特集

グローバルパートナーと紡ぐ IOWN 構想

IOWNキ
機能アーテクチャルフォト
オープンオーニクス・ネットワーク

IOWN Global Forum におけるオープンオールフォトニクス ・ ネットワークの検討にしざわ

IOWN（Innovative Optical and Wireless Network）のユースケー
スを支えるネットワークとして，必要なときに必要な地点間を光パ

ひできかに

じゅんいち

西沢秀樹

可児 淳一

はまのたかふみたかすぎ†１†2

こういち

スでダイレクトに接続可能なオープンオールフォトニクス ・ ネッ

濱野貴文

高杉耕一

トワーク（オープン APN）の技術検討が，IOWN Global Forum によしだともあき

やすかわ

せいしょう

おいて進められています．本稿では，2022年はじめに公開された「Open All-Photonic Network Functional Architecture」の技術文書の内容に沿って，オープン APN がめざすゴール，技術課題，および機能アーキテクチャを解説します．

吉田†3智暁†2安川†1正祥†3NTT 未来ねっと研究所† 1NTT アクセスサービスシステム研究所† ２NTT ネットワークサービスシステム研究所† 3

GF は，フォトニクスネットワーキン

続：ユーザは自身が保有するトラグのオープンアーキテクチャを確立し，ンスポンダで，通信事業者のネッ

IOWN Global Forum (IOWN GF)

サービスプロバイダがフォトニクスネッ

トワーク（図 1 に示す波長トンネ

は，2021年にサイバーフィジカルシス

トワーク機能をコンピューティングやル）を介して遠隔地にあるサイト

テム（CPS）と AI-Integrated Com­

ネットワーキングのインフラ全体とよと直接接続

mu­nications（AIC）のターゲットユーりきめ細かく統合できるようにするた・ダイナミックな光パスの設定 / 制

スケースに関する Interim Report とめ，オープンオールフォトニクス・ネッ

御：ユーザ間を直接つなぐエンSystem and Technology Outlook

トワーク（オープン APN）の検討をド・ツー・エンドの光パス接続サー

Report をリリースしました．CPS と推進しています ．

ビスを柔軟に提供

はじめにAIC の実装はすでに始まりましたが，センシング・キャプチャ技術の進化に伴い，現状の技術のままでは帯域・遅延などの要件を十分に満たせなくなることが明らかになっています．IOWN（1）オープン APN のめざすゴール
オープン APN のめざすゴールは以下のとおりです．

・エネルギー効率向上：電気的な処理を最小限に抑えることで，より消費電力の少ないネットワークを実現，ポリシーに沿って低消費電・エンド・ツー・エンドの光パス接力化を適切に実現
・マルチオペレータ環境の提供：各

光信号（波長 1 ）

光信号（波長 2 ）オープンAPN

光信号（波長 2 ）

事業者は，リソースの共有や不具合の切り分けなどの課題に悩まされることなく，エンド・ツー・エンドの光パス接続をシームレスに

光信号（波長 3 ）
光信号（波長 3 ）

波長トンネル12・コンピューティングとネットワー
キングの融合：離れた場所にある

光信号（波長 1 ）

図1展開オープン APN における波長トンネルのイメージ

2022.3コンピューティングリソースを，コンピューティングの要件に応じた伝送品質で，かつオンデマンド

特集に大容量の光パスで接続

TDMA-PON に16波長以上の DWDMした．

・自動化されたリソース再配置：帯また，光伝送装置にデジタル信号処技術と光増幅技術を組み合わせること

域幅の異なるネットワーク上の分理回路が入ることにより，①伝送路とで50 km 以上の長距離アクセスを実現

散型計算機資源にアプリケーショ

その設計がシンプルで柔軟になった，

する Super-PON の標準化が行われてンを再配分することで，ユーザの②ハードウェアとソフトウェアが独立います（8）．メトロ・アクセス領域で共待ち時間やネットワークのトラして進化できるようになった，③伝送通的に WDM ネットワーキングを行う

フィックを最小限に抑制

品質に影響を与えることなく，伝送品ことで，MFH，モバイルバックホール，・フォーマットフリーの光通信：光質をリアルタイムに測定可能になっ固定ブロードバンドアクセス等のトラ

