ネットワークと コミュニケーション技法 第10回 －アクセス系におけるブロードバンド通信－ 講義内容 １．ブロードバンドアクセス方式 ２．ADSL ３． FTTH ４．無線LAN ５．CATV ６．通信と放送の融合 2 情報通信ネットワークの種類 インターネット 電話網 IP-VPN 専用線 ブロードバンドネットワーク 携帯電話 FTTH 家庭 無線LAN CATV xDSL SOHO 企業内ネットワーク 学校 ホテル 3 コアネットワークとアクセスネットワーク コアネットワーク アクセス ノード アクセス ノード 中継ノード 中継ノード アクセスネットワーク 4 ブロードバンドアクセス方法と利用可能なコンテンツ 1.5Mbit/s 30Mbit/s 12Mbit/s 54Mbit/s 100Mbit/s ケーブルインターネット（最大30Mbit/s）*1 ADSL（最大12Mbit/s） *1 FTTH（最大100Mbit/s） *1 無線LAN（最大54Mbit/s） *2 スムーズな利 用が可能とな るコンテンツ サービスの例 コンテンツの ダウンロード に要する時間 音声チャット テレビ映像 ストリーミング映像 ハイビジョン映像 テレビ会議 1.5Mbit/s 12Mbit/s 音楽*3 （CD品質60分） 約5分8秒 約39秒 テレビ番組*3 約180分 約22分30秒 （45分） 映画*3 （DVD120分） 約480分 約60分 30Mbit/s 54Mbit/s 約16秒 約9秒 約9分 約5分 約24分 100Mbit/s 約5秒 約2分42秒 約13分20秒 約7分12秒 ＊１ 平成14年度末時点で、提供されているサービスでの最大速度 ＊２ IEEE（米国電気電子技術者協会）における規格での最大速度 ＊３ 音声・映像ディジタル信号をそれぞれの圧縮技術により情報量を小さくして伝送した場合 出典：平成15年版 情報通信白書 5 ブロードバンドアクセス方式の比較 ADSL 最大通信 速度 通信料金 長所 短所 下り 40Mbit/s 上り 1Mbit/s FTTH(光ファイバ) 無線LAN 上下ともに 100Mbit/s 上下ともに 最大54Mbit/s ○ × ○ 既設のアナログ 回線を利用する ため、理論上は すべての地域で 導入可能。 他のブロード バンドに比べ ると段違いに 速い。また、 雑音に強く、 距離に依存し ない。 屋内での 配線工事 は不要で、 いつでも、 どこでも利 用可能。 メタリックケーブ ルを利用するた め、電話局からの 距離が遠くなると、 通信速度が低下 する。 対応地域が 少なく、通信 料金が高い。 集合住宅で導 入する際には、 手続きが必要。 屋外で の移動 しなが らの利 用は困 難。 無線インター ネット 上下ともに 最大 1.5Mbit/s △ CATV 30Mbit/s 2Mbit/s △ 自宅直前ま 多チャンネ で光ファイ ルTVが楽 バが来てい し るので、通 める。 信速度は十 分。大掛か りな設置工 事は不要。 基地局の数、 受信アンテ ナの位置に よって受信 できない場 合がある。 ケーブルの 配線工事 が必要。 7 ディジタル加入者線(xDSL) 名称 上り 下り 収容局から の最長距離 通話の可、 不可 伝送媒体 176kbit/s 640kbit/s 1.54Mbit/s 12Mbit/s 5.5km 3.6km 可 ペアケーブル（１対） 128kbit/s RADSL 176kbit/s 1Mbit/s 640kbit/s 1.54Mbit/s 2.56Mbit/s 6.4km 5.5km 3.6km 可 ペアケーブル（１対） 不可 ADSL HDSL 上下とも 1.54Mbit/s 3.6km VDSL 13Mbit/s 640kbit/s 3Mbit/s 51.84Mbit/s 1.4km 0.3km 可 7.2km 不可 ペアケーブル（１対） 5.5km 不可 ペアケーブル（１対） SDSLの非適用ケース SDSL 上下とも 最大2Mbit/s 上下とも IDSL 128～144 kbit/s 4芯ケーブル 制限距離を超える 場合は光ファイバー ケーブルが必要 8 ADSL ADSLとは、非対称ディジタル加入者線（Asymmetric Digital Subscriber Line）の略称で、既存のアナログ電話 回線を使って高速データ通信を実現する技術。