の間の相互作用が前記ノードにおける送信レーザにおいて前記第３周波数ｆ３の相互変調周波数を生成できるように選択される、請求項１記載の測定装置。
【請求項７】
ネットワークにおける光リンクのダイナミックレンジの判定方法であって、前記判定方法は、
第１信号と第２信号が同時に共通のノードによって受信されるように、前記第１信号を第１周波数ｆ１で伝送する第１ネットワーク要素と、前記第２信号を第２周波数ｆ２で伝送する第２ネットワーク要素とを選択する手順と、
第３周波数ｆ３の通信を受信する手順であって、前記第３周波数ｆ３は前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２の組合せであることと、
前記第３周波数ｆ３に含まれる信号における電力を測定することによって電力測定値を得る電力測定手順と、
前記電力測定値に基づき前記ダイナミックレンジを判定するダイナミックレンジ判定手順と
を備える、判定方法。
【請求項８】
前記電力測定手順は、前記第３周波数ｆ３の予測周波数バンド幅における電力を測定し、前記予測周波数バンド幅は前記ネットワークの上流通信バンド幅の割当通信バンド幅未満である、請求項７記載の判定方法。
【請求項９】
前記電力測定手順は、前記第３周波数ｆ３周りの１ＭＨｚバンド幅における電力を測定する、請求項８記載の判定方法。
【請求項１０】
前記ダイナミックレンジ判定手順は、前記第３周波数ｆ３の電力レベルの増加が予測不可能な場合を判定することによって、前記ダイナミックレンジの上限を判定する、請求項７記載の判定方法。
【請求項１１】
前記判定方法は更に、前記ダイナミックレンジが上限に達していなかった場合、前記第１信号と前記第２信号の送信電力をそれぞれ増大させるべく、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命令する手順を備える、請求項７記載の判定方法。
【請求項１２】
前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２は、前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２の間の相互作用がノードにおける送信レーザにおいて前記第３周波数ｆ３の相互変調周波数を生成できるように選択される、請求項７記載の判定方法。
【請求項１３】
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における光リンクのダイナミックレンジを判定するために、
第１信号と第２信号が同時に共通ノードによって受信されるように、前記第１信号を第１周波数ｆ１で伝送する第１ネットワーク要素と、前記第２信号を第２周波数ｆ２で伝送する第２ネットワーク要素とを選択する手順と、
第３周波数ｆ３の通信を受信する手順であって、前記第３周波数ｆ３は前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２の組合せであることと、
前記第３周波数ｆ３に含まれる信号における電力を測定することによって電力測定値を得る電力測定手順と、
前記電力測定値に基づき前記ダイナミックレンジを判定するダイナミックレンジ判定手順と
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。
【請求項１４】
前記電力測定手順は、前記第３周波数ｆ３の予測周波数バンド幅における電力を測定し、
前記予測周波数バンド幅は、前記ネットワークの上流通信バンド幅の割当通信バンド幅未満である、請求項１３記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１５】
前記電力測定手順は、前記第３周波数ｆ３周りの１ＭＨｚバンド幅における電力を測定する、請求項１４記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１６】
前記ダイナミックレンジ判定手順は、前記第３周波数ｆ３の電力レベルの増加が予測不可能な場合を判定することによって、前記ダイナミックレンジの上限を判定する、請求項１３記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１７】
前記記録媒体は更に、前記ダイナミックレンジが上限に達していなかった場合、前記第１信号と前記第２信号の送信電力をそれぞれ増大させるべく前記第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命令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１３記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１８】
