特 集

将来のデジタル社会クの変革─ネット
デジタルトランスフォーメーション

Cognitive Foundation®

ネットワーク技術

アーキテクチャクラウドネイティブ

本特集では，これからの社会的課題を解決し，将来のデジタル社会を支えるネットワーク技術開発の取り組みについて2号にわたり紹介する．4月号では①競争力のあるネットワーク基盤技術の研究開発（12技術），5月号では②グループDX（デジタルトランスフォーメーション）を支えるネットワーク運用の高度化 ･ スマート化（6技術）と③地球環境保護＆エネルギー利活用（1技術），の研究開発方針に基づいた具体的な研究開発成果を紹介する．

Cognitive Foundation

社会システムを運営するサービス事業者

Ctrl

ICTリソースを組み合わせてエンド-エンドに連携

ネットワークサービス
事業者A

事業者B Ctrl

事業者C
Ctrl

デバイス

エージェントトランスポート

Ctrl

プライベートお客さま

Cognitive Foundation® の概要

NTT技術ジャーナル 2019.4

グループDXを支える
ネットワーク運用の高度化・スマート化

地球環境保護＆エネルギー利活用
公衆網

8

社会システム提供

エッジ

御提供

API

Ctrl

API

API

クラウド

サービス提供

API

API

マルチオーケストレータ

迅速なＩＣＴリソースの配備と構成の最適化を実現

オーバーレイソリューション
Ctrl

競争力のあるネットワーク基盤技術の研究開発

3つの研究開発の方向性

特 集を支えるネットワー
ワーク基盤編─■ 将来のデジタル社会を支えるネットワーク技術開発の取り組み

将来のデジタル社会を支える「Cognitive Foundation®」の方向性と研究開発成果を紹介する．

■ 新アクセスシステムアーキテクチャ：FASA®

DBA（Dynamic Bandwidth Allocation）
機能のソフトウェア部品化技術について紹介する．

■ GNSSとネットワークの連携による高付加価値位置情報サービス「マルチグレード」な測位を志向した新たなGNSS測位のアーキテクチャを紹介する．

■ 高臨場VRサービスを実現するキャリアエッジコンピューティング基盤技術
VR（Virtual Reality）アプリケーションをエッジコンピューティング基盤経由で提供するユースケースを紹介する．

■ 幅広い要件に迅速にこたえるネットワークスライシング技術

End-to-Endスライス実現に必要なスライスゲートウェイ技術について紹介する．

■ 双方向通信型アプリケーションの体感を向上させる最大ネットワーク遅延保証技術
要求遅延量を考慮した新たなシェーピング方式について紹介する．

■ ネットワークリソースの最適設計 ･ 制御技術

ネットワークの最適設計技術，クラウドネイティブSDx制御技術を紹介する．

■ 体感品質を制御する映像配信技術

精細 ･ 高臨場の映像コンテンツを経済的に高品質で配信する技術を紹介する．

■ 映像転送を支えるデータストリームアシスト技術

IoTサービス事業者の利便性向上につなげる技術について紹介する．

■ AIを用いたデバイスごとのポリシー制御技術

デバイスごとに最適なネットワーク制御を実現するポリシー制御技術について紹介する．

■ パスワードレスでの利用資格の共有 ･ 委譲技術

パスワードを必要としない安全な認証基盤技術について紹介する．

■ モノづくりを革新する光ファイバ ･ 光デバイス技術

ハイパワー伝送用光ファイバ ･ 光デバイス技術について紹介する．

■ 無線LAN電波を活用した鳥獣検知システム

農地に侵入した鳥獣を無線LAN電波の変動のみで検知する鳥獣検知システムを紹介する．

10
13
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32
34
36

NTT技術ジャーナル 2019.4

9

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

デジタルトランスフォーメーション

Cognitive FoundationⓇ

ネットワーク技術

将来のデジタル社会を支えるネットワーク
技術開発の取り組み
社会がデジタル化していく動きに合わせて，デジタル社会を支えるネット
ワークも進化していく必要があります．そのため，NTTではデジタル社会におけるさまざまな課題を解決するネットワーク基盤「Cognitive Foundation®」の実現に向けた研究開発に取り組んでいます．本稿では，将来のデジタル
社会を支えるネットワーク技術の研究開発方針である，①競争力のあるネッ
トワーク基盤技術の研究開発，②グループデジタルトランスフォーメーション（DX）を支えるネットワーク運用の高度化・スマート化，③地球環境保護＆エネルギー利活用，に基づいた具体的な研究開発成果を紹介します．

つじ

辻 ゆかり
こばやし

†１

たちもと

し ん や†２/立元 慎也

ま さ き†３

小林 正樹

NTTネットワーク基盤技術研究所 所長†2
NTTネットワークサービスシステム研究所 所長†3
NTTアクセスサービスシステム研究所 所長†1

甚大な被害を及ぼす自然災害にも常にを実現するオーバーレイソリューショ

備えておかなければならなくなってい(１)
ン が「Cognitive Foundation®」ですます．そのため，さまざまな産業の垣（図）．これは，クラウドからエッジコ

IoT（Internet of Things）の進展に根を越えたデータ流通によって社会的ンピュータ，ネットワークを仮想化さより，あらゆるモノがネットワークに

課題を解決し，社会に変革をもたらす

れたICTリソース群として扱い，マルつながり，
大量のデジタルデータ（ビッ「デジタルトランスフォーメーション

チオーケストレーション機能をハブとグデータ）の効率的な収集 ・ 蓄積が可（DX）」への期待が高まっています．

してレイヤの異なる複数のリソースを

デジタルトランスフォーメーショ
ンに必要なネットワーク技術能となっただけでなく，
AI（人工知能）社会基盤としてのネットワークも，を用いて，業務効率や生産性の向上に

社会システムを運営するサービス事業

資する高度な分析 ・ 予測も可能となっ者の多様な要望に対して，有限のICT

なお，さまざまな産業でAIやデーてきています．その一方で，我が国は，リソースを最適な構成で迅速かつ安定

タ活用によりDXが進む中，ネット

少子高齢化や労働力人口の減少といっ的に提供することが求められていまワークにも，
従来の音声通話，
インター

た社会的課題を抱えており，さらに，

す．このようなニーズにこたえ，DX

ネット接続，
映像配信サービスに加え，Cognitive
Foundation

です．

社会システムを運営するサービス事業者

エッジ

Ctrl

ICTリソースを組み合わせてエンド-エンドに連携

ネットワークサービス
事業者A

事業者B Ctrl

事業者C
Ctrl

デバイス

エージェントトランスポート

Ctrl

グループDXを支える
ネットワーク運用の高度化・スマート化

地球環境保護＆エネルギー利活用
プライベートお客さま

図

NTT技術ジャーナル 2019.4

競争力のあるネットワーク基盤技術の研究開発
社会システム提供

クラウド

御提供

API

Ctrl

API

API

Ctrl

サービス提供

API

API

マルチオーケストレータ

迅速なＩＣＴリソースの配備と構成の最適化を実現

オーバーレイソリューション

公衆網

10

最適統合して一元管理し運用する技術

Cognitive Foundation Ⓡ の概要

3 つの研究開発の方向性

特 集

Smart City，MaaS（Mobility as a

用価値を向上させていくことで，サーを実現していくことで，各産業におけService），FinTechなどの新たなデジ

ビス事業者やサービス利用者にとってる多様なサービス需要に迅速にこたえ

タルサービスをサポートする必要性が魅力あるネットワークの継続的な提供

るネットワーク提供に貢献していきま

高まっています．DXを支える新たなに貢献していきます．具体的には，光す．具体的には，さまざまな事業者やネットワーク基盤の検討を進めるにあ

アクセス装置の一部をソフトウェア化す産業の垣根を越えてサービスやICT ・たって，研究所間にまたがる新たな所

ることで次世代通信規格「5G」などさ

ネットワークリソースを連携させる技

間連携の特別検討体制を立ち上げましまざまな用途に入れ替えられる技術で術や，光伝送網における故障発生時のⓇた．本体制を基にして，市場を立ち上

あ るFASA （Flexible Access Sys­tem

迅速な設備復旧を実現するための故障

げることを目的にユースケースを題材

Architecture）や，特に都市部のような検知 ・ 分析 ・ 復旧技術などに取り組んにしつつ技術検討を進めています．

衛星信号の受信環境が芳しくない場合でいます．

以下では，将来のデジタル社会を支であっても位置計測精度を大幅に向上■地球環境保護＆エネルギー

えるCognitive Foundationの開発方針

でき，また多彩な応用サービスへの展開

利活用である，①競争力のあるネットワーク

も考えられるGNSS（Global Navigation

３ 番 目 の 研 究 開 発 の 方 向 性 は，基盤技術の研究開発，②グループDX

Satellite Sys­tems）測位技術などに取りSDGs（Sustainable Development

を支えるネットワーク運用の高度化 ・組んでいます．

Goals）が描く持続可能な社会の実現

スマート化，③地球環境保護&エネル■グループDXを支えるネットワーのため，脱炭素化をはじめとする地球

ギー利活用について，その方向性と具ク運用の高度化 ・ スマート化

環境に配慮したレジリエントなネット

体的な研究開発成果を紹介します．

２ 番目の研究開発の方向性は，サーワークインフラの整備技術の確立をめ

ビスの多様化に対して極力人手をかけざします．クラウドネイティブなネッずに迅速に対応していくためのネット

トワークにおける抜本的な省エネル

ワークの自動運用や社会インフラの保

ギー化および給電ネットワークの仮想技術の研究開発

全への展開も視野に入れた，NTTグ

化を軸に自律的なエネルギー制御を実

１ 番目の研究開発の方向性は，高ループのDXを支えるネットワーク運現していくことで，社会の脱炭素化お速 ・ 大容量化，接続性の高度化，低コ用の高度化 ・ スマート化技術の確立によび新たなエネルギー流通ビジネスにスト化など，さまざまなネットワーク

向けた取り組みです．AI技術の活用貢献していきます．具体的には，まず基盤技術の確立に向けた取り組みでによる運用の高度化や稼動効率化なは機械室内装置配置の最適設計などにす．多様な観点からネットワークの利

ど，さまざまなネットワーク運用技術よる抜本的な省エネ化の実現に取り組３つの研究開発の方向性■競争力のあるネットワーク基盤

NTT技術ジャーナル 2019.4

11

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

表3 つの研究開発の方向性と具体的な取り組み技術

3 つの研究開発の方向性

具体的な取り組み技術

for Smart World” の 取 り 組 み を 加 速,”
BUSINESS COMMUNICATION, Vol.5₆,
pp.３₄-３₇, ２₀１₉.

