インターネットサービスから映像配信サービスへ移行する際の設備コストの研究-WDM ネットワークと TDM ネットワークの比較2005MT046 神谷淳悟 2005MT108 鈴木雄貴 2005MT129 安井公彦
指導教員 奥村康行

1. はじめに
FTTH では，映像配信サービスが主要なサービスになると考えられている．本研究では，この FTTH を利用した映像配信サービスを提供するネットワーク設備コストについて研究を行った．[1][2]2.

FTTH の構成

イバーに複数の異なる波長の光信号に乗せることによって，高速かつ大容量の情報通信手段である．
WDM では映像配信サービスへの移行のための多重化技術が 2 つあり，本研究では WDM コモンネットワー
ク，WDM セパレートネットワークと分類した．
FTTH加入世帯

2.1 FTTH について
図 1 に示すように FTTH とは，光ケーブルを伝送路として，一般世帯へ直接引き込むアクセス系光通信の網構成方式である．
ここで述べるスプリッターとは，光ファイバーからケーブルに光信号を分岐させ各世帯に分配する部品である．スプリッターは，通信ビル内と各世帯付近に設置すると仮定する．

映像配信用
ONU

フィルター
光ファイバー

GbitPONのONU

通信ビル
映像配信用
OLT

GbitPONのOLT

光ファイバー
GbitPONのOLT

GbitPONのONU

図 2 WDM セパレートネットワークの概略図
OLT(宅内回線接続装置)

FTTH加入世帯
通信ビル

光ファイバー
所外スプリッター(最大32分岐)所内スプリッター
ONU(回線終端装置)

WDM セパレートネットワークは，図 2 に示すように映像配信を希望する世帯と希望しない世帯のネットワークとを完全に分離してしまう多重化技術である．
一方，WDM コモンネットワークは，図 3 に示すように，あらかじめ映像配信サービスへの移行を仮定してエリア内の全世帯に映像を配信して希望する世帯以外は，波長を合成・分割する部品のフィルターで余分な映像配信サービスの周波数を区別する多重化技術である．
FTTH加入世帯

図 1 FTTH(Fiber To The Home)の概略図
PON とは，PDS 型のネットワーク構成であり、光スプ
リッターと呼ばれる光受動素子で１本の光ケーブルを分岐させ，敷設距離の短縮と，中継局装置の数の減少を図る．FTTH では PON 技術が使われており，インターネットサービスだけでなく映像配信サービスも同時に提供する多重化技術は，WDM と TDM の２つがある．
2.2 WDM を用いた PON について
WDM は，波長分割多重方式と呼ばれ，1 本の光ファ

映像配信用
ONU

フィルター

GbitPONのONU

通信ビル
映像配信用
OLT
光ファイバー

GbitPONのONU

GbitPONのOLT

図 3 WDM コモンネットワークの概略図

3. 設備コスト算出
この方式は，全世帯にフィルターを設置するだけでいいが，映像配信を希望しない世帯も工事をしなければならないので迷惑がかかる．しかし，工事費は安く済
み非常に効率的であるといえるが，図４に示すように，各世帯の要求するサービスがエリア内に無作為に存在するため，設備管理が複雑になることが課題である．
先行研究では，WDM セパレートネットワークと TDMネットワークの比較を行ったため，本研究ではその内のWDM コモンネットワークを使用する．

3.1 ネットワークの規模
エリアに存在する全世帯は図 6 のように世帯を区別する．その中で，インターネットのみのサービス加入世帯が，インターネットサービスに加えての映像配信サービスへの移行する確率をシフト比として定義する．
先行研究では WDM セパレートネットワークを扱っていたが，本研究では，WDM コモンネットワークを扱い，TDM ネットワークとの比較を行う．
特定の地域

配線エリア
（40加入者）

き線点

ドロップケーブル
av. 100m

FTTHサービス加入世帯

フィルター
加入世帯

映像配信サービス加入世帯

屋内配線

き線ケーブルav. 1500m

加入世帯 映像配信用ＯＮＵ

インターネットから映像配信サービスへ移行した世帯

最初から映像配信サービスに加入している世帯

Ｃ
GbitPONのＯＬＴ
局内配線

GbitPONのＯＮＵ
架空ケーブルav. 1600m

通信ビル
所内スプリッター
映像配信用ＯＬＴ

所外スプリッター

図 4 WDM コモンネットワークシミュレーション図
2.3 TDM を用いた PON について
TDM とは，時分割多重で複数の異なるディジタル信号を時間的に多重化して，1 つの伝送路で伝送を行うことが出来るようにする多重化の一方式である．
図 5 のように，インターネットのみのサービス加入世
帯なら GbitPON でも OLT や ONU は対応が可能であるが，映像配信サービスへの移行を希望する世帯が 1世帯でもいれば，そのエリアに属する映像配信サービ
スを受ける世帯のみ GbitPON の OLT と ONU を10GbitPON に変える必要がある．TDM ネットワークは，
TDM セパレートネットワークに限定される．
所外スプリッター
加入世帯