前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２は、前記第１周波数ｆ１と前記第２周波数ｆ２の間の相互作用がノードにおける送信レーザにおいて前記第３周波数ｆ３の相互変調周波数を生成するように選択される、請求項１３記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ハイブリッド光ファイバ同軸ケーブル（ＨＦＣ）ネットワークにおける光リンクのダイナミックレンジの判定に関する。より詳細には本開示は、レーザクリッピングの発生を含む光リンクのダイナミックレンジの上限を検出する自動化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルテレビシステムは、長年にわたって広く用いられており、広域ネットワークが開発されている。典型的なハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルネットワークは通常、ハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルネットワークにおける利用者と、インターネットプロトコル／公衆電話網ネットワーク（ＩＰ／ＰＳＴＮネットワーク）との間の通信を提供するヘッドエンドを包含する。ヘッドエンドは通常、幾つかの受信機を含むケーブルモデム終端システム（ＣＭＴＳ）を包含する。各々の受信機は、何百個もの末端利用者ネットワーク要素との間の通信を処理する。ヘッドエンドは一般的に、幾つかのノードに接続され、各々のノードは、たとえばデータ・オーバー・ケーブル・システム（ＤＯＣＳＩＳ）端末ネットワーク要素（たとえばメディア端末アダプタ（ＭＴＡ）またはケーブルモデム）などの多くのネットワーク要素に接続される。たとえば単一ノードは、何百個ものモデムに接続され得る。多くの場合、幾つかのノードが町か市の特定領域のために働く。
【０００３】
典型的なハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルネットワークは、ヘッドエンドとノードの間の通信用に光ファイバを用いると共に、ノードと末端利用者の間の通信用に同軸ケーブルを用いる。光ファイバによる下流光通信は通常、同軸ケーブルで伝送すべくノードで無線周波数通信（ＲＦ通信）に変換される。逆に利用者由来の上流（またはリターンパス）無線周波数通信は、同軸ケーブルによって提供されると共に、光ファイバによって伝送すべくノードで光通信に変換されるのが一般的である。リターンパス光リンク（たとえば送信レーザ、光受信機および光ファイバなどのハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルネットワークにおける光学要素）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動作に寄与する。より具体的には光学要素は、利用者からケーブルモデム終端システム（ＣＭＴＳ）によって受信した信号の品質に寄与すると共に、信号を変形させ得るか、でなければ信号の品質を低下させ得る。
【０００４】
アクティブチャネルの不適切な管理または侵入雑音（イングレス雑音）の何れかによって、ノード上のリターンパスにおける光送信機を、高すぎるＲＦ入力電力で駆動する場合がある。この場合、ケーブルモデム終端システムにおける受信信号に過剰な変形がもたらされ、前記受信信号の品質が低下する場合が多い。このようなオーバードライブ状態は、一般的にレーザクリッピングとして知られている。レーザクリップングの補正は、送信機へのＲＦ入力電力を適切に管理し、更に侵入事象に耐えるべく適当なヘッドルームを考慮に入れることによって行われ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、オーバードライブ状態とレーザクリッピングの原因は、リターンパス上に通常存在する信号のバースト性によってオーバードライブ状態とレーザクリッピングが生じる場合、検出し難いことが多い。現在のところ、レーザクリッピング原因の診断は、たとえばベクトル信号分析装置と信号発生器などの特殊な試験装置を必要とする。更に、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場所に、専門家または技術者を必要とする。しかし、このような手動式診断プロセスは、大きな労働力を要し、多大な時間を費やし、費用も掛かる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、ケーブルモデム終端システム装置を介してヘッドエンドで行われる測定と連携して、リターンパス光リンクのダイナミックレンジを判定する自動化プロセスを説明する。前記自動化プロセスは、ハイブリッド光ファイバ同軸ケーブルプラント内の遠隔位置にトラックを派遣しなくてもよい。
【０００７】
本発明の原理に従ってネットワークを測定する装置は、第１信号と第２信号が同時に共通ノードによって受信されるように第１周波数ｆ１で第１信号を伝送すべく第１ネットワーク要素に命令し、第２周波数ｆ２で第２信号を伝送すべく第２ネットワーク要素に命令するように構成されるコントローラを備える。装置は更に、第１ネットワーク要素由来の第１信号と第２ネットワーク要素由来の第２信号に基づき第３周波数ｆ３の通信を受信するように構成される受信機を備える。第３周波数ｆ３は、第１周波数ｆ１の第１ネットワーク要素由来の第１信号と、第２周波数ｆ２の第２ネットワーク要素由来の第２信号との組合せである。装置は更に、第３周波数に含まれる信号の電力を測定するように構成される電力監視ユニットを備える。コントローラは、第３周波数に含まれる信号の測定電力に基づき、光リンクのダイナミックレンジを判定するように構成される。
