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中継ネットワーク大容量化
100Gデジタルコヒーレント
R&D
パケットトランスポート
100Gパケットトランスポートシステム（100G-PTS）
の実用化
NTTネットワークサービスシステム研究所
ほりぐち
まこと
しまざき
だいさく
ささくら
堀口 真 /島崎 大作
よしあき
/笹倉 芳明
い な み
まさあき
/井波 政朗
やまもと
しゅうと
/山本 秀人
NTTネットワークサービスシステム研究所では，モバイルサービス，クラウドサー
ビスの拡大などに伴い，急激なトラフィックの増加が見込まれるNTTグループの中
継ネットワークを経済的に構築するとともに，運用性，信頼性の向上にも資する
「100Gパケットトランスポートシステム（100G-PTS）」を開発しました．ここで
は，本システムの概要および特長を紹介します．
■100Gデジタルコヒーレント技術に
て開発を進めてきました．
100G-PTS開発のねらい
NTTネットワークサービスシステム研
究所は，今後急激な増加が見込まれる
100G-PTSの 技 術 的 特 長と
メリット
よる大容量化
従来の波長分割多重伝送システムの
最 大 帯 域 は10 Gbit/sや40 Gbit/sで す
中継ネットワークのトラフィックを効率
100G-PTSの主な特長は，①100Gデジ
が，今後の急増するトラフィック量に対
良く伝送するため，100Gデジタルコヒー
タルコヒーレント技術による大容量化，
応するためには，装置増設による対応
②高機能光スイッチによる運用性 ・ 信頼
では限界があり，伝送システムのさらな
＊
レント技術 とパケットトランスポート
技術を使った「100Gパケットトランス
性の向上，③MPLS-TP（Multi Pro­to­
る高速 ・ 大容量化が求められています．
ポートシステム（100G-PTS）
」を開発
col Label Switching-Transport Profile）
100G-PTSでは，100Gデジタルコヒーレ
しました．本システムでは，大容量化に
による柔軟な帯域のパス設定と保守運
ント技術によって １ 波長当り100 Gbit/s
加えて，低消費電力化や運用性 ・ 信頼
用性の両立，④光波長スイッチ（L0機
性の向上をねらっており，今後の中継
能部）とパケットスイッチ（L2機能部）
ネットワークの中核システムと位置付け
の統合による低コスト化です（図 １ ）
．
③MPLS-TPによる柔軟な帯域のパス設定
と保守運用性の両立
リンクアグリゲーション
GbE/10GbE
/100GbE
10GbE/100GbE
L2機能部
④光波長スイッチとパケットスイッチ
の統合による低コスト化
リンクアグリゲーション
大容量
ルータ
トランス
ポンダ
②高機能光スイッチによる運用性・信頼性の向上
波長
クロスコネクト
最大 8 方路
トランス
ポンダ
⋮
L0機能部
⋮
①100Gデジタルコヒーレント技術による
大容量化
波長クロスコネクト
100G×80λ
トランス
ポンダ
波長
クロスコネクト
L0機能部
⋮
トランス
ポンダ
（SDH/Ether）
ライン
カード
ライン
カード
ライン
カード
ライン
カード
L2機能部
トランス
ポンダ
⋮
インターネット 100GbE
中継網・
法人向けIP系
サービス網
10G×10
パケット
スイッチ
（MPLS-TP）
ライン
カード
⋮
高速専用線網・
法人向けIP系
サービス網
パケット
スイッチ
（MPLS-TP）
EMS
⋮
ライン
カード
ライン
カード
ライン
カード
ライン
カード
NMSなど
＊デジタルコヒーレント技術：超高速デジタル信
号処理により，光ファイバにおける波形歪が原
因で生じる伝送距離制限を大幅に緩和する技術．
100G波長
MPLS-TP
ラベルパス
NMS: Network Management System
EMS: Element Management System
図 1 100G-PTSの特長とメリット
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NTT技術ジャーナル　2014.10
Ｒ
ありましたが，デジタルコヒーレント技
ような大規模災害において，別に確保
高密度多重することにより， １ 本の光
術を適用した100G-PTSでは，こうした
された ３ ルート目を使って，トラフィッ
ファイバで 8 Tbit/sの大容量化を実現し
波形補正のための測定や設計，補正用
クを救済する場合などが想定されます．
ています．
品コストの削減が可能となります（図 ２ ）
．
■MPLS-TPによる柔軟な帯域のパス
設定と保守運用性の両立
■高機能光スイッチ技術による運用
伝送容量の拡大のためには，周波数
利用効率を向上することが必要であり，
性 ・ 信頼性の向上
無線通信分野で用いられる多値符号化
波長分割多重システムでは，サービ
