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1 セミナー ホームネットワークシステムに関する TTC 標準紹介 統合高速有線ホームネットワーク 送受信器標準化 (G.hn) のご説明 2011 年 7 月 1 日一般社団法人情報通信技術委員会 (TTC) 次世代ホームネットワークシステム専門委員会 SWG3602 鹿田實 ( 公益財団法人 NEC C&C 財団 ) 1

2 本講演の内容 1. ホームNW 向け統合化規格の背景 2.G.9960(PHY) G.9961(MAC) の概要 3.G.9972 ( 共存規格 ) の概要 4. 課題とまとめ 2

3 1. ホーム NW 向け統合化規格の背景 3

4 ホームネットワークの物理層イメーシ 図 家庭内には電話線 同軸ケーブル 電力線 UTP 線等が混在している 現在各配線は あまり相互接続されていない CO PC Home Server TV STB MB FTTH 1G /10G ONU Wireless LAN EB FemtoCell STB MB Access Network (AN) Home Network (HN) ONU Optical Network Unit MB Media Bridge EB Ethernet Bridge STB Settop Box TV Wall Plate Electrical Power Outlet Phone Wall Plate 4

5 G.hn にかかわる有線ホーム NW 規格の動向 G.hn は 3 つの家庭内既存配線 ( 電話線 電力線 同軸線 ) を包含する送受信機仕様 電力線通信においては IEEE 標準 1901 と共通の共存仕様により共存可能 配線形態 同軸線 電話線 電力線 MoCA HD-PLC HomePlug MoCA ITU-T G.hn G.9960(PHY) G.9961(MAC) G.9972 IEEE 1901 HD-PLC HomePlug IEEE 1901(ISP) 共通共存仕様 次世代ホームネットワーク 無線 LAN WiFi Femto など 5

6 ホームネットワーク PHY/MAC レイヤの標準比較 G.hn では既存の配線をそのまま使用できる 規格名 伝送速度 マルチポイン ト対応 使用ケーブル 同軸ケーブル (2 芯 ) 電力線 (2 芯 ) 電話線 (2 芯 ) Ether ケーブル (8 芯 ) G.hn 1Gbps ( 同軸 電話線 ) 300Mbps ( 電力線 ) HomePlugAV 300Mbps HD PLC UPA MoCA Mbps 16 端末 HPNA Mbps Ethernet 1Gbps 要 HAB 6

7 G.hn の制定経緯 2006 年 4 月の中間会合で G.hn 勧告化作業を開始することを決定 HomeGrid フォーラム (2008 年 4 月設立アナウンス ) が支援 2008 年 12 月の SG15 会合で G.9960( 全体アーキテクチャ PHY) として一部仕様をコンセント 2009 年 10 月の SG15 会合で G.9960 を SG 承認 2009 年 10 月の SG15 会合で G.9972(PLC 共存仕様 ) をコンセント 2010 年 1 月の WP1 プレナリ会合で G.9961 G.9960 Amd.1 G.9960 Cor.1 をコンセント 2010 年 6 月の SG15 会合で G.9961 G.9960 Amd.1 G.9960 Cor.1 G.9972 を SG 承認 2010 年 9 月に IEEE は P1901 の PLC 共存制御方式 (ISP) を承認 2011 年 1 月 SG 承認された G.9960 G.9961 G.9972 を発刊 内容の微細な修正は現在も継続中 7

8 G.hn の特徴 通信速度は従来の PLC( 電力線 ),HPNA( 電話線 / 同軸 ) MoCA( 同軸 ) に勝る Ethernet(1Gbps) と同等 既存の配線をそのまま使用できる 家庭内の任意のコンセント ( 電話 電力 同軸 ) 間に 仮想的な PtoP PtoMP 接続 (Virtual Wire) を設定できる 8

9 標準化対象と作成委員会 新規対象の TTC 標準 対応する国際標準 JT-G9960 ( 第 1 版 ) ITU-T G.9960 JT-G9961 ( 第 1 版 ) ITU-T G.9961 JT-G9972 ( 第 1 版 ) ITU-T G.9972 次世代ホームネットワークシステム専門委員会 インタオペラビリティ SWG 物理 リンク層 SWG(SWG3602) サービスプラットフォーム SWG JT-G9960 ( 第 1 版 ) JT-G9961 ( 第 1 版 ) JT-G9972 ( 第 1 版 ) 9

