グローバルスタンダード最前線 次世代光アクセスシステム（NG-PON2）の 標準化動向 あ さ か こ う た 浅香 航太 か に じゅんいち /可児 淳一 NTTアクセスサービスシステム研究所 伝送容量の増大，多種サービスの びITU-T SG15/Q2（Study Group15/ 勧告化が完了しています． 収容および柔軟なネットワーク運用 Question2） で 議 論 さ れ て い ま す． を目指し，現在標準化団体において FSANは，将来光アクセスシステムの やシステムのパワーバジェットなどの 活発な審議が進められている次世代 技術について議論を行う業界団体で， 物理層仕様を規定し，2013年12月に 光アクセスシステム（NG-PON2）の 合意形成された方式や技術をITU-T 合意済みです．承認に向けた最終コメ 標準化動向について報告します． に提案することで，国際標準化活動に ント審議において，技術課題を解決す 貢献しています． る審議に多くの時間を割いたため， 将来光アクセス システム 2014年12月に承認されました． 次世代光アクセスシステム （NG-PON2） 将来光アクセスシステムについては， G.989.2は，NG-PON2の 波 長 配 置 ま た，G.989.3はNG-PON2の 波 長 および帯域の割当プロトコルなどを含 伝送容量10 Gbit/s級のPON（Passive 40 Gbit/s級PONシステムは，次世 む 伝 送 コ ン バ ー ジ ェ ン ス（TC: Optical Network） シ ス テ ム ま で は 代光アクセスシステム（NG-PON2: Transmission Convergence） 層 を 規 IEEE（Institute of Electrical and Next Generation-PON2）と呼称され 定 し，2014年12月 のITU-T SG15本 Electronics Engineering）およびITU-T ており，2010年にFSANで議論が開 会議でも活発な審議が行われました． （International Telecommunication 始され，ITU-TではG.989シリーズと このようなステータスから，G.989シ して標準化が進められています． リーズのすべての勧告化が完了するの Union-Telecommunication Standardization Sector）で標準化が G.989シリーズを構成する各勧告と 完了しています．最先端の光アクセス 標準化ステータスを表 1 に示します． システムとして，現在，10 Gbit/s級 G.989は，G.989シリーズに用いられ NG-PON2のシステムイメージを図 のPONシステムをベースに，波長多 る用語の定義を規定し，2015年 7 月 1 に示します．従来のPONシステム 重（WDM: Wavelength Division に 合 意（consent） す る 予 定 で す． では，マス（一般）ユーザ向けのみに Multiplexing）技術を導入し伝送容量 G.989.1は，NG-PON2の シ ス テ ム 要 サービスを展開していましたが，NG- の増大とサービス拡張性を強化した40 求 条 件 を 規 定 し，2013年 3 月 承 認 PON2ではマスユーザに加えて，ビジ Gbit/s級 のPONの 標 準 化 がFSAN （approval）済みであり，G.989シリー ネスユーザおよびモバイルユーザも同 （Full Service Access Networks） ，およ ズでは現時点（2014年12月）で唯一 一の光アクセスシステムにより収容す は，2015〜2016年となる見込みです． ■システム構成 表 １ G.989シリーズ各勧告と標準化ステータス 勧告番号 74 勧告名称 説 明 G.989 40-Gigabit-capable passive optical networks （NG-PON2） : Definitions, abbreviations and acronyms NG-PON2（G.989シリーズ） で用いられる用語や定義 2015年 7 月合意予定 G.989.1 40-Gigabit-capable passive optical networks （NG-PON2）: General requirements NG-PON2の要求条件 2012年 7 月合意済 2013年 3 月承認済 G.989.2 40-Gigabit-capable passive optical networks （NG-PON2）: Physical-layer specifications NG-PON2の物理層仕様 2013年12月合意済 2014年12月承認済 G.989.3 40-Gigabit-capable passive optical networks （NG-PON2）: Transmission-Convergence （TC）-layer specifications NG-PON2の伝送コンバー ジェンス（TC）層仕様 2015年 7 月合意予定 NTT技術ジャーナル 2015.1 標準化ステータス ることを想定しています．