SCATLINE Vol.93 September, 2013 SCATLINE Vol.93 SEMINAR REPORT 光アクセスシステム技術はどこに向かうのか NTT アクセスサービスシステム研究所は伝送系だけではなくアクセス系にかかわるところ全般土木ファイバなど有線だけではなく

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しらんまきい
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September, 2013 SEMINAR REPORT 光アクセスシステム技術はどこに向かうのか NTT アクセスサービスシステム研究所は伝送系だけではなくアクセス系にかかわるところ全般土木ファイバなど有線だけではなくて無線も手がけていますそれら全てをプレゼンするのは時間的に足りないのでここでは最初に基盤設備の重要性を簡単に説明してその後伝送系について詳しく紹介

11 地震の津波でファイバメタルも含めて全て持っていかれました被害状況が一番はっきりしているのはケーブルですファイバ通信系のケーブルを守っている管路が地震津波によってズタズタになりました何故この様な話をするのかというとあれこれ言ってもこれらの設備が守られていないと通信は成り立たないということで設備をしっかり守った上でファイバや装置系も考えてい

1 September, 2013 SEMINAR REPORT 光アクセスシステム技術はどこに向かうのか NTT アクセスサービスシステム研究所は伝送系だけではなくアクセス系にかかわるところ全般土木ファイバなど有線だけではなくて無線も手がけていますそれら全てをプレゼンするのは時間的に足りないのでここでは最初に基盤設備の重要性を簡単に説明してその後伝送系について詳しく紹介していきたいと思います基盤設備の重要性土木設備というか設備関係は 3.11 地震の津波でファイバメタルも含めて全て持っていかれました被害状況が一番はっきりしているのはケーブルですファイバ通信系のケーブルを守っている管路が地震津波によってズタズタになりました何故この様な話をするのかというとあれこれ言ってもこれらの設備が守られていないと通信は成り立たないということで設備をしっかり守った上でファイバや装置系も考えていかなければいけないということですまた有線が途切れてしまった状況下でもモバイルが通信路を確保して守ってくれるそういう意味では有線と無線の連携も取り上げていく必要があると思っています日本電信電話株式会社アクセスサービスシステム研究所第一推進プロジェクトマネージャ木村秀明氏マンホールやとう道は新設すると設備投資に莫大な費用がかかるのでこれを如何にして維持メンテナンスしていくかは現在かなり大きな問題となってきています阪神大震災の被害状況を受けて引っ張り方向だけでなくあらゆる方向に引っ張られるねじ曲げられることに対して管路ファイバを守るためにあれこれと色々なアプローチを取ってきましたこれが 3.11 地震では活かされて地上設備に比べて地下設備の被害率は桁違いに低いそれほど壊れていないという報告がなされていますこの当たりの技術を NTT 研究所がしっかり探求してきたことの成果が今回功を奏したというところですまた点検作業というのは大変な事なのです敷設してから 30 年 50 年経っている設備が多々あって電柱マンホールあるいはとう道が今どういった状況にあるのか調査するのはとてつもなく大変なことですさらに悪いことに社員数が大幅に減っています見た瞬間に不具合が判る高スキルな人というのは確かにいるのですがその人がいなくなったらどうするのかという問題があってこれに備えてハイテク化機械の力で解決しようというのが進められていますコンクリートの非破壊検査という手法でマイクロ波を使ったりデジテルカメラ映像を画像処理したりあるいは超音波を使ったりこれら 3 つの検査を組み合わせて調べている状況です地下設備を新しく敷設するとなると多額の投資が必要ですそこで今ある管路ケーブルをそのまま活用して管路の中を洗浄して内部に新しい管路を敷設してその管路にファイバを通すという技術も開発して今では事業に導入しています設備の老朽化は 1950 年代からの設備が未だに残っているというのが現状ですこれらの点検も含めて如何にして効率よくリニューアルしていくかが今日の大きな課題なのです伝送系の方向性 (1) 社会背景装置系の研究開発を今後どの様に推し進めていくべきかというところから紹介したいと思いますまず考えなければいけないのが社会像ですモバイルも含めて通信の大容量化が急速な勢いで進んでいます映像はスタンダードからハイビジョンさらにはスーパーハイビジョン 4K 8K へと進むにつれて大容量化が進んでいくことになります併せて装置の広帯域化も進んでおり CODEC 符号化技術も異常なくらいの速さで進化しているのでそのあたりを考えた上でアクセス系の伝送容量はどうあるべきか遅延はどうあるべきかを考えていく必要があると思っています FMC(Fixed Mobile Convergence) とモバイルの連携ではオンラインゲームにおいてはやはり低遅延化をどうやって実現するかというのが大きな課題の一つです最近よく言われているのはユビキタス化ということで NTM(Network Traversal with Mobility) もそうですが 1 人が 100 個のノードを持つとして全人口で 100 億個ぐらいのノード間通信にて何もかも管理して差し上げましょうというのもありますあとは少々のことでは通信が途絶えないような高信頼性を如何にして担保するかということですただし大量のエネルギーを使って信頼性を上げるとか多額のコストをかけて信頼性を上げるのではなくてコスト効率を上げながらかつ地球に優しい省エネ化をしつつどうやって装置系を構成していくかというところが大きな課題なのです 18