ファイバ網を使った環境情報収た，④伝送距離や容量を決定する伝送フィックを効率的に収容することが可

集や，さまざまなプロトコルへの路の特性を迅速に推定するガウシアン能になると期待されています．

対応

ノイズモデルが提案された，等の新たオープン APN 実現に向けた技術

・インテリジェントなモニタリング：

な 価 値 が も た ら さ れ，IOWN

オープン APN のよりダイナミッ（Innovative Optical and Wireless

クな運用を実現するために，ネッNetwork）のユースケースの実現にオープン APN のコンセプトの実現

トワークの制御・管理システムが必要な技術要素が整いつつあります．に向けては，これらの技術トレンドのオープン APN 機器から十分な情さらに，超小型光送受信回路と電子デさらなる進展を加速するとともに，表報を収集バイスコパッケージ化された超小型の１ に示すように，複数種別のネット光インタフェースがコンピュータの処

ワークをまたがったエンドエンドダイ

理ユニットにより近いところに実装さレクト光パス設定およびそのためのれることにより，技術の進展が加速す

ノードアーキテクチャ，光パスの動的ると考えられています．

設定のための即時の光パス設計，ユー

光伝送技術の進展
2010年ごろからデジタルコヒーレン
ト伝送システムの実用化が始まり，伝課題送システムの小型化，省電力化，制御

一方，4G（第 4 世代移動通信シス

ザ所有トランシーバのネットワーク登インタフェースの共通化が加速されまテム）〜5G（第 5 世代移動通信シス

録およびそのトランシーバ間光パスにしは，ROADMテム）のモバイルサービスを支えるモ

おけるセキュアな光伝送，伝送性能の（Re­c on­f igura­b le Optical Add-

バイルフロントホール（MFH）向け

リアルタイムモニタリングといった技

Drop Multiplexer）システムをベンの技術としては，低コストな強度変調術課題を解決する必要があります．

ダ間で相互運用できるようにするため- 直接検波（IM-DD）方式による10〜オープン APN 機能アーキテクチャは，のインタフェースや，仕様を定義した

25 Gbit/s 光リンク技術が進展し，10これらの解決を念頭に置き，ハイレベ

O p e n R O A D M M S A（M u l t i〜25 Gbit/s・IM-DD の光信号を波長

ル・リファレンス・アーキテクチャ，

Service Agreement） や，光ネッ多重（WDM）するための標準化議論

制御・マネジメントプレーンアーキテ

トワークや IP ネットワークにおけるもさかんに行われています

クチャ，ユーザプレーンアーキテクチャ

た．2016 年に（2）

．

（4）
，
（5）

オープンな技術，アーキテクチャ，イまた，固定ブロードバンドアクセスンタフェースを定義することを目的と向けには，従来から PON システムでした Telecom Infra Project Open

用いられている時分割多重アクセス

Optical & Packet Transport（TIP（TDMA）に 4 〜 8 波長の高密度波長（3）が発足し，通信事業者やハOOPT）多重（DWDM）技術を組み合わせた

イパースケーラーの参加により，光伝

NG-PON2が標準化され商用化されて送システムのオープン化が加速しま

い る ほ か（6），（7），2.5 〜 10 G 級 のに分けて記述されています．

2022.313

特集

グローバルパートナーと紡ぐ IOWN 構想

オープン APN の機能アーキテク

表1

チャ■ハイレベル・リファレンス・アー
キテクチャ
オープン APN のハイレベルリファ
レンスアーキテクチャを図 2 に示しまオープン APN の実現に向けた技術課題

項⽬

課題

エンドエンドダイレクト光パス設定・ ユーザ設備，アクセスネットワーク，メトロネットワーク，コアネットワークの任意の地点間のダイレクト光パス設定を可能とする波⻑リソースの払出と管理

光パスの動的設定のための即時の光パス設計

・ 光 パスの伝送品質に基づくコヒーレントモジュールの⾃動モード選択
・ さ まざまな種類 ・ ベンダの光モジュールの標準制御インタ
フェース
・ 冗 ⻑性 ・ 信頼性要件を満たす光パス経路の即時計算 ・ ⾼速
開通
・ 相互接続環境（オペレータ，ドメイン，ベンダ）のサポート

ユーザ所有トランシーバのネットワーク登録・ ユーザ所有トランシーバのアドミッション制御（認証，フィルタリング），アドレス ・ 利⽤波⻑の解決

エンドエンド光パスを収容するノードアーキテクチャ

・ 同⼀ROADM収容トランシーバ間の折り返し光パス設定
・ R OADM収容トランシーバの遠隔設置および制御 ・ マネジメ
ントチャネルのサポート
・ ダイナミックな波⻑リコンフィギュレーションに求められる光アンプチェインの⾼度な制御伝送性能のリアルタイムモ
ニタリング