10 標準化を急ぐ理由 G.hnは 3つの物理配線形態を統合する仕様であり 内容はほぼ固まり コンセントに至っているものの 微細な修正が現在も続いており 完成は2011 年 12 月と見られており 当初の予定より2 年遅れと予想 2011 年 1 月発行の仕様はほぼ完成に近く 多方面で開発が既に進められている事から SG 承認版をヘ ースに国内版の制定も早める事が適切と判断した 今後 微細な変更が有ることを配慮して 国内版の仕様書はポインタ方式とした 10

11 2. G.9960(PHY), G.9961(MAC) の概要 11

12 G.hn の基本構成 ネットワーク配線形態は メッシュ スター ツリー バス リング あるいはそれらの組合せが可能で 規定されている最大ノード数は 32 以下 各ドメイン毎に アサインされるドメインマスタが帯域割当など担当ドメインの管理を行う Domain 1 Node F Node I Domain Master Node E Node G Bridge Function to Access Inter Domain Node H Node A Node b Domain Master PON Network Bridge Node C Node d DSL Node K Node J Domain 2 Node b 12

13 G.hn の技術的特長 伝送媒体 : 既存の電話線 同軸ケーブル 電力線 変調復調方式 : OFDM 方式 使用帯域巾 : MHz 媒体ごとに使用帯域が規定されている 200MHz は AnnexC( 日本 ANNEX) のみに記述 目標伝送速度 : 1Gbps 同軸ケーブル 電話線で実現 接続形態 : 同一伝送媒体を複数のノードで共有 媒体アクセス方式 : MAP Based Media Access 同一媒体上で同時複数接続が可能 QoS 制御 : Priority-based QoS/Prameter-based QoS 各 QoS 実現の仕組みは有るが 上位からの制御が未定 セキュリティ : フロー単位に AES による暗号化 13

14 G.hn プロトコルスタック AE1 IDB function (ex D Bridge) AE2 DataLink (G.9961) PHY (G.9960) APC LLC MAC PHY APC LLC MAC PHY APC LLC MAC PHY APC LLC MAC PHY G.hn Medium-Domain1 Medium-Domain1 APC: Application Protocol Entity Interface with AE, flow mapping and generation of CAT LLC: Logical Link Control Encryption, Retransmission MAC: Media Access Control Scheduleing PHY: Physical Layer - Modulation/demodulation IDB: Inter Domain Bridge AE: Application Entity Medium: Transmission Medium 14

15 物理レイヤの特長 同軸ケーブル 電話線 電力線に共通の送受信器を定義している ベースバンド方式とパスバンド方式の選択をアジリティ機能により実現 パスバンド方式により空き帯域に信号を割り当てることが可能 ( 同軸ケーブル伝送で有効な機能 ) 強力な 誤り訂正符号 (LDPC-BC) を使用している デジタル信号処理部 (OFDM ベースバンド信号発生 LDPC 誤り訂正 DLL 部 ) と アナログ信号処理部 で構成される デジタル信号処理部は全媒体共通 アナログ信号処理部は媒体対応に異なる処理となる 送受信器間で NRT(Network Reference Clock) の転送が可能 完全同期網を構成できる 15

16 MAC 関連レイヤの機能 帯域 遅延などの性能を保証した接続 ( パラメータベース QoS) と 割り当てた帯域を複数のノードでシェアして 優先順位を決めて使用する方式 ( プライオリティベース QoS) を同一のフロー内で混在させて設定することが可能 例えば 電話データ TV データはパラメータベース QoS を使用し WEB アクセスはプライオリティベースの QoS を使用 ただし 上位レイヤからの制御方法は この勧告のスコープには入っていない 同一ドメイン内で複数のフローを設定することが可能 32 フロー ( オプションで 250 フロー ) を同時実現可能 16