基本的にはこの 4 つを大きな流れとして取り組んでいかなければいけないと感じていますこの大きな流れを図 1 に示します課金の状況にあるということですそれで通信系はどうあるべきかとなると誰でも簡単に使いたいときに使った分だけ料金を支払うというのを実現していかないと本当の意味でのライフラインとしては何か足りないのではないかという気がしております図 1 社会像 (1) -

マルチ化していくのではないかというのが当方の読みです従来ネットワークはどちらかというと最大値設計です使うか使わないか判らないものに対して基準を決めてそれに対して装置を開発していくということでしたこの流れを汲むと確かに平均レートは上がっていくのですがその中でも使わない人は使わないだから使い方が違う人達の分布が変わってくるのではないかと思っておりますまた大きな流れとしては 10

国外の話なのですがこの地域が世界をリードしているというところもあってそこで今日本では東大を初めとして追いつき追い越せというような感じで研究開発が進められていると思っていますこれらがバックグランドして存在する問題なのです社会像として次に考えるべきことは社会基盤として ICT の重要性です電気ガス水道と同じように

2 基本的にはこの 4 つを大きな流れとして取り組んでいかなければいけないと感じていますこの大きな流れを図 1 に示します課金の状況にあるということですそれで通信系はどうあるべきかとなると誰でも簡単に使いたいときに使った分だけ料金を支払うというのを実現していかないと本当の意味でのライフラインとしては何か足りないのではないかという気がしております図 1 社会像 (1) - 大きな流れ - あと少々気をつけないといけないのは広ダイナミックレンジ化の問題です従来電話は誰も使うメールも誰も使う映像系は見る人は見るしスマートフォンは若い人は使うけれどもお年寄りは使わないこのような状況が益々拡大していくのではないかというのが当方の読みですつまり電話しか使えない人は電話しか使わないヘビートラヒックは使う人は使う要するに使い方が 2 極化 3 極化マルチ化していくのではないかというのが当方の読みです従来ネットワークはどちらかというと最大値設計です使うか使わないか判らないものに対して基準を決めてそれに対して装置を開発していくということでしたこの流れを汲むと確かに平均レートは上がっていくのですがその中でも使わない人は使わないだから使い方が違う人達の分布が変わってくるのではないかと思っておりますまた大きな流れとしては 10 年 ~20 年前 OEIC(Optical Electrical Integrated Circuit) で光と電気を融合すればコストが安くなるのではという話が多々あって当時は雑音の問題でうまくいかなかったところがあったのですが最近シリコンフォトニクスなどのキーワードをよく聞くと思いますがシリコンを使って電気と光をインテグレートしていくというのがたいそう盛んに行われています東南アジア国外の話なのですがこの地域が世界をリードしているというところもあってそこで今日本では東大を初めとして追いつき追い越せというような感じで研究開発が進められていると思っていますこれらがバックグランドして存在する問題なのです社会像として次に考えるべきことは社会基盤として ICT の重要性です電気ガス水道と同じように通信というのはこれがなければどうにもならないという状況になっています通信をライフラインとして考えた場合電気ガス等とは何が違うのかという観点で図 2 にまとめてみました電気ガス等はコンセントをひねれば出てきます通信は契約してそれぞれの契約に応じて色々設定しなければいけないし大変なのは ONU(Optical Network Unit) フレッツなんとかがあって家で使おうとしてもなかなか難しいというのがやはりここが電気水道等とは違うところです課金には定額制や他に色々ありますが従量制のような使った分だけ払えば良いでしょうといった課金制度もある最近では従量課金も重要視されてきていますが今はこのような固定図 2 社会像 (2) - 社会基盤としての ICT の重要性 - さらにアクセス系に要求される課題について考える必要性があります図 3 に示すように色々な課題があると思っていますリッチコンテンツ帯域を必要とするようなものが普及してきます昨今話題なっているのは M2M(Machine to Machine) でこれの ICT をどうやって高度化していくか無線は重要なインフラになっているので無線をどうやって有線に取り込んでいくかを考えていかなければいけませんそれではアクセス系で収容しようとしたときにどんな課題があるのかというとトラヒックの増加あるいはダイナミックレンジしだいでその分布が変わることに対して設備をどのように設置していくかを考える必要がありますこれに伴って待機率が上がると電力が上がるという法則があるのでこの当たりをどのように抑えていくかデバイステクノロジーで抑えるという方法がありますがこれ以外にアーキテクチャーや伝送方式これら 3 つの組み合わせで如何にして電力を抑えていくかを問われています図 3 社会像 (3) -アクセス系に要求される様々な課題- アルカテルルーセントベル研では今の電力は理論的には 1000 分の1に抑えるのは可能だといった研究開発も進められていますのでこの当たりの考え方が本当に正しいかどうかも含めて電力については色々探究していく必要があるのではないかと思っていますあとよく言われるのは色々なサービスがリリースされて 19

