ブロードバンド光アクセス技術動向

PON
超高速ネットワークサービス
波長多重
帯域制御方式
ブロードバンド光アクセス技術動向
ひ ら お
つよし は ら だ
ブロードバンド光アクセス技術には，光配線形態の違いによりSS（Single
平尾
剛 /原田 英昭
Star）方式とPON（Passive Optical Network）方式があります．PON方式のうち
たけもと
標準化が進んで注目されているB-PON（Broadband-PON）とE-PON（Ethernet-
武本
PON）について，技術概要と標準化動向について述べます．
NTT西日本
ブロードバンド光アクセス技術
ブロードバンド光アクセス技術には，
光配線形態の違いによりSS（Single
はじめ ひであき
こだいら
とおる
一 /小平
亨
が可能です．１心の光ファイバや OLT
タ送信した場合，光スプリッタ点での
を複数人で共用するので，SS方式に
データ衝 突 が発 生 します． そこで，
比べてアクセス系ネットワークにおいて
ONU＃１∼３各々に同タイミングで
コスト低減を図ることができます．
入力されたデータが，光スプリッタで
S t a r ） 方 式 とP O N （ P a s s i v e
１心の光ファイバを複数加入者で
衝突しないようにOLTから各ONUへ
Optical Network）方式があります
共用するP O N方式のうち，標準化が
送信許可を出すことにより，各ONU
（図１）．１心の光ファイバを１加入者
進 み注 目 されているB - P O N
からの出力タイミングを制御し，デー
で占有するSS方式は，光メディアコン
（ B r o a d b a n d - P O N ） とE - P O N
タ衝突を回避するようにしています．
バータ等で実現されます．PON方式
（ E t h e r n e t - P O N ） について技 術 概
は， ユーザ側 に設 置 する端 末 装 置
要と，標準化動向について述べます．
（ONU: Optical Network Unit）と
PON方式でのデータ送受信
N T T ビル側 に設 置 する終 端 装 置
（ OLT: Optical Line Terminal），
ONU∼OLT間のデータ送受信方法
下り方向（OLT∼ONU方向）デー
タ送信については，図２(b)の上位IPNWからのデータ列を各ONUに同報送
信，ONUにおいて自端末データを識
別し，それを抽出します．その際に，
および光ファイバを受動的に分岐する
を図２で説明します．図２(a)の上り方
同報送信された自端末以外のデータは
光スプリッタにより構成され，現在の
向（ONU∼OLT方向）のデータ送信
破棄します．
ところ光スプリッタにより最大32分岐
においては，各 ONUから任意にデー
MC
ONU
・
・
・
集合
MC
最大32台
MC
・
・
・
ONU
OLT
光スプリッタ
MC: Media Converter
(a) SS方式
（MCを利用した場合）
(b) PON 方式
図１ 光配線形態の違いによる装置構成例
24
NTT技術ジャーナル 2003.1
特
集
各ONUに送信許可
1
OLT送信許可に
従ってデータ送信
1
ONU
＃１
2
光スプリッタ
3
2
ONU
＃２
3
光スプリッタ
3
ONU
＃３
2
1
OLT
IP-NW
波長：1.3μm
(a) 上り（ONU∼OLT）方向データ送信
各ONUに同報送信
1
各ONUで自端末
データのみ送信
ONU
＃１
2
ONU
＃２
3
ONU
＃３
1
2
3
1
2
3
1
2
3
光スプリッタ
1
光スプリッタ
2
3
OLT
IP-NW
波長：1.5μm
(b) 下り（OLT∼ONU）方向データ送信
図２ PON技術によるデータ送信例（ONU３台の場合）
B-PONシステム
を用いることにより，上下双方向通信
B - P O N システムの特徴の１つに，
時の相互干渉を防いでいます．また，
サービスに対応した柔軟な帯域制御が
B - P O N は， 旧 来 A T M - P O N
下り波長帯域については，ITU-T勧告
可 能 なことがあげられます． I T U - T
（ Asynchronous Transfer Mode
G.983.3にてデータ通信波長帯を分割
G.983.1, 2で 勧告されている方式で
base PON）と称されていた，ATM
することが新たに規定されました．こ
は，ONUに割り当てられる上り方向帯
技 術 を基 本 とするP O N システムで，
れは，従来のONU∼OLT間通信に
域は，設定値による固定帯域であった
100 Mbit/sクラスのスループットに適
1480∼1500 nmの波長帯を割り当て，
