次世代ブロードバンド技術の利用環境整備に関する研究会 2007 年 1 月 29 日プレゼン資料 資料 2-2 ブロードバンドアクセス技術の取り組み 平成 19 年 1 月 29 日 日本電信電話株式会社 坪川信
内容 1. 光アクセス網における課題と技術 2. 光アクセスシステム PON 技術 映像配信技術 アップグレードに向けた技術 3. 無線アクセスシステム 多様な方式 固定アクセス技術 4. 終わりに 2
一般的なアクセス網の構成 アクセス点 (PON の場合 スフ リッタ設置 ) 収容ビル お客さま宅 ONU 配線点 ( き線点 ) IDM OLT 配線系設備 幹線系設備 所内系設備 平均 2.2km 程度 3
光ファイバ網における課題と技術 光の大量開通期だけでなく それ以降の大量光設備の維持 運用期を含めた長期的視点からの所外設備の設計 建設 保守 運用が重要 お客さま宅 光ファイバの収納性向上接続替え等の簡易化 光配線法 : 需要動向 ( 黎明期から普及期へ ) に応じた合理的な配線設計技術メタル網との共存 光へのマイク レーション 収容ビル 設備の効率的な運用を図る所内配線管理技術 IDM OLT ONU 引落としや宅内配線の簡易化 ( 取り回しを簡単に ) 光施工の DIY 化 地下管路の有効利用を図るケーブル多条収容技術 信頼性向上 派遣稼動低減のための遠隔試験 監視 切替技術 4
曲げフリー光コード 曲げ 折り 結び 状態でも通信可能な光コードを開発 メタル並みの取扱いが可能で 光配線の美観向上 適用例 直角曲げ状態 束ね状態 折り返し状態 ONU PC 光コネクタローゼット 結び状態 5
光カールコード 柔軟でコンパクトな接続 伸び率 400% を実現 6
フレッツサービスとアクセスシステム ビルタイプエンタープライズタイプビジネスタイプベーシックタイプ - - - お客様 MC 100Mbps /1Gbps NTT OLT ISP -A マンションタイプ 光スフ リッタをマンション内設置する PON 適用形態も有る - - - MC 100Mbps /1Gbps OLT 地域 IP 網 ハイパーファミリータイプ 光プレミアムファミリータイプ ONU 1Gbps 1:8 光スフ リッタ GE-PON 1:4 OLT ISP -B 7
GE-PON システム IEEE802.3ah(EFM:Ethernet in the First Mile) 標準のアクセス方式 上り下り 1Gb/s の伝送容量 将来需要に応えられる広帯域なアクセスパスを確保 Ethernet 技術活用による大幅コストダウン ユーザ宅 上りは TDMA 設備センタ Ethernet パケット ONU 時間 ONU OLT 地域 IP 網等のコアネットワーク UNI ONU 32 分岐光スフ リッタ 8
光アクセスシステムの変遷 イーサネットは 3~4 年で伝送速度が 10 倍のペースで高速化 PON 方式は 7~8 年遅れてアクセス市場に登場 Bit rate (bps) 10G GbE-MC 1G 100M-Ether MC[IEEE802.3] 100M STM-PON [ 独自 ] 10M MC 方式 10GbE-MC PON システム 600M B-PON ( 上り150M) [FSAN, ITU-T] GE-PON [IEEE802.3] 次世代アクセス方式 1M ADSL FSAN, ITU-T 100k 1998 2000 2002 2004 2006 Year 9
PON システムの変遷 高速化の追求 伝送装置の経済化イーサーネット技術との融合 (GE-PON) 名称 STM-PON B-PON GE-PON (1000BASE-PX) 標準化機関 最大速度 上り下りの多重方法 NTT 独自仕様 16Mbit/ 秒 時間軸圧縮多重 (TCM) ITU-T G.983 シリース 下り 622Mbit/ 秒上り 156Mbit/ 秒 波長多重 (WDM) IEEE 802.3ah 1.25Gbit/ 秒 データ転送 STM ATM Ethernet 商用導入年 1997 1999( 専用線 ) 2002(FTTH) 2004 10
サービスの拡張 : トリプルプレイ 放送波をそのまま波長多重で伝送し トリプルプレイ ( 高速インタネット 映像 VoIP) を実現 インターネット通信上りインターネット通信下り映像将来の予備 1.26 1.36 1.48 1.50 1.55 1.6 (μm) 3 波長 通信用宅内装置 映像用宅内装置 インターネット通信上り (1.31μm) インターネット通信下り (1.49μm) 多チャンネル映像 (1.55μm) 波長多重 分離素子 通信用光送信装置 映像用光送信装置 11