それで色々な機能が欲しくなってきますこの実現のためにハードウエアを替えるというのはやはりコスト的に割が合わないので機能追加や変更に対してどの様にして簡単にインテグレートしていくのかが大きな課題です (2) アクセス系の研究開発動向アクセス系の研究開発の方向性を示したのが図 4 ですシナリオは色々あったと思いますがメタルで提供していたものが光になって

波長を利用したり光デバイスをうまく利用したりするような技術でもってフレキシブルなネットワークが作れるのではないかと最近は考えています結果としてそれが産業界を盛り上げて負のスパイラルではなく正のスパイラルに入って色々な技術が弾込めされてその当たりも考えながらアクセス系の研究開発を進めていかなければいけないと思っておりますアクセス系の進展は STM-PON から B-PON

Optical Network) から ATM-PON(Asynchronous Transfer Mode-PON) B-PON(Broadband-PON) とあって今は GE-PON(Gigabit Ethernet-PON) を使っていますが今後これが 10Gb/s になりその後 100Gb/s になると思います恐らくスーパーハイビジョン 4K 8K 問題もあって 10Gb/s

3 それで色々な機能が欲しくなってきますこの実現のためにハードウエアを替えるというのはやはりコスト的に割が合わないので機能追加や変更に対してどの様にして簡単にインテグレートしていくのかが大きな課題です (2) アクセス系の研究開発動向アクセス系の研究開発の方向性を示したのが図 4 ですシナリオは色々あったと思いますがメタルで提供していたものが光になってサービスの速度に対してネットワークが遅かったということもあって速度を速くすればそれに見合ったサービスが出てきました 10 年前はこういう時代だったわけですありました本当にそれで良いのかというのが最近思うところで 10Gb/s 以降はコア系で使われている技術をアクセス系でも使えるような仕組み光技術をもう少し活性化する次なる技術を弾込めする領域を造っていく必要があるという思いがあって波長を利用したり光デバイスをうまく利用したりするような技術でもってフレキシブルなネットワークが作れるのではないかと最近は考えています結果としてそれが産業界を盛り上げて負のスパイラルではなく正のスパイラルに入って色々な技術が弾込めされてその当たりも考えながらアクセス系の研究開発を進めていかなければいけないと思っておりますアクセス系の進展は STM-PON から B-PON GE-PON と来ていますがこれを振り返っているのが図 5 に示す FTTx(Fiber To The x) の実用化の歴史です STM-PON B-PON GE-PON と速度を上げながら来ていますが今の GE-PON が 10 年ぐらいは使われるような状況です図 4 アクセスシステム系研究開発動向 STM-PON(Synchronous Transfer Mode-Passive Optical Network) から ATM-PON(Asynchronous Transfer Mode-PON) B-PON(Broadband-PON) とあって今は GE-PON(Gigabit Ethernet-PON) を使っていますが今後これが 10Gb/s になりその後 100Gb/s になると思います恐らくスーパーハイビジョン 4K 8K 問題もあって 10Gb/s ぐらいまでは行くとは思いますがその先がこのままの流れで行くかどうかは疑問を感じています確かにモバイル系のトラヒックは増えていますがアクセス系なのでコア系に集めたところのトラヒックは上がっていきますがアクセス系のところが本当に 100Gb/s 必要かというのはいささか疑問に思いますそういう意味ではトラヒックの伸びを示す図 4 の矢印が水平方向に折れ曲がっていますがこういう流れをたどるであろうとある意味で希望的観測を示しておりますもう一つ抑さえておかなければいけないのが 10Gb/s ぐらいまではアクセス系は太くなると思いますがそれ以降は太くなるプラス何か違う軸でもって進んでいくところですフレキシブル化というのはユーザーのニーズに合わせてネットワークがダイナミックに変わっていく SDN(Software Defined Networking) のようなソフトウエア型のネットワークの一つであるかもしれませんがどちらかというとこの柔軟性のある方向に舵を切っていく必要があるのではないかなと思っていますこれまでは TDM(Time Division Multiplexing) での高速化をずっと続けてきています TDM ではどこに力を入れるかというと電気デバイスのところですそういうわけで GE-PON では 1Gb/s のバースト用レシーバーが必要です 10Gb/s ではそのまた 10 倍のバースト用受信機が必要になる送信系も同様で TDM はどちらかというと電気デバイスに依存するところが図 5 FTTx システム実用化の歴史この GE-PON の後の 10GE-PON の標準化も終わっているので次は次世代 PON が来るだろうというところを図 6 は示しています図 6 次世代 PON システム標準化動向次世代 PON の標準化は IEEE ではベンダー中心で ITU-T/FSAN ( International Telecommunication Union-Telecommunication sector/ Full Service Access Network) では旧キャリアが主体オペレーターが中心の会合です ITU-T/FSAN では NG-PON(Next Generation-PON) ということで会合が持たれておりこの先 NG-PON2 さらに Post NG-PON2 といった標準化活動が進められると思います 20

