小特集の発行にあたって多様化する情報通信環境を提供する
次世代ネットワーク技術
編集チームリーダ

馬杉正男

ブロードバンド・ユビキタス社会実現に向けた流れの中で，従来の固定電話網が持つ特徴（高品
質，信頼性，安定性など）と IP ネットワークが持つ特徴（多様なサービスへの対応，オープンなイ
ンタフェースなど）を併せ持つ情報通信技術として，次世代ネットワーク（NGN：Next Generation
Network）の展開が期待されています．今日，インターネットトラヒックの増大，動画を中心としたアプリケーションサービスの利用拡大，
通信と放送の連携に見られるような新規サービスの登場など，
情報通信環境は大きな変革期を迎えており，次世代ネットワーク技術の位置付けがますます高まっていくと考えられます．
次世代ネットワークの規定は，国際標準（国際電気通信連合 ITU-T，ほか）で議論され，サービスの高度化・多様化に対応できるレイヤ構造を有しています．高いレベルの品質，信頼性，安全性などを生かして，遠隔地医療やヘルスケア，防災情報システム，ホームセキュリティ，ネットワーク
型ゲームなど，生活やエンターテインメントからビジネスに至るまで多様なサービス展開の動きが見られます．
本特集では，次世代ネットワーク技術をテーマとして，二つの「解説論文」及び「解説」から構成
されます．
①

次世代ネットワーク（NGN）を支えるネットワーク基盤技術②

サービス創出基盤としての NGN③

次世代ネットワーク（NGN）を支える IP ネットワーク品質管理ソリューション

まず，解説論文①では，次世代ネットワーク技術を概観し，その特徴と応用，国内外の標準化動向，更には今後の方向性について解説します．②では，IP Multimedia Subsystem（IMS）に着目して，次世代ネットワーク上でのアプリケーションの提供技術，更にはサービス提供基盤としての Service
Delivery Platform（SDP）などを解説します．最後に③では，次世代ネットワークの品質・信頼性を支えるための品質管理の要求条件と具体的な品質計測ソリューションを紹介します．
本小特集では，今後のブロードバンド・ユビキタス社会において，中核になると考えられる次世代
ネットワークを取り上げ，その概要や応用事例，更には，標準規格化を含めた今後の動向について紹介します．ここで紹介した内容が，情報通信分野にかかわる皆様の一助となれば幸いです．
最後に，大変お忙しい中，原稿の執筆を快諾して頂いた執筆者の皆様，編集に御尽力頂いた通信ソ
サイエティマガジン〈B-plus〉編集委員及び学会事務局の皆様に深く感謝の意を表します．
通信ソサイエティマガジン［2009 SUMMER］

解説論文

小特集｜多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

次世代ネットワーク（NGN）を支える
ネットワーク基盤技術
Network Technologies for Next Generation Networks†1

黒川 章 Akira Kurokawa†2
平松 淳 Atsushi Hiramatsu

†2

†1

†2

江崎修司 Shuji Esaki†3
堀越博文 Hirofumi Horikoshi†2†3

次世代ネットワーク (NGN) は，固定系通信や移動体通信の融合的サービスの創出を視野に入れた新しい広帯域・高品質通信ネットワーク基盤を実現する技術である．これまでに ITU-T を中心とする国際的な標準化や諸機関での研究開発などの取組みが進められ，ここ数年で各国での実サービスが始まったところである．本稿では，NGN が世界的な潮流となった背景や，これまでのネットワー
クアーキテクチャや NGN のサービスに関する標準化の取組み，基本的な通信機能，通信品質制御などの関連する代表的技術について解説する．
次世代ネットワーク，NGN，IMS，通信品質制御，広帯域ネットワーク

スの基盤である交換機の老朽化対応が課題として認識さ

1. ま え が き

れ始め，その代替手段として，高品質化した IP ネット
ワークに固定系通信ネットワークを移行させる構想が検NGN は，世の中に広く普及している IP ネットワーク

討され始めていた［1］．特に，欧州の TISPAN プロジェ
＊2

技術を活用しながら，固定系通信や移動体通信の融合的クトサービスの創出を視野に入れた新しい広帯域・高品質通体通信関連の標準仕様を検討する団体である 3GPP（3rd信ネットワーク基盤を実現する技術であり，国際標準化