【０００８】
第３周波数ｆ３における電力レベルの増加が予測不可能な場合、光リンクのダイナミックレンジの上限は、判定され得る。
また、本発明に従ってネットワークにおける光リンクのダイナミックレンジを判定する方法は、第１信号と第２信号が同時に共通ノードによって受信されるように第１周波数ｆ１で第１信号を伝送する第１ネットワーク要素と、第２周波数ｆ２で第２信号を伝送する第２ネットワーク要素とを選択する手順を含む。更に方法は、第３周波数ｆ３の通信を受信する手順を含む。第３周波数ｆ３は、第１周波数ｆ１の第１ネットワーク要素由来の第１信号と、第２周波数ｆ２の第２ネットワーク要素由来の第２信号の組合せである。方法は更に、第３周波数に含まれる信号の電力を測定する手順と、第３周波数に含まれる信号の測定電力に基づき光リンクのダイナミックレンジを判定する手順とを備え得る。
【０００９】
本発明の原理に従って、ネットワークにおける光リンクのダイナミックレンジを判定する方法を、コンピュータに実行させる命令（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が提供される。命令は、第１信号と第２信号が同時に共通ノードによって受信されるように、第１周波数ｆ１で第１信号を伝送する第１ネットワーク要素と、第２周波数ｆ２で第２信号を伝送する第２ネットワーク要素とを選択する手順と、第３周波数ｆ３の通信を受信する手順とを含む。第３周波数ｆ３は、第１周波数ｆ１の第１ネットワーク要素由来の第１信号と、第２周波数ｆ２の第２ネットワーク要素由来の第２信号の組合せである。プログラムは、第３周波数に含まれる信号の電力を測定する手順と、第３周波数に含まれる信号の測定電力に基づき光リンクのダイナミックレンジを判定する手順とを備え得る。
【００１０】
本発明は、たとえばベクトル信号分析装置などの外部試験装置を用いる必要はなく、且つケーブルプラント内の種々の位置に専門家を配備する必要もない。専門家または技術者は、たとえばモトローラ（Ｍｏｔｏｒｏｌａ）ＢＳＲ６４０００を用いることによって、たとえばヘッドエンドなどの中心位置において、光リンクの上流ダイナミックレンジ（またはヘッドルーム）を遠隔的に特性化できる。本発明は更に、アクティブサービスに影響を与えないようにする。本発明は更に、光リンクのダイナミックレンジの定期的監視を可能にする。その結果、ケーブルオペレータは、将来的な提供と予定に必要なメンテナンスを計画できる。すべての測定は、既存の端末装置（具体的にはたとえばＭＴＡとケーブルモデムなどのＤＯＣＳＩＳ端末装置）と、ヘッドエンド装置（具体的にはＤＯＣＳＩＳ  ＣＭＴＳ）とを用いることによって行い得る。
【００１１】
光リンクのダイナミックレンジ（またはヘッドルーム）の正確な知識は、光リンク由来の信号を途絶させないようにする。更に、信号品質とネットワーク速度を改善すべく、たとえば制限されたダイナミックレンジを備えるネットワークのうちの一部に更に別のネットワーク要素を加える。よってオペレータは、それらのネットワークの利用可能なリソースを、一層効率的に用いることができる。
【００１２】
本開示は、光リンクのダイナミックレンジ特性と、通信をサポートし得る利用可能な上流周波数領域の特定とを提供する。本発明において記載される方法は、２つのＤＯＣＳＩＳ端末装置（ケーブルモデムまたはＭＴＡ）に同時に伝送するように命令すると共に、第３周波数通信チャネルに及ぼす影響を測定する。次いで、既知の変形周波数位置における非線形挙動が検出されるまで、２つのＤＯＣＳＩＳ端末装置の電力が増大される。すなわち前記方法は、通信信号に及ぼすケーブルネットワークのリターンパスにおける増大電力の作用を監視し、電力がもはや予測可能な形で変化しないとき、付加された総電力の記録をとる。本開示において詳述される方法は、２つのＤＯＣＳＩＳ端末装置が共通の光ノード上に存在することを求める。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。
【００１３】
また好ましくは２つのＤＯＣＳＩＳチャネルの付加を可能にすべく、適切なマージンが、ネットワークにおいて利用できるようにすべきである。ネットワークにおいて利用可能な電力マージンを判定する方法は、２００６年１０月２０日に出願された「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総電力マージンを判定する方法と装置」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ＢＣＳ０４１２１号と譲渡された米国特許出願第１１／５５１，０１４号において記載され、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ている。
【００１４】