RF 信号による映像伝送方式 伝送方法 光送受信器の構造 伝送時の雑音耐力 伝送路の歪み耐力 AM 直接伝送方式周波数多重信号をそのまま伝送 NTSC 64QAM (Analog) (Digital) f 90 770 MHz (FM 一括変換方式に比べて単純 ) ( 雑音の影響を受け易い ) 光信号の多分配が困難 ( 伝送路歪みの影響を受け易い ) 高スペックの光増幅器が必要 周波数多重信号をFM 信号に一括変換してから伝送 FM 一括変換 NTSC (Analog) ( やや複雑 ) FM 一括変換方式 64QAM (Digital) f 90 770 MHz 500 MHz 6 GHz ( 雑音の影響を受け難い ) 光信号の多分配が容易 ( 複数地点での受信が容易 ) ( 伝送路歪みの影響を受け難い ) 安価な光増幅器が利用可能 f 12
IP 方式による映像伝送 :DTV over IP(IP マルチキャスト ) 実験 OFDM DEMOD 7 チャンネル (NHK+ 民法 ) スクランブラ IP 処理 IPv6 網環境でIPマルチキャスト映像配信 ( 総務省実験 ) を実施 平成 18 年 8 月 1 日情報通信審議会情報通信審議会 地上デジタル放送 ~ 行政の果たすべき役割 (33 次答申 ) において 2011 年全デジタル化に向けて IP マルチキャストも補完手段の一つとして 諸問題に取組んでいくことが記述される エッFEC ッジジエンコーダルNTT ルGE- FEC IP-TV 商用 IPv6 ーGE- ーONU デコーダセットエタ商用網タOLT ヘッドエンド転送局収容局実験宅 ( 三鷹 ) スイッチ 全チャネル転送 GE-PON 1 チャンネル MPEG2-TS (HDTV) ~20 Mbps ストリーム / チャンネル エッジルータと IP-TV セットでチャンネル選択機能を実現 13
更なるシステム大容量化に向けて 1Gbps アクセスを超える 将来のアクセス方式へのアプローチ 既存の PON インフラを活かせるサービス拡張実現が 1 つの鍵 TDM-PON の延長線上にある 10G-PON へのチャレンジ 一部ユーザへのハイエンドサービス提供などフレキシブルな高度化手段の追求 1 波長あたりのヒ ットレート (Gbps) 10 1 0.1 IP 統合型のサービス拡張 STM-PON 10G- PON GE- PON TDM WDM OCDM ハイブリッド WDM アクセス CDM アクセス 映像等の別サービスの多重追加ユーザの多重 超大容量化 1 2 4 8 16 波長数 / 符号数 32 14
波長多重 (WDM) 技術の展開 多様化するサービスやユーザニーズへ柔軟に対応するアクセス系の実現が可能 多様化 広帯域化するサービス サービスへの波長の割当て 従来 PON の利用イメージ λ1 λ2 λ3 収容局 1 つの波長を複数ユーザ 複数サービスで共有 映像 Internet CDN ユーザへの波長の割当て 光ファイバ増設無で サービスを追加可能 2006.4 からスカパー放送多重 ( 戸建て ) を提供開始光ファイバを共有しつつ通信帯域を占有可能 λ1 収容局 映像 Intenet CDN 各ユーザ毎に異なったサービスニーズ λ1 λ2 λ3 収容局 : 波長分離用フィルタ : 光源 : 波長分離用フィルタ : 光源 15
パワースプリッタ PON への WDM 適用例 現用光ファイバインフラを活用しながら サービスアップグレードを図る 経済性の追求 :ONU の低価格化 ( 波長毎の少量多品種化ではなく 汎用的な仕様へ ) 利便性の追求 : 容易な変更のための ONU の自動認識 ( オートコンフィキ ュク レーション ) など ユーサ 共通仕様の光モシ ュール ( 可変波長光源など ) センタ側からの自動インストール ( 波長アサインなど ) ONU 新規 / 変更 ONU 新規 / 変更 上り 上り 下り波長下り波長 上り 下り 光ハ ワースフ リッタ 設備センタ OLT 波長管理 ONU 既存 上り 下り 波長 16
無線アクセス方式の分類 数十 km エリアサイズ サービス分類 IEEE802 委員会 TG 分類 WAN Wide Area Network(Cellular) MWA PDC/FOMA 802.20 数 km MAN Metropolitan Area Network FWA WIPAS WiMAX 802.16 数百 m 数十 m 数 m 数 cm LAN: Local Area Network PAN Personal Area Network STB TV VoIP NWA WLAN PAN Wi-Fi Bluetooth UWB 802.11 802.15 MWA: Mobile Wireless Access NWA: Nomadic Wireless Access FWA: Fixed Wireless Access WLAN: Wireless LAN WIPAS: Wireless IP Access System 17