ので専用線サービスには適していまし
用することを想定して，ONU∼OLT
他の波長帯を将来的な別サービスで使
たが，他のONUがデータ通信を行っ
間のデータ送信にATMセルを用いて
用することを想定し規定しています．
ていない場合には，利用可能な帯域が
実現しています．
分割した下り波長帯のうち，データ送
あるにもかかわらず，その帯 域 を使用
現在，B-PON関連の国際標準仕様
信波長帯と別波長を拡張利用するこ
することができませんでした（図４(a)）．
が国 際 標 準 化 機 関 であるI T U - T
とにより，PONのネットワーク形態を
より効率的な帯域利用を実現する
（International Telecommunication
利用して従来の通信に影響を与えるこ
た め に ， ITU-T G.983.4に て DBA
Union - Telecommunication Standar-
となく，下り方向のみの放 送 型 通 信
（ Dynamic Bandwidth Assignment）
dization sector）においてG.983シリ
を実現可能です．図３下部に映像配
と呼ばれる上り帯域制御方式が勧告
ーズとして勧告化されています．
信を想定した形態を示しています．こ
化されました．従来（G.983.1, 2）方
■B-PONの波長多重
のようなサービスの場合には，１：ｎ
式とDBA方式との違いを図４に示し
接 続 をするP O Nの特 徴を生 かして，
ます．
B-PONシステムの波長配置を図３
に示します．ITU-T勧告G.983.1にお
OLT側に設置したWDMカプラにより
図４(b)において，DBA方式では各
いて１心双方向通信を行うにあたり，
波長を多重し，複数ユーザにサービス
ONUからの帯域要求とOLTで監視し
上りに1260∼1360 nmの波長を，下
提供することができます．
た各 O N U の使 用 帯 域 により， 当 該
りには1480∼1580 nmの異なる波長
■B-PONの帯域制御
ONUへの割り当て帯域を算出し，各
NTT技術ジャーナル 2003.1
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超高速ネットワークサービス
上り
G.983.1
下り
1260
1360
1580
1480
Enhancement
Band
Future
Band
上り
G.983.3
1260
1360
下り
1480
1500
WDMカプラ
λ
（nm）
Future
Band
λ
（nm）
Video Use（1550∼1560）
Digital Use（1539∼1565）
WDMカプラ
ONU
OLT
光スプリッタ
映像受信
装置
１点の波長重畳点から
複数ユーザへ提供
映像配信
サーバ
図３ B-PONの波長配置
ONU#1
ONU#1
OLT
送信
設定により
固定帯域を
割り当て
ONU#2
OLT
帯域
要求
送信
ONU#2
帯域
監視
割当
帯域
算出
送信
送信
ONU#3
ONU#3
光スプリッタ
送信
光スプリッタ
送信
帯域分割
(a) 従来方式（ITU-T G.983.1, 2 ）の帯域割り当て
自動計算
により動的に
帯域を割り当て
帯域共用
(b) DBA 式（ITU-T G.983.4）による帯域割り当て
図４ B-PONの上り帯域制御イメージ
ONUの上り帯域割り当てを自動更新
証や最低帯域保証などのきめ細やかな
使うのに対し，同区間通信にイーサフ
します．更新周期が短いので，ほぼリ
帯域設定も可能です．
レームを使用する方式です．
アルタイムに上り帯域の変更が行われ
ます（動的帯域割り当て）．
この帯域共用機能により，従来方式
に比べて上り帯域の利用効率を高め，
ベストエフォートサービスに適した上り
B-PONの下り方向通信については，
E - P O N はギガビットクラスのE -
前 述 のO L T による同 報 通 信 および
PON（GE-PON: Gigabit Ethernet-
ONUによるデータ抽出を行っています．
PONともいう）への仕様検討がイー
E-PONシステム
サネットの国 際 標 準 化 団 体 である
IEEE802.3において進められています．
帯域制御が可能です．また，DBA方
E-PONシ ス テ ム は ， B-PONが
100 Mbit/sクラスのE-PON製品が，
式では，サービスに応じて固定帯域保
ONU∼OLT間の通信にATMセルを
装置製造事業者の独自仕様として，
26
NTT技術ジャーナル 2003.1
特
集
謝辞
表１ ITU-T G.983シリーズの主な勧告
勧告番号
概 要
勧告年月日