Generation Partnership Project）では，将来の移動体通信の活動を軸としながら，世界のキャリヤやベンダが，その広帯域化に向けて，ネットワークの IP 化と SIP をベー実現を目指して取組みを進めてきたものである．

スとした IMS（IP Multimedia Subsystem：詳細後述）とNGN に向けた議論のきっかけは，SIP（Session Initiation＊1などで早期に仕様検討が始まった．また，移動呼ばれるマルチメディア通信制御システムの検討が始

Protocol） と呼ばれるプロトコルを利用して IP ネット

まっていた［2］．この両者の動きの融合により，固定系

ワーク上で電話相当のサービスを実現する VoIP（Voice

通信サービスと移動体通信サービスを融合させた FMC

over IP）技術の進展を踏まえ，2001 年ごろから，固定系（Fixed Mobile Convergence）サービス

通信と移動体通信のそれぞれの領域でネットワークの IP

検討され始めた IP ネットワーク上での放送的サービスで化の検討を始めたことであった．

ある IPTV の提供を想定した新しいサービス統合型の通固定系通信においては，長年提供してきた電話サービ†1 日
 本電信電話株式会社 NTT サービスインテグレーション基盤研究所，
武蔵野市
S
 ervice Integration Laboratories, NTT Corporation, Musashino-shi,
180-8585 Japan
†2 日
 本電信電話株式会社 NTT ネットワークサービスシステム研究所，
武蔵野市 	Network Service Systems Laboratories, NTT Corporation, Musashinoshi, 180-8585 Japan†3 日本電信電話株式会社 技術企画部門，東京都
Technology Planning Department, NTT Corporation, Tokyo 1008116, Japan

10＊3の創出や，別に

信ネットワーク実現の期待が高まっていったのである．
このような状況を踏まえ，国際電気通信連合（ITU-T）

＊1
＊2
＊3

I P 電話サービスなどで，相手端末番号や利用メディアのコーデックを交換しながら，端末やサーバの間でセッションを確立するためのプロトコル．IETF の RFC 3261 などで規定される．
ETSI（電気通信標準化機構）傘下のプロジェクトの一つ．2003 年から VoIP 技術を発展させた IP 網でのセッション型通信サービスの仕様検討に着手し，NGN の初期検討をリードした．
固 定系通信サービスと移動体通信サービスの連携や融合により創出される新たな通信サービスのコンセプト．

通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Topics of Emerging Technologies

でも，TISPAN プロジェクトや 3GPP，IETF（The Internet

分 表類1

Engineering Task Force） などとの連携を図りながら精

ITU-T の主な
NGN
能力セット 関連勧告
1 勧告群
主な NGN
能力セット
1（
リリース１の能力セット１）
主な能力セット 1 関連勧告
Y.2006NGNNGN（機能要求条件と機能アーキテクチャ）
Y.2012（NGN リリース１の能力セット１）
Y.2006
Y.Sup2（セッションボーダ制御）（機能要求条件と機能アーキテクチャ）
Y.2012（ネットワークアタッチメント制御機能）
Y.2014
概念
Y.Sup2（セッションボーダ制御）（NGN の用語）
Y.2091
アーキテクチャ Y.2014（ネットワークアタッチメント制御機能）
概念（リソース / 受付制御機能）
Y.2111（NGN の用語）
Y.2091
アーキテクチャ Y.2401/M.3060（NGN マネージメントの原則）（リソース / 受付制御機能）
Y.2111
Y.2701（NGN リリース１のセキュリティ要求条件）（NGN マネージメントの原則）
Y.2401/M.3060（NGN の認証・認可の要求条件）
Y.2702
Y.2701（NGN リリース１のセキュリティ要求条件）（NGNの認証・認可の要求条件）
Y.2702
NGNリリース
Y.Sup1（
1 スコープ）Y.2021（NGN のための IMS）
Y.Sup1（NGN リリース 1 スコープ）
Y.2031（NGN における PSTN/ISDN エミュレーション）
リリース１対象 Y.2021（NGN のための IMS）
Y.2201（NGN リリース１の要求条件）
サービスと Y.2031（NGN における PSTN/ISDN エミュレーション）
リリース１対象 Y.2211（リアルタイム会話型マルチメディアサービス）
サービス制御部 Y.2201（NGN リリース１の要求条件）
サービスと Y.2261（PSTN/ISDN から NGN への移行）
Y.2211（リアルタイム会話型マルチメディアサービス）
サービス制御部 Y.2262（PSTN/ISDN エミュレーションとシミュレーション）
Y.2261（PSTN/ISDN から NGN への移行）
Y.2271（コールサーバ型 PSTN/ISDN エミュレーション）
Y.2262（PSTN/ISDN エミュレーションとシミュレーション）
Q.3401
NNI 信号プロファイル）
Y.2271（コールサーバ型
PSTN/ISDN エミュレーション）
信号方式
Q.3402（UNI 信号プロファイル）
Q.3401（NNI 信号プロファイル）
信号方式
Q.3402（UNI 信号プロファイル）分