従来，固定電話や専用線等のレガシー
系サービスのトラフィックを多重伝送す
技術を光伝送に取り入れています．し
スノードなどの外部接続装置から受信
る場合，主に国際標準規格であるSDH
かし，多値符号化を行うと光ファイバ
した信号を波長多重するために適正な
（Synchronous Digital Hierarchy） 技 術
内部で生じる雑音の影響を受けやすく
信号フォーマット，信号レベル，信号光
を適用してきました．SDHでは，回線
なり，伝送可能距離が短くなるという
波長に変換するトランスポンダと呼ばれ
やパスを束ねる際に固定的な帯域を割
課題が生じます．また，光ファイバの
る用品が必要となります．従来のシステ
り当てるため，伝達する情報がない状態
偏波モード分散や波長分散による遅延
ムでは，トランスポンダの搭載位置に
でも帯域を占有する必要がありました．
特性も伝送距離制限の要因となります．
よって光の方路や波長が固定的に決
今回100G-PTSが採用したMPLS-TP
デジタルコヒーレント技術では，これ
まっていたため，災害などにより方路や
技術では，パケット多重によってきめ細
らの距離制限の原因となる課題を，超
波長を変更する必要が発生した場合は，
かいパス帯域の設定ができ，かつ，従
高 速 な デ ジ タ ル 処 理（DSP: Digital
現地作業でトランスポンダの搭載位置
来技術と同様にエンド～エンドを指定し
Signal Processing）による強力な信号
を変更し，光パスを再設定する必要が
た仮想パスであるLSP（Label Switched
補正により，飛躍的に改善しています．
ありました．これに対して100G-PTSで
Path）の設定 ・ 管理が可能です．
デジタルコヒーレント技術の適用は，
は，高機能光スイッチをオペレーション
100G-PTSで は，複 数 のLSPを 波 長
ネットワークの構築作業や運用面におい
システムから遠隔操作することにより，
パスに多重する際，帯域保証型の高品
ても大きなメリットがあります．従来の
方路や波長の変更が可能であり，現地
質なLSPや帯域非保証型の低コストな
技術では，伝送装置の導入前に，高機
への作業員派遣なしに障害対応が可能
LSPを混在収容し，帯域の有効利用を
能な測定器を用いた光ファイバの測定
となります（図 ３ ）
．
図ることもできます．また，LSPは設定
こうした機能の利用シーンとしては，
を行い，中継ビルの間隔に適した波形
障害発生時に50 ms以下の高速で切替が
冗長化された伝送路が二重障害となる
劣化を補正する用品を選定する必要が
区間ごとに冗長構成をとることができ，
・大容量化： 周波数利用効率の向上による大容量化
・長距離化： 光コヒーレント検波の受信感度向上
・分散補償： デジタル信号処理による受信端でのみの分散補償が可能
②設計・管理
（a） 従来技術
Cビル用用品
Bビル用用品
Aビル用用品
光ケーブル
（用品不要）
光ケーブル
Aビル
①事前測定
Bビル
（用品不要）
（用品不要）
10/40 Gbit/s
信号
Aビル∼ Bビル
間でファイバ
測定
高機能
測定器類
（b） デジタルコヒーレント技術
100 Gbit/s
信号
伝送
装置
Cビル
③支障移転
対応
伝送
（支障移転） 装置
Bビル
Aビル
（高機能測定器
不要）
①導入前に，種々のファイバの測定が必要（高機能な測定
器の配備，全ビルでの測定稼動が必要）
②中継ビル間隔に適した波形劣化を補正する用品の選定が
必要（高度な設計スキル要）
．各ビル（装置）ごとの用
品の管理が必要（ 1 装置当り60用品程度）
③支障移転（道路工事等に伴うケーブル変更工事）でファ
イバ種別が変更になった場合には①∼②の作業を再度実
施する場合あり
伝送
装置
（高機能測定器
不要）
Cビル
（高機能測定器
不要）
左記の①∼③に対して，
デジタル信号処理技術により，高度な測定，設計，用品
の管理が不要（波形劣化の補正用品が不要）
さらに，補正用品が不要になることにより伝送遅延が削減
図 2 デジタルコヒーレント技術の特長
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＆Ｄホットコーナー
の高速伝送レートで，80波長の信号を
可能な瞬断プロテクション機能，パケッ
可能です．
Back） な ど， 豊 富 なOAM（Operation
トロスなく切替が可能な無瞬断プロテク
保守運用面では，LSPの接続性を定
Administration and Maintenance） 機 能
ション機能を具備しており，用途に応じ
期的に確認するCC（Continuity Check）
により，高い保守運用性を実現してい
て異なる信頼性グレードのパスを提供
や折り返し試験を実現するLB（Loop
ます（図 ４ ）
．
・波長パスの波長変更，経路変更を遠隔操作で実施可能
→迂回波長パスの設定を行う状況で，従来は必要であった現地作業が不要