ITU-T の下にオペレーターが集まってそこに寄書を出すとか連携を取るような場が FSAN ですその中での検討のシナリオを簡単に図 7 にまとめています 10GE-PON は NG-PON2 の会合でほぼ決まりました次なるターゲットは TWDM-PON(Time and Wavelength Division Multiplexed-PON) と呼ばれていますが TDM-PON(Time

このような方向で検討することが決まっておりますただし図 7 の TWDM-PON のところに Option WDM Overlay とありますが別の考えを持っている人達がいてコヒーレントを使って距離を延ばすことを考えているようです TDM ではやはり DBA(Dynamic Bandwidth Allocation) とかで遅延が生じるのでそういう意味ではモバイル系というのは

アメリカの OFC (Optical Fiber Communication Conference and Exposition) 会合でもこの当たりの検討に向けたワークショップが開かれるという状況になっておりますか効率的に動き易いネットワークを考えておかないといけないです全取替するそのような投資は無理それではサービスが打てないそれでは儲からない

4 ITU-T の下にオペレーターが集まってそこに寄書を出すとか連携を取るような場が FSAN ですその中での検討のシナリオを簡単に図 7 にまとめています 10GE-PON は NG-PON2 の会合でほぼ決まりました次なるターゲットは TWDM-PON(Time and Wavelength Division Multiplexed-PON) と呼ばれていますが TDM-PON(Time Division Multiplexed-PON) をさらに波長で束ねていくものです例えば赤色 (1 波 ) の TDM-PON で足りなかったら青色 (2 波目 ) を追加してそれをまた TDM に乗せて 10Gb/s+10Gb/s で計 20Gb/s に 8 色 (8 波 ) 利用したら計 80Gb/s になるというような追加型の波長多重を TWDM-PON と呼んでいますがこのような方向で検討することが決まっておりますただし図 7 の TWDM-PON のところに Option WDM Overlay とありますが別の考えを持っている人達がいてコヒーレントを使って距離を延ばすことを考えているようです TDM ではやはり DBA(Dynamic Bandwidth Allocation) とかで遅延が生じるのでそういう意味ではモバイル系というのは今の基準では装置に対する遅延の増加は許されていないところもあるようです遅延に関する条件が厳しいので電気制御をしない生のWDM を使って装置間を結んで情報伝達するためにオプションとしての WDM Overlay ということでコヒーレントも含めて検討に加わっているということですこの先はあまり見えていないのですが Post NG-PON2 ということで今は議論がなされようとしていますアメリカの OFC (Optical Fiber Communication Conference and Exposition) 会合でもこの当たりの検討に向けたワークショップが開かれるという状況になっておりますか効率的に動き易いネットワークを考えておかないといけないです全取替するそのような投資は無理それではサービスが打てないそれでは儲からないこれでは負のスパイラルに陥ってしまいます図 8 アクセス系への要求条件 (4) 色々な多重伝送技術ネットワークで多大な費用がかかるのは最初は設備投資もそうですがやはり運用コストです管理していくのに異常と思えるほどのコストがかかっていますこれを如何にして 2 分の 1 に 3 分の 1 にしていくのか更にどうやって 10 分の 1 にしていくのかというところが今の課題ですまたトラヒックが増える即ち電力が増えるという理論は今ではもはや通用しませんトラヒックが 10 倍になっても電力は今と同じ効率が 10 分の1にならないともはやネットワークは保たないという状況に今やなってしまっているのが実状です最初に TDM 伝送技術について簡単に説明します図 9 に示します図 7 FSAN NG-PON Task Group での検討シナリオ (3) アクセス系への要求条件アクセス系への要求条件としてはまずはネットワークの信頼性をどうやって担保するかでありその次は将来のマイグレーションを考えておかないといけないということですネットワークは継続して稼働しているものであって新しいネットワークに移るときのつなぎがスムーズに行われるように初めから考えておかなければいけないということですアクセス系への要求条件を図 8 に示しますあとは最近はサービス系からの要求が結構強いというのが挙げられますこういうサービスを考えたのだがネットワークは今こういうのをサポートできていないのでできるようにしてもらえるのか? というのが最近の状況ですこのようないつ来るか判らない要求に対して如何にして効率よく動ける図 9 伝送技術 -Time Division Multiplexing- TDM というのは STM-PON B-PON も含めてその後採用されてきた時間軸にデータが流れる方式です下りは OLT (Optical Line Terminal) 側から連続的にユーザーそれぞれに対応したパケットを流してユーザーがそれぞれ自分のところを取り出すという方式です上りが結構難しくて距離が違うと下手をするとスプリッターのところでぶつかってしまいますそのため OLT と ONU はぶつからないように伝送時間を測ってスプリッターのところで信号が並ぶように OLT ONU の間でタイミングを調整しています実は欠点があって距離が異なったりレーザーの光の質が変わったりしてレベル差が生じると強い信号の後の弱い信号の抽出が難しくなりますバ 21