G.983.1
OLT-ONU 間 PONインタフェース規定
1998年10月
G.983.1 改訂
下り622.08 Mbit/sに対して上りも622.08 Mbit/sを追加
2001年12月
G.983.2
B-PON システムのONU管理制御方式
（OMCI: ONT Management Control Interface）の規定
2000年４月
G.983.2 改訂
OMCIのバージョンアップ
2001年12月
G.983.3
付加サービスを可能にする下り波長配置の規定
2001年３月
G.983.4
付加サービスを可能にする動的帯域割り当て機能
（DBA）の規定
2001年12月
G.983.7
DBA方式追加のためのOMCIの拡張
2001年12月
製品化されています．
UNI（User Network Interface）／
B-PONシステムの標準化は，NTT
イーサインタフェースの場合，B-PON
等の通信キャリアと装置ベンダの会
ではATMセルとイーサフレームとの相
合 で あ る ， FSAN（ Full Service
互変換が必要です．これに比べ，E-
Access Network）において，サービ
PONではイーサフレームのまま通信が
ス条件とインタフェース仕様の検討が
可能なため，分割損やヘッダによる通
行われています．FSANでの検討結果
信効率低下が少なく，市販のLAN機
は，ITU-Tに対して勧告草案として提
器やPC等との高い親和性を持つ特長
案され，その草案を基に現在ITU-T
があります．しかし，イーサフレーム
G.983シリーズとして勧告化されてい
は可変長であるため，上り帯域制御が
ます．
■E-PONの波長多重
光アクセスシステムプロジェクト各位
に深謝いたします．
■参考文献
(1) 前田・中西：“B-PONシステムの標準化動向
と今後の技術課題，” 電子情報通信学会論
文誌B，Vol.J85-B，No.4，pp.438-452，2002．
(2) http://www.fsanet.net/index.html
(3) http://www.ieee802.org/3/efm/public/index.html
B-PON，E-PONの標準化動向
NNI（ Network Node Interface） が
難しいという欠点があります．
多大なるご支援をいただきました，
NTTアクセスサービスシステム研究所
主なG.983シリーズの勧告内容と時
期を表１に示します．
E-PONでは，B-PONのG.983.3勧
E-PONシステムの標準化は，100
告と同様に上り1260∼1360 nm，下
Mbit/sクラスについては標準化検討
り1480∼1500 nmの通信波長帯を使
が現在進んでおらず，装置ベンダ独自
用することにより，上下双方向通信の
仕様となっています．ギガビットクラ
相互干渉を防ぐことが検討されていま
スのGE-PONについてはイーサネット
す．また，B-PONと同様に1500 nm
関連の標準化団体であるIEEE802.3
武本 一/ 小平 亨
以上の下り波長帯において映像重畳が
にて， I E E E 8 0 2 . 3 a h （ E F M ：
サービスとして考えられています．
Ethernet in the First Mile）という
■E-PONの帯域制御
タスクフォースが結成され，その中で
ファースト・ワン・マイルと呼ばれるア
クセス系は，サービス品質や提供価格に大
きく影響する部分です．提供サービスのさ
らなる多様化と低価格化を実現するため，
新しい技術の見極めを積極的に行いたいと
考えています．
G E - P O N の帯 域 制 御 については，
PON制御プロトコルであるMPCPや保
MPCP（Multi Point Control Proto-
守運用機能であるOAM（Operation ,
col）という既存イーサネットを機能拡
Administration and Management）
張したプロトコルが検討されています．
等について，本年秋の標準化に向けて
高帯域利用効率，低遅延を実現する
検討が進められています．
B-PONのDBAと同様に，動的な帯域
IEEEと並行して，FSANでもギガ
割り当てアルゴリズムについても検討
ビットクラスのPONシステムの検討が
されています．
行われています．
（左から）平尾 剛/ 原田 英昭/
◆問い合わせ先
NTT西日本
技術部 研究開発センタ
第１開発担当
TEL 06-6465-2899
FAX 06-6464-7918
E-mail [email protected]
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