ドロップケーブル
av.100m

屋内配線

ＧｂｉｔＰＯＮのＯＮＵ

ＧｂｉｔＰＯＮのＯＬＴ
局内配線

架空ケーブルav. 1600m
き線ケーブル配線エリア
av. 1500m（40加入世帯）き線点
所内スプリッター
10ＧｂｉｔＰＯＮのＯＮＵ

通信ビル

10ＧｂｉｔＰＯＮのＯＬＴ

図 5 TDM ネットワークシミュレーション図

図 6 インターネットサービス，映像配信サービスの位置づけ
3.2 設備コスト算出法各部品の設備コストの算出には，最新のコスト傾向から想定された設備コスト表を使用した．算出方法については表１に示す.
表１．設備コスト算出方法

シミュレーションは以下のように仮定する．まず，1つの通信ビルでカバーできるエリアは 32000 世帯とする．
配線エリアの最大の世帯数は 40 世帯とし，1 つの通信ビルでは，最大で 32000 世帯に配信サービスを行うので，100 のき線点が 1 つの通信ビルの地域にある．そして，き線ケーブル，架空ケーブル，ドロップケーブルの平均の長さを 1.5km，1.6km，100m とそれぞれ仮定した．
所内スプリッターと所外スプリッターの分岐数の組み合
わせは，4 分岐と 8 分岐，8 分岐と 4 分岐，16 分岐と 2分岐という様に合計で 32 分岐になるよう設定した．
設備コスト算出にあたり，まず最初に所外スプリッター数を算出した．次に、その所外スプリッター数を基に，所内スプリッター数とリボンファイバー数を算出した．本
研究ではき線ケーブルと架空ケーブル間にはリボンファイバーを用いている．また，４芯の光ファイバーを１芯のリボンファイバーとしている．
3.3 設備コストの算出結果
以下のグラフは，インターネットサービスから映像配信サービスに加入世帯が増加するにつれての各世帯あたりにかかる設備コストの推移を，各スプリッターの分岐数の組み合わせごとに示したものである．
3.4
3.2

TDM(4_8)

１
世 3
帯
あ 2.8
たり 2.6の設 2.4
備
コ 2.2
ス
ト 2

2.2

１2
世
帯
あ 1.8
たり 1.6の設
備 1.4
コス
1.2
トTDM(4_8)
TDM(8_4)
TDM(16_2)

WDM(4_8)
WDM(8_4)
WDM(16_2)

12

8 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 80 86 92

映像配信サービス普及率(％)(ｃ) 低価格 10Gbit PON，FTTH 普及率９0％，シフト比
１0％2.22１人あ 1.8
たりの 1.6
設
備 1.4
コス
ト 1.2

TDM(4_8)
TDM(8_4)
TDM(16_2)

WDM(4_8)
WDM(8_4)
WDM(16_2)

12

8 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 80 86 92

映像配信サービス普及率(％)(d) 低価格 10Gbit PON，FTTH 普及率 90％，シフト比60%3.4TDM(8_4)
TDM(16_2)
WDM(4_8)
WDM(8_4)

WDM(16_2)

2 6 10141822263034384246505458626670747882869094

１ 3.2
世
帯 3
あた 2.8りの2.6
設
備コ 2.4ス
ト 2.2

TDM(4_8)
TDM(8_4)
TDM(16_2)

WDM(4_8)
WDM(8_4)
WDM(16_2)

映像配信サービス普及率(％)2(a) 低価格 10Gbit PON，FTTH 普及率 10％，シフト比
10％
3.6
3.4

１
世 3.2
帯
あ 3
たり 2.8の設 2.6
備
コ 2.4
ス
ト 2.2

14

7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46

映像配信サービス普及率(％)(e)

高価格 10GbitPON，FTTH 普及率 10％，シフト比
10％
43.8

TDM(4_8)
TDM(8_4)
TDM(16_2)

WDM(4_8)
WDM(8_4)
WDM(16_2)

22

6

1014

18

2226

30

34

38

42

46

50

54

58

62

66

70

74

78

82

869094

映像配信サービス普及率(％)(b) 低価格 10GｂｉｔPON，FTTH 普及率 10％，シフト比10％
図 7 1 世帯あたりの設備コストの推移

１
世 3.6
帯 3.4
当た 3.2
り3の設 2.8
備 2.6
コ
ス 2.4
ト

TDM(4_8)
TDM(8_4)
TDM(16_2)

WDM(4_8)
WDM(8_4)
WDM(16_2)

2.2

22

8 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 80 86 92

映像配信サービス普及率(％)(f) 高価格 10Gbit PON，FTTH 普及率 10％，シフト比 60％
図 7 1 世帯あたりの設備コストの推移

2.2

１2
世帯あ 1.8たり 1.6の設
備 1.4
コス
1.2
ト

TDM(4_8)
TDM(8_4)
TDM(16_2)