NG-PON2 Point-to-Point（PtP）型のWDM（PtP 粋を表 2 に示します（1）．TWDM-PON の基本システムは，従来の時分割多重 WDM）オーバレイの適用が期待され における波長多重数は上り ・ 下り各 （TDM: Time Division Multiplexing） ています．また，NG-PON2において 4 （オプションで各 8 ）であり，伝送 技 術 に 加 え てWDM技 術 を 用 い た は，WDM技術の導入に伴い，在庫管 速度は 3 パターンを仕様化していま TDMとWDMの ハ イ ブ リ ッ ドPON 理コストの低減および誤接続防止の観 す．例えば波長当りの上り ・ 下り伝送 （TWDM-PON: Time and Wavelength 点から，光加入者線ネットワーク装置 速度10 Gbit/s（上り ・ 下り総帯域40 Division Multiplexing-PON）システ （ONU：Optical Network Unit）のカ Gbit/s）はビジネスユーザ向けに，波 ムですが，モバイルなど厳しい伝送遅 ラーレス化が仕様化されています． 長当りの上り伝送速度2.5 Gbit/s（上 延条件が要求されるサービスについて ■要求条件 り総帯域10 Gbit/s） ，下り伝送速度10 はオプションとして規定されている G.989.1で規定された要求条件の抜 Gbit/s（下り総帯域40 Gbit/s）はマ スユーザ向けへの適用が考えられま す．分岐数および伝送距離はそれぞれ ビジネスユーザ 256分岐以上および40 km以上を支持 することを仕様化していますが，アプ RRH PtP WDM オーバレイ マスユーザ ルータ PtP WDM BBU 度，分岐数，伝送距離は異なります． そのため，下り総帯域40 Gbit/s，伝 モバイル ネットワーク TWDM TWDM TWDM TWDM モバイルサービス 上位ネットワーク OLT リケーションによって最適な伝送速 送距離20 km，分岐数64など支持すべ き組み合わせについても仕様化してい ます． ■波長装置 NG-PON2の 物 理 層 仕 様 で あ る BBU: Baseband Unit RRH: Remote Radio Head ONU 図 1 NG-PON2のシステムイメージ G.989.2においては，波長配置が図 2 のように規定されます．既存のPON システムや10 Gbit/s級PONとの共存 を図るため，NG-PON2向けの波長域 表 2 NG-PON2の要求条件（G.989.1より抜粋） システム 総帯域 （波長数 4 の場合） TWDM-PON（基本システム） PtP WDM オーバレイ（オプション） 下り40 G（10 G × 4 λ）, 上り40 G（10 G × 4 λ） 下り40 G（10 G × 4 λ）, 上り10 G（2.5 G × 4 λ） 下り10 G（2.5G × 4 λ）, 上り10 G（2.5 G × 4 λ） 分岐数 1：256 伝送距離 40 km 共存 サービス すべての既存PONシステム （映像配信システム含む） マスユーザ，ビジネスユーザ，モバイルバックホウルほか は，TWDM-PON用 に 上 り1524〜 1544 nm（Wide Banad option） お よ び 下 り1596〜1603 nmが 規 定 さ れ ま す．上り波長域については，ONUに 適用する波長可変技術や波長チャネル 間隔（最小50 GHz, 最大200 GHz）に 応 じ て，Wide Band optionに 加 え て Reduced Band option（1528 〜 1540 nm）, Narrow Band option（1532 〜 1540 nm）の 3 種類が仕様化されます． NTT技術ジャーナル 2015.1 75 グローバルスタンダード最前線 TWDM 上り TWDM 1596∼1603 nm 下り Wide: 1524∼1544 nm NG-PON2（G.989.2） Shared spectrum: 1603∼1625 nm Reduced: 1524∼1540 nm Narrow: 1532∼1540 nm PtP WDM オーバレイ Expanded spectrum: 1524∼1625 nm 下り 上り 10G-EPON XG-PON 1575∼1580 nm 1260∼1280 nm 上り 下り GE-PON，G-PON Regular: 1260∼1360 nm GE-PON G-PON Reduced: 1290∼1330 nm G-PON Narrow: 1300∼1320 nm 1200 1260 1300 Video 1550∼1560 nm 1360 1400 1480 1500 1600 1625（nm） 図 2 NG-PON2の波長配置 NG-PON2では上り波長域にC帯が使 G.989.3は，ITU-Tで勧告化された10 信器および受信器の低コスト化が重要 われることになるため， 1 波長当りの Gbit/s級PONシ ス テ ム のTC層 仕 様 と な る 一 方 で， サ ー ビ ス 運 用 中 に 伝送速度が10 Gbit/sの場合は，ONU G.987.3をベースに，波長の割当プロ ONUの波長可変機能により割当波長 送信器に外部変調方式を適用するな トコルを補充するコンセプトで標準化 を切り替えることで，NG-PON2シス ど，波長分散耐性の向上を図る必要が が進められています．