・ モニタリング周期の⾼速化（数ミリ秒〜数秒レベル）
・ さまざまなネットワーク種別 ・ オペレータに対応する多様なモニタリングパラメータのサポート
・ サービストラフィックとの⼲渉がなく既存モニタリング⼿法とも親和性があるモニタリングメカニズム

ユーザ設備間のセキュアな光伝送・ ユーザ設備にある端末間で光伝送の低遅延性を損なわずに認
証 ・ 認可 ・ アカウンティング（AAA）等をサポートする低遅延セキュア光伝送

す． オ ー プ ン APN ト ラ ン シ ー バ（APN-T），オープン APN ゲートウェイ（APN-G），オープン APN インターチェンジ（APN-I），およびオープンAPN コントローラ（APN-C）の ４ つの機能ブロックが定義されています．
APN-T は光パスの端点であり，光信 号 の 送 受 信 機 能 を 有 し ま す．
APN-G は光パスのゲートウェイであり，収容するAPN-Tに対する制御チャ
ネルの設定，光信号のユーザプレーン・アドミッションコントロール，光パスの多重化・逆多重化，光パスの折り返し接続，光パスの合分波の各機能を有オープンAPN制御・マネジメントプレーン
インフラストラクチャ
オーケストレータ
CN.APNDCIクラスタ
オープンAPN
サービスAPI
オープンAPN
インターチェ
ンジ（APN-I）

オープンAPN
コントローラ（APN-C）

オープンAPNユーザプレーン
DCIクラスタ

DCIゲートウェイ

DCI物理ノード

DCIゲートウェイ

DCI物理ノード

オープンAPN
トランシーバオープンAPN
トランシーバオープンAPN
トランシーバオープンAPN
トランシーバオープンAPN
ゲートウェイオープンAPN
ゲートウェイ（APN-G）

Ugg
Ugt※

オープンAPN
トランシーバ（APN-T）
CS.APN
オープンAPN
デバイスAPIDCI物理ノード

DCI物理ノード

オープンAPN
ゲートウェイ

Ugi

オープンAPN
インターチェンジ

Uii

オープンAPN
インターチェ
ンジ

オープンAPN
インターチェ
ンジ

142022.3

オープンAPN
ゲートウェイオープンAPN
トランシーバオープンAPN
トランシーバオープンAPN
トランシーバオープンAPN
トランシーバ外部ネットワーク
FDNゲートウェイ

ユーザデバイス

外部ネットワーク
FDNゲートウェイ

ユーザデバイス

外部ネットワーク

外部ネットワークユーザデバイス

ユーザデバイス※ Ugt は複数波長インタフェースのこともあります．

図2

オープンAPN
ゲートウェイオープン APN のハイレベル・リファレンス・アーキテクチャ

特集

GOIP
APN-T

APN-T

APN-G

APN-I

APN-I

APN-G

APN-G

APN-I

APN-I

APN-G

APN-T

APN-T

GOIP間の接続方法やAPN-G/Iの共有方法は今後の課題
APN-T

APN-T

APN-G

GOIP

APN-I

APN-G

APN-I

APN-G

APN-T

APN-I

APN-T
APN-T

APN-T

光ダイレクト接続

図3

します．APN-I は光パスの中継機能部

GOIP の構成イメージ■制御・マネジメントプレーンアー

適切な光パス経路，利用波長，光送受であり，波長クロスコネクト，インタ

キテクチャ

信 パ ラ メ ー タ を 決 定 し， オ ー プ ン

フェース間のアダプテーションの各機

オープン APN の制御・マネジメン

APN デバイス API を通じてオープン

能 を 有 し ま す．APN-T，APN-G，トプレーンの実現のため，図 2 に示す

APN-I の 3 つの機能ブロックにより，ように，APN-C と APN-C 外部のマ

さらに，APN-C は，オープン APN

オープン APN の光パスのユーザプレー

ネジメント・オーケストレーション機

デバイス API を通じてオープン APNン処理が実現されます．APN-C は，能部との間にオープン APN サービス

装置から伝送品質のリアルタイム情報

オープン APN の制御・マネジメント

API が定義され，APN-C とオープンを収集し，ユーザ要件が満たされていプレーン処理を実現するためのコント

APN 装置（A P N - T，A P N - G，るかどうかを判定します．収集した情

ローラです．

APN-I）との間にオープン APN デバ

報は，高度な分析のために APN-C のイス API が定義されています．

外部装置に転送することもできます．

既存の標準的な ROADM と比較す

APN 装置を適切に設定します．

ると，APN-G が有する収容 APN-T

APN-C は，APN-T の 認 証・ ア ク

伝送品質の情報収集アーキテクチャと制御チャネル設定やユーザプレーン・ティベーションを行った後に，オープして，APN-C とオープン APN 装置

アドミッションコントロール，さらにン APN サービス API を通じて APN-Tに対するテレメトリの構成例が示されは，APN-G が有する光パスの折り返間の光パス設定・削除・再設定のリクており，例えば，モバイルシステムとし接続や APN-I が有するインタフェー

