Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 2 本日の内容社会環境の変化ネットワークインフラ技術課題モバイルで想定されるネットワーク構成光アクセスネットワーク (PON 方式 ) 動向大容量化の必要性光伝送に関する国際標準化推移デジタルコヒーレント

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せぴあのたけ
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2 Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 2 本日の内容社会環境の変化ネットワークインフラ技術課題モバイルで想定されるネットワーク構成光アクセスネットワーク (PON 方式 ) 動向大容量化の必要性光伝送に関する国際標準化推移デジタルコヒーレントTWDM-PON フロントホール大容量化に向けたマイグレーション案フルコヒーレント通信将来のフロントホール / バックホールの構成例

コネクテッドカーなどの高度 IoT による多数接続の普及 ( 自動運転高度ナビゲーション ) 作業支援ロボットの普及 ( 遠隔医療 / 手術高齢者支援ロボット

3 Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 3 社会環境の変化 2030 年の社会環境高精細仮想空間などのエンターテーメントの普及 (4K/8K 映像配信高臨場感 3D ホログラム ) コネクテッドカーなどの高度 IoT による多数接続の普及 ( 自動運転高度ナビゲーション ) 作業支援ロボットの普及 ( 遠隔医療 / 手術高齢者支援ロボット ) 高臨場感 3D ホログラムコネクテッドカー

光アクセスネットワーク : FTTH およびモバイル基地局 ( 及び張出し局 ) 収容のネットワーク (

経済性 / 信頼性の向上多様なサービスが増えフレキシブルな対応が必要多様なサービスに応じるため装置が複雑化

4 Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 4 ネットワークインフラ技術課題 2030 年に向けての課題多様なサービスの普及でトラヒックの更なる増大光アクセスネットワーク : FTTH およびモバイル基地局 ( 及び張出し局 ) 収容のネットワーク ( モバイルフロントホール / バックホール ) 基盤となる高度な IoT が普及し端末数が更に増大する高性能 / 経済性 / 信頼性の向上多様なサービスが増えフレキシブルな対応が必要多様なサービスに応じるため装置が複雑化光アクセスの技術課題大容量化アクセス特有の課題低コスト化バースト信号対応 (PON 構成適用時 ) ネットワークソフト化 ( アクセス NW の仮想化 )

モバイルで想定されるネットワーク構成セルサイズの縮小によりセル数が増大 ( マクロセルの 100 倍以上 ) 光張出し ( フロントホール ) を構成する光アクセスネットワークの効率化が必要ネットワーク PGW PGW

OSS/BSS SGW SGW Mobile fronthaul (MFH) Mobile backhaul (MBH) スモールセル RRH RH RRH ~ 約 2km 論理パス RRH RH ~ 約 200m UE UE

Subscriber Server PGW : Packet data network gateway SGW : Serving gateway : Base band unit RH : Radio head RRH :

5 モバイルで想定されるネットワーク構成セルサイズの縮小によりセル数が増大 ( マクロセルの 100 倍以上 ) 光張出し ( フロントホール ) を構成する光アクセスネットワークの効率化が必要ネットワーク PGW PGW Core Network MME, PCRF, HSS, etc. OSS/BSS SGW SGW Mobile fronthaul (MFH) Mobile backhaul (MBH) スモールセル RRH RH RRH ~ 約 2km 論理パス RRH RH ~ 約 200m UE UE UE RH マクロセル出展 :TTC-FMN-WP MME : Mobility Management Entity PCRF : Policy and Charging Rules Function HSS : Home Subscriber Server PGW : Packet data network gateway SGW : Serving gateway : Base band unit RH : Radio head RRH : Remote radio head OSS : Operation Support System BSS : Business Support System フロントホール効率化端末通信速度 : 300Mbps 光張出しの回線 : 約 30 万回線光張出しの回線 : 約 3000 万回線 Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 5