新アクセスシステムアーキテクチャ：FASA®
GNSSとネットワークの連携による高付加価値位置情報サービス
高臨場VRサービスを実現するキャリアエッジコンピューティ
ング基盤技術
幅広い要件に迅速にこたえるネットワークスライシング技術
競争力のあるネットワー
ク基盤技術の研究開発（ 4 月号掲載）

双方向通信型アプリケーションの体感を向上させる最大ネット
ワーク遅延保証技術
ネットワークリソースの最適設計 ･ 制御技術
体感品質を制御する映像配信技術
映像転送を支えるデータストリームアシスト技術
AIを用いたデバイスごとのポリシー制御技術
パスワードレスでの利用資格の共有 ･ 委譲技術
モノづくりを革新する光ファイバ ･ 光デバイス技術
無線LAN電波を活用した鳥獣検知システム
ICT/ネットワークリソース ･ サービス連携技術
ルール学習型障害箇所推定技術

グループDXを支えるネッ
トワーク運用の高度化 ･
スマート化（ 5 月号掲載）

ディープラーニングに基づく異常検知技術 ‒ DeAnoS: Deep
Anomaly Surveillance ‒復旧コマンド列自動生成技術
光伝送網における故障個所特定技術
業務ナビゲーション技術

地球環境保護＆エネルギー
利活用（ 5 月号掲載）

通信機械室の環境最適化技術

んでいます．
これらの研究開発の方向性にかかわる具体的な取り組み技術を表に示します．本特集ではそれら各技術について

12

NTT技術ジャーナル 2019.4の取り組み詳細を ２ 号にわたり紹介
します．
■参考文献

（1） 川添：“中期経営戦略の実現に向けて， “R&D

（左から）辻 ゆかり/ 立元 慎也/
小林 正樹
将来のデジタル社会を支えるネットワー
ク技術の実現に向けて，NTTネットワーク
基盤技術研究所，NTTネットワークサービ
スシステム研究所，NTTアクセスサービス
システム研究所は研究開発を進めていきます．

◆問い合わせ先

NTT情報ネットワーク総合研究所
TEL 0422-59-2033
FAX 0422-59-5600
E-mail injousen-pb hco.ntt.co.jp

アクセスシステム

特 集

FASAⓇ

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

DBA

新アクセスシステムアーキテクチャ：FASA®
と ち の

たかみつ

は た の

と も や

か

じゅんいち

栩野 貴充

NTTアクセスサービスシステム研究所では新アクセスシステムアーキテ
クチャ「FASAⓇ（Flexible Access System Architecture）」を提唱し，アクセスシステムを構成する機能の部品化について研究開発を進めてきました．
本稿では，その研究開発成果として2018年11月に報道発表し，NTT R&D
フォーラム2018（秋）で出展した，DBA（Dynamic Bandwidth Allocation）
機能のソフトウェア部品化技術について紹介します．

秦野 智也
に

可児 淳一

にしもと

け い た

あ さ か

こ う た

て ら だ

じゅん

/西本 恵太/浅香 航太/寺田

純

NTTアクセスサービスシステム研究所

軟かつ迅速に機能を入れ替えられる光

合います．この，PONシステムの性

アクセスシステムの実現をめざしてお能をつかさどる機能としてDBA（Dy­

NTTアクセスサービスシステム研り，競争力のあるネットワーク基盤

namic Bandwidth Allocation）機能が究所では2016年 2 月に将来光アクセ技術の研究開発に取り組んでいます．

あります．DBA機能はユーザの帯域Ⓡ

スシステムの新コンセプト「FASA

現在広く普及しているアクセスシス

要求に合わせて動的に帯域を割り当て（Flexible Access System Architec­

テム「PON（Passive Optical Network）

ture）」を発表し，研究開発を進めてシステム」は，光分岐器（光スプリッ

NTTアクセスサービスシステム研

きました ．FASAではアクセスシス

タ）を介して 1 心の光ファイバを複数究所では，PONシステムのDBA機能

テムを構成する機能を徹底的に部品化ユーザで共有するポイントツーマルチ

を自由に入れ替えることで，光アクセ

し，それらを自由に組み合わせ可能に

ポイント型のネットワーク構成をとっスシステムを多様なサービスに適用ですることで，サービス要件に応じて柔ており，通信帯域を複数ユーザで分けきると考え，DBA機能のソフトウェ

背

景

（1）

入れ替え
ハード
ウェア

帯域制御機能群（ソフトウェア部品）

ます．

入れ替え
API

API
モバイル向けボックス型OLT

工場向け

FTTH向け 構内LAN向け

ハード
ウェア

ソフトウェア

汎用サーバ

モジュール型OLT

多様なシーンへ

モバイル

工場

図

構内LAN

DBA機能のソフトウェア部品化

NTT技術ジャーナル 2019.4

13

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

ア部品化技術を確立するとともに，同機 能 を 組 み 込 み 可 能 な 2 つ のOLT
（Optical Line Terminal）構成モデルを提案し，それぞれのOLT構成モデ

りました．

2つのOLT構成モデルとAPIの実装今後の展開
今後は，世界中のキャリア ・ システ
ムベンダ ・ 標準化団体 ・ オープンソー

ルでDBA機能のソフトウェア部品化

PONシステムを多様な利用シーン

スソフトウェア団体と協調し，DBAが可能になるよう研究を進めてきましで 利 用 可 能 と す る た め に， 2 つ の機能以外のソフトウェア部品化に取りた（図）．

OLT構成モデルを定義し，それぞれ組む予定です．これにより，光アクセの構成モデルにあったOLTをプロト

スシステムをより多様なサービスに適タイプ検証機として開発しました．

用していくことをめざしています．

DBA機能のソフトウェア部品化
技術

1 番目はボックス型OLTです．こ

DBA機能は，変動するユーザの帯

れは，通信事業者の収容局内などの環域要求に応じて各ユーザへの帯域割り境下で用いることを想定しており，従当てを行うため，サブミリ秒オーダで来のFTTH（Fiber To The Home）サーの高速な処理を必要とします．高速なビスに加え，5Gモバイルシステムな処理を実現しながら自由な入れ替えをどへの適用が期待できます． 2 番目は可能にするために，DBAの機能部をモジュール型OLTです．これは，従サービスに依存しない高速処理部と，来のOLTの機能のうち，ハードウェ

サービスごとに仕様の異なるアルゴリ

アによる実現が必須となる機能のみをズムとに部品化し，前者をハードウェ

小型のモジュールに収めたもので，ソ

ア部に，後者をソフトウェア部に実装

フトウェア部品化されたOLT機能が

しました．
また，
ソフトウェア部とハー格納された汎用サーバとの組み合わせ

ドウェア部のインタフェースをAPIにより，工場および大学 ・ オフィスビ＊（Application Programming Interface）

ル内などの構内LANなどへの適用がとして定義したうえで，標準化団体
Broadband Forumでの標準化を推進
し，2018年に完了しました．

期待できます．
い ず れ のOLT構 成 モ デ ル も 上 記
APIを実装することで，利用シーンにその結果，DBA機能は高速な処理応じたDBA機能を入れ替え可能になを実現しながらも，サービス要件に応り，サービス要件に応じてハードウェ

じて機能を入れ替えることが可能となアレベルから大幅に装置をつくり直す
ことなく，光アクセスシステムの適用＊ API：部品間で情報をやり取りするためのインタフェース仕様．

14

NTT技術ジャーナル 2019.4

領域を拡充できるようになりました．

■参考文献（1） http://www.ntt.co.jp/news2016/1602/160208a.
html（左から）可児 淳一/ 秦野 智也/
栩野 貴充/ 浅香 航太/
寺田純/ 西本 恵太（右上）

私たちはFASA ®を通じて，新たな機能を
柔軟かつ迅速に組み込むことができるアク
セスネットワークシステムを構築するという観点から，競争力のあるネットワーク基
盤技術の研究開発に取り組んでいます．

◆問い合わせ先NTTアクセスサービスシステム研究所
光アクセス基盤プロジェクト
光アクセス基盤SEグループ
TEL 046-859-4958
FAX 046-859-5513
E-mail fasa-support-ml hco.ntt.co.jp

GNSS

GPS

特 集

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

測位

GNSSとネットワークの連携による高付加価値
位置情報サービス
NTTネットワーク基盤技術研究所ではデジタルトランスフォーメーション（DX）を加速するSmart Worldの実現へ向け，GPSをはじめとするGNSS（Global Navigation Satellite Systems）を使用した測位において，高層の建造物が林立するアーバン・キャニオン環境での測位精度向上技術を開発するとともに，測位演算処理の一部をクラウド・エッジ上で行うことで測位性能の抜本的な向上と新たな付加価値を実現する技術開発に取り組んでい
ます．

よ し だ

せ い じ

つ ぼ い

しゅんいち

くわはら

たけし

吉田 誠史
坪井 俊一
桑原

きりはら

たかひと

と よ の

つよし

/桐原 誉人/豊野剛

健NTTネットワーク基盤技術研究所

of Things）の実現を前提とし，クラウていました．現状では搬送波位相測位

ド ・ エッジにGNSS測位演算処理の一方式に対応したレシーバ製品は高コス

GPSは1990年代からカーナビをは部を担わせることによって抜本的な課トであり，適用領域拡大の阻害要因にじめとする民生用途に使用され，今日

題解決を図るとともに，位置情報に新なっています．
さらに，
アプリケーショ

GNSS（Global Navigation Satellite

たな付加価値を与えることが本取り組

ンには測位精度や頻度だけでなくコス

Systems：全地球航法衛星システム）

みの目的です．

トや省電力性能といったさまざまな要

背景による測位はスマートフォンを含む幅広いアプリケーションに活用されています．国内では2018年11月から「日GNSS測位の機能配備多様化とクラウ
ドGNSS測位アーキテクチャ

件があり，レシーバチップ（ハードウェア）でこうした多様な要件をカバーするのは難しくなっています．

本版GPS」である準天頂衛星システ

GNSS測位は図 1 に示すように多様

クラウドGNSS測位アーキテクチャ

ムの本格運用が開始され，補強信号をなアプリケーションで使用されます．

では測位演算の機能配備の一部をクラ使用した高精度（精密）測位が大きな

自動走行車等の高速移動体では高頻度

ウド側に移すことによって測位点では関心を集めています．

な測位が求められる一方，測量では静低コストの汎用的なGNSSレシーバをNTTネットワーク基盤技術研究所で止状態で高い測位精度が求められま使用し，測位方式の違いやアプリケー

はデジタルトランスフォーメーション

す．
スマートフォンやカーナビでは数メーションによる測位性能の要件の違いは（DX） を 加 速 す る ス マ ー ト な 社 会

トルの測位精度が得られるコード測位

基本的にクラウド側の処理で吸収しま＊1（Smart World）の実現へ向け，GNSS（Code-based positioning） 方式が使用す．つまり単一のレシーバで「マルチとネットワーク ・ クラウドのシナジー

され，測量ではセンチメートル級の測位グレード」な測位を実現することをめ

により位置計測の分野において新たな精 度を実 現する搬 送 波 位 相 測 位

ざす新しいGNSS測位のアーキテク

付加価値を創造することをめざした研＊2（Carrier-phase based positioning）

チャです（図 1 ）．最終的な測位演算

究開発を行っています．

方式が使用されています．搬送波位相

処理は測位点のGNSSレシーバの内部

航法衛星信号により理想的には地球測位では波数アンビギュイティ（Wave-

上のどこでも高精度な測位を実現する＊3
number ambiguity）の解決のためにことができますが，実際の測位精度は高度な演算処理が必要になります．こ

衛星信号の受信環境に大きく影響されれまではコード測位方式に対応した汎ます．この課題はこれまで主にGNSS

用的なGNSSレシーバ製品と搬送波位レシーバの性能向上により解決が試み

相測位方式に対応した特殊用途向けのられてきましたが，あらゆるデバイス

ハイエンドなGNSSレシーバ製品はアがネットワークにつながるIoT（Internet

プリケーションに応じて使い分けられ

＊1

＊2

＊3

コード測位：航法衛星信号の受信位置への到達時間の計測において衛星に固有のコード信号を使用する通常のGNSS測位の方式
です．
搬送波位相測位：航法衛星信号のコード信号に加え，搬送波の位相情報を観測することによる精密測位方式です．条件の良い場
合には 1 cm以下の精度での精密測位が可能です．
波数アンビギュイティ：受信点までの航法
衛星信号の搬送波の波数が未知であることです．

NTT技術ジャーナル 2019.4

15

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

準天頂衛星（QZSS）

GPS

GPS

自動走行

高速移動

ローカル
基準局
NTTビル
補強データ

低遅延モバイル通信（ 5 G）

エッジ

3 次元空間情報
GNSSレシーバ
観測データ

クラウドGNSS測位
測位エンジン

パーソナル
モビリティ

GNSS
レシーバ
モジュール

マルチグレード
測位

スマートフォン
loT

測位演算
結果

測位演算機能をオフロード

建機・農機
自律制御

精密測位

モバイル網
測量

図1

クラウドGNSS測位アーキテクチャの概要

観測データの出力に対応した汎用的の形態が多様化することが想定されま測データ（Observation data） を使なGNSSレシーバ製品は最近増加してす．私たちは今後の動向を見据え，適用してクラウド側で行い，測位演算結