下りと上 りの通信速度が異なる。 通常の電話で用いられる加入者線の周波数帯域は、 4kHz付近の周波数を使うが、銅線そのものは、音声周 波数帯域以外も使うことができる。電話で利用されない 周波数を使ってデータ通信を行うのがDSL技術である。 ADSLもDSL技術の一種であり、データ通信の上り速度 と下り速度が異なる方式である。 xDSLと表記する場合は、DSL技術すべてを総称する。 9 ADSLの構成 電話網 インターネット 無線LAN PC PC 交換機 無線 ルーター イーサネット ケーブル スプリッター ADSLモデム 電話機ケーブル 電話機 ユーザー宅 スプリッター メタリック 壁面 ケーブル モジュ ラー インターネット ネットワーク サービスプロ バイダ 終端装置 ADSL アクセス 局側装置 （集合モデム） サーバー 電話局 10 ADSLモデム、スプリッタ 11 ISDNとの干渉 ISDN ADSL ADSLの回線とISDNの回線が近接している場合、帯域が重なるので干渉が生じる。 12 電話局からの線路長と実際の速度 距離が長い（損失が大きい）と実際の速度は低下する。 13 ADSL各社通信料金 NTT OCN ODN DION ヤフー \2,900 \2,970 \2,880 \2,870 \2,480 （注）月額料金、ADSL 12M、NTTはプロバイダ料金を含まず。 14 ADSLサービス内容 出典：http://flets.com/adsl/s_outline.html 15 ADSLサービスメニュー 出典：http://flets.com/adsl/s_outline.html 16 ADSLの長所、短所 ★ADSLの長所 ・ISDNや通常のモデムに比べて、非常に高速である（NTT東日本 フレッツADSLの場合下り最大約40Mbit/s 上り最大約1Mbit/s） ・非対称性から、クライアント向けサービスに適している。 ・常時接続が可能であり電話をしながらADSL通信が行える。 ・現在のアナログ加入者線を利用できるので、設備コストが低い。 専用線に比較し、料金が安い。 ★ADSLの短所 ・電話局まで遠いと信号が減衰し、データ速度が落ちる。または、 接続できない場合がある。 ・提供できるエリアが限られている。僻地では利用できない。 ・ISDNとの周波数帯域が重なるので、近接するISDN回線から干渉 を受ける。 ・ユーザー宅から電話局までメタリックケーブルを使用するため、 途中の伝送路の一部が光化されていると利用できない。 17 FTTH FTTH: Fiber To The Home 各家庭までの通信ネットワークをすべて光 ファイバケーブルを使って敷設する。 光ファイバにはコンピュータ用のデータ、テ レビ映像、音声通信（電話）などの情報を流す ことが可能で、高速かつ常時接続のネット ワーク環境を手に入れられる。 18 FTTHの構成 き線点あたり約 300～600ユー ザーを収容 光ファイバ ケーブルで 配線 イーサネット ケーブル 高速 ルーター PC 加入者 線終端 装置 き線点 光ビル収容 装置 インターネット 地下管路 回線終端 装置 ユーザー宅 電話局 インターネット サービスプロ バイダ 19 光ファイバケーブルの種類 ★シングルモードファイバ 直径10μm以下と細く1つのモードのみを伝送 長距離伝送（通信）に使用される。 高純度の石英を使用。非常に細いため折り曲げに弱 い。 ★マルチモードファイバ 直径50μmと太く、異なるモードが混在する。 伝送距離の短い低速伝送(LANなど)に使用。 プラスチックを使用し、折り曲げに強い。 20 光ファイバケーブルの構造 屈折率 テンションメンバー 被覆 光ファイバ レーザー光の点滅で通信を行う 21 光ファイバケーブルの構造 光ファイバケーブル（高密度多心光 ファイバケーブル）の断面図。 これ1本で1000心の光ファイバが収 容されている。 3000心の光ファイバケーブル（左）と 400対の銅線（右）の断面図を比較し たところ。ケーブルの外径は光ファイ バの方が小さいにも関わらず、多数 のケーブルを収容できる。 引用：http://premium.nikkeibp.co.jp/ftth/ 22 とう道、管路 とう道内に敷設された光ファイバーケーブルの様 子。