6 光アクセスネットワーク (PON 方式 ) 動向光アクセスネットワークでは FTTH に対して PON 構成が導入されている (GE-PON/G-PON) 国際標準化 ITU-T では NG-PON(XG-PON) NG-PON2(TWDM-PON) の標準化まで完了している TDM-PON GE-PON G-PON 10G-EPON XG-PON ユーザ ODN ( パッシブ ) Splitter IEEE G-EPON:1.25Gbps ITU-T GPON:2.5Gbps 局 OLT IEEE G-EPON:1.25Gbps ITU-T GPON:1.25Gbps WDM-PON ユーザ ODN( パッシブ ) TWDM-PON 4 波長で4 倍の容量へ λ1 Splitter 10Gbps 4 波長 λ2 2.5Gbps(10Gbps) 4 波長 λ4 局 OLT OLT OLT OLT λ1 λ2 λ3 λ4 PON:Passive Optical Network,TDM:Time Division Multiplexing TWDM:Time & Wavelength Division Multiplexing Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 6

7 1 波長あたりに必要な伝送容量 [Gbps] 大容量化の必要性モバイルフロントホールに TWDM-PON を導入することで効率化を図る (1 波長あたりのセル収容数が増大するほど効率的な運用が可能 ) 5G 導入以降 ( 本格導入 ) は 1 波長あたり 100Gbps の伝送容量が必要となる 120 l4 仮想 OLT Tr. Tr. Tr. Tr Gbps の収容限界 5G 本格 ( 平均 5Gbps) l G 初期 ( 平均 1Gbps) l1 l3 セルの収容を波長で分ける PON 分岐数 = 波長あたりセル収容数波長数収容数が 1 の場合は P-to-P 接続となる 25Gbpsの収容限界 LTE-A( 平均 600Mbps) 20 10Gbpsの収容限界 P-to-Pの場合効率アップ 1 波長あたりに収容するセル数収容数と必要容量の関係 Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 7

8 Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 8 光伝送に関する国際標準化推移コアで確立した技術をアクセス向けに適用する 25Gbps 4 波 (100G-PON) はこれから標準化される 400GbE の実現は多値変調であり 2025 年以降のアクセスには多値変調の適用が有望標準化団体 2005 年 2010 年 2015 年 2020 年 IEEE リンク 802.3aq 10GbE 802.3ba 100GbE 802.3bm 100GbE Gen bs 400GbE アクセス 802.3ah G-EPON 802.3av 10G-EPON 802.3ca 100G-EPON G.709 コア OTU2/10G G.694: WDM (2000 年以前に勧告 ) G.709 OTU4/100G G.709 Beyond 100G ITU-T/ SG15 アクセス G.984: G-PON NG-PON G.987: XG-PON コア 10Gbps NG-PON2 G.989: TWDM-PON 10Gbps 4 波長 G 新規多値変調 100G- 多値 (QAM) 信号処理 100G-PON 25Gbps 4 波長 2025 年以降適用

9 伝送容量 [Gbps] 多値度アップ Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 9 デジタルコヒーレント TWDM-PON TWDM-PON をベースに波長あたりの多値変調により高速化コアネットワークでのデジタルコヒーレント技術をアクセス向けに改良低コスト化 ( シンボルレート低速 / 多値度アップ ) バースト多値変調の実現コヒーレント技術 : コヒーレント検波を行うことで受信感度及び周波数利用効率を向上する技術であるデジタルコヒーレント技術 : デジタル信号処理によりコヒーレント検波を実現する技術である QAM 10GbE のレート 64QAM 100GbE のレートコア 100G 多値変調のレート 16QAM QPSK/PAM シンボルレート低速変調速度 [Gsps]

10 分岐数フロントホール大容量化に向けたマイグレーション案 1 PON による効率化 :5G 普及以降の光張り出し方式として TWDM-PON は有望 10Gbps or 25Gbps/ 波長 2 デジタルコヒーレント技術による大容量化 :5G の本格的普及期から 6G 導入までのブロードバンド化大容量化低遅延化に対応するためにコヒーレント方式を適用 100Gbps/ 波長 3 フルコヒーレント通信 : 端末速度 10Gb/s を超えるモバイルサービス及び FTTH サービスの提供が可能 2015 年 2020 年 2030 年 LTE:300Mbps LTE-A:1Gbps 5G:4Gbps 5G+:10Gbps 6G 小 CPRI 12Gbps PtoP 光ファイバ CPRI 24Gbps CPRI 100Gbps (WDM) WDM オーバーレイ CPRI 200Gbps (WDM) CPRI 400Gbps (WDM) RoF モバイルサービス RoF (WDM) コヒーレント技術 3Full Coherent 大 GEPON (1Gbps) 10G-EPON (10Gbps) 1TWDM-PON 10Gbps/ 波長 2TWDM-PON 100Gbps/ 波長 2TWDM-PON 200Gbps/ 波長スプリッタ網スプリッタ網 (WDM) FTTH サービス FTTH+ モバイルサービス CPRI(Common Public Radio Interface): マルチベンダ化のための共通インタフェースであり RF 信号をサンプリングしてデジタル化するために端末通信速度の約 16 倍の通信容量を要する Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 10

11 フルコヒーレント通信キャリア周波数の変換技術を確立することで光信号からマイクロ波ミリ波テラヘルツ波までの無線信号を自在に発生できる ( 装置の簡略化 ) セルサイズやキャリア周波数に依存しない無線アクセス方式を実現光ネットワークと無線ネットワークを区別せずに構築可能方式ブロックダイア概要アナログ Radio over Fiber (RoF) RF 信号光源強度変調 RRH 受光器無線信号 RF 信号をそのまま光に変調し受信側では受光器で電気 RF 信号に戻すデジタル Radio over Fiber (DRoF) RF 信号光源サンプリング AD 変換 IQ 変調デジタルコヒーレント受光器 AD 変換 RRH 信号補正 DA 変換 RF 無線信号フィルタ RF 信号をサンプリングしデジタル信号を光に変調し受信側では受光後にアナログ (RF 信号 ) に戻すフルコヒーレント通信ベースバンド信号光源 IQ 変調ベースバンド信号を光で IQ 変調を行い受信側では光から電気への周波数変換器 ( 光電気 ) でダウンコンバートする Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 11 RRH 周波数変換無線信号

12 将来のフロントホール / バックホールの構成例既存からの各種サービスを仮想 PON システムで収容有線 (FTTx) 無線 ( 光張出し /FH BH) を異なる波長で増設可能各種サービスで要求される速度の光トランシーバをラインナップスモールセル (200m 圏 ) RH RH ~10Gbps ~4Gbps RH >10Gbps マクロセル (2km 圏 ) FH( 張出し ) Full Coherent UE FTTH 光アクセス NW >10Gbps ビームフォーミング λ1~λk スプリッタ網活用 BH ビームフォーミング 10G-Tr. 10G-Tr. 100G-Tr. RoF 仮想 OLT 既存 PON/TWDM-PON/ 100G-PON をラインナップ仮想 SW MEC FH: フロントホール BH: バックホール HSS メトロ NW ~ 数 Tbps GW 仮想 EPC (MME) エッジサーバーコア NW クラウドサーバー有無線連携のイメージ図 Copyright 2017 Oki Electric Industry Co., Ltd. 12

本書は一般社団法人情報通信技術委員会が著作権を保有しています内容の一部又は全部を一般社団法人情報通信技術委員会の許諾を得ることなく複製転載改変転用及びネットワーク上での送信配布を行うことを禁止します - 2 -

本書は一般社団法人情報通信技術委員会が著作権を保有しています内容の一部又は全部を一般社団法人情報通信技術委員会の許諾を得ることなく複製転載改変転用及びネットワーク上での送信配布を行うことを禁止します - 2 - 次世代移動体網のフロントホール / バックホールにおけるアクセス網の課題に関する調査報告書第 1.0 版 2017 年 3 月 31 日一般社団法人情報通信技術委員会 THE TELECOMMUNICATION TECHNOLOGY COMMITTEE 本書は一般社団法人情報通信技術委員会が著作権を保有しています内容の一部又は全部を一般社団法人情報通信技術委員会の許諾を得ることなく複製転載