おり，一部の製品は複数の周波数帯（マ用領域に応じた最適な機能配備を柔軟

果（座標値）が測位点に返送されます．

ルチバンド）に対応しています．また，に実現することをめざしています．

本アーキテクチャではクラウド ・スマートフォンではAndroid OS バー

エッジ上のCPU ・ GPUを基盤とした

ジョン ₇ から一部の端末において内潤沢なコンピューティング ・ リソース

蔵のGNSSレシーバの観測データをクラウドGNSS測位アーキテクチャを活用し，衛星選択処理を含む高度なAPI（Application ProgrammingのSmart Mobilityへの適用事例として

測位演算処理を行います．搬送波位相Interface）で取得できるようになり，

走行車両の位置計測のユースケースを測位では初期測位演算時間を大幅に短今後，対応端末が拡大することが期待

紹介します．

縮するだけでなく，NTTビルのローされます．

ではなく，レシーバから転送された観＊₄

Smart Mobilityへの適用事例

高層の建造物が林立し，道路が碁盤

カル基準局を含むさまざまな補強信号

GNSSとネットワークのシナジーと目状に近接するアーバン ・ キャニオン

をシームレスに選択することができる＊5

してはA-GNSS（Assisted GNSS）

受信環境では衛星信号を見通し状態でメリットがあります．また， 2 次元地が携帯電話やスマートフォンなどに導受信できる開空間が制限され，衛星信図や 3 次元の建物データ等の地理空入されていますが，本アーキテクチャ号が建物で反射 ・ 回折したマルチパス

間情報やAI（人工知能）や機械学習はさらに高度な両者のシナジーと位置信号を受信することによって測位精度などの手法をGNSS測位へ適用すると付けることができます．従来，GNSSが大幅に劣化します．東京 ・ 丸の内の

いった，これまでにないアプローチもレシーバチップセットの内部で行われ考えられます．さらにはクラウド上でていたGNSS測位演算処理が今後はクの位置情報を活用した多様なアプリ

ラウド ・ エッジ以外にもスマートフォ

ケーションとの高度な連携も考えられンのアプリケーションや車載プロセッ

ます．

サ等で実行され，測位演算の機能配備

16

NTT技術ジャーナル 2019.4＊4＊5

観測データ：GNSSレシーバの測位演算における疑似距離および搬送波位相計測の結果の情報です．Raw data（生データ）とも呼ばれます．
A-GNSS：モバイル網を経由して航法衛星の軌道情報を短時間に配信する方式です．

特 集
遅延モバイル通信を適用することが考
衛星選択アルゴリズム適用なし

衛星選択アルゴリズム適用あり

は自動走行の普及に向けて課題となる

大手町

東京都千代田区
大手町〜丸の内の一般道でのコード測位結果えられます．本アーキテクチャの適用
車載設備のコスト低減にも貢献します．

今後の展開

GNSSレシーバ：
U-blox社M8T

Smart Mobilityの 分 野 で はC-V2X

和田倉門

GNSSアンテナ：
Tallysman社 TW2710（Celluler-Vehicle to X）等の通信手段を備えたコネクティッドカーが普及

日比谷通り

使用衛星信号：
GPSおよび準天頂衛星（ 1 機）L1C/A

し，車車間（V2V: Vehicle to Vehicle），
路車間（V2I: Vehicle to Infrastructure）

馬場先門

で低遅延，広帯域な通信が実現される可能性があります．人と車の位置を包括的に把握することで見通しの悪い交差点における歩行者 ・ 自転車位置の把
図2

衛星選択アルゴリズムの適用効果（コード測位）

握，配車サービスにおける乗客の位置
把握，路線バス運行の効率化，バリア
フリーマップの作成などの幅広い領域

一般道においてカーナビ等で使用されが，GNSS測位ではレーン判定が可能への適用が期待されます．さらにはイる汎用的なシングルバンドのGNSSレ

な精度が要求されます．上記のシング

ベント，災害時の輸送にも適用できる

シーバによって収集した，GPSおよルバンドのGNSSレシーバによって首可能性があります．こうした位置情報

び準天頂衛星信号の観測データを使用

都高速都心環状線で収集したGPS衛

サービスとの高度な連携も含めた，高して後処理によるコード測位演算を星の観測データを使用し，後処理で搬

精度測位技術の適用へ向けた検討を行った結果を図 2 に示します．従来で送波位相測位（VRS-RTK）演算を行っ行っていきます．

は道路から大幅に外れていたポイント

た結果においても私たちの衛星選択アでも，私たちが独自に開発した，受信

ルゴリズムの適用により収束（FIX）

した衛星信号から測位に適した衛星信解が得られる割合（FIX率）が向上す

号を選択する「スマート ・ サテライる効果が確認されました．FIX解では＊6

ト ・ セレクション」 アルゴリズムを数10 cm以下の測位精度が得られてい適用することによって測位精度が大幅ると想定されるため，レーン判定だけ（1）に改善することを確認しました ．衛でなくレーン内の車両の位置を把握で星選択に要した時間は今回使用した検きる可能性があります．トンネルや橋証環境においては 1 つの測位点あた梁などで一時的にGNSS衛星信号をロりわずかに 5 ミリ秒程度でした．

ストした際の再FIXに要する初期測位

自動走行車の制御はレーザ，
ライダ，

演算時間も10秒以下であり，マルチバ

オドメトリ，ジャイロ，加速度センサ

ンドのGNSSレシーバを使用した場合

やダイナミックマップと車載カメラをにはさらに大幅に短縮できる見込みで使用した複合的な制御が見込まれます

す． 1 秒間に10回程度の高頻度な測位を行う場合には図 1 に示すように＊6

スマート ・ サテライト ・ セレクション：NTT
が独自に開発したGNSS衛星信号の選択ア
ルゴリズム技術で遅延の大きい不可視衛星のマルチパス信号を選択的に排除します．

測 位 エ ン ジ ン を エ ッ ジ に 配 置 し，
URLLC（Ultra-Reliable and Low
Latency Communications）等の5G低■参考文献（1） http://www.ntt.co.jp/news2018/1810/181023a.
html

GNSSによって実現されるセンチメート
ル級の測位には新しい産業領域を創出する
大きな可能性があります．NTT研究所では技術の確立だけでなく適用領域の検討も合わせて推進していきます．

◆問い合わせ先NTTネットワーク基盤技術研究所
コグニティブファウンデーションNWプロジェクト
TEL 0422-59-3013
FAX 0422-59-6364
E-mail nt-kensui-ml hco.ntt.co.jp

NTT技術ジャーナル 2019.4

17

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

エッジコンピューティング

VR

Akraino高臨場VRサービスを実現するキャリアエッジ
コンピューティング基盤技術
NTTネットワーク基盤技術研究所では，通信事業者設備の計算資源を活用したエッジコンピューティングの技術検討を進めています．本稿では，VR（Virtual Reality）アプリケーションを
エッジコンピューティング基盤経由で提供するユースケースについて，凸版印刷株式会社と共同で取り組んでいる技術実証の内容を紹介します．

いわさわ

ひ ろ き

かわかみ

け ん た

いしばし

りょうた

岩澤 宏紀
川上 健太
石橋 亮太

う ら た

ゆうすけ

なかはら

ゆ う き

くわはら

たけし

/浦田 悠介/中原 悠希
/桑原

た ま き

し ん や

お

こ う た ろ う

/玉置 真也の/小野 孝太郎健

NTTネットワーク基盤技術研究所

グの有望なユースケースとして，低遅VRを用いた電子カタログでは，例え延性が求められるアプリケーションでば自動車販売店やハウスメーカ，各種

現在，クラウドでアプリケーション

あるVR（Virtual Reality：仮想現実）

ショールーム等において，仮想空間上を動作させてさまざまなサービスを提について，凸版印刷株式会社と共同でで商品のパーツ ・ 色 ・ 模様などを変化供するクラウドコンピューティングが取り組んでいる技術実証の内容を紹介させてユーザに体験してもらうことが広く利用されています．クラウドコン

します．

できます．本稿ではこのような電子カ

背景ピューティングは，ユーザがサーバ等の計算リソースを管理する必要がなくなるメリットがある一方で，ユーザと高臨場VRサービスを実現するエッジコンピューティング基盤技術

タログをはじめとした高品質VRをターゲットとしています．
3D映像をリアルタイムに生成するクラウドとの間にさまざまなネット

VRアプリケーションは，あらかじめタイプでは，VR酔いを回避するためワークが存在するため，クラウドサー

生成された映像を視聴するタイプ（360に，ユーザが端末を操作してから，バとの距離や各ネットワークにおける度視点動画等）と，ユーザの視点移動

3D映像が端末の画面に表示されるま

通信帯域の制約 ・ 品質変動の影響を受や操作に合わせて3D映像をリアルタイでの一連のプロセスを極めて短時間

けやすく，安定して低遅延 ・ 広帯域なムに生成するタイプに大別できます．

（例：数10 ms）に完了させる必要がサービスを提供することが難しいといあらかじめ生成された映像を視聴すあります（2）．そのため，従来このタイるタイプでは，仮想空間内を自由に移プはネットワークを介さずローカル端

動したり，物体を動かしたりすること

末で提供されてきました．しかし，スはできない制約があります．

タ ン ド ア ロ ン 型 のHMDや ス マ ー ト

う課題があります．
そこで，ユーザ近傍にサーバ等の計
算リソースを配置し，サービスを提供するエッジコンピューティングが近年

一方，3D映像をリアルタイムに生成

フォン単体では高品質化が難しく，ま（1）

注目されています ．NTTネットワー

するタイプは，GPU（Graphics Proc­

た，高性能なGPUを搭載した専用PC

ク基盤技術研究所（NT研）では，
エッess­ing Unit）等のプロセッサでHMD

は，設備や運用面でコストが高くなる

ジコンピューティングの中でもユーザ（Head Mounted Display）の位置 ・ 向

課題があります．そこで，エッジコン

近傍に位置する通信事業者の設備（通き等のセンサ情報に対応した映像をリピューティングを活用することで，

信ビル等）に計算リソースを設置する

アルタイムに生成することにより，仮ユーザごとに高性能な専用PCを管理方式の技術検討を進めています．これ

想空間内での移動や物体操作が自由にすることなく，遠隔でも低遅延で高品により，クラウドでは困難であった低行える特徴があります．このタイプの質なVRの提供が可能になります．

遅延性 ・ 広帯域性を持つ新たなサービ

VRの中でも特に高品質（高精細，高今回の共同実験では，凸版印刷が持スを提供することをめざしています．

フレームレート）なものは，電子カタ

つ住宅展示場向けVRアプリケーショ

本稿では，エッジコンピューティン

ログに適用できると考えられます．

ンをNTTのエッジコンピューティン

18

NTT技術ジャーナル 2019.4

特 集【住宅展示場の例】
これまで：実物展示《めざす世界》エッジ基盤経由でVRカタログを提供（他の例）自動車販売店，訪問営業，ショールーム，イベント等
最新のGPUやAI技術を利用可能GPU エッジ基盤
ローカル
サーバが不要 センサ
情報「もっといろいろな家の実物を見たい」「内装を自由に変えた
い」

画像
音声

ローカル
サーバ

「いろいろな内装を自在に体感できる！」

図

独自レンダリングエンジンによる超高精細なVRカタログを提供
新たなビジネスモデルを共同で技術実証

キャリアエッジ基盤およびネットワークを提供
柔軟にサービス
規模を変更可能凸版印刷とのエッジコンピューティングを活用したVRデジタルカタログユースケース共同検討の概要

グ検証基盤で動作させ，スマートフォ

Linux Foundation配 下 のOSS（ オ ーン端末のセンサ情報に基づいた映像をプンソースソフトウェア）プロジェク

エッジコンピューティング基盤でリア,ト「Akraino」に参画しています（3）（₄）．

ルタイムに生成し，それらの映像デー

Akrainoは，通信キャリアのみなら

タを端末へ配信する検証を行いましず，さまざまな企業や業界が取り組んた．本検証により，凸版印刷の保有すでいるエッジコンピューティングをる高品質なVR対応型電子カタログア

