技術
基礎講座【GE-PON技術】

第1回 PONとは
第2回 IEEE802.3ah標準規格
第3回 DBA機能

第4回

GE-PONのシステム化機能
第5回 今後の標準化

IEEE802.3ahにおいて標準化されたGE-PON（Gigabit Ethernet-PON）ですが，標準化は通信を担うごく一部の機能に限られており，実際にサービスを提供するためにはその他の機能も考える必要があります．今回はGE-PONシステムで実際にブロードバンドサービスを提供するために必要となるその他のシステム化機能について解説します．

考慮すべき課題がいくつもあります．これらの課題を解

GE-PONシステムのシステム化機能決するために，いくつかの機能を装置に搭載する必要がはじめにGE-PONの標準化について，再度整理したいと思います．GE-PONはIEEE802.3ahにおいて標準化あり，これらの機能をここでは，システム化機能と呼びます．

された高速光アクセス方式です．IEEE802.3ahでは図１にGE-PONシステムの構成と機能ブロック例につOLT（Optical Line Terminal）−ONU（Optical

いて示します．これらの機能は提供するサービスや保守Network Unit）間の通信制御方法，保守監視インタ

形態によって異なってきます．ここでは，あくまでシステフェース等の規定だけがされています．実際にこの標準

ム化において最低限必要となるであろう機能についてだにのっとった装置をつくることを考えた場合，例えば装け説明します．

置を保守運用するオペレータとのインタフェースをどのようにするか，ONUの開通方法をどのようにするかなど

セキュアなネットワークの確保
光アクセスサービスにおいては，ユーザデータのセキュリティ確保およびお客さまの不正利用防止は必須です．

NTTビル OSS

そのための機能が ONU認証機能と暗号化機能です．
■ONU認証機能
IEEE802.3ah標準ではONUはPONに接続されるとプ

監視制御網

GE-PONシステム

NTTビル
お客さま宅

加入者収容装置
OLT

回線終端装置
ONU

保守機能
ONU認証機能

保守機能

光ス
プリッタ

ONU認証機能
ブリッジ機能・優先制御機能
UNI

PC ，ルータなど

暗号化機能
UNI
ポート PONインタフェース機能機能 （IEEE802.3ah 標準）

⁝⁝

光ファイバ

図１

ブリッジ機能
暗号化機能
DBA機能
SNI
（帯域制御・遅延制御） SNI
サービス
ポート
網機能
PONインタフェース機能（IEEE802.3ah標準）

UNI: User Network Interface
SNI: Service Node Interface

GE-PONシステム構成とそれぞれの機能ブロック

ラグアンドプレイで自動的にOLTに登録され使用することが可能となります．しかしこれはLAN機能としてとらえると便利ですが，誤ってONUが 接続された場合や悪意あるユーザによる不正アクセスも許容できてしまうおそれがあります．このため，PONリンクが 確立しても正規のONU（ユーザ）であることが確認されなければ通信を許可しない 機能が必要となり，これをONU認証機能と呼びます．図２にONU認証機能のイメージを示します．
■暗号化機能GE-PONシステムはPON構成をとるため，下り方向の通信はブロードキャストされ全ONUに到達します．そのため，ONUの宛先情報を詐称することにより他のONU宛のデータが傍受されてしまう可能性があります．これを防ぐための方法として通信の暗号化が考えられます．
NTT技術ジャーナル 2005.1159

ONU認証機能を具備しない場合
ユーザ
ネットワーク

ONU

OLT

正規ユーザ
ユーザ
ネットワーク

ONUを接続するだけで通信可能

ONU
不正ユーザ

ONU認証機能具備により解決
ユーザ
ネットワーク

利用してはいけないユーザの接続を拒否できない

正当性が評価されたユーザだけに通信を許可する

認証に成功したユーザは上位ネットワークと通信可能

ONU

OLT

正規ユーザ
ユーザ
ネットワーク

上位ネット
ワーク

SNI
ポート

PON-IF
ポート

PON-IF
ポート

ONU

認証機能

不正ユーザ

上位ネット
ワーク

SNI
ポート

認証に失敗したユーザは接続不可能

図２

ONU認証機能イメージ

ロジカルリンク単位に異なる暗号鍵を用いて暗号化通信を行うことにより，他のONU宛のデータを傍受しても暗下り方向通信号鍵が異なるためデータの解析が不可能となり，情報漏洩が回避されます．図３に暗号化機能のイメージを示します．

自ロジカルリンク宛のデータのため暗号化解除可能

イーサ
フレーム

ブロードバンドサービス品質の向上
GE-PONは１Gbit/sという高速伝送が可能なことにより従来装置と比べて高いスループットが得られます．しなく品質保証型のVoIP（Voice over IP）や映像配信等