ースト対応という技術が必要で今のところ 10Gb/s まで対応できている状況ですこれを 100Gb/s まで持っていくとなると LSI のバースト対応は無理だろうということで TDM の限界が見えてきたような状況です次に控えている技術というのが WDM ですこれは単純で時間軸上に並べた場合を図 10 に示していますがこれは別に時間軸で重なっていても構いませんユーザー当たり 1

40Gb/s にしてしまうということで数年前に LSI を試作しました実はこの LSI は色々な本数の波が出せるということで色々なレートに対応したフレキシブル MUX ということで WDM が当たり前になったときのために NTT 研究所としてはこういった開発を行っていたということの一例ですとめて利用するのではなく

Multiplexing) さらに先の技術を NTT としても検討しているということです CDM の適用領域は FDM よりももっと波が重ねられて詰めて使える OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 的な使い方でさらにセキュリティが向上します NTT 研究所としては技術的に検討準備しているという状況ですただし

Multiplexing) 周波数多重です図 11 に示します想定されるアクセス系研究開発の方向性のシナリオというのを図 13 にまとめてみました 2 つのシナリオが想定されますシナリオ 1 は高速広帯域化の過去からの流れがそのままずっと続いていくという見方ですシナリオ 2 はユーザーの利用形態も考えると高速広帯域化の勢いは鈍化するのではないかという見方です図 11

5 ースト対応という技術が必要で今のところ 10Gb/s まで対応できている状況ですこれを 100Gb/s まで持っていくとなると LSI のバースト対応は無理だろうということで TDM の限界が見えてきたような状況です次に控えている技術というのが WDM ですこれは単純で時間軸上に並べた場合を図 10 に示していますがこれは別に時間軸で重なっていても構いませんユーザー当たり 1 波でも 2 波でもよくそれぞれをデータとして取り出す方法です信号間の干渉は基本的になく同じ強さの光が連続して来るのでバースト対応能力はそれほど高くなくても良いということです図 10 は WDM と言いながらもう少し複雑にしたもので OLT から例えば 40Gb/s の信号を送りたいのに 1 波当たり 10Gb/s しか能力がない場合 4 波に分けて送ることで 4 つを集めて 40Gb/s にしてしまうということで数年前に LSI を試作しました実はこの LSI は色々な本数の波が出せるということで色々なレートに対応したフレキシブル MUX ということで WDM が当たり前になったときのために NTT 研究所としてはこういった開発を行っていたということの一例ですとめて利用するのではなく個々に細かく割り当てて利用する場合のサービス提供方式としての利用が考えられます 10 年ぐらい前から検討しているといった状況です光テクノロジーを十二分に活用している技術ですさらにその次の技術というのが CDM(Code Division Multiplexing) 符号分割多重です図 12 に示します光の CDM ということで OCDM(Optical Code Division Multiplexing) さらに先の技術を NTT としても検討しているということです CDM の適用領域は FDM よりももっと波が重ねられて詰めて使える OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 的な使い方でさらにセキュリティが向上します NTT 研究所としては技術的に検討準備しているという状況ですただしこれが実際に導入されるのは 2030 年頃のことであり欧州当たりで最初に導入されるのではないかと思っています図 12 伝送技術 -Optical Code Division Multiplexing- アクセス系研究開発の方向性図 10 伝送技術 -Wavelength Division Multiplexing- さらに FDM(Frequency Division Multiplexing) 周波数多重です図 11 に示します想定されるアクセス系研究開発の方向性のシナリオというのを図 13 にまとめてみました 2 つのシナリオが想定されますシナリオ 1 は高速広帯域化の過去からの流れがそのままずっと続いていくという見方ですシナリオ 2 はユーザーの利用形態も考えると高速広帯域化の勢いは鈍化するのではないかという見方です図 11 伝送技術 -Frequency Division Multiplexing- 周波数といっても無線でいうところの周波数とは違い先ほどのWDM でいうところの波長と同じWavelength のことですなにゆえ波長と呼ばないで Frequency と呼んでいるかというと WDM より波長間隔をもの凄く細かく縮めて色々なサービスを束ねて送れるものだからですこの方式は多くのサービスが提供されていて色々なタイプのユーザーがいて波長をま図 13 想定されるアクセス系研究開発の方向性のシナリオ昔は回線の伝送速度はアプリケーションが必要とする速さに達していませんでしたそれ故伝送速度は伸びてきたのであって最近はどちらかというとアプリケーションは伝送帯域をそれほど必要としない方向に向かっているように思います 22