エッジ固有のユースケースごとの要求

プリケーションを，ネットワークを介条件や制約条件に合わせ，業界のベスした遠隔のエッジコンピューティング

トプラクティスであるOSS技術の組基盤経由で提供可能であることを確認

合せにより実現するプロジェクトでしました（図）．

す．オープンコミュニティによって，また，VR映像に特化したトラフィッ

グローバルなパートナーと共同で取りク制御による遅延揺らぎの抑制など，組むことで，スピーディでかつ効率的

サービス高品質化に向けた独自の技術にエッジコンピューティングの研究開についても検証を行いました．

発を進めつつ，グローバルなエコシス

エッジコンピューティング基盤の研究開発

テムの構築にも取り組んでいます．

今後の展開

NT研は，VRをはじめとするエッジ

引き続き凸版印刷と共同で，超低遅コンピューティングアプリケーション

延かつ高品質なVRサービスを，柔軟のみならず，その効率的な設備構築 ・に提供できるエッジコンピューティン

増減設，高い運用性を低コストでサグ基盤の実現をめざします．

ポートするエッジコンピューティン
グ基 盤 の 研 究 開 発 に も 取 り 組 ん でい ます．その一環としてNT研では，■参考文献（1） Y. C. Hu, M. Patel, D. Sabella, N. Sprecher,and V. Young: “Mobile Edge Computing ­ A
key technology towards ₅G，” ETSI White

Paper No.11, 201₅.
（2） https://www.twentymilliseconds.com/post/
latency­mitigation­strategies/（3） http://www.ntt.co.jp/topics/akraino/index.
html（4） https://www.akraino.org/（後列左から） 川上 健太/ 小野 孝太郎/
桑原健/ 石橋 亮太

（前列左から） 玉置 真也/ 岩澤 宏紀/
中原 悠希/ 浦田 悠介
NT研では引き続き，超低遅延かつ高品質
なVRサービスを柔軟に提供できるエッジコ
ンピューティング基盤の実現をめざします．

◆問い合わせ先NTTネットワーク基盤技術研究所
コグニティブファウンデーションNWプロジェクト
TEL 0422-59-4949
FAX 0422-59-6364
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NTT技術ジャーナル 2019.4

19将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

ネットワークスライシング

5G

E2Eスライス

幅広い要件に迅速にこたえる
ネットワークスライシング技術
5G時代に向け，大容量ブロードバンド，大量セッション接続，超低遅延高品質等の特性を持つネットワークを活用した多様なサービスの創出が想定されています．本稿では，これらの多様なサービス要件に応じた仮想ネッ
トワークを迅速に構築・提供するためのネットワークスライシング技術と，
End-to-Endで一定の通信品質が確保できるEnd-to-Endスライス実現に必要なスライスゲートウェイ技術について紹介します．

さ と う

た く や

ほ ん ま

しゅんすけ

佐藤 卓哉
本間 俊介

お か だ

ともひろ

にしはら

ひでたか

/岡田 智広/西原 英臣NTTネットワークサービスシステム研究所

本技術は5G時代のネットワークを支うことによって，仕様の異なる複数のえる技術として期待されています．

網をまたいでスライスを運用すること5G時代には，5Gの特長である大容

NTTでは本技術を活用することで，ができるようになります．

量ブロードバンド，大量セッション接サービスパートナーのそれぞれのニー

現 在，NetroSphere-PIT（1）の 検 証

続，超低遅延高品質などを活用したさズにあった要件のネットワークを迅速

環境上にオープンソースソフトウェア

まざまな新しいサービスの創出が期待に提供することをめざしています．

（OSS）を利用してスライスゲート

背景されていますが，それらの新しいサービスを実現するためにはさまざまなスライスゲートウェイ技術

ウェイを実装し，実証試験を進めています．スライスは，基盤ネットワーク

サービス要件に応じた多様なネット

サービスパートナーが求める多様なの仕様に応じて任意のプロトコルを用ワークが必要となります．そのような要件のネットワークを提供するためにいて構築することが可能です．私たち要求に対して迅速かつ柔軟にネット

はEnd-to-Endで一定の通信品質が確

は新技術であるSRv6（IPv6 Segment

ワークを提供することが課題となって保できるEnd-to-Endスライス（E2E

Routing）を用いたスライス構築の検います．

スライス）が必要です．しかし，E2E討を進めています．SRv6はIPv6ネッ

スライスを実現するためには，各々のトワーク上で動作させることができ，異なったルールで管理されている複数セグメントルーチングによる経路制御

ネットワークスライシング技術は共の事業者網をまたいだ状態でスライスが可能です．また，スライスにはさま通の物理基盤上にネットワークスライの構築や運用を行う必要があり，それ

ざまな付加機能を盛り込むことができス（スライス）と呼ばれる要件の異なが大きな課題となっています．NTT

ます．私たちは遅延保証（2）の付加機能

る仮想ネットワークを複数同時に構

ではその課題解決に向けて事業者網間を盛り込んだE2Eスライスを構築す

築 ・ 運用する技術です．物理的な設備の接続点にスライスゲートウェイ

ることによって，通信遅延の影響を受を仮想的に分割可能な資源として管理（SLG）を配備するアーキテクチャをけやすい双方向型アプリケーションな

し，それらを自在に組み合わせて必要

提案しています（図 １ ）．スライスゲー

どにおいてより良いユーザ体験を提供

な仮想ネットワークを構築します．従トウェイはプロトコル変換やトラできることを確認しています．さらに来の通信ネットワークは，高価な専用

フィック振り分け，スライス間アイソ

それらのスライスの構築や切り替え，装置を用いており，構築等に時間を要

レーション等のスライスのデータプ

テレメトリ技術によるスライスの運用しましたが，スライスでは比較的安価

レーンに求められる機能を提供しま

状況確認等が実施可能なGUIのプロトな汎用装置を用いて，設定を入れ替え

す．網間の接続点部分に配備されたスタイプも開発しました（図 ２ ）．前述ることによってさまざまなサービスを

ライスゲートウェイが，それぞれの網の成果についてはNTT R&Dフォーラ

迅速に提供できます．

の仕様に合わせた適切な変換などを行

ム2018（秋）において動態デモの展

ネットワークスライシング技術

20

NTT技術ジャーナル 2019.4

特 集

GUI画面
サービス
パートナー

事業者A

E2E-Orchestrator

Orchestrator

コントローラコントローラSLG

Access

SLG

Core

スライス間
アイソレーション

トラフィック振り分け

図1

E2Eスライス

コントローラ

E2Eスライス

ユーザ端末

事業者B

Orchestrator

サーバ

SLG

SLG

データセンタ

事業者網間をまたぐ接続

提案アーキテクチャの概要

Sphere構想加速に向けた実証（NetroSphere­
PIT） の 取 り 組 み,” NTT技 術 ジ ャ ー ナ ル，
Vol.28，No.8，pp.11-14，2016.
（2） 福井 ・ 坂上 ・ 南：“双方向通信型アプリケー
ションの体感を向上させる最大ネットワーク
遅 延 保 証 技 術,” NTT技 術 ジ ャ ー ナ ル，
Vol.31，No.4，pp.22-23，2019.

図2

スライス管理GUI画面示を行い，GUI画面から簡単な操作をフィードバックすることによってネッ行うだけでスライスの制御が行えるこトワークスライシング技術およびスラとをサービスパートナーの皆様にも体イスゲートウェイ技術の精錬化を進め

験いただきました．

ます．また，
本技術の市販製品，
デファ

今後の展開
商用化を見据えた実証実験などを計
画 し て お り， そ れ ら の 実 施 結 果 を

クトOSSへの搭載を目標にグローバ
ル標準化を推進します．
■参考文献（1） 奥 谷 ・ 川 端 ・ 小 谷 ・ 山 田 ・ 丸 山：“Netro­（左から）岡田 智広/ 佐藤 卓哉/
西原 英臣/ 本間 俊介
NTTでは多様なニーズに柔軟かつ迅速に対応可能なネットワークを実現するために，
ネットワークスライシング技術の発展にこれからも取り組んでいきます．

◆問い合わせ先NTTネットワークサービスシステム研究所
転送サービス基盤プロジェクト
TEL 0422-59-4431
FAX 0422-59-7460
E-mail takuya.satou.up hco.ntt.co.jp

NTT技術ジャーナル 2019.4

21

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

遅延保証

双方向通信型アプリケーション

サービス品質双方向通信型アプリケーションの体感を向上させる最大ネットワーク遅延保証技術
双方向通信型アプリケーション・システムでは，ネットワーク遅延を一定量以下に抑えることにより操作体感が向上します．ただし，帯域保証サー
ビスで利用されている従来の帯域ベースシェーピング方式を利用すると，バーストトラフィックの平準化により大きなネットワーク遅延が発生し操作体感が劣化します．そこで，本稿では最大ネットワーク遅延を保証するための技術として，要求遅延量を考慮した新たなシェーピング方式を提案
します．

背

景

近年，双方向通信型アプリケーショ
ン ・ システムが広まりつつあります．
例えば，遠隔で重機を操作し工事を行うシステムです．このようなシステム

ふ く い

た つ や

みなみ

か つ や

福井 達也
南

さかうえ

ゆ う き

/坂上 裕希勝也

NTTアクセスサービスシステム研究所

一定の遅延許容幅が存在します．その定帯域を超えたトラフィックが流れる

他の例としては，VR（Virtual Reality），

ため，このトラフィックを一定帯域に

eSports，リモートデスクトップ等がシェーピングするとネットワーク装置

存在します．

のバッファに滞留する時間が増加する

ネットワーク遅延保証技術

ことにより，大きな遅延が発生するた
めです．

では，操作信号を遠隔地の重機に対し

そこで本稿では，必ずしも低遅延でそこで本技術では，映像のようなてネットワークを介して送信し，そのはなく要求された遅延量以下でネット

バースト転送が存在した場合において操作信号に従って重機が動作します．

ワーク内をトラフィック転送する技術も一定遅延内での転送を保証し，か操作者は重機に設置されたカメラ映像を提案します．従来は，前述のような

つ，ネットワークへの負荷を最大限抑を遠隔地から受信し確認することによ通信をベストエフォートで送信した場

制します（図）．これにより，競争力

り，操作どおりに重機が動作したこと

合，他のトラフィックの影響を受け，のあるネットワーク基盤の実現に貢献を認知します．操作者が操作を実施し許容以上のネットワーク遅延が発生すします．

てからカメラ映像を確認するまでの時

ることにより，操作体感が大きく劣化

新たなシェーピング方式ではネット

間が，操作体感に強く影響を与えるこします．また，他のトラフィックの影

ワークにトラフィックが流入する際ととなります．遠隔操作の場合，ネッ

響を受けないよう優先トラフィックとに，到着したトラフィック量を常時計

トワークの通信遅延が体感を劣化させして扱う方法が考えられますが，必要測し，あらかじめ設定された要求遅延る大きな要因です．このネットワーク

以上に低遅延で転送することに加え，量と最低限発生するネットワーク内の遅延を小さくすれば操作体感は向上し

前述のような映像トラフィックはバー

エンド ・ ツー ・ エンド経路遅延量を基ますが，許容できる遅延要件が存在しスト転送が多いため，ネットワークへにネットワーク内に送出するトラ

ます．カメラ映像の １ フレーム時間内の負荷が大きいことが課題となりま

フィック量をリアルタイムに算出しま

で遅延が発生した場合ではカメラ映像

す．これを解決するために，帯域保証

す．中継ネットワーク内ではベストエ

表示に影響は与えません．また， ２ フ

サービスで利用されている従来の帯域

フォートトラフィックよりも優先送信

レーム時間内の遅延が発生した場合でベースのシェーピング方式を適用するすることにより，一定遅延内での送信も，筆者の経験上，人が認知できずにと，映像の平均レートよりも大きめのを可能とします．また，算出したトラ