17 G.hn の MAC cycle structure 例 MAP 部でタイムスロットの構造を指定する CFTXOP(Contention Free Transmission Oportunity) は帯域保証が必要なトラフィックに使用 STXOP(Shared Transmission Opor tunity) はプライオリティタグに基づく優先制御を行うトラフィックに使用 17

18 JT-G9960 に関する補足項目 本標準は 宅内の電話線 同軸ケーブル 電力線あるいはこれらの配線の組合せを使用した ホームネットワーク用送受信器のシステムアーキテクチャと物理層の仕様を規定する 本標準による送受信器は xdsl PON その他のアクセス技術を使用して配信される ホームにおけるトリプルプレイサービスとビジネスサービスに必要なデータ速度とQoSを提供する 本送受信器はOFDM 変調方式を使用し 電磁環境適合性 (EMC) やVDSL2その他のDSLとの周波数適合性 アマチュア無線バンドその他に配慮している 本標準は データリンク層の規定であるJT-G9961と相補関係にあり 両標準を組み合わせて使用することを想定している AnnexC( 日本の為の地域要求仕様 ) を適用し 同軸ケーブルにおける200MHz 帯域を規定している ネットワーク配線形態は メッシュ スター ツリー バス リング あるいはそれらの組合せにおいて 原勧告で規定されている最大ノード数 32 以下の条件で正常動作すること 18

19 JT-G9961 に関する補足項目 本標準は 宅内の電話線 同軸ケーブル 電力線あるいはこれらの配線の組合せを使用した ホームネットワーク用送受信器のデータリンク層の仕様を規定する 本標準は 物理層の規定である JT-G9960 と相補関係にあり 両標準を組み合わせて使用することを想定している JT-G9960( 物理層 ) と本標準によるデータリンク層上で下記のプロトコルに従って本送受信器の機器情報を送信してもよい -JJ ホーム NW 接続構成特定プロトコル ( 第 1.1 版 ) -JJ 端末区分情報リスト ( 第 1 版 ) 本標準の Annex I Ethernet APC (EAPC) を使用する場合 上位層として使用される IEEE の各種プロトコルが正常動作すること 本標準 8.15 章では 電力線上での G.9960/G.9961 (JT-G9960 /JT- G9961) と非互換ネットワークとの干渉を和らげる共存プロトコルとして G.9972 の利用方法を規定している その中において 干渉回避の必要性がない場合のシャットオフ方法を規定している 19

20 3. G.9972( 共存規格 ) の概要 20

21 複数方式共存のメカニズム (1) 時分割により 異なる PLC 方式等にタイムスロットを割り当てる 割り当てられるタイムスロットは TDMS0~TDMS7 の 8 スロット 21

22 複数方式共存のメカニズム (2) ISP 共存方式は IEEE1901 で必須技術として標準化された ( ) ISP 共存方式は ITU-T G.9972 と共通技術である ただし ITU-T では G.9972 は strongly recommend の状態にある 共通技術 IEEE1901 の基本構成 (2010 年 9 月 30 日 IEEE-SA 最終承認 ) 22

23 JT-G9972 に関する補足項目 本標準は 宅内の電話線 同軸ケーブル 電力線あるいはこれらの配線の組合せを使用した ホームネットワーク用送受信器規定である JT-G9960 および JT-G9961 が電力線上で動作するに際し 同一電力線上に他の電力線通信方式が存在する場合 それらと共存できる仕様を規定する 本標準は JT-G9960 および JT-G9961 と相補関係にあり 両標準を組み合わせて使用することを想定している 本標準は JT-G9960 および JT-G9961 を使用する場合 他の電力線通信方式 (IEEE 1901 標準 ) との共存を目的として使用される これらが正常動作すること G.9961 の 8.15 章では 非互換ネットワークが接続される可能性がある場合には 干渉による性能低下を避けることを目的として G.9972 の利用が強く推奨されている 23

24 4. 課題とまとめ 内容の微細な修正は現在も継続中 完成は本年末で 当初の予定より2 年遅れと予想 それだけ細かな問題が多い 日本国内同軸ケーブル向けの200MHz 帯域の規定の確定 各種既存システムへの無影響の明確化 今後の方向性として 無線方式との統合 日本からのupstream 24