専用サービス

MPLS-TPCEP

R&D パケットトランスポート技術を適用した専用系システムの実用化
NTTネットワークサービスシステム研究所
お ん だ

ひでとし

いわしたひでのり

恩田 英俊
岩下 秀徳

しんかい

ま さ き

お が わ

ま さ や/新解 眞規/小川 雅也

ひさしまたかあき

くろかわ

おさむ

/久島 孝昭
/黒川

すだ

さ ち お

こ う だ

かつとし

さかいり

/須田 祥生/坂入たける健 /修 /行田 克俊

これまで，NTTではアナログ専用サービスおよび高速デジタル専用サービスなどの高品質な専用サービスを時分割多重（TDM: Time Division Multiplexer）ネッ
トワーク上で提供してきました．一方，NGN（Next Generation Network）化に伴い中継ネットワークはパケットトランスポートネットワークへ移行しています．
ここではパケットトランスポートネットワーク上で専用サービスを提供可能とする回線エミュレーション技術を実現した新たな専用サービスノード「PTM（PacketTransport Multiplexer）専用アダプタ」について紹介します．

開発のねらい回線 ・ パス管理，OAM（Operations，Ad­御機能部を備えています．ここではこれministration and Maintenance）機能，プロらの機能を実現するPTM専用アダプタ

アナログ専用サービス，高速デジタルテクション機能を実現することができます．の開発ポイントについて紹介します．

専用サービスなどの専用サービスはイン

そのような背景から，専用サービスノー

ターネットに代表されるベストエフォート

ドについてもTDM技術からパケットトラ回線とは異なり，ユーザが契約した固定ンスポート技術へ移行することで，ネッ回線帯域を常に占有して利用可能な高品

トワーク全体のシンプル化を目指してい

PTM専用アダプタへマイグレーショ

質（低遅延，低エラーレート） ・ 高信頼ます．そのため，パケットトランスポート

ンするうえでは次のような 3 つの課題が性に重点を置いた通信サービスです．こ

技術であるMPLS­TP（Transport Pro­ありました．のようなサービスは法人向けのサービスfile）を適用し，専用サービスに求めら■パケットトランスポートネットワークとして現在も一定の需要があります．

れる高品質 ・ 高信頼性を担保した新たなへの収容専用サービスノードである「PTM（Pack­（1） 収容効率と遅延への対応

NTT研究所では，それら専用サービスマイグレーションをするうえでの課題を支える中継伝送を行うリンク系システ

et Transport Multiplexer）専用アダプタ」

専用サービスをパケットトランスポームにおいて，固定レートの回線や公衆網の開発を行いました．PTM専用アダプタ

トネットワークに収容するには，各種専を多重するのに適した時分割多重（TDM:により既存専用サービスをパケットトラン用サービス品目における固定レートのTime Division Multiplexer）技術をベー

スポートネットワークへマイグレーション

ユーザ回線信号を一定周期でパケット化スとしたSDH（Synchronous Digital Hi­

することが可能と想定しています（図 1 ）．

する処理と，パケット信号をユーザ回線erarchy）を採用してきました．しかし，PTM専用アダプタの概略を図 2 に示信号に復元（デパケット化）する処理がインターネットなどのIP系サービスの普します．PTM専用アダプタは，中継装置，必要となります．さらに，専用サービス

及 に 伴 いリンク 系 シ ステムもIPトラ

加入者収容装置，ユーザ設置型加入者

はネットワークでの遅延時間が規定されフィックとの親和性の高いパケットトラ収容装置の 3 種類の装置があり，中継伝ており，規定値を満たす必要があります．

ンスポート技術の採用へと移行していま送を行うリンク系システムとはイーサパケット化処理において，遅延が増大す．パケットトランスポート技術とは，ネットインタフェースにより接続することする要因はユーザ回線信号をある一定サイーサネット技術およびMPLS（Multiができます．また，既存専用サービスとイズのパケット長になるまで待つバッ

Protocol Label Switching）技術をベー同様にクロック供給装置を介して網同期ファリング遅延です．そのため，低遅延スに，SDHと同等の伝送品質を実現す