操作体感が劣化しない場合も存在しま

帯域設定であっても大きな遅延が発生

フィック量に従い最大限トラフィック

す．このように，双方向通信型アプリ

し，やはり操作体感が大きく劣化してをシェーピングすることによりネット

ケーションといえども必ずしも低遅延

しまいます．
なぜなら，
映像トラフィッ

ワーク負荷を低減することが可能ででなければならないということはなく，クのバースト転送により瞬間的には設す．本機能を試作し双方向通信型アプ

22

NTT技術ジャーナル 2019.4

特 集

本技術適用後トラフィック

通信遅延
通信遅延

瞬間帯域

瞬間帯域

アプリから発生するトラフィック
バーストトラフィック

許容揺らぎ幅内に収まる

経路
遅延

時間

①操作

要求
遅延

時間

時間

②操作に
対する処理

優先制御

遅 延制 御シェーピング技 術

優先制御
工事現場

遅 延制 御シェーピング技 術③映像
で認知遅延を一定範囲内に収めることで操作体感向上！

双方向通信型アプリケーションの例

リモート
ワーク

図

eSports
クラウドゲーム

現実連動
VR・AR

ネットワーク遅延保証技術

リケーションを利用して評価したとこ
ろ，操作体感向上効果が得られることを示すことができました．

今後の展開
本技術の適用先は，映像配信サービ
スのような片方向で通信するアプリ
ケーションではなく，操作に伴い遠隔で処理が実施されるような双方向通信型アプリケーションです．今後は本技術の適用により，操作体感が向上する
アプリケーション ・ システムを広く調査，
実証実験を進め，
ネットワークサー
ビス化をめざします．

（左から）福井 達也/ 南

勝也/

坂上 裕希
ネットワーク遅延保証技術と双方向通信
側アプリケーションが連携することにより臨場感のある新たなアプリケーション ･
ユーザ体感がつくり出されるのでは！？を現実にできるよう，本技術の研究活動を推進していきます．

◆問い合わせ先NTTアクセスサービスシステム研究所
アクセスサービスシステムプロジェクト
アクセスサービス推進グループ
TEL 0422-59-4853
FAX 0422-59-5651
E-mail asap-info-ml hco.ntt.co.jp

NTT技術ジャーナル 2019.4

23

伝送網

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

最適化

クラウドネイティブSDx制御

ネットワークリソースの最適設計 ・ 制御技術
お く だ

けんぞう

いしづか

み

奥田 兼三
NTTネットワーク基盤技術研究所では，設備利用効率が高く，利便性の高いネットワークを実現することをめざし，さまざまな時間スケールで発生するネットワークの変化に柔軟に追従する技術の研究開発を行っています．本稿では，具体的な検討事例として，ネットワークの最適設計技術，
クラウドネイティブSDx制御技術を紹介します．

か

石塚 美加
やすかわ

ひ ろ た

た け し

か ね こ

やすはる

/弘田 武志/金子 康晴

せいしょう

安川 正祥

NTTネットワーク基盤技術研究所

技術：短期的な需要の変動に対した．しかしながら，今後の人口減少，て，ネットワーク，クラウド環境

社会の変化に対応した柔軟なネット

NTT研究所では，
5G ・ IoT（Internet

等サービス提供に必要なリソースワークを持続的に提供していくためにof Things）本格時代を見据え，ネッを最適に割当し，さまざまなパは，これらをAI（人工知能）等のデー

トワーク運用のさまざまな段階におい

ターンにわたる設定をワークフ

タ分析技術により高度化，スキルレスて発生する変化に柔軟に対応すること

ロー制御にて自動で行う技術．

化していくことが課題となってきます．

背景が可能なアーキテクチャの具現化をめ
ざし，技術検討を進めています．

研究所では，実際の設備データを活用

ネットワークの最適設計技術は，通した①設備利用状況の変化の可視化 ・

信需要の増加等に伴う長期的（数カ月

予測，②設備利用効率の改善ポイント① ネットワークの最適設計技術：～数年程度）なネットワークの状態変の分析，③ネットワーク構成案と設備

長期的な需要の変化に対応するた化に対応して，最適な設備投資検討，配備案の最適化の高度化 ・ スキルレス

めに，実データに基づき設備投資装置の配備方針検討，ネットワークト

化に取り組んでいます（図 １ ）．

の費用対効果を可視化し，最適なポロジ検討を行う技術です．従来，こNTT R&Dフォーラム2018（秋）で設備投資計画策定を支援する技術．

れらの検討は，高いスキルと経験をは，伝送網を対象に，最適設計技術の② クラウドネイティブSDｘ制御

持った運用者により行われてきましコンセプト，ならびに設備利用状況の本稿では，次の ２ つの技術について紹介します．

対地間の需要ネットワークを可視化

過去の設備データに基づき需要を予測

対地間容量

L 0 ネットワーク

対地間容量

L 2 ネットワーク

NTT技術ジャーナル 2019.4

実績

ネットワーク構成
設備配備最適化

サービスB

実績 予測

サービスA

図1

24

この課題を解決するために，NTT

ネットワークの最適設計技術

大都市ビル

年

再生中継

光ケーブル

予測

年

ネットワークの最適計画技術

ビル

波長変換

波長変換
光パス
波長変換
再生中継

再生中継

特 集

ワークフローモデル

ネットワーク・サービス
パラメータ

レポジトリ

ワークフロー制御

警報・
状態変化

モニタリングコントローラAIエンジン 画像処理

IoT
ゲートウェイ
IoT
ゲートウェイ

LTE/５G
エッジ

ファイア
ウォール

認証

暗号化

コンテナ基盤

オンプレ

SFC機能
固定IP
エッジ

クラウド

仮想基盤

ローカル
DataLake

ハードウェアエッジデータセンタ

図2

クラウドネイティブSDx制御技術

インターネット

変化の可視化 ・ 予測，設備利用効率のサービス提供のためのリソースとしていて紹介しました．これらの技術は，改善ポイントの分析について展示しま

は，
物理的なもの（コンピュータやネッ

ネットワークの設計 ・ 制御のDX化，した．

トワーク機器），仮想化されたもの（仮AI化を推進し，ネットワークの状態

想コンピュータやソフトウェア化され変化に追随した投資，パス設計をスキたネットワーク機能）等，さまざまな

ルレスで行うことができるものです．

クラウドネイティブSDｘ制御技術

ものがあり，これらを連携させて制御

将来的には5G/IoT本格時代の基盤技

はクラウドとネットワークを連携させするため，対象物をモデル化し，汎用術となるよう，実証実験などを通じてたサービスの提供において，サービス的に扱えるようにすることでさまざま技術の完成度を高めていく予定です．

の即時提供，保守運用の自動化を実現なサービスに柔軟に対応できるようにするための技術として次のような検討することを検討しています（図 ₂ ）．

クラウドネイティブSDｘ制御技術を進めています．①サービス提供のた

NTT R&Dフォーラム２018（秋）でめの資源（ネットワーク，クラウド上は自動制御の仕組みとリソースの最適のリソース等）の制御を自動的に行う割当機能を組み合わせ，サービスの新仕組み，②制御対象となるリソース情規提供および故障といった状況に対応

報を適切に管理する方法が必要となっし，必要となるリソースの情報とそのてきます．①の自動化の仕組みについ時点でのリソース状態に基づき最適なてはクラウド上で利用されている技術

リソース割当を行い，割当結果に基づを基に，ネットワークも含めて制御可

いて自動制御することにより，サービ

能とするため，ネットワーク機能の仮

ス新規提供時および故障対応における想化技術（NFV: Network Functions

オペレーションの効率化について展示

Virtualization）やソフトウェアによるしました．

ネットワーク制御技術（SDN: Software Defined Networking）等の技術

今後の展開を組み合わせることにより，ネットワー

今後の社会基盤を担うネットワーク

ク，クラウド環境とサービスのためのインフラの基盤を支える技術検討としアプリケーションまでを一連の操作でて，「ネットワークの最適設計技術」「ク

扱う仕組みを検討しています．またラウドネイティブSDx制御技術」につ（左から）金子 康晴/ 石塚 美加/
奥田 兼三/ 弘田 武志/
安川 正祥
NTT研究所ではクラウド ･ ネットワークが融合したさまざまなサービスを提供するために必要な技術の開発に取り組んでいきます．

◆問い合わせ先NTTネットワーク基盤技術研究所
ネットワークアーキテクチャプロジェクト
TEL 0422-59-2684
FAX 0422-59-6364
E-mail seisyou.yasukawa.va hco.ntt.co.jp

NTT技術ジャーナル 2019.4

25

CDN

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

QoE制御

マルチキャスト変換

体感品質を制御する映像配信技術
おくやま

たかふみ † 1

ふじわらとしひと † 2

えんどう

けんいち † 1

奥山 隆文

藤原 稔久
本稿では，近年の映像コンテンツ配信サービスにおける高精細化と需要拡大に対応するため，コンテンツ配信事業者，通信事業者のサーバ配備や通信ネットワークの最適化と新たな配信制御により，精細・高臨場の映像コンテンツを経済的に高品質で配信する技術を紹介します．

背景

多くのお客さまがネットワーク経由
で高精細な映像を視聴できるようにするためには，通信ネットワーク内で品

遠藤 乾市

ひろゆき † 1

こばやしだいすけ † 3

かさはら

やすのぶ † 2/小林 大祐/笠原 康信まつもとありふみ † 1

いのうえ

ひ ろ し†1

なかむら

けん †3

/松本 存史/井上 洋思/中村健

NTTネットワーク基盤技術研究所†2
NTTアクセスサービスシステム研究所†3
NTTメディアインテリジェンス研究所†1

ンドエンドにわたって「QoEを制御す

り，お客さまが満足できるQoEを提供

る技術」「映像データを効率的に配信できているか，もしそうでないならばする技術」の 2 つの技術からなる映像

ネットワークの輻輳等，原因となる事

配信技術を提案します（図）．

象を明らかにします．
そのために，
ネッ
トワーク状態やサーバ負荷状態をネッ

QoEを制御する技術

質が劣化するような事象を発生させな

き た だ/北田 裕之トワークから，お客さまの視聴品質やいこと，より具体的には，お客さまが「QoEを制御する技術」は，情報収コンテンツに関する情報をお客さまの体感する品質（QoE: Quality of Ex-

集 ・ 分析，ポリシー判断，配信制御の視聴端末からそれぞれ収集 ・ 分析してperience）が低下しないようにする必3 つのフェーズで構成されます．

います．

要があります．そのために，NTTは（1） 情報収集 ・ 分析フェーズ（2） ポリシー判断フェーズ

映像配信サーバから視聴端末までのエネットワーク･QoE可視化技術によそれぞれのお客さまに適切なQoE（1） 映像をQoEで制御する⇒ 体感品質の確保

映像配信プラットフォーム
配信制御

制御管理系

ポリシー判断映像圧縮

配信系

マニフェスト制御

高効率コーデック

CDN
CDN選択
バックボーン

伝送帯域削減アクセス
ネットワーク・
QoE可視化

ポリシー判断配信制御

ネットワーク・
QoE可視化

CDN選択

マニフェスト制御

経路選択（2） 高効率に配信する⇒ 映像情報量の抑制

経路選択
情報収集分析

情報収集・分析

マルチキャスト変換
（ライブ）

映像圧縮

伝送帯域削減高効率
コーデック

マルチキャスト
変換
（ライブ）
HEVC

図

26

NTT技術ジャーナル 2019.4

体感品質を制御する映像配信技術

ネットワーク区間マルチキャスト

特 集を提供し，満足いただくために，選択内包しています．

く，配信プラットフォームから端末ます る 配 信 サ ー バ ・ CDN（Content（1） 高効率コーデック技術

での一気通貫の映像配信ビジネスの技

Delivery Network）や提供できる解高効率コーデック技術は，高精細な術的な仕組みづくりをめざします．

像度，CMコンテンツなどの配信方針

4K映像をリアルタイムにHEVC方式

を判断します．この方針は，例えばおで符号化する技術で，独自の可変ビッ

客さまのサービスや視聴場所等によっ

トレート制御技術により従来のH.264て設定可能です．

符号化技術と比べて 2 分の 1 以下の（3） 配信制御フェーズ

符号量に圧縮することが可能です．

ポリシー判断フェーズで定めた方針（2） マルチキャスト変換技術に基づき，QoEを満足できる映像や解マルチキャスト変換技術は，配信事

像度，帯域やCMコンテンツ等の条件

業 者 と 視 聴 者 は 汎 用 のWebイ ン タと配信サーバを具体的に決定し，視聴フェース（HTTPベースのユニキャス

端末に通知するマニフェスト制御を実ト）の機器を利用したまま，途中の区施します．

間をマルチキャスト化する技術です．

3 つのフェーズを連携して実施する

それにより，配信事業者およびネット

ことで，ネットワークの混雑を回避しワーク事業者は， 1 コンテンツ当りのて良好な品質の映像を提供できます．

データ転送用の設備リソースを同時視

本 技 術 は，NTT R&Dフ ォ ー ラ ム

聴者数分の 1 に抑えることができ，ま2018（秋）において，研究所ネットワー

た，同時視聴者数に影響せず，視聴者

ク上のサーバ群とNTTコミュニケー

に対し安定配信できます．

ションズのテストベッドを接続 ・ 連携

これらの技術を適用することで，多し，インターネット経由での配信実験

くの視聴者が満足できる品質の映像をを実施しました．

届けることが可能となります．

映像データを効率的に配信する技術

今後の展開「映像データを効率的に配信する技

今回実施したアクセスネットワーク

術」については， 2 つの独立な技術をでの配信基盤を機能強化するだけでな（後列左から） 井上 洋思/ 松本 存史/
遠藤 乾市/ 笠原 康信/
中村健/ 小林 大祐