具体的には，波 テムの高機能化が期待されています． あります．また，PtP WDM用には， 長IDの規定法，ONU初期登録時の波 高機能化の一例として，波長切替によ 既存PONシステムなどとの共存を図 長割当法，サービス運用中のONUの る 光 加 入 者 線 終 端 装 置（OLT: ることを想定した「Shared spectrum」 波長切替シーケンスなどが補充される Optical Line Terminal）プロテクショ として1603〜1625 nmが規定され，さ 予定です． ン（高信頼性化）技術を図 3 に示しま らに，グリーンフィールド向けを想定 し た「Expanded spectrum」 と し て 1524〜1625 nmが規定されます．なお， 波長切替による 高機能化 す．通常時に，OLTを構成する 3 つ の光加入者ユニット（OSU: Optical Subscriber Unit）盤は，それぞれ 3 PtP WDMについては，波長域のみが NG-PON2では，波長ごとに異なる つの異なる波長が割当てられて運用さ 規定され，波長数，上り ・ 下りの波長 ONUを製造 ・ 管理する必要をなくす れており，OSU#1, OSU#2, OSU# 3 配置および波長チャネル間隔は規定さ ために，ONUの送信器および受信器 は， そ れ ぞ れONU1, ONU2お よ び れません． に波長可変機能を持たせることを必須 ONU3，ONU4と通信を行っていると としています．そのため，波長可変送 します．ここで，OSU# 2 に故障が発 NG-PON2のTC層 仕 様 で あ る 76 NTT技術ジャーナル 2015.1 λ1u ONU1 ONU2 ONU3 λ2u OSU #1 λ2u ONU1 波長 3（λ3u）に 切り替え ONU3 ONU2 λ1u OLT λ3u の最新標準化動向として，NG-PON2 について紹介しました．今後は， G.989 故障修理 OSU #1 λ3u ONU4 ここでは，将来光アクセスシステム OSU #3 ONU4 波長 1（λ1u）に 切り替え 故障発生 OSU #2 λ3u λ1u 今後の展望 OLT OSU #2 OSU #3 図 3 波長切替によるOLTプロテクション技術 シリーズの改訂（Amendment）文書 の審議を通じて，主にPtP WDMの仕 様化が進展するものと思われます． NTTでは，将来光アクセスシステム の審議に積極的に参画し，国際標準化 活動に貢献していきます． ■参考文献 生した際には， 通信断絶を防ぐために， 行っている間に通信への影響を与えな ONU2およびONU3は，それぞれ波長 いことが求められるため，ONUの波 を切り替える（ONU2はλ2uからλ1u 長可変送信器および受信器には，高速 へ，ONU3はλ2uからλ3uへ切り替え な波長切替機能が求められます． る）ことにより別のOSU（ONU2は 一方で，このようなサービス運用中 OSU# 1 ，ONU3はOSU# 3 ）に 接 続 の波長切替は行わずに，ONUの初期 され，通信を継続することが可能とな 登録時のみ波長切替を行う場合は， ります． ONUに高速な波長切替機能は不要と 従来のPONシステムにおけるプロ （1） ITU-T Recommendation G.989.1：“40-Gigabitcapable passive optical networks（NG-PON2） : General requirements,” 2013． なります．これらの背景のもとに， テクションでは，冗長性確保のために G.989.2では，ONUに波長切替時間ク 予備OLTと光スイッチを導入する必 ラスが規定されます．波長切替時間 要がありましたが，NG-PON2におけ クラスは 3 段階にカテゴライズされ， るプロテクションは，ONUの波長を クラス 1 ， 2 ，および 3 は，それぞれ 切り替えるだけで実現可能なため，予 ＜10 μs, 10 μs 〜25 ms, 25 ms〜 1 s 備系の装置類が不要となる特長があり と規定されます．このようなクラス分 ます．このほかにも，トラフィックが けは，ネットワークの高機能化に必要 少ない場合に，すべてのONUを同一 な波長切替時間への要求条件と，現状 の波長に切り替えて同一のOSU盤に の波長可変送受信器の性能に基づいて 接続することにより，ほかのOSU盤 行われています． をスリープモードで運用する低消費電 力化技術も期待されます．これらの機 能を実現するうえでは，波長切替を NTT技術ジャーナル 2015.1 77
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