Human と Machine の処理能力の限界を考えたとき回線に要求される帯域はどれぐらいかテレビを見るときのことを考えてみると高精細画像にしても人間の目はそんなに処理能力がなく例えば自分が見ているところだけ高精細にすれば良いのではないか実はこういう技術開発は 20 年ぐらい前にあったのです要するにネットワークはすでに人間の処理能力を超えているのではないか

Machine to Machine の帯域だけが増大するのでしょう Machine といってもセンサーなどではなくコンピュータ間やサーバー間のことを意図しています (1) 高速広帯域化のシナリオ GE-PON から 10GE-PON まで進んでその後はどの方向へ向かうかはどういったサービスが現れるかに依存すると思っています 100Gb/s 級超高速広帯域化がもたらす新たな世界

広帯域になると突き詰めて考えると本当にこんな世の中になってくる可能性もあるのではないかということで考えてみました新たな世界というのはさておき現在の状況を図 15 に示します伝送路の高速広帯域化というのはやはり必要です現状の B フレッツ光などは GE-PON で構築されており 10 倍に広帯域化される 10GE-PON が次のターゲットということです NTT は平成 15

6 Human と Machine の処理能力の限界を考えたとき回線に要求される帯域はどれぐらいかテレビを見るときのことを考えてみると高精細画像にしても人間の目はそんなに処理能力がなく例えば自分が見ているところだけ高精細にすれば良いのではないか実はこういう技術開発は 20 年ぐらい前にあったのです要するにネットワークはすでに人間の処理能力を超えているのではないかターゲットとなるのは人間ではなくて Machine to Machine それも低遅延で処理能力のあるマシンを相手にしたときに高速広帯域化は必要となる人間動物をターゲットにするときはもっと低いレベルで十分であるここのところがシナリオ 1 とシナリオ 2 の分かれ目になるのではないのかと思っています Human to Human や Human to Machine から分かれて Machine to Machine の帯域だけが増大するのでしょう Machine といってもセンサーなどではなくコンピュータ間やサーバー間のことを意図しています (1) 高速広帯域化のシナリオ GE-PON から 10GE-PON まで進んでその後はどの方向へ向かうかはどういったサービスが現れるかに依存すると思っています 100Gb/s 級超高速広帯域化がもたらす新たな世界ということで考えてみました図 14 に示します 100Gb/s というのはやはりもの凄い伝送容量なのです生の情報が伝わってくるつまり間に CODEC 処理など何もなくて本当に生で情報が飛んでくる世界では何ができるのだろうかと色々と考えてみました界になってしまうということです本当にこうなったときに世界の経済や日本の経済がどうなってしまうのという心配はありますが伝送路が高速広帯域になると突き詰めて考えると本当にこんな世の中になってくる可能性もあるのではないかということで考えてみました新たな世界というのはさておき現在の状況を図 15 に示します伝送路の高速広帯域化というのはやはり必要です現状の B フレッツ光などは GE-PON で構築されており 10 倍に広帯域化される 10GE-PON が次のターゲットということです NTT は平成 15 年から研究開発しています現在の状況はスタンバイ状態で需要があれば今すぐにでも導入できる状態にあると思っていただければよろしいかと思いますベンダーやメーカーにも 10GE-PON の開発に携わっていた方もおられると思いますが同様にその方達も待ち遠しいことと思います 10GE-PON をまずは日本に場合によっては海外もあるかもしれませんが導入していきたいと思っています現在相互接続性検証が行われている状況です図 15 高速多種多様なサービス実現に向けて -10G-EPON- 図 Gb/s 級超高速広帯域化がもたらす新たな世界最終的にリアルビジネスとバーチャルビジネスに集約されると思いますリアルビジネスである物流はパーソナル物流へと向かう通信手段 ( 例えば電話機 ) さえあればコンビニエンスストアから色々な物を宅配が直ちに運んできてくれる物流がキチンと発展してさえいれば通信と物流だけで世の中の役割は終わってしまうという人間味の無い悲しい世界が存在するこれがリアルビジネスですバーチャルビジネスというと最近 Web で色々な買い物ができるがデパートに行かなくても行った雰囲気を味わうことが出来る伝送路が高速広帯域になるとこれが本当にリアルになってしまい要するにデパートとかそういった店舗がなくても家に居ながら欲しい物はどこでもアクセスでき結局実態のないバーチャルな空間と物を運んでくれる物流だけの世図 16 が現在 NTT 研究所で所有している 10GE-PON のONU と OLT の試作機です 10G-ONU は 1G-ONU と同じぐらいのサイズで消費電力も多少異なる程度です 10GE-PON は基本的には 64 分岐まで対応しています 128, 250, 512 分岐も可能ですが距離が短くなります距離は基本的には 20km まで提供可能です早く企業に導入していきたいと思っていますがこれはシナリオ 1 の 10Gb/s あるいはその次の 100Gb/s に向けた話です図 16 10G-EPON 研究開発状況 - 装置概要 - (2) 帯域フレキシブル化のシナリオ次にシナリオ 2 ということでダイナミックレンジの拡大 23