電話局からき線点までの配線は、一般的に は地下に埋設された「とう道」や「管路」を通る。と う道は、写真のように人間が入って敷設や接続 といった作業ができるようになっている（管路は、 いわゆる土管のこと）。 とう道内の光ファイバーケーブル用クロー ジャー。光ファイバーケーブルの長さは有限の ため（例えば1000心の場合で最大2km）、光 ファイバーケーブル同士を適宜接続して配線し ていく。接続するポイントが、このクロージャー である。 引用：http://premium.nikkeibp.co.jp/ftth/ 23 電柱への立ち上げ 地下に設置されている管路やとう道 から架空へ光ファイバーケーブルを “引き上げる”部分（き線点）。電柱へ ケーブルを引き上げる部分は通常、 写真のように電柱に沿わせた黒色の パイプになっている。 NTT局から配線されてきた光ファイ バーケーブルを各ユーザー向けのケー ブルに接続する（グレーの装置、クロー ジャー）。100心といった太い光ファイ バーケーブルを十数心の細い光ファイ バーケーブルに分割することもある。 引用：http://premium.nikkeibp.co.jp/ftth/ 24 加入者終端装置、高速ルーター 左側の大きい装置が従来の加入者終 端装置。高速インターネットだけでなく、 従来の電話サービスも収容できる構造 になっている。右側の小さい装置は、B フレッツ専用の新しい加入者終端装置。 こちらはインターネットサービス以外に は使えない。 テレビの右隣の黒いボックス（装置） が高速ルーターである。加入者終端 装置とルーターの間は100BASE-TX などのLANケーブルでつなぐ。 引用：http://premium.nikkeibp.co.jp/ftth/ 25 主な光ファイバー通信サービスと料金体系 月額、税込み。 2006.6.27 読売新聞 NTT東日本 KDDI・東京電力 サービス名 Bフレッツ 5985～6720円 （一戸建て） 基本料金 3518～3727円 （マンション） テレビ （映画な 577円～ 追 ど含む） 加 525円 料 金 IP電話 （一戸建て） 997.5円 （マンション） ひかりone USEN ソフトバンク ギャオ光 ヤフーBB光 6720円 （一戸建て） 5985円 4095円 （一戸建て） （マンション） 2520円 525円 2980～ 5040円 （マンション） 525円～ 7234円 （一戸建て） 4189円 （マンション） 1732円 （一戸建て） 577円 （マンション） 26 Bフレッツサービス別接続図 出典：http://flets.com/opt/s_outline_connect.html 27 出典：http://flets.com/opt/s_fee.html 出典：http://flets.com/opt/s_fee2.html FTTHの長所、短所 ★FTTHの長所 ・通信速度が高速で、通信品質が安定している。通信 速度は最大で100Mbit/sである。 ★FTTHの短所 ・光ファイバーを家庭に引き込むためには工事が必要 であり、初期費用が高い。 ・サービスを利用できる地域が都市部に限られている。 ・光ファイバーケーブルは強度が他のケーブルに比べ て弱いので、取り扱いに注意が必要であり、敷設時間 や敷設費用がかかる。 30 ワイヤレスアクセスの種類 ISP モバイル通信 NTTビル等 専用線等 NTT NTT 無線基地局 無線LAN ホットスポット サービス FWA 固定利用 無線LAN 端末可搬 （持ち運び 静止して利用） 公衆スペース AP AP オフィス インター ネット 一般 公衆用 移動しながら利用 AP AP 屋外、屋内で の利用 家電製品 のネット ワーク化 TV など ホームリンク FWA: Fixed Wireless Access AP：アクセスポイント 31 ワイヤレスアクセスの適用領域 要求条件 ﾎｰﾑ領域 公衆領域 低価格 接続の容易さ 広域利用性 接続の容易さ 移動 サ ー ビ ス 形 態 可搬 固定 ｵﾌｨｽ領域 高速伝送 高品質 携帯電話方式 Bluetooth 無線LAN 加入者系無線 32 無線LANの基本構成 端末ﾜｲﾔﾚｽ化によるねらい Local Area Network ●ﾉｰﾄPCのﾓﾋﾞﾘﾃｨの拡大 Ethernet （ペーパレス化の推進） ●ｹｰﾌﾞﾙ配線工事からの解放 