力的な標準化が進められた．そして，高機能なマルチ
メディアセッション型通信サービスを実現するための NGN リリース 1 の能力セット 1 が 2008 年 1 月に，IPTV の基本サービスの実現に向けた NGN 能力セット 2が 2009 年 9 月に勧告化された．
また，こうした国際的な流れの中で様々なキャリヤ
も NGN の実現に向けた取組みを進め，AT&T や France
Telecom などのキャリヤが NGN や IMS の技術を活用した商用サービスの提供を既に始めている［3］
，
［4］
．日本
においても NTT グループが 2006 年 12 月からの約 1 年のフィールドトライアルでの技術確認などを経て，2008
年 3 月から帯域確保型通信などの NGN サービスを開始している［5］，［6］．
以下，2. では NGN のアーキテクチャや通信サービ
スに関する国際標準化の状況について解説し，3. では

類

表2
分

NGN を実現するための幾つかのキー技術を解説し，5. で分

むすびを述べる．

ITU-T の主な NGN 能力セット 2 勧告群類

主な NGN 能力セット 2 関連勧告

類

サービス要求条件）
Y.1901主な(IPTVNGN
能力セット 2 関連勧告
Y.1910 (IPTV アーキテクチャ）
サービス要求条件）
Y.1901 (IPTV
Y.Sup5（IPTV サービス ユースケース）
Y.1910 (IPTV アーキテクチャ）
Y.2007（NGN 能力セット２）
Y.Sup5（IPTV サービス ユースケース）（
G.1080QoE 要求条件）（IPTV
能力セット２）
Y.2007NGNの（IPTV 品質監視−測定点−）
G.1081（IPTV の QoE 要求条件）
G.1080（IPTV セキュリティに関する機能要求項目
X.1191（IPTV 品質監視−測定点−）
G.1081とアーキテクチャ）（IPTV セキュリティに関する機能要求項目
X.1191（とアーキテクチャ）
H.622.1
IPTV 用ホームネットワークのアーキテク

サービス・
アーキテクチャ
サービス・
アーキテクチャ2. NGN の標準化などの状況

QoEとコンテンツ保護
QoEとコンテンツ保護以下では，NGN 関連の標準化などの状況について述
べる［7］
〜
［9］
．NGN の標準化は 2003 年 7 月の ITU-T

チャと機能要求条件）（IPTV 用ホームネットワークのアーキテク
H.622.1
H.720（IPTV 端末デバイス − 概要）
チャと機能要求条件）
エンドシステムH.721（IPTV 端末デバイス − 基本モデル）
H.720（IPTV 端末デバイス − 概要）
エンドシステム H.770（IPTV サービス発見とその利用）
H.721（IPTV 端末デバイス − 基本モデル）（IPTV 用メタデータ）
H.750（IPTV サービス発見とその利用）
H.770（IPTV 用メタデータ）
H.750

主催の NGN ワークショップを機に本格化したが，2004
年 6 月には Y. 2001「NGN の定義と概要」と Y. 2011「NGNの原則と汎用参照モデル」の二つの勧告を完成させている．Y. 2001 では，NGN を次のように定義している．
「電気通信サービスの提供を目的に，広帯域かつ通信品質制

能力セット 1 では，NGN の基本コンセプトやアーキテ御可能な様々なトランスポート技術を活用したパケット

クチャとともに，初期サービスであるセッション型通信

ベースのネットワークであり，サービス関連機能は下位

サービスを実現する基本機能を明らかにした．その主なの転送関連技術に依存しない．また，利用者が，多様な勧告群を表 1 に示す．2009 年 9 月に勧告化された NGN