即ち帯域のフレキシブル化について説明します図 17 に示すダイナミック光ネットワークシステムというのは必要帯域に応じて波長を割り当てるというものです波長の使い方その波長の中の時間軸の使い方も自由にさせて全体としてエネルギー効率を上げるようにしていますユーザーの使い方に合わせて一人一人が自分のネットワークを持っているようなイメージとなります基本的な考え方として

ダイナミック光ネットワークシステム中継系のコアネットワークでコヒーレント通信が使われていますがこれをアクセス系にも適用して物理的な速度は 1Gb/s あるいは 10Gb/s しかなくても伝送容量としては 100Gb/s あるいは多少言い過ぎかもしれませんが 1Tb/s を実現するこれぐらいまでは経済的に実現できるということで

の技術で製作した適応型等化器を使うと信号が分離できて高速のデータ通信が転送できています図 18 ディジタル信号処理技術 - 多値信号のメリット - 帯域可変技術というのを図 20 に紹介します波長多重というのは最初からその波長のレーザーを用意しておく必要があるこの技術はそれが要らない波長スイープ光源普通のレーザーですがこのレーザーにかける電圧あるいは電流を変えると波長がシフトする

研究という意味ではどこかに応用できるのではないかと思って前向きに取り組んでいます図 20 帯域可変技術 - 波長スイープ技術 - 光で通信に使える波長帯は実際にはそんなに無いのです図 21 を見ると O-band のところは GE-PON の上りで使っています S-band と C-band は同じく GE-PON の下りで使っています 10GE-PON では O-band と