WDM(4_8)
WDM(8_4)
WDM(16_2)

12

8 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 80 86 92

映像配信サービス普及率(％)(g) 高価格 10GbitPON，FTTH 普及率 90％，シフト比10％
2.4

１ 2.2
世帯 2
あた 1.8
りの1.6
設
備
コ 1.4
ス
ト 1.2

TDM(4_8)
TDM(8_4)
TDM(16_2)

WDM(4_8)
WDM(8_4)
WDM(16_2)の単価が TDM ネットワークのものより WDM コモンネ
ットワークのものの方が高いことが影響している．
反対に，高価格の 10Gbit クラス PON を用いた場合の，FTTH 普及率が低い状況では WDM コモンネット
ワークの方が常に設備コストは低く，FTTH 普及率が高い状況では映像配信サービス加入者の割合が増えるほど WDM コモンネットワークの方が設備コストは低くなる．
また，スプリッターの分岐数の観点からみて，FTTH 普及率が低い場合では，所外スプリッターの分岐数が少ない方が設備コストは低くなり，FTTH普及率が高くなると，所外スプリッターの分岐数が多い方が設備コストは低くなる．この傾向は TDM
ネットワークと WDM コモンネットワークの両方にいえ，1 配線エリアあたりの世帯数が多くなるほど所外スプリッターの分岐数の多い方が所外スプリッ
ターの必要数が減り，それに伴い架空ケーブル，地下ケーブル数が減ることが原因である．

128 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 80 86 92

映像配信サービス普及率(％)(h) 高価格 10Gbit PON，FTTH 普及率 90％，シフト比 60％
図 7 1 世帯あたりの設備コストの推移
低価格の 10GbitPON を用いた FTTH 普及率 10％，シフト比 10％の図 7(a)と FTTH 普及率 90％，シフト比 10％の図 7(c)と FTTH 普及率 90％，シフト比 60％の(d)は常に TDM ネットワークの方安く，FTTH 普及率 90％，シフト比 60％の図 7(b)は図 7(a)(c)(d)とは違い両方のネットワークにコストの差はあまりないがスプリッター別でみると，若干 WDM の方が安くなる．
高価格の 10GbitPON を用いた FTTH 普及率 10%，シフト比 10%である図 7(e)と FTTH 普及率 10%，シフト比 60%の(f)のグラフは，映像配信サービス普及率が極めて低い状況を除き WDM コモンネットワークの方が設備コストは低くなっている．FTTH 普及率 90%，シフト比 10%の図 7(g)のグラフは，常に TDM ネットワークの方が低く，映像配信サービス普及率が高くなるほどその差は小さくなる．FTTH 普及率 90%，シフト比 60%の図 7(h)のグラフは，映像配信サービス普及率が低い時には TDM ネットワークの方が低いが，映像配信サービス普及率が 60％前後より高くなると WDM コモンネットワークの方が低くなる．

4. 分析
低価格の 10Gbit クラス PON を用いた場合，FTTH普及率が低くシフト比が高い状況を除き TDM ネットワークの方が 1 世帯あたりの設備コストは低くなる．
これは，所内スプリッターや映像配信用 OLT・ONU

5．まとめ
以上より FTTH 普及率，映像配信サービス普及率，シフト比，10Gbit PON の価格によってどちらのネットワークの設備コストが低くなるかは異なる．
低価格の 10Gbit クラス PON を用いた場合，FTTH普及率が低くシフト比が高い状況を除き WDM コモンネットワークよりも TDM ネットワークの方が設備コストは低くなる．高価格の 10Gbit クラス PON を用いた場合には，FTTH 普及率が低い状況では WDM コモンネットワークの方が常に設備コストは低い．反対に，FTTH 普及率が高い状況では，映像配信サービス普及率が増加するほど WDM コモンネットワークの方が設備コストは低くなるという結果が得られた．
これらの結果は将来，多重通信技術を利用し FTTHを用いた情報社会を実現する際の，コスト面で最も効率的な多重通信技術を採用するための選定基準の指標の一つとして利用されるだろう．

参考文献[1] Yasuyuki Okumura : “Cost Analysis of OpticalAccess Network Migration Scenarios to Broadcast
Service ” ， IEICE TRANS.COMMUN. VOL.E90-B ，NO.5， pp.1071-1078， MAY 2007.
[2] Izumi Sankawa， Fumihiko Yamamoto， Yasuyuki
Okumura ， and Yasuhiro Ogawa :“Cost andQuantity
Analysisof
Passive
Double-Star
Optical-Access-Network Facilities for Broadband
Service Multiplexing” JOURNAL OF LIGHTWAVETECHNOLOGY， VOL.24， NO.10， pp.3625-3634，
OCTOBER 2006.