（前列左から） 北田 裕之/ 奥山 隆文/
藤原 稔久
NTTでは，4K/8Kなど高品質 ・ 高精細な映像コンテンツを，「映像をQoEで制御する」「高効率に配信する」ことで，ネットワークにやさしく，視聴者が満足する品質での提供が可能な映像配信ネットワークの実現に取り組んでいきます．

◆問い合わせ先NTTネットワーク基盤技術研究所
コグニティブファウンデーションNWプロジェクト
TEL 0422-59-6377
FAX 0422-59-6364
E-mail endou.kenichi lab.ntt.co.jp

NTT技術ジャーナル 2019.4

27

ネットワークアシスト

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

データストリーム

コラボレーション

映像転送を支えるデータストリームアシスト技術
NTTネットワーク基盤技術研究所では，高機能・高性能なIoT（Internetof Things）デバイスを活用した複雑なサービスを支えるネットワークを提供するために，軽量かつ柔軟に配置可能なデータストリームアシスト技術の研究開発を行っています．本稿では，具体的なユースケースとして，カメラ映像を多種多目的の利用用途に応じて，通信プロトコル・通信タイミ
ング・通信量を変更し，ネットワークの利用効率を向上させるとともに，
IoTサービス事業者の利便性向上につなげる技術の紹介をします．

映像IoT時代の幕開け

常時に視聴するケースは少なく，事件や事故などのイベントが発生した非常

ひ

ご

な お き

こ し ぢ

こうじゅん

くわはら

たけし

肥後 直樹
越地 弘順
桑原

つ ば き

た く ま

つばき

としみつ

/鍔木 拓磨/椿俊光

健NTTネットワーク基盤技術研究所

データストリームアシスト技術による課題解決近年，AI（人工知能）を活用した

時だけ，状況把握のために視聴する

映像解析の本格化，および通信回線のケースが多いです．このような場合，

データストリームアシスト技術は，

広 帯 域 ・ 高 速 化 に よ り， 映 像IoT

平常時も映像を取得していると，ユー

この課題を解決すべく，映像IoTをマ（Internet of Things）が普及してきまザのLAN（Local Area Network）をネージド ・ サービスとして利用する

輻輳させる可能性があります．また，

ネットワーク機能の実現をめざしていカメラを使った映像サービスとして視聴や分析を遠隔地で行う場合は，通ます．

防犯 ・ 警備などのセキュリティサービ

信キャリアのネットワークも輻輳させ本技術は，映像ストリームの転送をスが挙げられますが，お客さまの購買る可能性があります．したがって，必行う「転送系機能」と，転送系機能を

行動を把握するためのマーケティング

要なときだけ映像を取得する構成に，管理する「連結制御系機能」の ２ つでや製造業における商品の外観検査など

動的に変更する必要があります．

構成されています（2）（図 １ ）
．これらの

（1）

した ．

への活用にも注目されるようになり，

機能は，既存映像IoTシステムとの組映像自体の利用目的が多様化してい合せや分散配備を可能とする軽量なソ

ます．

映像IoTシステムの構成変更の

分析

難しさ

記録

パブリッククラウド

映像IoTを導入する場合，そのシス
テムは，ユーザの構内に構築すること

プライベートクラウドが一般的です．しかし，ユーザの設備
内にシステムを構築する場合，メディ
アサーバなどの専用設備が必要にな

視聴

転送系機能

り，映像用途の変化に伴うシステム構
成の変更が難しいため，映像IoTの導連結制御系機能

キャリアエッジ
クラウド

キャリア
ネットワーク

撮像

ユーザ設備

入障壁が高いです．
カメラの映像は，その用途によっては，常に取得する必要がないものもあります．例えば，視聴用途の場合，平28NTT技術ジャーナル 2019.4

図1

データストリームアシスト技術の構成例

特 集

■参考文献

一定のフレームレートで映像を配信

平常時の動作状態

図2

映像解析結果に応じて，フレームレートを動的に変化させて配信（1） 特集：“映像IoTが，来た！，” テレコミュニ
ケーション，No.409，pp.6-25，2018．
（2） 肥後 ・ 鍔木 ・ 越地 ・ 椿 ・ 桑原：“IoTサービス
を支えるデータストリームアシスト技術，”
NTT技術ジャーナル，Vol.30，No.7，pp.1924，2018．
（3） https://www.docker.com/（4） https://kubernetes.io/

イベントを検知して非常時の動作状態に遷移

プロトタイプを用いたデモンストレーション

フトウェアを設計指針としています．

を動的に配備可能とすることで，イベしたがって，プロトタイプ（図 ２ ）でント発生時の必要な映像のみの取得をは，機能のプロセスが動作する環境と実現し，ネットワークやコンピュー（3）

してDocker ，コンテナのオーケス

ティングリソースに制限のある環境にトレータとしてKubernetes（4）を採用

おいても，柔軟にシステムを構築する

しています．映像ストリームの登録時ことができます．

に，利用する物理マシンやエリアを宣言することで，各マシン上で待機状態

今後の展開のコンテナが展開され，映像のメディ

データストリームアシスト技術は，

ア情報の取得や転送を担うストリーム

キャリアエッジクラウド＊やパブリッ

管理機能が立ち上がります．その後，ククラウドを組み合わせたマルチクラ宛先となる視聴デバイスなどからのリ

ウド環境との親和性が高いと考えま

クエストに応じて，映像ストリームをす．映像の用途に応じて高効率かつ安配信します．このように，必要な機能

全に映像を配信するネットワーク機能＊ キャリアエッジクラウド：通信キャリアがキャ
リアネットワーク内にクラウド基盤を構築し，ユーザに提供するクラウド環境．

を動的に配備することで，映像IoTの迅速な展開と高いスケール性の実現をめざしていきます．

（左から）桑原健/ 椿俊光/

鍔木 拓磨/ 肥後 直樹/
越地 弘順
さまざまなサービス事業者とのコラボ
レーションを通じた研究開発のアプローチ
により，IoTサービス事業者の利便性向上と高機能IoTデバイスを活用したサービスの実
現をめざし，データストリームアシスト技
術をはじめとする新たなネットワークアシ
スト技術の研究開発に取り組んでいきます．

◆問い合わせ先NTTネットワーク基盤技術研究所
コグニティブファウンデーション
NWプロジェクト
TEL 0422-59-3810
FAX 0422-59-6364
E-mail toshimitsu.tsubaki.zs hco.ntt.co.jp

NTT技術ジャーナル 2019.4

29

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

IoT

ポリシー制御デバイス識別AIを用いたデバイスごとのポリシー制御技術
にしはら

ひでたか

く り た

か お り

の ぐ ち

ひろふみ

かたおか

みさお

西原 英臣
近 年， ネ ッ ト ワ ー ク カ メ ラ やTV等， ネ ッ ト ワ ー ク に 接 続 さ れ るIoT
（Internet of Things）デバイスが多様化・大量化しており，またデバイスごとにネットワークに求められる要件も多様化しています．本稿では，IoT時代を見据えたキャリアネットワークにおいて，各デバイスの通信のふるまいから，種類・機種等を自動で特定し，デバイスごとに最適なネットワー
ク制御を実現するポリシー制御技術について紹介します．

栗田 佳織
野口 博史
片岡

いわはし

ひ ろ き

ま つ お

かずひろ

い そ だ

た く ま

や ま と

よ う じ

/岩橋 宏樹/松尾 和宏/磯田 卓万操 /山登 庸次

NTTネットワークサービスシステム研究所

ンや特定ユーザのトラフィックを識別判断や大量デバイスの効率的な管理をし，識別結果に応じて個別の制御ルー行うことが可能となります．また，本世の中にあるさまざまなモノがネッル（ポリシー）に従ってトラフィック

技術は，デバイスを通常使用する際にトワークに接続され通信を行うIoTを制御する技術です．具体的な制御例

発生する通信を利用して識別を行うた（Internet of Things）の進展や，4K/として，フィルタリング，
QoS（Quality

め，識別対象のデバイスには，高い性

8K映像の普及に伴い，さまざまな利

of Service），
帯域制御が挙げられます．

能や特別なソフトウェアが必要ないこ用シーンやアプリケーションが登場

ポリシー制御技術は主に，PCEF

し，またデバイスの種類も多様化して（Policy and Charging Enforcement

本技術は，通信情報の特徴量化と類います．さらに，デバイスの用途に応Func­t ion）と PCRF（Policy and

似性の判定という二段階の処理で構成

じて，高速大容量の転送や，小容量だ

Charging Rules Function）と呼ばれされます（図 １ ）．通信情報の特徴量が多数セッションの転送など通信の特る機能によって実現され，これらは化とは，デバイスが送受信するパケッ

性や要求される品質も多岐にわたりキャリアネットワーク内に配備されまトを一定の時間間隔で収集し，その数

ます．

す．PCRFでは，ユーザやアプリケー

やヘッダ情報を基に抽象化したデータ

このようにネットワークに接続する

ションに応じて適用するポリシーを決をつくります．このデータをデバイス

デバイスが多様化 ・ 大量化する中で，定し，PCEFに対して制御指示を行いの特徴量と呼びます．次に，類似性のデバイスごとの多様なネットワーク要

ます．PCEFは，PCRFからの指示に判定ではデバイスの種類や機種ごとに件に柔軟にこたえるために，NTTネッ

従い，
入力するトラフィックを識別し，あらかじめ用意した特徴量と，識別対

トワークサービスシステム研究所で適切な制御を行います．

象デバイスの特徴量とを比較してもっIoT時代のポリシー制御技術

は，デバイスの種類や特性に応じて最適なネットワーク制御を実現する，

ふるまい自動分析技術

IoT時代のポリシー制御技術の研究開

ふるまい自動分析技術とは，ネット

発に取り組んでいます．本稿では，本ワークに接続されているデバイスの種技術を構成する ２ つの要素技術と全体類や機種を通信情報から自動で識別すシステムを紹介します．