エストをユーザからオンデマンドに受の連携の構成例（eCTI）が例示されス間のアダプテーション機能がオープけ付けます．APN-C は，帯域・遅延・ています．

ン APN に特徴的な機能といえます．

ジッタといったユーザ要件に基づき，2022.31₅

特集

グローバルパートナーと紡ぐ IOWN 構想■ユーザプレーンアーキテクチャ

表2オープン APN アーキテクチャでは，限られた波長数や伝送可能距離といっ波長トンネルの運⽤に必要な参照情報

分類

参照情報

た物理的な制約の下でスケーラブルかネットワークからのGOIP
内接続の要件

要求帯域

つ相互接続可能なオープン APN を実

APN-Tの仕様

波長トンネルを介した接続のためのAPN-Tの互換性に関する情報（変調方式，シンボルレート，誤り訂正方式など）現するために，Group of Optically

APN-Tの接続ビットレート

Interoperable Port（GOIP）という雑音や波形劣化に対する耐性（OSNRまたはGSNR耐性，光ファイバ分散に対する耐性など）を含む，エラーフリー伝送のための仕様概念が定義されています．
GOIP は，任意の 2 つのポート間でダイレクト光接続（光パス）を確立できる光ポートのグループとして定義されます．ここで，ポートとは，オープ接続するAPN-Tの場所

波長トンネルの物理的基準

波長トンネルの物理情報（光ファイバ種別，中心波長，波長幅など）

OSNR:光信号対雑音比（OpticalSignaltoNoiseRatio）
GSNR:⼀般化された信号対雑音比（GeneralizedSignaltoNoiseRatio）

ン APN トランシーバとアクセスリンク間の接続インタフェースを意味します．ポイントツーポイント（P2P）の光パスに加え，ポイントツーマルチポ

今後の展望

イント（P2MP）の光パスの提供も想

IOWN GF において，仕様化と実証定されています．図 3 に GOIP の構成を繰り返すスパイラルアプローチでイメージを示します．

オープン APN は進化していきます．

ダイレクト光接続の伝送可能距離は

今 回 公 開 さ れ た オ ー プ ン APN 機 能ビットレートや変調方式に依存するたアーキテクチャは，今後の仕様詳細化

め，ビットレートや変調方式は GOIPに向けたコンセプト実証のベースとしごとに明示されます．なお，GOIP 内て利用される予定です．実証を通して

では，任意のポート間にダイレクト光得られた知見は，オープン APN の詳接続を可能とするルートが最低 1 つ存

細仕様，および並行して検討される機在するが，波長リソースの利用状況や能アーキテクチャリリース 2 の検討に光ファイバ断等の障害状況により最短反映される予定です．

ルートが利用できない場合に，ダイレクト光接続が不可能となることも考えられます．これらを考慮した GOIP の設計方法等は今後の検討課題としています．
また，オープン APN アーキテクチャ
では，所定のビットレートや伝送距離に応じて適切に波長トンネルを運用できるように，物理レイヤのリファレンスアーキテクチャを定義するとともに，運用に必要な参照情報を示しています

1₆（表 ２ ）．

2022.3■参考文献（1） https://iowngf.org/technology/（2） http://openroadm.org/（3） https://telecominfraproject.com/oopt/（4） https://www.ericsson.com/en/mobiletransport/mopa（5） https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp̲
item.aspx?isn=16803（6） https://www.itu.int/rec/T-REC-G.989/（7） https://www.lightreading.com/gigabit/fttx/
verizon-calix-roll-out-commercial-ngpon- 2 /d/d-id/740093（8） https://www.ieee802.org/3/cs/（上段左から）西沢 秀樹/ 可児 淳一/
濱野 貴文（下段左から）高杉 耕一/ 吉田 智暁/
安川 正祥
今後も IOWN Global Forum のメンバ
企業とのコラボレーションにより，オープン APN の実現方式やアーキテクチャの策定を進め，オープン APN の社会実装をめざします．

◆問い合わせ先NTT 研究企画部門
IOWN 推進室
TEL 03-6838-5317
E-mailiowngf-info

ml.ntt.com