衛星回線終端装置SYS-U

衛星通信
離島通信
R&D
災害対策通信
離島衛星通信においてネットワークシンプル化を
実現する「衛星回線終端装置SYS-U」
NTTアクセスサービスシステム研究所
し か ま
まさひろ
志鎌　昌宏
おおさか
か ず お
/大坂　一夫
う ら た
いずみ
/浦田　泉
さ が わ
ゆういち
/佐川　雄一
ひ ろ せ
た か し ※
/廣瀬　貴史
こばやし
きよし
/小林　聖
NTTでは，公衆電話，固定電話通信などのサービスを，いつでも，どこでも，誰
もが利用可能な料金でお客さまに提供できるよう，通信網の維持 ・ 保守に取り組ん
でいます．これらのユニバーサルサービスを提供するために，NTTでは光ファイバ
など有線系インフラ整備が困難な山間部や離島，被災地の通信手段として衛星通信
を活用するとともに，その一層の効率化，高度化を目指し研究開発を推進しています．
ここでは，海底光通信や衛星通信により離島に通信サービスを提供するネットワー
ク設備全体の早期マイグレーション（ネットワークシンプル化）の実現に向けて開
発した「衛星回線終端装置SYS-U」について紹介します．　高効率衛星通信システム
「高効率衛星通信システム」の実現イ
トの開発を進めています．
害対策衛星通信の提供の迅速化のため
（1）　災害対策衛星通信
に，NTTアクセスサービスシステム研
究所では2012年に「小型衛星通信地球
災害対策衛星通信は，地震，台風，
メージを図 1 に示します．本システムは，
豪雪などの影響で通信インフラが途絶
局」を開発し（2），現在は日本全国に順次
NTTグループで提供している「災害対
し，通信手段を失って孤立状態になっ
配備を進めています（図 2 ）
．この小型
策衛星通信」
「船舶衛星通信」
「離島衛
た被災地に対する通信手段を迅速に提
衛星通信地球局は簡単に組み立てら
（1）
星通信」の 3 つのサービスへの適用を
供します ．2011年の東日本大震災の際
れ，組立設置すればボタン 1 つで目的
目指しており，現在さまざまなプロダク
にも，数多くの避難所に対して長期間
の通信衛星を自動で捕捉することが可
にわたり特設公衆電話やインターネット
能で，高度な設置スキルがなくとも迅速
接続の通信サービスを提供しました．災
に回線開設ができることを特長としてい
※
現，NTTネットワーク基盤技術研究所
通信衛星
（衛星トランスポンダ）
離島衛星通信
電話
専用線
本土局
船舶衛星通信
離島局
災害対策衛星通信
監視制御
電話
インターネット
基地局
端末局
病院・役場
ネットワーク
基地局
船舶局
図 1 高効率衛星通信システムの実現イメージ
42
NTT技術ジャーナル　2014.10
避難所
被災エリア
電話
専用線
Ｒ
スの効率的な利用を実現します．
衛星通信において，衛星通信モデ
船舶衛星通信は，海洋上の船舶に対
②　衛星回線終端装置COM-U：高効
ムで生成する衛星回線を終端して
して通信サービスを提供します．海洋
率グループモデムモジュールを搭
本土側と離島側の地上回線を衛星
上での通信手段は衛星通信が主流であ
載した衛星通信モデムです．これ
回線経由で接続する伝送装置で，
り，これまでにNTTアクセスサービスシ
までの衛星通信モデムは可搬性も
地上回線との接続インタフェースを
（2）　船舶衛星通信
ステム研究所が開発した衛星通信プロ
考慮して機能ごとに装置化してい
高度化することで地上伝送交換装
ダクトも船舶衛星通信に適用されてい
ましたが，今回の開発ではそれぞ
置の早期マイグレーション（ネット
れの機能を小型化されたパッケー
ワークシンプル化）を実現します．
ジにより実現し，監視制御を一元
離 島 衛 星 通 信 では，赤 道 上 空 約
離島衛星通信は，海底光ケーブルな
化することにより保守運用性を大
3 万6000 kmにある通信衛星を経由
ど有線系インフラの整備が困難な場合
幅に向上したパッケージタイプ搭載
して通信を行うことから伝搬遅延
や，単一の海底光ケーブルルートが切
型装置として開発を推進してい
の発生が避けられないこと，また通
断されると通信ができず孤立してしまう
ます．
信衛星上の通信リソースが地上系
ます．
（3）　離島衛星通信
場合にも，離島に対してユニバーサル
な通信サービスを提供します．
高効率衛星通信システムの概要を離
島衛星通信システム構成を例に紹介し
ます（図 3 ）
．