アクティブリターンパスは、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結合（グループ化）させたい場合に、サービスを提供していることが好ましい。またこの試験は、アクティブデータサービスにおける二次相互変調の干渉を回避することに基づき、試験周波数位置を選ぶ。我々は、三次生成物がアクティブサービスにとって問題にはならないように、適切なマージンが利用できると想定する。
【００１５】
以下の図面は、本発明の原理を例示するのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、例示的なネットワークを図示する。ネットワークにおいて、複数の端末ネットワーク要素８は、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。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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ＲＦ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。
【００２０】
ＣＭＴＳ送受信機ユニット３は、複数のＣＭＴＳ受信機２とＣＭＴＳ送信機４を包含するＲＦ送受信機ユニット（無線周波数送受信機ユニット）である。ＣＭＴＳ受信機２はＲＦ受信機であり、ＣＭＴＳ送信機４はＲＦ送信機である。ＣＭＴＳ送受信機ユニット３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と双方向通信する。当業者は、ケーブルモデム終端システム１０が複数のＣＭＴＳ受信機２、たとえば８台のＣＭＴＳ受信機２と一台の予備ＲＦ受信機を包含し得ることを十分わかっているだろう。各々のＣＭＴＳ受信機２は１００個を超えるネットワーク要素をサポートし得る。たとえばブロードコム（Ｂｒｏａｄｃｏｍ）３１４０受信機などのＣＭＴＳ受信機２は、受信ＲＦ信号を等化器（図示略）に提供することが好ましい。等化器（イコライザ）は、イコライザ値を獲得する。等化器は、変調誤り率（ＭＥＲ）測定値、パケット誤り率（ＰＥＲ）、およびビット誤り率（ＢＥＲ）をバーストすべく用いられる。イコライザは前送りイコライザ（ＦＦＥ）としても知られ得る複合タップリニア等化器（たとえば２４タップリニア等化器）であることが好ましい。等化器は、ＣＭＴＳ受信機２に一体化して含まれ得るイコライザか、または別個のデバイスであり得る。各々のＣＭＴＳ受信機２の通信特性は、ＲＯＭ１０４かＲＡＭ１０６に記憶され得るか、またはたとえばヘッドエンド１４などの外部ソースから提供され得る。ＲＯＭ１０４とＲＡＭ１０６の少なくとも一方は、ＣＭＴＳマイクロプロセッサ１０２用の命令も有し得る。
【００２１】
ＣＭＴＳ受信機２は更に、たとえばブロードコム３１４０受信機ＦＦＴなどのＦＦＴモジュール（高速フーリエ変換モジュール）１１８を含むことが可能である。ＦＦＴモジュール１１８は、受信した光信号の周波数を同定すると共に、所望周波数を電力監視モジュール１２０に提供する。ＦＦＴモジュール１１８は、互いに異なるウインドウと周波数が０ＭＨｚ〜８１．９２ＭＨｚの出力を備えた試料長（２５６，５１２，１０２４，２０４８）をサポートすることが好ましい。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。
【００２２】
図３は、本発明を理解し易くすべく一次受信機としてのＣＭＴＳ受信機２のグループの論理配置を例示する。図３において例示するように、予備受信機２０４は、非干渉的方法で各々の一次受信機ポート２２０（たとえばＵＳ０〜ＵＳ７）内にタップされ得る。例示されるように、アムフェノール（Ａｍｐｈｅｎｏｌ）コレクタ型であり得るケーブルモデム終端システム１０の受信機ポート２２０は、たとえば同軸ケーブル（図示略）がＣＭＴＳ受信機２に接続できるように提供される。ＣＭＴＳ受信機２は、ポート２１２を介してデータ信号をケーブルモデム終端システム１０に提供する。予備受信機２０４は、ポート２１４を介して、データ信号をケーブルモデム終端システム１０に提供する。
【００２３】
予備受信機２０４は、信号線２２２を介して一次受信機ポート２２０の信号線２２１にタップすることが好ましく、前記タップはケーブル信号が受信機ポート２２０によってＣＭＴＳ受信機２内にもたらされる所に配置されることが好ましい。従って互いに接続されたＣＭＴＳ受信機２と予備受信機２０４は共に、同じ信号を受信し得る。当業者は各々のＣＭＴＳ受信機２（たとえば第１受信機ＵＳ０〜第８受信機ＵＳ７）が、異なる通信特性、たとえば異なる周波数（無線周波数バンド）の通信と通信プロトコルに従う信号を受信することを十分わかっているだろう。予備受信機２０４は、各々のＣＭＴＳ受信機２の無線周波数バンドに同調できることが好ましい。予備受信機２０４は、（マトリックスを）一度に一つのＣＭＴＳ受信機２だけに接続することが好ましい。
【００２４】