サービスプロバイダやサービスを自由に選択できる．普能力セット 2 では，IPTV サービスの実現に向けた基本

遍的モビリティ ーをサポートし，利用者への一貫した，機能が示されており，その主な勧告群を表 2 に示す．

かつユビキタスなサービスをサポートする．
」すなわち，
広帯域かつ通信品質制御可能な電気通信サービスを，管2.1 NGN アーキテクチャ関連の標準化理された IP 網（パケットベースのネットワーク）とサー

NGN の機能要件や機能アーキテクチャは Y. 2012 でバ（サービス関連機能）で提供することを目指している．

規定されているが，その基本コンセプトを図 1 に示す．

その後，2008 年 1 月に完成した NGN リリース 1 の

NGN は，マルチメディアストリームを IP ネットワーク

解説論文：次世代ネットワーク（NGN）を支えるネットワーク基盤技術

11

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

NGN の特徴や基本的通信機能について述べる．4. では，

＊4上で転送する「トランスポートストラタム」と，トランス

UNI と NNI については，詳細な信号プロファイル

ポート層を制御しながらネットワークサービスを実現す

Q. 3402，Q. 3401 として規定されているが，ANI についる「サービスストラタム」から構成される．

ては，現時点では Parlay＊5がと呼ばれるオープンな通信

トランスポートストラタムには，IP ネットワーク自体

ソフトウェアインタフェース規格が例示されているのみに加え，トランスポート層を管理する機能として「ネッで，その具体化は今後の課題となっている．なお，Y. 2012

トワークアタッチメント制御機能（NACF：Network

付録 III では，SVI（SerVer to network Interface） という

Attachment Control Function）」 や「 リ ソ ー ス 受付制御

インタフェ ースも規定されている．これは，NGN の外（RACF：Resource Admission Control Function）」 が規定部に接続される事業者［ 例えばコンテンツ配信事業者］

されている．NACF は，ネットワークの利用者に対するのエンドサーバ機能と NGN を接続するためのインタ認証機能や IP アドレス割当機能を提供し，RACF は，トフェースとして定められたものである．

＊6

ランスポート層の帯域などを管理し個々の通信の受付可

一方，NGN の特徴の一つであるセキュリティに関し否を判定することでネットワークの通信品質制御を実現ては，Y. 2701 において NGN の脅威分析，トラストモデするものである．

ル，セキュリティ目標と要求条件が規定されている．

サービスストラタムでは，多様なネットワークサービ
スへの拡張性を考慮し，個々のネットワークサービスに

2.2 セッション型通信サービス関連の標準化

対応するサービス制御機能がコンポーネントとして規定

NGN の具体的な通信サービスとしてまず検討が進んされている．また，多様なアプリケーションの拡張をサだのは，セッション型通信サービスである．セッション

ポートするための「アプリケーション／サービスサポー

型通信サービスとは，複数の人間がそれぞれの端末を介ト機能」も想定されている．

してリアルタイムまたは準リアルタイムに会話などのまた，NGN のインタフェ ース参照点については，

マルチメディア通信をするサービスである．このサービ

エンドユーザ機能との接続点である UNI（User-Network

スには幅広い通信サービスが含まれ，既存の電話相当のInterface，ユーザ・ 網インタフェ ース），他網との接続サービスから，複数のセッションを用いた会議通信やブ点である NNI（Network-Network Interface， 網間イン

ロードバンドアクセスを利用したビデオホン，更に通話

タフェース），アプリケーション機能との接続点である

中にテキストやファイルを共有する会話型マルチメディ

ANI（Application Server-Network Interface，アプリケー

アサービスなどが含まれる．このような多様な通信サー

ションサーバ・網インタフェース）が規定されている．

ビスを包含するセッション型通信サービスは NGN の基本サービスと考えられ，NGN の初期サービスとしての検討が進められた．

アプ リケーショ ン

NGN の初期検討をリードしたのは，先に述べた欧州のANI
サ ー ビ スストラタム
アプ リケーショ ン／サービスサポート機能

UNI

サービス
ユーザ
プロファイル
機能

既存端末

GW

カ スタマ網NW アタッチ

トランスポート
ユーザプロファイル メン ト制御
機能（NACF）
機能

アクセス
NW 機能

NGN 端末リソース受付制御機能（RACF）

12に 2003 年に発足したが，2004 年 6 月の 3GPP とのジョ
イントのワークショップにおいて，3GPP が策定した移動体向けの IMS 仕様をベースとし，これを固定系通信の要求条件を加味して拡張するという方向を打ち出した．IMS