①　高効率グループモデムモジュー
ル： 1 台の変 復 調 装 置（モデム）
で複数波の同時送受信を可能とす
る，衛星通信モデムの心臓部とな
るデバイスです．多重処理型ター
ボ符号技術を採用した強力な誤り
訂正や，任意の周波数位置に通信
（a） 可搬タイプ
波 を 配 置 するFFT（Fast Fourier
（b） 車載タイプ
図 2 小型衛星通信地球局
Transform）フィルタバンク方式を
通信衛星
RF装置
RF装置
COM-U
COM-U
高効率GMM
伝送交換装置
COM-U
RF装置
小型衛星通信地球局
高効率GMM
SYS-U
SYS-U
SYS-U
衛星回線終端装置
監視制御装置
（SAT-EMS）
衛星回線終端装置
RF：Radio Frequency
GMM：Group Modem Module
SAT-EMS：SATellite-Element
Management System
伝送交換装置
図 3 高効率衛星通信システムの概要
NTT技術ジャーナル　2014.10
43
＆Ｄホットコーナー
③　衛星回線終端装置SYS-U：離島
採用し，通信衛星上の通信リソー
ます．
の通信リソースに比べて大幅に少
可能なスキルフリー化を実現しま
とにより，伝 送 装 置との 接 続 インタ
ないことなど，地上回線にないさま
す．回線開通が円滑に実施できる
フェースが高度化されるため，離島衛星
ざまな特徴や制限があるため，交
とともに，故障発生時にも故障個
通信システムを構成する旧世代の地上
換装置や専用装置などの地上伝送
所を早期に発見し修理することが
伝送交換装置類やオペレーション装置
交換装置と接続するうえでの衛星
可能です．
類のマイグレーションが可能となりま
通信の特性を考慮してさまざまな
機能を搭載しています．詳細につ
す．このマイグレーションによるコスト
衛星回線終端装置SYS-U
いては後述します．
削減をできるだけ早期に実現するため
に，これまでNTTアクセスサービスシス
現行の離島衛星通信システムにも衛
④　監視制御装置SAT-EMS：SYS-U
星 回 線 を 地 上 伝 送 装 置 と の イン タ
テム研究所では他のプロダクトより先行
やCOM-Uをはじめ，アンテナやア
フェースに変換する機能を持つ装置は
してSYS-Uの開発を進めてきました．
ンプ等のRF（高周波）装置や端末
導入されていますが，これは旧世代の
■開発コンセプト
局である小型衛星通信地球局など，
低速タイプであり，さらに複数の伝送装
衛星通信システムを構成する装置
置が介在する複雑な構成となっていま
類を監視制御する装置です．従来
す．このため，衛星通信と接続する伝
SYS-Uの開発コンセプトを図 4 に示
します．
①　複数の装置を 1 つの装置にまと
の監視制御装置は衛星通信に関す
送交換装置は旧世代のインタフェース
め，低速 ・ 高遅延な衛星回線を使
る専門的な知識を必要としました
を維持する必要があるうえ，本土側から
う場合に発生する，さまざまな技術
が，機能等を大幅に見直し，地上
離島側までの地上伝送装置類を含む離
的課題（音声エコーによる通話品
の有線ネットワークで用いられてい
島通信全体のネットワーク構成は複雑
質への影響，多くのデータ量を要
る伝送装置と親和性のある操作機
化し，これらの装置を監視制御するオ
するSDHフレーム情報の透過，回
能や画面などを具備することで，
ペレーション装置類のマイグレーション
線切替時の遅延の影響など）を解
衛星通信の専門的技術がなくても
も実現できないという課題がありまし
決します．
システムの状態を把握することが
た．今回開発したSYS-Uを導入するこ
衛星
モデム
装置
（GM）
②　地 上 伝 送 装 置との 接 続インタ
衛星ADP（既存装置）
回線接続装置
エコーキャンセラ装置
分離多重装置
RS-422
1.5Mインタフェース
1.5Mインタフェース
STM-1インタフェース
変 換
マッピング
エコー除去
STM化
1.5Mインタフェース
1.5Mインタフェース
1.5Mインタフェース
1.5Mインタフェース
1.5Mインタフェース
集 約
●複数の装置で実施していた
①
各種機能を集約
SYS-U
衛星
モデム
装置
RS-422
エコー除去
●衛星モデム装置マイグレー
④
ションに対応
変 換
マッピング
●伝送装置との接続インタ
②
フェースを高度化
STM化
●高遅延回線による音声