クロックに同期することが可能なクロッ化を実現するためにはパケット化周期をるコネクションオリエンテッドな伝送技

ク機能部や，既存装置と同等の警報監視，短くしバッファリング量を小さくする必要術です．本技術により，SDHと同様の試験機能，切替制御等が可能な監視制がありますが，パケットサイズが小さくな

60NTT技術ジャーナル 2016.3

ング量が大きくなるので遅延が増大して大する要因はパケットトランスポートネッ対的に多くなり収容効率が低下します．

しまいます．そこで，収容効率と遅延時トワークで発生するパケット遅延揺らぎ

一方，パケット化周期を長くするとパケッ間の最適化をするために，最適なパケッを吸収する処理です．ユーザ回線信号はトのヘッダ部分の割合が少なくなるためト化周期を設計する必要があります．

固定レートであるため，パケットに遅延収容効率が高くなりますが，バッファリデパケット化処理において，遅延が増揺らぎがある状態では，正常にユーザ回

お客さま収容局

お客さまビル・宅PSTN

企業内線等 構内交換機，モデム等

アナログ
専用サービス

高速デジタル専用サービスノード

高速デジタル専用サービス

アナログ・高速デジタル専用サービスノードを統合し，パケットトランスポートネットワークへ効率的に移行
PTM専用アダプタ（中継装置）
イーサネットイーサネット
インタフェース インタフェース

イーサネット
中継伝送
インタフェース
装置
PTM専用アダプタ（加入者収容装置）
パケットトランスポート
イーサネット
IP系 インタフェース
サービスノード

ONU

PC（インターネット）PSTN

SDHDSU

IP電話

図₁

SDH

アナログ専用サービスノード

高速デジタル専用サービス（64 kbit/s〜 6 Mbit/sまで計18品目）

IP系サービス

お客さま
ビル・宅

SDHをベースとしたネットワーク構成
SDH
SDH
SDH
SDH
インタフェース
インタフェース
インタフェース インタフェース
中継伝送
中継伝送
中継伝送
中継伝送
電話交換機
装置
装置
装置
装置

電話
アナログ専用サービス（3.4 kHz，音声伝送，50 bit/s）

企業内LAN等

お客さま収容局

中継局

PTM専用アダプタ（加入者収容装置）
IP系サービス

パケット
トランスポート
IP系サービスノード

インターネット網へ

IP系
サービスノード

パケットをベースとしたネットワーク構成

PTM専用アダプタによるパケットトランスポートネットワークへのマイグレーション

メタル
光
クロック
監視制御

端末・モデム・
DSU

NTT網

オペレーション
システム

クロック
PTM専用アダプタ 供給装置
（加入者収容装置）
クロック
機能部

お客さまビル⁝

既存インタフェース

監視制御
機能部

監視制御
機能部

CEP

GbE

GbE

CEP

GbE

GbE

クロック
供給装置

クロック
機能部

スイッチ
既存インタフェース

パケットトランスポートネットワーク

監視制御機能部
既存インタフェース⁝

PTM専用アダプタ（ユーザ設置型加入者収容装置）

スイッチ

CEP

GbE

GbE

CEP

GbE

GbE

スイッチ
既存インタフェース

PTM専用アダプタ（中継装置）

大項目
インタフェース
装置

オペレーションシステム

中項目
中継装置
加入者収容装置

クロックスイッチ
監視制御
監視制御

図₂

内容
GbE（シンクロナスイーサネット，無瞬断切替，OAM）
GbE（CEP，シンクロナスイーサネット，無瞬断切替，OAM）
既存インタフェース（一般専用，高速デジタル，回線試験）
受信部（₆₄+ ₈ kHz，₆₄+ ₈ kHz+₀.₄ kHz）
，受信部（₆.3₁₂ MHz）
回線単位
警報出力，試験制御，切替制御
実装管理，警報管理，パス設定，試験制御，切替制御

PTM専用アダプタ概要と主要諸元

NTT技術ジャーナル 2016.3

61

Ｒ ＆Ｄホットコーナー

るためパケットのヘッダ部分の割合が相■高効率 ・ 高収容 ・ 省電力

線信号を復元することはできません．そ

技 術 で，CEP（Circuit Emulation overのため，パケットをバッファリングするこ

専用サービスノードは新たなサービスPacket）技術，シンクロナスイーサネットとで，パケット遅延揺らぎを吸収する必品目が加わるたびに装置開発を行って技術により構成されます．シンクロナス