＊4
エッジ
機能

コア転送機能ト ラ ン スポートストラタム

図1

電話交換機の信号方式と VoIP 技術の融合を検討するため
他ネ ッ ト ワーク

サービ ス
制御機能

他 NGN サービ ス
コン ポーネン ト
IPTV サービ ス
コン ポーネン ト
PSTN / ISDN
エミュレーション
IP マルチメディア
サービ ス
（IMS）
コン ポーネン ト

TISPAN プロジェクトである．このプロジェクトは従来の

NNINI

NGN の基本コンセプト

 準プロトコル仕様に対して，明確な用途を想定した場合の更なる仕標様の詳細化やオプション項目の選択などを規定したもの．SIP のようにはん用的で非常に多岐にわたるプロトコル仕様群では，信号プロ
ファイルの詳細化が相互接続性の向上のために有効である．
＊5 業界団体 Parlay Group が定めた通信サービス向けのオープンソフト
ウェアインタフェースの規格．現在は Open Mobile Alliance に検討が引き継がれている．
＊6 SVI は，Y. 2012 の改訂版では SNI（Service Network Interface）に名称変更されることが合意されている．

通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Topics of Emerging Technologies

は，IETF で規定している SIP などを組み合わせ，セキュ

キテクチャ）なども規定された．Y. 1910 では，IMS をリティ， 品質制御， 課金などの要求条件を満たした IP

用いた NGN 上での IPTV サービスのアーキテクチャがベースのマルチメディアセッション型通信サービスを実規定されている．IMS により IPTV のセッションを制御現するための通信制御システムである［10］
，
［11］
．3GPP

し，NGN の通信品質制御機能を用いることが想定されは移動体向けの仕様を検討する標準化団体だが，IMS のている．この制御機能の詳細手順は，TISPAN にて検討

仕様検討では当初よりアクセス形態によらないアーキテ

され規定されている．なお Y. 1910 では NGN だけでな

クチャを目指していたため，固定系通信への拡張は容易でく CATV 網など非 NGN も対象としたアーキテクチャもあり，固定系通信での IMS の採用により，FMC の実現も規定されている．

視野に入れた早期の仕様策定が可能となったのである．

G. 1080（IPTV の QoE 要求条件）には，ネットワーク

ITU-T の NGN では，こうした TISPAN での検討を踏

区間の通信品質である QoS だけでなく，ユーザから見た

まえながら，Y. 2021（NGN のための IMS）などを始め，体感品質である QoE の詳細な要求条件が規定された．ま固定系通信ネットワーク向けの拡充を図った形でのセッ

た，IPTV の配信セグメントを考慮して，性能監視点をション型通信サービスを実現するためのアーキテクチャ

定義した G. 1081 も制定された．各監視ポイントにおけ仕様の勧告化の推進を行った．

る監視パラメータの詳細規定とその測定法に関する標準化も議論されている．
IPTV 端末の勧告としては，IPTV 基本端末モデル

2.3 IPTV サービス関連の標準化

H. 721（IPTV 端末デバイス，基本モデル）が完成してビスの次に検討が進められのは IPTV である．IPTV の標いる．これは日本が主導して策定した．また，X. 1191

準化については，北米の電気通信事業者団体である ATIS（IPTV セキュリティの機能要求条件とアーキテクチャ）（Alliance for Telecommunications Industry Solutions）がにコンテンツ保護を含むセキュリティのフレームワーク