ケーブルオペレータは試験動作を開始するとき、自分で選んだ任意の登録ネットワーク要素８を選択し得るか、またはケーブルモデム終端システム１０が彼らの代わりにネットワーク要素８を選択し得る。ネットワーク要素８が選択されたら、前記ネットワーク要素８は予備受信機２０４に移行され（周波数同調される）、試験データは前記ネットワーク要素８に伝えられ、結果が測定される。試験測定が完了したら、ネットワーク要素８は元のＣＭＴＳ受信機２に戻される（ＣＭＴＳ受信機２の周波数に戻るように命令される）。この全プロセスは、加入者のサービス、または他の加入者へのＣＭＴＳ受信機２による他の任意のサービスを中断しないようにすべく、ネットワーク由来のネットワーク要素８の登録を取消すことなく実行されることが好ましい。
【００２５】
図４は、ヘッドエンド１４における例示的な光送受信機１６の更なる詳細を図示する。光送受信機１６は、ノード１２から光ファイバを介して光信号を受信するように構成される光受信機３１６を包含することが好ましい。レーザ送信機３１２は、光ファイバを介して、ノード１２に下流光通信を提供する。レーザ送信機３１２は通常、単一ノードに通信するように割当てられる。光受信機３１６によって受信した信号は、無線周波数信号に変換され、ＲＦ送信機３２２によってＣＭＴＳ受信機２に伝送される。ＣＭＴＳ受信機２由来の信号は、ＲＦ受信機３２４によって受信される。ＣＭＴＳ受信機２由来の信号は、ノード１２に伝送すべく、レーザ送信機３１２に提供される。ヘッドエンドＣＰＵ３０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、ＲＡＭ３０６とＲＯＭ３０４に相互に作用する。
【００２６】
ヘッドエンドＣＰＵ３０は、ネットワーク要素８への下流通信信号を、ケーブルモデム終端システム１０を介して受信すると、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、たとえば信号のうちの一部分を受信することによるなど、ノード１２によって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。
【００２７】
図５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３０２を包含することが好ましい。ＮＥマイクロプロセッサ３０２は、ＲＡＭ３０６とＲＯＭ３０４に通信し得る。ＮＥマイクロプロセッサ３０２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３０２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）３１１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）３２６と減衰器３２０を包含しうる。等化器ユニット３２６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３２０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３０２によって制御され得る。当業者は、ネットワーク要素８の構成要素が、説明の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。
【００２８】
好適実施態様において、本発明はたとえばケーブルモデムなどのＤＯＣＳＩＳネットワーク要素を用いることによって、試験信号を生成し得る。従って試験信号はたとえば２００ｋＨｚ，４００ｋＨｚ，８００ｋＨｚ，１６００ｋＨｚ，３２００ｋＨｚまたは６４００ｋＨｚの利用可能な上流ＤＯＣＳＩＳバンド幅のうちの一つを用いることによって実施され得る。好適実施態様では、狭いバンド幅がリターンパス内で必要なクリーンスペクトル量を最小限にするため、そして多くのモデムが４００ｋＨｚと２００ｋＨｚ幅で問題があるため、ダイプレクサ・ロールオフが有意な上方バンドエッジでは、狭い８００ｋＨｚのバンド幅を使用し得る。測定において分解能を改善するため、利用可能なスペクトルが許容する更に広いバンド幅を使用し得る。
【００２９】
図６は、光ノード上のネットワークにおける光リンクのダイナミックレンジを自動的に判定する例示的なプロセスを図示する。図６のステップＳ０において例示するように、第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２が、プロセスにおいて使用されるべく選択される。つまり２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リターンレーザに接続されることが好ましい。前記モデムは、現在のところアイドル状態である。しかしモデムは、前記モデムの送信電力を１５ｄＢ上昇させるのに十分な能力を有し、命令によって新周波数に移行すべく、ケーブルモデム終端システム１０によって遠隔的に制御されると共に、前記モデムの伝送電力レベルを変化させることが可能である。第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２は、試験周波数に影響を及ぼすチャネルで伝送するように命令されることになる。その電力は、システムにおいて無線周波数デバイス（最も可能性が高いのはリターンレーザ送信機）に負荷（圧縮）をもたらすべく十分増大される。
【００３０】