要があります．このパケット遅延揺らぎきたため，設置スペース上および収容回線エミュレーション技術の概略を図 3に示します．

吸収バッファ量が少なければ，遅延時間効率上の課題がありました．そこで，複を短くすることができますが，遅延量の数サービス品目を 1 つの装置へ収容す

CEP技術はRFC5086（1）にて規定され大きなパケットは正常にユーザ回線信号ることによる高効率化および省スペースており固定レートの回線信号（主信号，へ復元できなくなります．一方，パケッ化が求められます．また，近年の省電シグナリング信号）とパケット信号を変ト遅延揺らぎ吸収バッファ量が多けれ力が求められる背景の中で，消費電力換する技術です．送信時に固定レートば，確実にパケットをユーザ回線信号にを低減することも求められます．の回線信号を 1 〜 2 ms単位にパケット復元することができますが，遅延量が大■保守運用性 ・ 信頼性のさらなる向上化し，受信時には逆のデパケット化を行きくなります．そのため，パケットトラン専用サービスノードのマイグレーション

うことでパケットトランスポートネット

スポートネットワークの遅延揺らぎ量を時においては，従来のSDH方式を採用しワークに収容することができます．また，適切に把握し，最適な揺らぎ吸収バッた既存専用サービスノードとパケットトラPTM専用アダプタではパケット化およファ量を設定することが課題となります．

ンスポート方式を採用したPTM専用アダ

びデパケット化処理で以下の機能を具（2） クロック周波数伝送への対応プタが混在することになります．保守運備しています．まず，パケット化におい

専用系システムではクロック周波数に用時にはSDH方式とパケットトランスポーてはパケット化周期を専用サービス品目同期した固定レートのユーザ信号を扱う

ト方式を意識することなく回線試験 ・ 警ごとに最適な値を設定し，専用サービスため，各装置のクロック周波数を一致さ報監視を同一監視制御端末からシームレで規定している遅延時間を満足するとせる必要があります．しかしながら，イースに実施することが求められます．

ともに収容効率を高め設備コスト低減

サネットは非同期方式であり，送信側とまた，専用サービスを扱ううえではを実現しました．また，デパケット化で受信側でクロック周波数は同期しておサービス継続性が求められ，工事 ・ 故はネットワークで生じた遅延揺らぎを吸らず，送信側と受信側で最大±100 ppm

障時にサービスへの影響がないパケット収することにより，高品質な回線エミュ程度の周波数偏差が発生します．周波

無瞬断切替機能が求められます．

レーションを実現しました．専用サービ

数偏差によりパケット化周期とデパケッスで規定されている，ネットワークで発課題に対する技術的ポイント

ト化周期にずれが生じ，ずれが蓄積さ生するパケット遅延揺らぎの最大値をれるとユーザ回線信号が再生できなく■シンクロナス回線エミュレーション技術

シミュレーションと実測で高精度に把握なり，専用サービスの品質が確保できな

シンクロナス回線エミュレーション技術しバッファ量の最適化設計を行うとともくなります．そこで，イーサネット上では従来の専用サービスと同等の通信品質に，統計処理により最適なタイミングでのクロック周波数伝送が求められます．

（遅延，符号誤り率）を実現するためのデパケット化を行うことでバッファ量を①②

CEP

固定レート回線信号（主信号，シグナリング信号）を一定周期でパケット化，また逆のデパケット化を行うとともに，デパケット化時はネットワークで生じた遅延揺らぎを吸収することにより，高品質な回線エミュレーションを実現

シンクロナスイーサネット

イーサネットにより伝送されたクロック周波数により各装置が動作することで，SDHと同等のクロック周波数伝送品質（周波数変動，位相変動，伝送路故障時のクロック遮断等）を実現①CEP技術による回線単位の回線信号⇔パケット変換を実現