先駆的に検討を開始していた．その後，ITU-T は，2006が規定されている．

年 7 月に IPTV の標準化を集中的に検討する FG-IPTV（Focus Group on IPTV）を発足させ IPTV 関連のグロー

2.4 通信品質関連の標準化と国内規定

バルな標準化を加速させた．FG-IPTV では，従来の ITU

以下では，通信品質のうち，ネットワーク区間の通信

メンバに加え，端末機器メーカ，家電メーカ，放送事業品質である QoS に関する標準化や規定について述べる．

者などが参加し，2007 年 12 月に主要な仕様案をまとめ

ネットワーク区間の通信品質は，一般に，通信サービス

た．その後，正式な勧告化議論が順次進められ，2009 年に故障がなく安定して利用できるかを表す「安定品質」，

9 月に，IPTV の基本サービスであるリニアテレビジョン

通信の開始（接続）時の正確さや迅速さを表す「接続品とビデオオンデマンドにかかわる勧告群とその一覧を記

質」，そして通信（通話）中に遅延や損失がないかを表す

述した Y. 2007（NGN 能力セット 2）が勧告化された．

「伝送品質」の三つがある．このうち，NGN における通ITU-T では，IPTV を，インターネットテレビとは異なる

信品質として特に注目されるのは，伝送品質の一種であ＊7「QoE（Quality of Experience） /QoS（Quality of Service）

る IP パケット転送品質であり，これはパケット転送遅延保証が可能な管理された網で提供されるテレビ，音声，

時間，パケット損，などの IP ネットワーク上でのパケッ

データ，画像などのマルチメディアサービス」と定義しトの転送状態を表すものである．

＊8ている．また，通信とテレビが融合したサービス例を含通信の利用者に安心して快適に通信サービスを利用

め，ITU-T で検討対象とする IPTV サービス例が Y. Sup5

してもらうためには，そのサービスに求められる通信品（IPTV サービスユースケース） にまとめられている．

質を客観的に明確化する基準を定めることが重要である

Y. 1901（IPTV サービス要求条件），Y. 1910（IPTV アー（例えば，固定電話の通信品質の基準については［12］
）が，

＊7 通
 信の利用者が音声や映像などのメディアを視聴するときの体感とし
ての品質．
＊8 パ
 ケット廃棄，パケット転送遅延，ビット誤りなどのネットワーク区間における通信の品質．

NGN の通信サービスでは，音声や映像といった様々なメディアが利用され，また双方向の会話や片方向の配信といった様々な形態でサービスが提供される．これらの条

解説論文：次世代ネットワーク（NGN）を支えるネットワーク基盤技術

13

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

NGN 上の通信サービスとして，セッション型通信サー

件によって，ネットワークに要求される通信品質は異な業者間の相互接続推進の環境を整えるため，標準的な端末

り，更にメディアの符号化に利用されるコーデックの種

接続形態を想定した UNI-UNI 区間の品質基準値や，事業類や接続される端末の性能によっても要求される通信品

者間の標準的な相互接続形態を想定した UNI-NNI 区間の質は異な ってくる．このため，NGN を対象とした通信品質基準値が定められている．具体的な品質規定値を図 2

品質の基準作りは単純ではない．

に示す．なお，UNI-UNI 区間の品質基準は，前述の Y. 1540

このような中で ITU-T では，音声・ 映像・ データと及び Y. 1541 の目標値の範囲内で定められている．

いったメディア種別や，片方向・双方向といった通信形態を想定しつつ，IP ネットワークに対する通信品質の要
求条件を幾つかの典型的な品質クラスに分類している．

3. NGN における通信機能の概要

現在，Y. 1541 では暫定的（provisional）なものも含めて八つの品質クラスが規定されており，それぞれの品質ク

以下では，NTT での例を中心に， 固定系通信でのラスに対して，IP パケットの転送遅延時間や転送遅延揺NGN における通信の特徴や通信形態，通信品質クラスならぎ，あるいはパケット損失率といった品質尺度についどについて述べる．

ての目標値を勧告化している（品質尺度の定義は Y. 1540
で規定）
．なお，実際のネットワークでは，こうした勧告

3.1 NGN における通信の特徴を参考にしながら，現実に提供する通信サービスやネッ

固定系通信の NGN では，世界の中で先進的に普及しトワーク規模などを勘案しながら，提供する通信品質クている日本の光ファイバの高速かつ安定した品質のブ

ラス数や品質尺度を設定することになる．

ロードバンド性などの特徴を生かしつつ，インターネッ

上述のような国際標準に加え，IP 電話サービスの通信トで普及した IP ネットワークの技術と，従来から提供

品質については，日本の国内基準が別に定められている

されてきた固定電話網の「高品質性」，「安全性」及び「信［13］．これは，従来からの電話サービスと，新たな技術で頼性」といった特徴を組み合わせることにより，多様な実現される IP 電話サービスの品質の相違を明確化するこ