る技術です．例えば，宅内やオフィスとも利点の １ つです．

とも類似するものを判定します．このとき，特徴量の比較には機械学習を用います．以上の処理によって，デバイ
スの種類や機種を識別します．

全体システムのネットワークにつながっているデバ

従来のポリシー制御技術では，契約

イスが，ネットワークカメラや視聴用

回線単位での制御を実施しています．

ポリシー制御技術とは，ユーザの多モニタであることを識別することがでそのため， １ 契約回線に複数のデバイ様なニーズに応じて柔軟な付加サービ

きます．デバイスの種類が明らかになスが収容されている場合に，ネットスを提供するために，アプリケーショ

ることで，最適なネットワーク制御のワーク側でデバイスを個々に特定でき

ポリシー制御技術

30

NTT技術ジャーナル 2019.4

特 集
デバイスが多様化 ・ 大量化する中で，デバイスの通信のふるまいから自動でふるまい自動分析技術
不明
デバイス

パケット

特徴量

通信情報
特徴量化処理

類似性
判定処理

参照

デバイス情報

・ID
・種類
・機種

更新

通信情報データベース
デバイスA

デバイスB

デバイスC

特徴量

特徴量

特徴量

種類 ・ 機種を特定する，ふるまい自動分析技術と，それらと連携してデバイスごとに最適なネットワーク制御を実現するポリシー制御技術について紹介
しました．

…

ふるまい自動分析技術については，
図1

通信情報の特徴量化や類似性の判定にふるまい自動分析技術構成

さまざまな手法があるため，適用する
ネットワークを意識しながら技術の向上とサービス化に向けた検討を進めてAPI①通信状況の学習によるデバイス識別

配信
ミラーリング

サービス
事業者

識別
結果
通知

ふるまい自動分析技術

キャリアネットワーク

PCEF

ポリシー
適用
（例：帯域増速）

ルール
適用指示②最適なポリシー
を自動的に選択

デバイス ON時ルール
カメラ

未識別

テレビ

帯域増速

マイク

未識別

通信制御
メニュー
作成

PCRF

いきます．
ポリシー制御技術については，ユー
ザにサービスを提供するサービス事業者がデバイスごとに独自のポリシーを
設計 ・ 設定し，柔軟なサービス提供を
可 能 と す るAPI（Application Programming Interface）について検討を進めていきます．

ルータ

テレビ

図2

マイク

カメラ

ユーザ

IoT時代のポリシー制御システム構成

ない課題がありました．そこで，ふるでは通知される情報に基づき，あらかまい自動分析技術を活用し，特定したじめ登録されている契約回線に紐付く

デバイスの識別結果から，PCRFで各

デバイスごとのポリシーから，最適なデバイスに応じたポリシーを自動で選ポリシーを自動的に選択します．そし択する技術を実現しました．本システて，PCRFからPCEFに対してデバイ

ムの全体構成を図 ₂ に示します．具体

スの通信単位で当該ポリシーの適用を的には，ふるまい自動分析技術を搭載指示します．

したAI（人工知能）をキャリアネッ

本技術を活用することで，契約回線

トワーク内に配備し，ミラーリングパ

配下にある個々のデバイスを特定し，ケットを入力させ，①ふるまい自動分

デバイスに応じた最適なネットワーク

析技術でデバイスの種別や機種を識別制御を実現することができます．

します．AIにて識別完了後に，当該結果と契約回線情報（送信元IPアド
レス等）をPCRFへ通知し，②PCRF

今後の展開
本稿では，ネットワークに接続する（後列左から）野口 博史/ 山登 庸次/
栗田 佳織/ 西原 英臣（前列左から）磯田 卓万/ 片岡操/

松尾 和宏/ 岩橋 宏樹
NTTネットワークサービスシステム研究
所では，多様なニーズに柔軟に対応可能な
ネットワークを実現するために，AIと連携したポリシー制御技術等の転送技術の発展にこれからも取り組んでいきます．

◆問い合わせ先NTTネットワークサービスシステム研究所
転送サービス基盤プロジェクト
TEL 0422-59-7223
FAX 0422-60-7460
E-mail pcc-p-ml hco.ntt.co.jp

NTT技術ジャーナル 2019.4

31将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

認証

パスワードレス

FIDO

パスワードレスでの利用資格の共有 ・ 委譲技術
よしむら

やすひこ

おおもり

よしひこ

し ば た

あ き ら

吉村 康彦
大森 芳彦

NTT研究所では，安全性と利便性を両立させた認証基盤の確立をめざし，研究開発を進めています．本稿では，特に近年普及が進むスマートフォンのようなモバイル端末を用いてさまざまなサービスを利用する際に，パスワードを必要としない安全な認証基盤技術について紹介します．今後は本技術をさまざまなサービスに適用し，利便性の向上を図っていきます．

柴田 哲良

として利用します．また，認証時に公しています．

背

景

すが

ゆ

り

か

/菅 友梨香やました

た か お/山下 高生NTTネットワークサービスシステム研究所

開鍵暗号技術を活用することで，サーFIDOのように公開鍵暗号化方式をスマートフォンのようなモバイル端バと端末で秘密情報（パスワードなど）用いる場合，モバイル端末にはサービ末の急速な普及に伴い，場所を問わずを共有することなく高い安全性を提供

ス数分の鍵を登録しますが，機種変更

オンラインでさまざまなサービスが利します．さらに，最近のモバイル端末などにより新しい端末を利用する際に用可能になってきました．個々のサーが一般的に備えている生体認証などのはユーザ自身が再登録を実施する必要

ビスを利用する際にはIDとパスワー

本人確認手段を用いて認証を実現するがあります．利便性向上技術では複数ドを用いて認証する方法が一般的に用ことで，パスワードを必要としない認の端末間で鍵を安全 ・ 簡単に共有する

いられていますが，利用者はサービス証を実現します．

仕組みを提供することにより，再登録ごとに異なるパスワードを記憶して入力する必要があり，利便性の観点で課の負担を軽減します．

利便性向上技術概要

利便性向上技術の核となる鍵共有

題があります．また，ID ・ パスワー

さまざまなサービス事業者がFIDO（委譲）方式の概要を図 2 に示します．

ドの流出によるなりすましへの懸念も認定を受けた認証エコシステムを導入

鍵 コ ピ ー 方 式（ 図 2（a）） で はSE/あります．これらの問題に対処するた

し始めており，FIDO技術の普及が進

TEE領域にある秘密鍵を新しい端末

め，安全かつ便利な認証の実現をめざ

みつつあります．NTT研究所では，に複製します．この際，安全性を確保し，技術検討を進めています．

FIDO技術を応用して利用者間で物やするために生体認証を用いることや，サービスの利用資格の共有を実現する

電子証明書を用いた本人確認を行うこことで，さらなる利便性の向上をめざと，NFCやBluetoothなどの近傍通信

FIDO関連技術
安全 ・ 便利な認証という観点では，FIDO（Fast IDentity Online）アライア
ンスが，公開鍵暗号化技術を活用した認証 方 式 を 提 案し て います（ 図 1 ）．
（1）

FIDO仕様の 1 つに，スマートフォンな

FIDO認証器

ID・パスワード（共有の秘密）

デバイスでローカル認証ONLINE CONNECTION

・FIDO認証時に秘密鍵を格納・公開鍵で署名検証

公開鍵暗号
技術を活用

どのモバイル端末での利用を想定しているUniversal Authentication Framework

秘密鍵

公開鍵

（UAF）プロトコルがあります．UAFは「共有の秘密」は不正アクセスの原因

FIDO認証モデルでは「秘密」が共有されず，安心認証用の秘密鍵をモバイル端末のセ（a） パスワードに依存した従来の認証方式（b） FIDO認証モデル

キュア領域（SE/TEE領域など）に格納し，モバイル端末を認証トークン

32

NTT技術ジャーナル 2019.4

図1

FIDO認証方式の特徴

特 集

所有者一致を確認
同一の鍵

copy
使用中端末

今後の展開

サービス
事業者

新規端末

本稿ではパスワードを必要としない

新規の鍵

安全かつ便利な利用資格の共有，委譲

署名
使用中端末

（a） 鍵コピー方式

図₂

自動再登録
（署名付鍵）

新規端末

方法について紹介しました．今後はさまざまなサービスへの適用について具（b） TA方式

体的な実現方式の検討を進めること

鍵共有（委譲）方式の概要

で，認証基盤の汎用化，高度化に努め，関連サービスのさらなる付加価値向上に貢献していきます．

鍵（資格）を簡単・安全に共有する技術を活用
利用者間で共有

レンタサイクル

民泊■参考文献

端末間で共有

カーシェア

機種変更

シェアリングエコノミー

多様な機器

Webサービス・IoTサービス

不正転売防止チケットレス化

家族が受取り簡単配布

スマートチケット

宅配BOX

図₃

来訪者管理

（1） https://fidoalliance.org/（2） H. Nishimura, Y. Omori, T. Yamashita, and S.
Furukawa: “Secure Authentication Key
Sharing between Mobile Devices Based on
Owner Identity,” Proc. of MobiSecServ 2₀1₈,
Miami, U.S.A., Feb. 2₀1₈.
（3） A. Takakuwa, T. Kohno, and A. Czeskis : “TheTransfer Access Protocol Moving to New
Authenticators in the FIDO Ecosystem,”Technical Report UW-CSE-1₇-₀₆-₀1, The
University of Washington, 2₀1₇.
（4） 大森 ・ 西村 ・ 山下：“多数のユーザ端末間でのサービス利用の認可に関する検討，” 2₀1₈
信学ソ大，2₀1₈．

スマホ活用

入退室管理

利便性向上技術の適用を用いることでインターネットを経由させないことなどの工夫をしていま

利便性向上技術の応用

す（2）．また，端末間の鍵共有はお互い

利便性向上技術の端末間で秘密鍵をの端末をかざしたうえで，生体認証を共有する仕組みを用いて，利用者間で行うという簡単な端末操作で実現できサービスや資源の利用資格を共有（委ます．

譲）する仕組みへの応用についても検また，ワシントン大学が提案している討を進めています（₄）．TA方式においTransfer Access（TA）方式（₃）（図 2（b））て，使用中端末を利用者A，新規端末は，すでに登録済の利用者の秘密鍵をを利用者Bとすると，利用者Bが公開

使い，新しい端末の公開鍵に電子署名鍵を登録する際に，サービス事業者にを付与することで，サーバ（サービス

とってはすでに利用資格のある利用者事業者）に同一の利用者であることのAが新たに利用者Bに利用資格を与え通知を可能にします．この方式は，認ると考えることができます．利用資格

証サーバを改造する必要があります

を端末間で共有するだけでなく，利用が，サービス事業者が新たな端末で認

者間での権限の委譲に用いることでさ証を行うことを知りたい場合に有効な

まざまなサービスへの適用が可能とな方法です．

ります（図 ₃ ）．

（後列左から） 大森 芳彦/ 山下 高生/
柴田 哲良（前列左から） 吉村 康彦/ 菅 友梨香
スマートフォンの普及で，生活のさまざ
まな場面でオンラインサービスを利用する機会が増えています．さまざまなサービスに対応したパスワードを必要としない簡単
かつ安全な認証基盤を確立することで利便性向上に貢献していきたいと考えています．

◆問い合わせ先NTTネットワークサービスシステム研究所
ネットワーク制御基盤プロジェクト
TEL ₀₄₂₂-₅₉-₃₄₄₉
E-mail nepud-rv-ml hco.ntt.co.jp

NTT技術ジャーナル 2019.4

33

将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

レーザ加工

光ファイバ

光デバイス

モノづくりを革新する光ファイバ ･ 光デバイス技術

これまでNTTが光通信分野の研究開発で培ってきた光ファイバ
および光デバイスの最先端技術を，三菱重工業株式会社が有する
高出力レーザ加工技術と融合し，高品質なハイパワー・レーザ光の長距離伝送に世界で初めて成功しました．レーザ加工技術は自動車や航空機などの製造現場に急速に普及しており，今回の共同
研究成果はB2B2Xの営みにより，多様な社会インフラのモノづくりの概念を革新する第一歩として期待されます．