図６のステップＳ２において例示されるように、試験周波数バンド、たとえば４２ＭＨｚ〜５２ＭＨｚなどの試験周波数ｆ３に対して予測されるバンドの電力（Ｐｂａｓｅ）が測定され、更にｆ３周りの１ＭＨｚバンドにおける電力（Ｐｒｅｆ）が測定される。図６に示すように、これらの測定は、試験周波数バンドの参照基準電力を提供する。好適実施態様においてこれらの測定は、目的バンド（４２ＭＨｚ〜５２ＭＨｚ）の増分電力測定としての役割を果たし得る。更に、ネットワーク上の占有周波数バンドとチャネルの周期性を示し、更に前記測定と全く同じ場合に同時侵入が起こる可能性を排除すべく、少なくとも１０回の振幅対周波数を示す測定値が記録され得る。総ネットワークＲＦ電力対単一チャネル電力の推定値は更に、測定データから数学的に推定され得る。
【００３１】
それぞれ選択した第１ネットワーク要素ＮＥ１の出力電力レベルＰＬ１と、第２ネットワーク要素ＮＥ２の出力電力レベルＰＬ２とは、ステップＳ４において判定される。前記電力は、たとえばＦＦＴモジュール１１８と電力監視モジュール１２０で受信ＲＦ電力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によって測定され得る。また電力は、ネットワーク要素８の減衰器３２０の設定値から、判定され得る。第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２の前記測定電力は、試験におけるＰＬ１とＰＬ２の公称電力設定値として働くことが好ましい。
【００３２】
図６のステップＳ６において例示するように、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周波数ｆ１と第２周波数ｆ２のうちの少なくとも一方は、ＱＳＰＫ，８００ｋＳ／秒を占め得る空周波数スロットであることが好ましい。第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２それぞれの出力電力レベルＰＬ１，ＰＬ２は、新周波数の割当と共には変化しないと推測される。前記測定電力レベルは、それぞれ初期電力レベルになることが好ましい。
【００３３】
理想的には、約４２ＭＨｚ〜５２ＭＨｚの試験周波数バンドにおいて第３周波数ｆ３（試験周波数）となる二次相互変調を生成するように、第１ネットワーク要素ＮＥ１が割当てられる第１周波数ｆ１と、第２ネットワーク要素ＮＥ２が割当てられる第２周波数ｆ２とを見つけたい。三つの周波数ｆ１〜ｆ３の各々は、５ＭＨｚ〜４２ＭＨｚのスペクトル内にあることが好ましい。可能な周波数は、たとえば調査プロセスからＱＰＳＫ（直角位相シフトキーイング、４ＱＡＭとも呼ばれる）送信の有用な周波数領域を実験的に判定することなどによって、複数の技術によって特定され得る。第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２は更に、これら由来の二次生成物（ｆ３）が、できればネットワークにおける所望トラフィックに位置しないように選択されることが好ましい。第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２は、他の何れのアクティブサービスにも何れの有意な害をもたらすことなく、デフォルト上流ケーブルモデム終端システムの受信レベルを備えるＤＯＣＳＩＳ上流チャネルとして、アクティブ化され得ることが好ましい。
【００３４】
図６のステップＳ８において例示されるように、第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２は、それぞれ第１電力レベルＰＬ１と第２電力レベルＰＬ２で信号を伝送するように命令される。その結果、第１ネットワーク要素ＮＥ１由来の信号と、第２ネットワーク要素ＮＥ２由来の信号とは互いに干渉させられ、よって第３周波数ｆ３の第３信号が生成される。従って前記信号は同時に伝送され得るか、または一つのネットワーク要素由来の信号の一つの送信がネットワークにおける送信遅延に対応すべく遅延されることによって、第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２由来の各々の信号が同時にそれらの共通ノードによって受信されることを確認し得る。ＰＬ１と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であり得る。このステップＳ８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（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２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またはＭＡＰＳデータが、ケーブルモデム終端システム１０にデータ伝送することが許される互いに異なるネットワーク要素８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・インターバルが、単一スペクトルグループ内で全チャネルにわたってすでに整列されているため、これは複雑な問題にすべきでない。ＦＦＴモジュール１１８は更に、ネットワーク要素８由来の２つのステーションメンテナンスバーストが整列し得るとき、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。