③
エコーの除去
STM-1インタフェース
図 4 SYS-Uの開発コンセプト
44
NTT技術ジャーナル　2014.10
伝送
装置
伝送
装置
Ｒ
コーキャンセラ機能を提供する「ECモー
SYS-Uの衛星通信モデムの接続モード
ド」の 2 つの装置モードを具備していま
を現在使用している衛星モデム対応の
に高度化し，接続される地上伝送
す．エコーキャンセラは，装置当り最大
「レガシーモード」からCOM-U対応の
装置のマイグレーションを実現し
200回線弱の音声回線のエコーを同時に
「COM-Uモード」に切り替えることによ
ます．
除去する性能を有し，無音時の誤切断
り，同一物理インタフェースで回線容量
防止機能などに加えて回線種別ごとに
が約1.4倍に増加します．
③　高遅延な通信回線で発生する音
声エコーを，電話や専用線等のサー
最適化された音声検出アルゴリズムに
ビスに合わせて制御しエコーを除
より高品質なエコー除去を可能としてい
SYS-Uの地上回線 側はSTM- 1 イン
去することにより良好な通話品質
ます．なお，ECモードが提供するエコー
タフェースを用い155.522 Mbit/s の速度
を確保します．
キャンセラ機能は，海底光回線だけで
でSDH（Synchronous Digital Hierarchy）
はなく長距離通信など音声エコーが発
フレームを使って伝送装置や交換装置
ンタフェースを統一化し，現行の衛
生する高遅延回線にも適用することが
と通信を確立します．一方で衛星回線
星通信モデムとの接続を可能とす
可能であるため，今後は適用範囲の拡
側はRS-422インタフェースを用い衛星
るとともに，現在開発中の次期衛
大に向けて検討を進める予定です．
回線フレームを使って通信するため，通
星通信モデムであるCOM-U装置へ
（2）　衛星通信モデムインタフェース
④　衛星通信モデム装置との接続イ
のスムーズなマイグレーションに対
応します．
■機　能
前述の開発コンセプトに基づき，さま
ざまな機能を開発しました（図 5 ）
．
（3）　SDHフレームオーバヘッド伝送
信速度は最大でも23 Mbit/s強と地上回
静止衛星軌道の24時間周期変動によ
線側より大幅に低速です．したがって，
り発生するドップラーシフトの影響を吸
本土側と離島側との間でSDHフレーム
収するためのバッファを具備することに
を使って通信を確立するためには，衛
より，通信品質を確保しつつ現行のモ
星回線容量に合わせた速度でユーザ
デム装置との接続が可能です．また同
データを送受信することに加えて，SDH
じ物理インタフェースで現在開発中の，
フレームのオーバヘッドをすべて送受信
SYS-Uは，衛星回線を終端して接続
次期モデム装置であるCOM-Uとも接続
するのではなく離島と本土局間で監視
する「SYS-Uモード」と，海底光回線
することが可能です．現行モデムから
制御，回線切替等に必要な最小限のオー
で発 生する音 声エコーを除 去するエ
COM-Uへのマイグレーション時には，
バヘッドのみを抽出し送受信するように
（1）　装置モード
本土衛星基地局
COM-U
衛星モデム
インタフェース
RS-422
中継装置
伝送装置
RS-422
COM-U
RS-422
RS-422
RS-422
自動
切替
EC機能等
STM 1
STM 1
監視制御
監視制御
1系
EC機能等
伝送装置
警報監視
制御
ネットワーク
EC機能等
EC機能等
STM 1
監視制御
STM 1
監視制御
SYS-U
STM 1
自動
切替
1系
SYS-U
1系
1系
SYS-U
自動
切替
STM 1
自動
切替
0系
衛星 1 系
0系
COM-U
SDH
フレーム
オーバヘッド
伝送機能
中継装置 海底
光
監視制御
1系
離島交換局
EC機能等
伝送装置
STM 1
STM 1
1系
0系
0系
監視制御
STM 1
SYS-U
自動
切替
STM 1
監視制御
SYS-U
自動
切替
SYS-U
SYS-U
EC機能等
STM 1
本土交換局
ECモード
海底光区間用エコーキャンセラ
RS-422
RS-422
EC機能等
SYS-Uモード
衛星回線を終端
0系
SYS-U
衛星 0 系
COM-U
0系
SDH
フレーム
オーバヘッド
伝送機能
RS-422
装置モード
離島衛星基地局
EC機能等
STM 1
監視制御
ネットワーク
SAT-EMSサーバ