Router AP （ｵﾌｨｽのﾚｲｱｳﾄ変更への対応） AP ｱｸｾｽﾎﾟｲﾝﾄ 天井・壁設定 ↓ 机上設置 PC + 無線端末 33 無線LANの位置付け 移動性 高速/広域 中速/市街 2G 第３世代 （3Ｇ） 第４世代 (2007-2010?) IMT-2000 (2001) 歩行/構内 無線LAN (2002) 静止/屋内 ミリ波 LAN 固定無線アクセス（FWA） 固定 0.1 1 10 100 情報速度 (Mbit/s) 34 無線LANシステムの概要(現行） ｼｽﾃﾑ名 周波数 伝送速度 2.4GHz帯 2.4～ 11Mbit/s 無線LAN 2.497GHz 54Mbit/s 5.2GHz帯 5.15～ 無線LAN 5.25GHz 54Mbit/s 特徴 標準仕様 ・免許不要 ・機器が低価格 ・自営端末等からの 干渉の影響有 IEEE802.11b IEEE802.11g RCR STD-33 ARIB STD-T66 Bluetooth ・免許不要 ・衛星との干渉の ため屋内利用に 限定 IEEE802.11a HIPERLAN/2 ARIB STD T70(HiSWANa) ARIB STD-T71(CSMA) 35 主要な無線LANの規格 標準化規格 IEEE802.11b, IEEE802.11g IEEE802.11a HIPERLAN/2 Bluetooth 標準化組織 IEEE(米国） IEEE(米国） ETSI（欧州） Bluetooth SIG (業界団体） 無線周波数 2.4GHz帯 5.2GHz帯 5GHz帯 2.4GHz帯 変調方式 DS-SS(802.11b) OFDM(802.11g) OFDM OFDM FH-SS ﾃﾞｰﾀ速度 1～54Mbit/s ～54Mbit/s ～54Mbit/s 1～2Mbit/s Ethernet Ethernet、 ATM、 IEEE1394 Etnernet、ｺｰﾄﾞﾚ ｽ電話、ﾍｯﾄﾞﾎﾝ 代表的な適 Ethernet 用サービス 例 36 2.4GHz帯周波数配置 2.4GHz帯-国内周波数分配 2400 ISMバンドであるため、干渉を許容しなければならない！ 2500 (MHz) 2450 産業科学医療（ＩＳＭ）機器・・・電子レンジ等 2400 アマチュア無線 2427 衛星携帯電話 2450 RCR STD-1,29 移動体識別装置 2471 2400 ARIB STD-T66無線ＬＡＮシステム VICS 2470.75 RCR STD-33 無線ＬＡＮシステム 2497 2483.5 37 5.2GHz帯無線LAN用周波数帯 5.2GHz帯-国内周波数分配 衛星（フィーダーリンク） MLS（航空） 周波数 5150 5200 5250 （MHz） 無線LAN（ARIB STD70/71)・・・特定小電力 38 今後登場する方式を含む国内無線LAN 規格 周波数帯 伝送速度 IEEE802.11b 2.4～2.5GHz 11Mbit/s IEEE802.11a 5.15～5.25GHz 54Mbit/s IEEE802.11g 2.4～2.5GHz 54Mbit/s 免許不要 4.9～5.0GHz / 5.25～5.35GHz 54Mbit/s 免許（届出制） 屋外利用可 / 屋内の利用に限り 免許不要 2.4GHz / 5GHz 100Mbit/s～ IEEE802.11j IEEE802.11aを日本 向けに修正した規格 IEEE802.11n 備考（日本国内） 免許不要 屋内の利用に限り 免許不要 策定中 39 IEEE802.11で標準化が行われている規格 出典：http://www.keyman.or.jp/3w/prd/33/30003133/ 40 高速無線LAN（IEEE 802.11n） 出典：http://wbb.forum.impressrd.jp/feature/20070530/424 41 今後の無線LAN用周波数帯 IEEE802.11n 従来 IEEE802.11j IEEE802.11j 従来 IEEE802.11n 出典：http://wbb.forum.impressrd.jp/feature/20070530/424 42 屋外における高速無線インターネットアクセス 電柱、ﾋﾞﾙの屋上等設置 基地局 2.4GHz帯 最大1.5Mbit/s 光ファイバ インターネット ユーザ端末（PC） 半径100～400m 小型平面アンテナ 大きさ：104mm×104mm アンテナ設置 場所 同軸ケーブル 43 公衆無線LANサービス グループ登録利用 情報共有など 無線LAN基地局 （アクセスポイント） インターネット グループ登録契約者 無線LAN基地局 （アクセスポイント） オープン利用 （会員のみ利用可） デスクワーク 出張 ホテル、空港、駅構内 アクセスネット ワーク（ADSL、 光ファイバ、 VPN専用線） インターネット サービスプロ バイダ ・インターネットアクセス・・・高速インターネット接続 サービス ・情報配信・・・ニュース、映像コンテンツ、地域情報 等を提供 44 公衆無線LANサービス｢Mフレッツ｣(NTT東日本） ・無線LAN機能 IEEE 802. 11b ・認証機能 IEEE 802. 1x ・料金 Mフレッツホスト 1契約毎\700/月 グループ認証機能型 最大10ID \100 50ID \400 100ID \800 2002年6月6日～11月30 日（東京エリア、北海道 エリア試験サービス） 45 公衆無線LANサービス｢Mzone｣(エムゾーン） ・インターネットアクセス・・・高速インターネット接続サービス ・地域情報配信・・・エリア周辺の地域情報等を提供 ・映像配信・・・各種映像コンテンツのストリーミング配信 2002年7月1日よりサービス開始 ・赤坂プリンスホテル、ホテルオークラ、 幕張メッセなど 46 サービスの概要 ■サービス内容 最大１１Ｍbit/sの高速インターネット接続サービス ■料金 定額利用料（月額）：２，０００円 ※ ※定額利用料にはインターネット接続料金を含む。 ■サービス仕様 無線周波数帯 2.4GHz帯 規格名 IEEE802.11b 無線伝送速度 最大11Mbps 対応端末 Wi-Fi（Wireless Fidelity ） ハードウェア認証 MACアドレス ） ユーザ認証 ユーザID・パスワードによる認証 47 ホットスポットサービス(NTTコミュニケーションズ） 2002年5月15日よりサービス開始 48 無線LANの長所、短所 ★無線LANの長所 ・無線を用いてアクセスできるため配線工事が不要であり、いつ でも、どこでも利用できるのでユーザーの利便性が高い。 ・静止して使用することが多いので、最大数十Mbit/s程度の高 い通信速度が得られる。 ★無線LANの短所 ・2.4GHz帯は産業用、科学計測用及び医療用に割当てられた 周波数帯であり、電子レンジからの不要波や他の無線機器の 電波により干渉の影響を受けやすい。 ・電波の直進性が大きいので障害物があると使用できない場合 がある。 ・暗号、認証機能が脆弱であると通信内容を傍受される可能性 がある。 49 CATVインターネットの構成 イーサネット ケーブル PC 基幹ネットワークは 光ファイバケーブル 同軸 ケーブル CATV ネットワーク 分配装置 インターネット ケーブル モデム ユーザー宅 ケーブル モデム アクセス サーバー ユーザー CATV局 インターネット サービスプロ バイダ 50 ケーブルモデム CATVの同軸ケーブルを利用して高 速データ伝送をするモデム。CATV 局からユーザーへの下り方向（ダウ ンリンク）の伝送速度は6Mbit/s～ 30Mbit/s、上り方向（アップリンク）の 伝送速度は1.5Mbit/s～3Mbit/s程 度のものが多い。 51 CATVの長所、短所 ★CATVの長所 ・CATVを利用している家庭は、安価な料金ですぐに利 用できる。 ★CATVの短所 ・一つの地域に事業者が1社しかないので、他の CATV事業者を選択できない。 ・新規にCATVに加入する場合はケーブルの配線工事 が必要である。 52 2011年に向けた通信と放送の融合の流れ 出典：http://wbb.forum.impressrd.jp/database/bb-roadmap 53 2011年に向けた通信と放送の融合の流れ 出典：http://wbb.forum.impressrd.jp/database/bb-roadmap 54 課題 １．無線LANの概要について述べよ。 ２．ADSLの長所、短所について説明せよ。 55
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