モビリティモビリティと伝送速度から見た無線方式 ( 高速移動 ) 大 FOMA Super 3G 4G WiMAX 1 つの端末によるモヒ リティと速度両面の実現へ (FMC) ( 歩行 ) 小 ( 静止 ) P D C P H S Wi-Fi(11g/11a) WIPAS(FWA) 11n 無線 LAN は完成期へ 端末種も拡大 802.11abg から 802.11n/11e/11i へ 次世代 FWA FWA はルーラルエリアへの適用 将来 映像系を含む高速化へ 100kbit/s 1Mbit/s 10Mbit/s 100Mbit/s 伝送速度 1Gbit/s 18
WIPAS の概要 ワイヤレス IP アクセスシステム (WIPAS) 光 と 無線 を組み合わせ ブロードバンド IP サービスを提供する 26GHz 帯無線アクセスシステム 迅速なサービス提供 - 光ファイバの引き込みが困難な集合住宅ビル等へのサービス提供 -ディジタルデバイドを解消する有効なツール 高速かつ安定した通信を提供 - 無線伝送速度 80Mbps(Ethernetフレーム転送速度 : 最大 46Mbps) - 豊富でかつ安定な周波数リソース :26GHz 帯を利用することにより サービスエリアの面的展開と安定した伝送品質を実現 設備 施工コストの低減 - 装置を小型化し 加入者局 (WT) のベランダ 設置や基地局 (AP) の電柱設置を実現 -アンテナ方向調整/ 宅内配線等の施工方法を簡易化 19
WIPAS の利用形態 B フレッツワイヤレスタイプ ( 集合住宅向け ) 光配線の敷設が困難な集合住宅 雑居ビル等のユーザを対象 B フレッツワイヤレスファミリー ( 戸建向け ) ルーラルエリア ニュータウン 新興住宅地等を対象 家屋側は 通常 屋根やベランダにアンテナを設置する 例えば 学生寮や社員寮などにおいては 各部屋までの管路がなく 公衆電話を共有していた事例等があり ( 携帯電話の普及で各部屋への電話設置のニース が殆ど無い ) 低コストでのブロードバンドサービスを提供する手段として WIPAS が導入されている 設備センタ 無線エントランスとしての利用 1 国道 2 川 3 線路を跨ぐ回線設定を極めて短期間 (1 ヶ月以内 ) で実施 ( 新規サービスエリアの拡大が可能 ) 20
集合住宅向け装置の概観図 WT: Wireless Terminal AP: Access Point RFU: Radio Frequency Unit IFU: Interface Unit AP-RFU オムニ ANT タイプ ホーン ANT タイプ ユーサ 宅内 加入者局 Ether ケーフ ル 外形寸法 : φ150 600 mm 以下質量 : 7 kg( オムニ ANT タイプ ) 3 kg( ホーン ANT タイプ ) PC Ether ケーフ ル 基地局 光ケーブル WT- アタ フ タ WT-RFU AP-IFU 外形寸法 : 94 40 36 mm 質量 : 0.1 kg 外形寸法 : 190 190 65mm 質量 : 2.0 kg 外形寸法 : W270 H320 D160 mm 質量 : 7 kg Ether ケーフ ルの空き芯線を使用して WT ー RFU に電源を供給 21
NTTBP によるつくばエキスプレスサービス 光ファイバの利用 中継網 データセンタ インターネット 駅 駅 FWA による中継 駅 無線 LAN で駅 ~ 列車間を接続 モバイル IP 技術により 130km/h の高速でも通信可 駅 ~ 列車間のシームレスハンドオーバ 無線 LAN による車両間接続 列車の前後 2 個のアンテナによる通信の安定化 モバイルルータ 各車両に基地局を設置 各種端末 アプリが利用可能 マルチ ESSID 技術による複数事業者のサービス提供 22
終わりに 光 があたり前になる時代に向けた今後の研究開発においては 経済性や性能向上に加え 使いやすさや信頼感といった指標が重要となる 経済性 光アクセス技術の開発指標と現状 標準化 運用の効率化 装置の経済化 適合技術オルタナティフ 技術 安心 安全 更なる高速化 施工の容易化 DIY 化使いやすさ ( 柔軟性や信頼性 ) サービス拡張性 機能 性能 23