固定レート回線信号
パケット
OAM②シンクロナスイーサネット技術
によりSDHと同等のクロック周波数伝送品質を実現
PTM専用アダプタ

PTM専用アダプタ
クロック供給装置

アナログ専用サービス

既存インタフェース

CEP

GbE
OAM

固定レート回線信号

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7

654

32

1CEP

パケットトランスポート

図362OAM

シンクロナスイーサネット

シンクロナス回線エミュレーション技術

スイッチ

既存インタフェース

スイッチ

高速デジタル専用サービス

GbE

既存インタフェース

高速デジタル専用サービス

既存インタフェース

アナログ専用サービス

固定レート回線信号

Ｒ ＆Ｄホットコーナー

パケットトランスポートネットワーク

PTM専用アダプタ
固定レート回線信号

5

無瞬断 GbE# 0
送信部 GbE# 1

432

PTM専用アダプタ
1（短経ルート）
143GbE# 0GbE# 1

固定レート回線信号

2（長経ルート）

図₄

無瞬断
受信部

パケットの遅延の統計処理を行い効率的に両系のパケット遅延差を吸収⇒低遅延化を実現

パケット無瞬断切替の概略とで，SDHおよびパケットトランスポーきるイーサネットワークの開発など，高トにおける回線試験 ・ 警報監視を同一

品 質 ・ 高 信 頼 性を 求 めるお 客さまのロック周波数をイーサネットの物理層を監視端末からシームレスに実施することニーズにこたえることを目指します．

介して装置間を伝送するITU­T G.8261（2）を可能にしました．特に，警報監視につで規定されている技術です．入力したク

いては，従来使用していたSDHがビッロック周波数信号にて送信装置内部の発ト単位でのエラー検出を行っているのに振器で基準クロック周波数を生成した

対し，パケットトランスポートではパ後，GbE（Gigabit Ethernet）の信号速ケット単位でエラーを検出し，エラーが度に周波数変換を行い，イーサネット信発生した場合にはパケットを破棄するた号を送出します．受信装置では伝送されめ，エラー発生のしきい値が回線レベルたイーサネット信号のクロックタイミングで見たときに同等となるよう判定基準の（ビット列の立ち上がりタイミング）を抽最適化を行いました．これにより，保守削減し，低遅延化を実現しました．
シンクロナスイーサネット技 術はク

出することで，送信装置のクロック信号者が各区間の技術を意識する必要がなを再生することができます．本技術によく，一括での正常性確認を可能とする

りイーサネットにおいても，伝送されたことで保守運用性を向上しています．

クロック周波数で各装置が動作すること

また，サービス品質向上を目的とし，が可能となります．

PTM専用アダプタではパケット無瞬断■高効率 ・ 高収容 ・ 省電力切替技術を適用しました．パケット無瞬サービス品目ごとに必要であった既存断切替技術の概略を図 ₄ に示します．

専用サービスノードをPTM専用アダプ

パケット無瞬断切替技術は，短系路とタに集約することにより，最大収容数で長経路の遅延差を調整し，先着パケッの最大消費電力を約 3 分の 1 とするこ

トを選択する方法を採用しています．とを可能にしました．また，加入者用イ

さらに，パケットトランスポートネッ

ンタフェースパッケージを既存装置と互トワークでは遅延揺らぎが課題となるた

換性を持たせることにより，より既設設め，各パケットの遅延の統計処理を行備の有効利用を可能としました．さらに

い両系のパケット遅延差を効率良く吸スペースの観点でも，従来 5 架必要で収する技術を実現し，従来方式に比べあった回線数を 1 架に集約することを低遅延な無瞬断切替を実現しました．

可能としました．
■保守運用性の向上

今後の展開

PTM専用アダプタでは，SDHの区間

ここでは，NTTネットワークサービスとパケットトランスポートの区間に対しシステム研究所が開発したPTM専用アて，各々のレイヤの対応付けおよび必ダプタについて紹介しました．

要となる試験内容について整理するこ■参考文献（1） https://datatracker.ietf.org/doc/rfc5086/（2） https://www.itu.int/rec/T­REC­G.8261

今後は専用サービスの品質を満足で（後列左から）小川 雅也/ 岩下 秀徳/
須田 祥生/ 久島 孝昭/
坂入健/ 新解 眞規（前列左から）恩田 英俊/ 行田 克俊/
黒川修

今後も高品質 ･ 高信頼性を求めるお客さまのニーズにこたえるシステム開発を目指し，研究開発を行います．

◆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
高速リンクシステムDPTEL ₀₄₂₂-₅₉-₇₄3₄
FAX ₀₄₂₂-₅₉-₄₆₅₆
E-mail onda.hidetoshi lab.ntt.co.jp

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