図 5 SYS-U開発機能
NTT技術ジャーナル　2014.10
45
＆Ｄホットコーナー
フェースを1.544 Mbit/s 電気信号か
ら155.522 Mbit/s のSTM- 1 光 信 号
今後の予定
高効率衛星通信システムにおける第
一弾のプロダクトとしてSYS-Uを開発
しました．今後も引き続きプロダクトの
開発を進め，高効率衛星通信システム
の完成を目指します．また，SYS-Uに
ついてはエコーキャンセラ機能の適用
CＯＮT
1
0
150Ｍ
150Ｍ
150Ｍ
150Ｍ
1
2
1
0
PU PU SW EC EC
CLK CLK
領域拡大を目指して引き続き検討を進
めます．
4
3
2
1
IF IF IF IF
■参考文献
図 6 SYS-U試作機の外観
装 置 側 で 工 夫 す る 必 要 が ありま す．
また，現行システムでは監視制御装
SYS-UではSDHフレームオーバヘッド
置を構成する警報収集装置が多数存
をサービスに影響を与えないように，最
在することから，監視制御装置構成が
低限までスリム化して衛星回線で伝送
複雑になっていますが，この複雑な装
しています．
また，本土と離島間で衛星回線の遅
置構成についてもシンプル化を行いま
した．
延の影響により回線切替に影響が出な
今回開発したSYS-Uの試作機を図 6
いように，切替応答の代理応答機能等
に示します．従来は個別の装置として
を具備し，遅延による影響を最小限に
構成されていた各種機能をパッケージ
抑えます．
化するとともに，電源を投入したままの
（4）　警報監視制御
現行の衛星通信システムの警報監視
制御は衛星通信装置が持つ独自の機能
状態でもほかのパッケージや主信号な
どに影響を与えずパッケージの抜き差し
を行う活線挿抜を可能としています．
に合わせてつくられているため，衛星
また，装置内で音声エコー除去が必
通信の仕組みや通信装置の機能を知ら
要なパスを振り分けるクロスコネクト
ないと運用が難しくなっています．
機能や，64 kbit/s の音声チャネル単位
しかしNTTアクセスサービスシステ
ム研究所では，これからの開発では業
でのエコーキャンセラ機能を実現しま
した．
務の効率化や技術者の減耗への対応が
保守性においては，衛星回線を介し
重要と考え，本システムにおいても衛星
て故障の切り分けが可能な各種試験機
通信関連の運用業務から必要な監視制
能，サントランジット＊時の警報多発に
御機能を洗い出し，監視制御装置と通
対応し運用に合わせた設定が可能な感
信装置に地上系装置同様の監視制御機
知重要度設定機能，遠隔操作により交
能を実現する開発を進めています．こ
換対象パッケージを現地保守者にラン
れにより，運用者のスキルフリー化を可
プの点滅で指定する遠隔ランプ制御機
能とし，効率的な運用業務を実現します．
能等の保守運用機能の充実に取り組み
＊サントランジット：地球と太陽との間に通信衛
星が位置し，地上の衛星通信用アンテナから見
て通信衛星と太陽の方向が一致すると，地上
のアンテナが太陽から放射される雑音も拾っ
てしまい，その雑音により通信品質が劣化する
現象．
46
NTT技術ジャーナル　2014.10
（1） 松下 ・ 佐藤 ・ 湯本 ・ 山口 ・ 田畑 ・ 亀澤 ・ 風間：
“離島通信および災害対策に適用するインフラ
衛星通信システム，
” 信学技報，SAT，Vol.105，
No.69，pp.1- 6 ，2005．
（2） 今泉 ・ 廣瀬 ・ 吉田：“小型衛星通信地球局の開
発：次期災害対策用衛星通信システム，
” 信学
技報，SAT，Vol.112，No.150，pp.19-23，2012．
ました．また，局舎への設置を前提とし
ているため，電源はDCタイプ，冷却方
式は自然空冷としています．
（後列左から）
佐川 雄一/ 廣瀬 貴史/
小林 聖
（前列左から）
浦田 泉/ 志鎌 昌宏/ 大坂 一夫
東日本大震災以降，衛星通信の役割が再
認識され，その重要性は日を追うごとに増
しています．今後とも，衛星通信の特徴で
ある広域性，高信頼性を損なうことなく，
利便性や迅速性をさらに向上すべく研究開
発に取り組んでいきます．
◆問い合わせ先
NTTアクセスサービスシステム研究所
無線エントランスプロジェクト
衛星通信グループ
TEL 046-859-4207
FAX 046-859-4311
E-mail　eeig lab.ntt.co.jp