7 即ち帯域のフレキシブル化について説明します図 17 に示すダイナミック光ネットワークシステムというのは必要帯域に応じて波長を割り当てるというものです波長の使い方その波長の中の時間軸の使い方も自由にさせて全体としてエネルギー効率を上げるようにしていますユーザーの使い方に合わせて一人一人が自分のネットワークを持っているようなイメージとなります基本的な考え方として光を使えば電力が下がると一般的には言われています基本的な理論としてはある意味正しいと思えるので WDM とかその辺の技術を活性化させて産業界を活性化するとともに今まで電気で張られていた回線を光に替えてネットワークを構築することで電力削減にも貢献することが必要かなと思っています図 19 ディジタル信号処理技術 - 適応型等化器 ( 原理確認 )- 図 17 ダイナミック光ネットワークシステム中継系のコアネットワークでコヒーレント通信が使われていますがこれをアクセス系にも適用して物理的な速度は 1Gb/s あるいは 10Gb/s しかなくても伝送容量としては 100Gb/s あるいは多少言い過ぎかもしれませんが 1Tb/s を実現するこれぐらいまでは経済的に実現できるということで現状のコアネットワークの技術をそのままアクセス系に応用していくのも一つの解ということです世界の動きも皆その方向に向かっていますがディジタル信号処理を使ってネットワークを如何に高速化していくかを NTT 研究所は問われています図 18,19 に多値化のメリット実験結果を示します符号化方式は光多値信号と呼ばれており実験結果を見るとそのままでは埋もれてしまっている信号が NTT の技術で製作した適応型等化器を使うと信号が分離できて高速のデータ通信が転送できています図 18 ディジタル信号処理技術 - 多値信号のメリット - 帯域可変技術というのを図 20 に紹介します波長多重というのは最初からその波長のレーザーを用意しておく必要があるこの技術はそれが要らない波長スイープ光源普通のレーザーですがこのレーザーにかける電圧あるいは電流を変えると波長がシフトする信号に同期させて電圧を変えてそれにそれぞれデータを乗せてそれを時間軸に合わせて乗せて取り出すユーザーごとに波長と時間軸が与えられている普通のレーザーを利用してそれにかける電圧を制御することで可変波長光源になってしまうという技術ですただしレーザーは電圧をそんなにダイナミックに変えられるように作られていないので信頼性の観点からは大丈夫かなというところがありますが研究という意味ではどこかに応用できるのではないかと思って前向きに取り組んでいます図 20 帯域可変技術 - 波長スイープ技術 - 光で通信に使える波長帯は実際にはそんなに無いのです図 21 を見ると O-band のところは GE-PON の上りで使っています S-band と C-band は同じく GE-PON の下りで使っています 10GE-PON では O-band と L-band の波長の短い方を使っていますそれなら空いているところを利用すればよいのではとなるのですがファイバには吸収帯があって使える帯域は限られているファイバの検査のために 1,650nm を使っているがここから長波長の方は減衰が大きくて距離が稼げない 1,200nm より短波長は多モード領域となってやはり距離が出せない概ね 1,200nm 帯 1,400nm 帯 1,500nm 帯のところがターゲットとなります WDM で利用しても使い切ってしまったらその先はどうするのかこんなことも NTT は検討しています 1,100nm 帯の 24

ところを使ってみたらどうなるのか正常分散の影響があっても信号は送れるのか結果としてファイバによってはこの当たりからマルチモード領域に入るので何とか使える逆に高速広帯域化ができるのではないかという結果も出ていますネットワークに何が必要かというと利用者がネットワーク上にある自分のバーチャルを見に行くとき

に示します今クラウドが色々な意味で使われていますがデータというのは基本的にはクラウド上というかどこかのデータセンターにありデータセンターが究極的にはワンチップ化してそのワンチップの中に利用者のデータが全部あってチップの上で動作しているそれを利用者が覗きに行っているという世界が

8 ところを使ってみたらどうなるのか正常分散の影響があっても信号は送れるのか結果としてファイバによってはこの当たりからマルチモード領域に入るので何とか使える逆に高速広帯域化ができるのではないかという結果も出ていますネットワークに何が必要かというと利用者がネットワーク上にある自分のバーチャルを見に行くときこの間を如何にして低遅延で処理していくかが大きなキーになるのではないかと思っています図 21 波長は足りるのか - システム利用波長領域 - 図 22 将来のネットワークシステムはどうなるのか - イメージ - 将来に向けて最後に将来のネットワークシステムはどうなるかというイメージ究極のイメージを図 22 に示します今クラウドが色々な意味で使われていますがデータというのは基本的にはクラウド上というかどこかのデータセンターにありデータセンターが究極的にはワンチップ化してそのワンチップの中に利用者のデータが全部あってチップの上で動作しているそれを利用者が覗きに行っているという世界が最終的なネットワークのイメージではないかと考えていますそれは実現不可能かもしれませんが本講演録は平成 25 年 3 月 15 日に開催されました SCAT 主催の第 89 回テレコム技術情報セミナーテーマ光アクセスシステム技術はどこに向かうのかの講演要旨です * 掲載の記事写真イラストなどすべてのコンテンツの無断複写転載公衆送信等を禁じます 25

基本的にはこの 4 つを大きな流れとして取り組んでいかなければいけないと感じていますこの大きな流れを図 1 に示します課金の状況にあるということですそれで通信系はどうあるべきかとなると誰でも簡単に使いたいときに使

基本的にはこの 4 つを大きな流れとして取り組んでいかなければいけないと感じていますこの大きな流れを図 1 に示します課金の状況にあるということですそれで通信系はどうあるべきかとなると誰でも簡単に使いたいときに使 SEMINAR REPORT 光アクセスシステム技術はどこに向かうのか NTT アクセスサービスシステム研究所は伝送系だけではなくアクセス系にかかわるところ全般土木ファイバなど有線だけではなくて無線も手がけていますそれら全てをプレゼンするのは時間的に足りないのでここでは最初に基盤設備の重要性を