背景

今日，金属の切断や溶接をはじめと

松井

†1

†1

†2

†2

隆 /辻川 恭三

赤毛 勇一

/坂本
†1

/今井 欽之尊 /半澤 信智

†2

†1

†1

寒河江 悠途 /中島 和秀 /森村 浩季†2NTTアクセスサービスシステム研究所†2
NTTデバイスイノベーションセンタ

†1

良いレーザ加工が行えますが，従来のモードの高出力レーザビームの方向や

光ファイバで伝搬可能な距離は数mに形状を自在に制御することができれ制限されていました．

ば，切断 ･ 孔開けの加工形状制御や，効率的な肉盛加工＊の実現が期待されしたレーザ加工技術は，自動車や航空

一方，マルチモードのレーザビーム

機などの製造現場に広く普及していまは既存の光ファイバ技術で数100 m以

す．レーザ加工に用いるレーザビーム

上にわたって伝搬できますが，光ファは，その性質からシングルモードとマイバから出射されるレーザビームの広ルチモードに大別することができます

がりにより加工精度が制限されていま（図 1 ）．シングルモードのレーザビー

した．そのため，10 kW級のシングル

今回，NTTが低損失 ･ 大容量伝送媒

ムは直進性が高く，光ファイバから出射

モードのレーザビームを，加工に適し体として開発を進めてきたフォトニッ

されるビームを一点に絞りやすいため，た品質を維持したまま数10 m以上にク結晶ファイバを，ハイパワー伝送用

高精度なレーザ加工を実現できます．

わたり伝搬することができれば，加工媒体として新たに最適化することで，最新のシングルモードレーザ発振器の現場における加工場所や加工対象のサ

10 kWの高品質レーザビームを30 mに

出力は10 kW（光通信で用いる光強度

イズによる制約を大幅に緩和できるとわたり伝送することに成功しました（1）．

の約 1 万倍）に及び，高精度で効率の期待されています．さらにシングル

フォトニック結晶ファイバは無数の空ます（図 2 ）．

ハイパワー伝送用光ファイバ ･ 光
デバイス技術孔で囲まれた領域に光を閉じ込めて伝搬する光ファイバで，空孔の直径や間マルチモードレーザ

シングルモードレーザ

隔を緻密に制御することで，10 kWのハイパワー入力時でもレーザ加工に適◎×数100 m以上伝送可能
出射光が広く加工精度が劣化

マルチモード

切断加工のイメージ

切断面が粗い
切断幅が広い切断厚が薄い

図1

34

×
◎

伝送距離は数mまで出射光が狭く加工精度が向上

シングルモード
切断面が滑らか
切断幅が狭い切断厚が厚い現在のレーザ加工技術とマルチ・シングルモードの特徴

NTT技術ジャーナル 2019.4

したシングルモードを維持することができます（2）．さらに，今回の三菱重工
業株式会社との共同研究では，NTT＊ 肉盛加工：基盤材料の表面に所望の特性を有する金属粉末などを溶着させ，材料の耐熱性や腐食性を向上する技術です．肉盛加工に用いる
レーザビームの形状を広く平坦に制御できれば， 1 回のレーザビーム照射で肉盛加工を行う
面積を拡大することができます．

特 集

従来の光ファイバ

方向制御素子数10 〜数100 m

形状制御素子kW級シングルモードレーザフォトニック結晶ファイバ
回折素子

ガラス直径
0.125 mm

コア
(光の通り道)入射光

ガラス直径
0.35 mm
出射光

フォトニック結晶ファイバ技術
高品質なkW級シングルモードレーザ光の数10 〜数100 m伝送を実証

図2

KTN結晶技術
ビーム方向を自在に制御

NTTのICTを活用した新たなレーザ加工技術のイメージ

が光スイッチや光メモリへの応用を考と組み合わせることで新たな付加価値

え開発を進めてきた，KTN（タンタの創出をめざしたものであり，今後，（3）ル酸ニオブ酸カリウム）結晶 と計算（4）

実際のレーザ加工におけるポテンシャ

機ホログラム の，レーザ加工への応ル実証を経て，多様な社会インフラの用 に つ い て も 検 討 を 行 い ま し た．

モノづくりの現場を変革する技術とし

KTN結晶および計算機ホログラムをて成長していくことが期待されます．

用いることにより，それぞれレーザ
ビーム方向と形状を自在に制御することができます．このため，フォトニッ
ク結晶光ファイバ ･ KTN結晶 ･ 計算機ホログラムの 3 つの技術を組み合わせることで，10 kW級のレーザビー
ムを任意の加工現場に届け，柔軟かつ高品質で高効率なレーザ加工の実現が期待されます．

今後の展望
今回の取り組みは，競争力のある
ネットワーク基盤技術の研究開発として推進してきた成果を，他業種の技術

計算機ホログラム技術
ビーム形状を自在に制御■参考文献（1） http://www.ntt.co.jp/news2018/1804/180425a.
html（2） 松井 ･ 辻川 ･ 奥田 ･ 寒河江 ･ 藤谷 ･ 中島 ･ 白
木： フォトニック結晶構造ファイバによるハイパワー伝送技術， 第89回レーザー加工学会講演会，24A2-5，2018．
（3） 中 村 ･ 宮 津 ･ 佐 々 木 ･ 今 井 ･ 笹 浦 ･ 藤 浦：
KTa1-xNbxO3結晶における空間電荷制御電気
伝導とKerr 効果による光偏向現象， 信学論（C），Vol.90，No.12，pp.967‒976，2007．
（4） 八 木 ･ 今 井 ･ 黒 川 ･ 遠 藤 ･ 石 原 ･ 芳 山 ･ 久
保 ･ 三輪： 積層光ROMカード， 信学論（C），
Vol.84，No.8，pp.635‒643，2001．

（上段左から） 中島 和秀/ 松井隆/

辻川 恭三/ 寒河江 悠途/
半澤 信智（下段左から） 坂本

尊/ 赤毛 勇一/

今井 欽之/ 森村 浩季
最先端の光ファイバ ･ 光デバイス技術により，情報通信ネットワーク基盤を支えるとともに新たな価値創造に貢献します．

◆問い合わせ先NTTアクセスサービスシステム研究所
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NTT技術ジャーナル 2019.4

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将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

無線LAN

センシング

機械学習

無線LAN電波を活用した鳥獣検知システム
むらかみと も き†1

はやし

たかふみ † 1

きたむら

か ず お†2村上 友規
林NTTグループでは， 1 次産業である農業を重点分野として位置付け，農業とICTを融合させる革新的技術の創出を進めています．本稿では，それらの検討の中でも，農地に侵入した鳥獣を無線LAN電波の変動のみで高精度かつ広範囲に検知する鳥獣検知システムの取り組みについて紹介します．

崇文

おおつき

し ん や†1

たかとり

や す し†1/大槻 信也/鷹取 泰司北村 和夫

NTTアクセスサービスシステム研究所†2
NTTサービスエボリューション研究所†1

活用した侵入検知 ・ 侵入防止 ・ 捕獲 ・

移動通信システムや無線LAN（Local

追い払いなどの検討がさまざまな機関

Area Network）システムで幅広く利用

野生鳥獣による農作物への被害は，で活発に行われています．NTT研究されています．一方で，電波は通信用

年間200億円前後で推移しており，特所では，その中でも侵入検知に向けた途だけでなく，センシング ・ 電子レンジ ・にイノシシとシカによる被害額は全体

電波を活用したセンシング技術に注目

GPS（Global Positioning System）・ 無の約80%を占めています（図 1 ）．加をしています．

線電力伝送などの非通信の用途にも活

日本における鳥獣被害の現状

えて，これらの被害は営農意欲の減退や耕作放棄といった二次被害も引き起こしており，数字として表れる以上に電波を活用したセンシング技術の動向用され，生活に不可欠なものとなっています．近年，特にセンシング技術に注目が集まっており，「人や動物など

深刻な社会問題となっています．この電波はスマートフォンを代表とするの検知（これまでの領域）」から「物ような鳥獣被害の対策として，ICTをモバイル端末などへの通信媒体として，体や行動の識別（新たな領域）
」への

（億円）

250

200
その他鳥類
被害額

カラス

150

その他獣類
サル

100

シカ
50
イノシシ
0

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016（年度）

出典：農林水産省，「野生鳥獣による農作物被害状況の推移」より作成

図1

36

NTT技術ジャーナル 2019.4

鳥獣害被害額の推移

特 集

適用領域の拡大が進んでいます．

LANアクセスポイントと複数の端末をがります．

電波を活用したセンシング技術には，検知対象が無線デバイスを保有するものと保有しないもの（デバイスフリー型）に分類されます．一般的に，
デバイスフリー型で用いられる電波の無線LAN電波を活用した鳥獣検知システム

配置し，その間の電波の変動を解析することで，鳥獣の検知を行います（図 ₂ ）．
具体的には，別に設置する収集デバイ

提案システムでは，対象エリア内に（1）

IEEE 802.11ac

で 規 定される無 線

スが，アクセスポイントと端末の間で定期的に交換される送信ビームフォー

種類には，マイクロ波 ・ ミリ波 ・ 赤外線 ・ 可視光線などがあり，本検討で注表目するマイクロ波はほかの電波と比較して，検出範囲，夜間 ・ 見通し外の検知の観点で優れています
（表）
．
さらに，
マイクロ波の中でも無線LANの電波を用いる場合，既設の無線LANのデバイスの一部を再利用することが可能となるため，導入コストの削減につな

周波数
検出範囲

デバイスフリー型センシングの特徴

マイクロ波

ミリ波

赤外線

可視光（カメラ）

₃₀₀ MHz～₃₀ GHz

₃₀ GHz～₃₀₀ GHz

数1₀ THz

数1₀₀ THz

距離～1₀₀ m

～1₀ m

～1₀ m

～1₀ m

方向

方向依存なし

特定方向

特定方向

特定方向

夜間の検出

○

○

○

×

見通し外の検出

○

×

×

×

導入コスト

○

×

△

△

収集データに機械学習を適用することで，鳥獣を検知

端末

電波環境
データベース

ネットワーク

収集デバイス
アクセス
ポイント
動物の存在・移動により電波が変動する

図₂

鳥獣検知システムの全体像

NTT技術ジャーナル 2019.4

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将来のデジタル社会を支えるネットワークの変革─ネットワーク基盤編─

判定結果
端末

判定結果

検知エリア

イノシシ
AP
解析データ
（a） ぬいぐるみ（イノシシを模擬）を検出した様子（b） ペットボトル（人を模擬）を検出した様子

図₃

ミ ン グ で 必 須 と な るCSI（Channel＊

State Information：伝搬路情報） を通知する無線パケットを一括して収集し，ネットワーク上のデータベースに収集した情報に機械学習を適用するこ
（2）

展示の様子

の識別を実施し，その実現性を明らかにしました（図 ₃ ）．

今後の展開
NTT R&Dフォーラム2018（秋）にとで鳥獣検知を実現します ．提案シ来ていただいたお客さまの中には，鳥ステムを用いることで，これまで特殊獣被害にお困りの方が多数いらっしゃな装置でしか取得できなかったCSIをることから，提案システムに基づく鳥（左から）鷹取 泰司/ 北村 和夫/

簡易に取得することができ，さらに既獣害対策技術を確立していくととも

村上 友規/ 大槻 信也/

設の無線LANシステムの再利用も可に，適用領域拡大に向けて，人や物の林

能となるため，導入コストを大幅に低侵入検知といった鳥獣以外への展開を減することができます．また，NTT

進める予定です．

R&Dフォーラム2018（秋）では，動態デモとして，「イノシシのぬいぐるみ」と「人と見立てたペットボトル」＊ CSI：送信アンテナと受信アンテナ間における伝 搬 路 情 報であり，OFDM（Orthogonal
Frequency Division Multiplexing：直交周波
数分割多重）伝送におけるサブキャリアごとの振幅と位相の情報を含むもの．

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NTT技術ジャーナル 2019.4■参考文献（1） IEEE Std 802.11ac-201₃：“Wireless LAN
Medium Access Control（MAC）and PhysicalLayer（PHY）Specifications--Amendment ₄ :Enhancements for Very High Throughput forOperation in Bands below ₆ GHz，
” Dec. 201₃.
（2） T. Murakami, M. Miyazaki, S. Ishida, and A.
Fukuda：“Wireless LAN-based CSI Monitoring
System for Object Detection，” MDPIElectronics，Vol.₇，No.11，p.2₉0，Nov. 2018.

崇文

紹介したシステムは鳥獣害だけでなく，さまざまな分野で応用できる可能性を秘めていますので，もし興味がございましたら連絡をお願いします．

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