（a） 既存システム（DWDMの場合）
EMS
（b） 100Gパケットトランスポートシステム
・設備登録（シェルフ，パッケージ等）
・光パス削除・再設定
EMS
現地作業員派遣
・トランスポンダ搭載
・新規配線接続
設計システム等と連動した
自動切替・手動切替
現地作業員派遣なし
現地作業員派遣
・トランスポンダ搭載変更
・配線変更
現地作業員派遣
・トランスポンダ搭載変更
・配線変更
方路 1
方路 2
方路 3
方路 1
方路 2
方路 3
光アンプ
波長スイッチ部・光アンプ
波長多重部
トランスポンダ
波長多重・切替部
トランスポンダ
多重故障時にも遠隔にて
波長切替可能
トランスポンダは搭載位置により方路，波長が固定される．
災害等により方路や波長を変更する場合には，トランス
ポンダの搭載位置の変更が必要
DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexer
図 3 高機能光スイッチ技術の特長
・さまざまなQoSに対応
・柔軟な帯域設定
・豊富なOAM機能による高い運用性
QoS
帯域保証型の高品質パスから統計多重効果をねらった帯域
非保証型の低コストパスまでさまざまな品質のパスに対応
可能
波長パス容量を
10G（帯域非保証）
超える低優先の
パケットは廃棄
優先度（低）
max
min
10G（一部帯域保証）
優先度（中）
優先度（高）
10G（帯域保証）
⋮
優先度（高）
OAM機能
各種OAMフレームによりSDH，ATMと同等の保守運用性を実現
・Continuity Check（CC） ⇒正常性を定期的に確認
・Loop Back（LB） ⇒指定したノードに対する応答確認
・Delay and Loss Measurement ⇒遅延，ロス測定 など
EMS
優先度（低）
優先度（中）
優先度（高）
帯域設定
パス帯域はきめ細かく設定でき，SDHと
比較して収容効率が向上
波長パス（100G）
CC
CC
部品コスト
クロスコネクト部にパケットスイッチの部品を流
用でき低コスト．SDH部品枯渇後も長期間の運用
が可能
パケットトランスポート網
図 4 MPLS-TP技術の特長
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＆Ｄホットコーナー
中継ネットワークにおける多様な領域に適用し，
①ネットワークの効率化，②高品質・高信頼化，③運用性の向上，に寄与する
EMS
NMS
多様なインタフェース
激甚災害時の遠隔第 3 経路切替
・GE ∼ 100GE
（論理パス多重可）
DCN
遠隔機能拡張
（FWバージョンアップなど）
専用線
L2スイッチ
ルータ
100G×80λ
大容量化・
レイヤ統合
①効率化ポイント
DCN: Data Communication Network
FW: Firmware
PTS（L2機能部）
②高品質・高信頼化ポイント
PTS（L0機能部）
③運用性向上ポイント
図 5 100G-PTSの中継ネットワーク適用イメージ
■光波長スイッチ（L0機能部）とパケッ
トスイッチ（L₂機能部）の統合によ
る低コスト化
従来は，光波長多重系の伝送装置と
電気多重系の伝送装置はそれぞれ別の
今後の展開
100G-PTSは，今後の伝送インフラの
基盤システムとして開発を進め，現時点
までに基礎となる部分は完成しました．
装置であり，両者を接続してネットワー
今後は，装置をさらに機能アップさせて
クを構築する際は，装置間に高額なトラ
いき，ネットワークを一層効率化してい
ンスポンダがインタフェースとして必要
きたいと考えています．また将来的には，
でした．100G-PTSではL0機能部とL2
400Gや1Tといった大容量化を実現して
機能部を一体化した装置構成が可能で，
いきます．
装置間のトランスポンダが不要となり，
従来よりも安価にネットワークの構築が
可能となります．また，L0機能部とL2
機能部の統合は，設置スペースや消費
電力の削減にもつながります．
100G-PTSは大容量でサポートするイ
ンタフェースも多く，方路も多数設定で
きるため，ネットワークのさまざまな場
所に適用することができます．例えば，
図 ₅ に示した中継ネットワークへの適用
イメージでは複数のリングネットワーク
間の効率的な接続や，大規模災害など
を想定した信頼性向上のための第 ３ 経
路切替を100G-PTSで実現しています．
（左から）堀口 真/ 島崎 大作/
笹倉 芳明/ 井波 政朗/
山本 秀人
中継ネットワーク構築 ･ 運用コスト削減
に向けて，さらなる大容量化等の研究開発
を進めていきます．
◆問い合わせ先
NTTネットワークサービスシステム研究所
ネットワーク伝送基盤プロジェクト
TEL ₀₄₂₂-₅₉-₆₇₁₅
FAX ₀₄₂₂-₅₉-₃₄₉₄
E-mail　horiguchi.makoto lab.ntt.co.jp
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