【００３５】
ステップＳ１０において例示されるように、たとえば４２ＭＨｚ〜５２ＭＨｚなどの試験周波数ｆ３に対して、予測されるバンドの試験周波数バンド（Ｐｔｂ）の電力が測定され、ｆ３周りの１ＭＨｚバンドにおける電力（Ｐｆ３）が再び測定される。前記電力は、たとえばＦＦＴモジュール１１８と電力監視モジュール１２０で受信ＲＦ電力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によって測定され得る。また電力は、ネットワーク要素８の減衰器３２０の設定値から判定され得る。電力測定に影響を及ぼし得るステーションメンテナンスバーストと全く同じ場合に同時侵入が起こった可能性を排除すべく、ステップＳ８とステップＳ１０を何度も（たとえば１０回）実行することが望ましい。その際に、平均測定電力、中間測定電力または最低測定電力値を用い得る。
【００３６】
消費者に提供される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２０４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。
【００３７】
同時送信が、試験周波数バンドと試験周波数周りの１ＭＨｚバンド幅における電力レベルを予測可能な形で増加させたなら（たとえば第１ネットワーク要素ＮＥ１と第２ネットワーク要素ＮＥ２による電力の増加３ｄＢに対して９ｄＢ）、ステップＳ１２においてＹｅｓである。この場合、光リンクは信号を低下させていないので、電力レベルＰＬ１とＰＬ２のうちの少なくとも一方は、ステップＳ１８においてたとえば３ｄＢ増大される。増大された送信電力レベルで、ステップＳ８〜ステップＳ１２は繰返される。一方、同時送信が試験周波数バンドと試験周波数周りの１ＭＨｚバンド幅における電力レベルを予測不能な形で増加させたなら、ステップＳ１２においてＮｏである。この場合、光リンクは、たとえば信号をクリッピングすることによって、信号を低下させる。付加電力を判定すべく、試験周波数バンドの測定電力レベル（Ｐｔｂ）とｆ３周りの１ＭＨｚバンドの測定電力レベル（Ｐｆ３）は、ステップＳ２由来の試験周波数バンドの初期電力（Ｐｂａｓｅ）とｆ３周りの１ＭＨｚバンドの初期電力（Ｐｆ３）と比較されること。その結果、信号を低下させる前に光リンクにおいて利用可能なヘッドルームが提供される。測定値と算出値は、ステップＳ１６において記録される。
【００３８】
図６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６において例示する何れのプロセスも、ＣＭＴＳマイクロプロセッサ１０２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。
【００３９】
本発明は、たとえばベクトル信号分析装置などの外部試験装置を用いる必要なく、更にケーブルプラント内の様々な場所に専門家を配備する必要もない。専門家または技術者は、たとえばヘッドエンド１４などの中心の位置においてたとえばモトローラＢＳＲ６４０００を用いることによって、光リンクの上流ダイナミックレンジ（またはヘッドルーム）を遠隔的に特性化できる。本発明は更に、アクティブサービスに影響を及ぼさないようにする。本発明は更に、光リンクのダイナミックレンジを定期的に監視できるようにすることによって、ケーブルオペレータが、将来的な提供と予定に必要とされるメンテナンスを計画できるようにする。すべての測定は、既存の端末装置（具体的にはたとえばＭＴＡとケーブルモデムなどのＤＯＣＳＩＳ端末装置）と、ヘッドエンド１４装置（具体的にはＤＯＣＳＩＳ  ケーブルモデム終端システム）とを用いることによって、行い得る。
【００４０】
光リンクのダイナミックレンジ（またはヘッドルーム）の正確な知識によって、オペレータは、光リンク由来の信号を途絶させないようにできる。更に、信号品質とネットワーク速度を改善すべく、たとえば小さなヘッドルームを備えたネットワークの一部に、更に別のネットワーク要素８を付加することによって、それらのネットワークの利用可能なリソースを一層効率的に利用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の原理に従う例示的な、ネットワークのブロック図。
【図２】本発明の例示的な、ケーブルモデム終端システムのブロック図。
【図３】本発明のケーブルモデム終端システムに通信し得る例示的な、受信機の配置ブロック図。
【図４】本発明のケーブルモデム終端システムを包含し得るヘッドエンドにおける、光送受信機のブロック図。
【図５】本発明の例示的なケーブルモデム終端システムに通信し得る、ネットワーク要素のブロック図。
【図６】本発明の原理に従う例示的なプロセスのフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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