ロジカルリンク番号
暗号化機能

ONU
#1

イーサ 1
フレーム

イーサ 1
フレーム

ロジカルリンク＝１
ロジカルリンク1用の暗号鍵

正規ユーザ
下り通信はブロードキャスト

他ロジカルリンク宛のデータのため廃棄される

かしながら，最近のサービスの多様化に伴い，従来のベストエフォート型のインターネットサービスの提供だけでOLT
ロジカルリンク１ 用のデータ

ONU
#2

イーサ 1
フレーム
ロジカルリンク＝２

正規ユーザ

ロジカルリンク2用の暗号鍵

他ロジカルリンクを詐称して廃棄しないようにしても，暗号鍵が異なるためデータ解析不可能となるを同時に提供可能とすることがネットワーク装置に求められています．これらのQoS（Quality of Service:
サービス品質制御）を行うためにはいくつかの機能が必

イーサフレーム

ONU
#3

イーサ 1
フレーム
ロジカルリンク＝３

悪意のユーザロジカルリンク3用の暗号鍵

要となります．
■帯域制御機能・遅延制御機能

図３

暗号化機能イメージ

GE-PONでは１Gbit/sの帯域を複数ユーザが共有するため，トラヒック量に応じて効率的に帯域をユーザに割り当てることが必要となります．またVoIPや映像配信等■ブリッジ機能のデータはリアルタイム性が 要求され遅延や ゆらぎによ

ユーザから送られてくるデータを通信事業者のネットる影響に敏感です．これらの制御については第３回で紹ワークに転送するとき，提供するサービス種類や装置利介したDBA（Dynamic Bandwidth Allocation）機能用形態によって，データを変換する必要があります．そにより実現されています．のため，IEEE802.1Dで規定されるブリッジ機能および60

NTT技術ジャーナル 2005.11

技術
基礎講
座

GE-PONシステム
優先制御機能データの流れ
4
高3
低2
低1
高振り分け

4
高1
高3
低2
低

優先度の高いパケットと優先度の低いパケットをそれぞれのキューに振り分ける

高2
高高優先キュー
4
低低優先キュー

各キューではデータを一時的に蓄積する：高優先データ（VoIP・映像等）

図４

低1
高4
低3
低2
高1
高3
低

優先度の高いキューよりデータを読み出す：低優先データ（インターネット等）

優先制御機能イメージ

IEEE802.1Qで規定されるVLAN（Virtual Local Area
Network）機能等が必要となります．
■優先制御機能システム化機能の今後
ここで紹介したシステム化機能については

１ユーザに複数のサービスを提供する場合，とりわけIEEE802.3ah標準化の対象外となっているため，装置VoIPや映像配信等の品質保証型の通信が多重する場合ベンダもしくは通信事業者により規定・実装されることのサービス品質を確保するためには，優先制御機能が必になります．しかしながら，このうちのいくつかの機能に要となります．本機能により重要度の高いデータから優ついてはOLT−ONU間のインターオペラビリティの確保先的に送信することにより，低優先のデータ（インターに影響を与えるため，IEEE802.3ahとは別の標準化がネットサービス）と高優先のデータ（VoIP，映像配信等）進んでいます．次号では，これらシステム化機能の標準が同時に入力されても，高優先サービスの品質を確保す化状況について紹介します．

ることが可能となります．図４に優先制御機能のイメー■参考文献

ジを示します．

保守・運用性の向上(1) 落合・立田・藤本・田中・吉原・太田・三鬼： Gigabit Ethernet-PON（GE-PON）システムの開発， NT T技術ジャーナル，Vol.17，No.3，
pp.75-80，2005．

■保守機能
IEEE802.3ahではOAM（Operations,Administration, and Maintenance）機能としてOLT−ONU間の保守監視インタフェースが規定されていますが，実際の保守監視項目については規定外となります．また
OLT装置および PON区間の保守監視項目についても規定外となっています．さらに装置の保守監視を行う場合には，OSS（Operating Support System）との接続が必要であり，OSSとのインタフェース機能も必要となり◆問い合わせ先NTTアクセスサービスシステム研究所
第一推進プロジェクト
TEL 043-211-3290
FAX 043-211-8875
E-mail tatsuta@ansl.ntt.co.jp

ます．GE-PONシステムを実際にサービスに提供し，運用していくためには，これらの保守監視機能についてもサポートする必要があります．

このコーナで取り上げ て欲し いテーマを E-mailで編集部までお寄せください．

●（社）電気通信協会内 NTT技術誌事務局 E-mail jrr@tta.or.jp

NTT技術ジャーナル 2005.1161