サービスを，より高品質で安全かつ経済的に提供できるとで，利用者が安心して通信サービスを利用できるように

ネットワーク基盤の実現を目指している．多様な業界のするための配慮である．具体的には，従来の固定電話と同プレーヤが新しいサービスや付加価値を創造できるよう

じ 0AB 〜 J 番号を利用する場合と，新たな番号帯である「オープン性」にも配慮されている．以下に NGN の通信

050 番号を利用する場合のそれぞれについての通信品質の特徴を簡単に解説する．

基準が定められており，特に 0AB 〜 J 番号を利用する IP（1）高品質性

電話では従来の電話サービスに相当する通信品質を達成

NGN は， 高品質なブロードバンド通信を提供する．

することが求められている．また，多様な端末の創出や事

ネットワーク内に，特徴の異なる複数の品質クラスを設
け，アプリケーションに応じた適切な品質クラスが選択

標準的な
端末接続
形態

できる．優先度の高い品質クラスでは，それぞれの通信

UNI-UNI 間の IP レイヤネットワーク
品質規定
・IP パケット転送遅延時間：70 ms 以下
・IP パケット転送遅延揺らぎ：20 ms 以下
・IP パケット損失率：0.1％以下

UNINIに必要な帯域が確保されるため，例えばクリアな音声や

UNI
U

A 事業者
IP ネットワーク

標準的な
端末接続
形態

NNI
（IP レイヤ相互接続）
UNI-NNI 間の IP レイヤネット
ワーク品質規定
・IP パケット転送遅延時間：50 ms 以下
・IP パケット転送遅延揺らぎ：10 ms 以下
・IP パケット損失率：0.05% 以下

図2
14

B 事業者
IP ネットワーク

0AB ～ J 番号を用いる IP 電話の品質規定

ハイビジョンの高精細な映像の品質が通信中に劣化することなく，安心して利用することが可能となる．
（2）安全性NGN では，IP ネットワーク上でも安心して通信サー
ビスが利用できるように配慮しており，通信制御信号やトラヒックの監視，電話番号や IP アドレスといった発信者を示す情報のネットワーク側でのチェック（なりすまし対策），ネットワークの入り口に異常なトラヒックをブロックする機能の配置などが考慮されている．
通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Topics of Emerging Technologies

なお，SNI については，2.1 で述べた ITU-T の SVI と呼（3）信頼性
信頼性の向上に向けては，それぞれの通信装置単体でばれるインタフェースのコンセプトを具体化した形態との高信頼化に加え，通信回線や通信装置などの冗長化や，して規定されている．

特定のエリアへの通信の集中（ふくそう）発生時のトラ（1）ユニキャスト型通信

ヒック制御などによるネットワークの面的な対策などがユニキャスト型通信は，個々の利用者間，あるいは配考慮され，高い信頼性の維持や重要通信の確保に対する信サーバと利用者の間で，音声や映像などのリアルタイ

配慮がされている．

ムストリームメディアを送る通信である．IP 電話やテレ（4）オープン性

ビ電話，テレビ会議といった利用者間の相互通信である

アプリケーションサービスの提供者や映像配信事業

双方向型 と，ビデオ映像ストリームをオンデマンドで者など様々なプレーヤが NGN を活用した多彩なサービ

センタサーバから利用者に配信する 片方向型 が考えらスを提供できるように，また同様の高品質の通信を実現れている．

しようとする多様な事業者と相互接続が行えるように，

この形態の通信で，高品質なリアルタイムストリーム

オープンなネットワークを目指したインタフェースを用

メディアを利用する場合には，メディア情報パケットの意し，インタフェース条件を公開するという取組みが進

廃棄確率を小さくし，通信中の画像や音声の劣化を抑えめられている．インタフェース規定においては，国際標ることが求められる．更に， 双方向型 では，利用者の準（ITU-T 勧告，IETF RFC など）や国内標準（TTC 標準，

間で自然な会話を実現するため，情報パケットの転送遅TTC 技術レポート）を参照するなど，標準的規定の採用

延が十分に短いことが求められる．
こうした通信品質を確保するためには，ネットワーク
側が通信で利用される通信帯域を把握しておく必要があるが（3.3，4.4 で詳述）
，セッション型の通信では個々の3.2 NGN の通信形態
ここで NGN で想定されている通信形態の具体例につ通信で利用する帯域が，同時に利用するメディアの数や，いて述べる．図 3 は，NTT によって示された通信形態

それぞれのメディアが利用するコーデックの種類が通信である．ネットワークのインタフェースとしては，UNI，ごとに異なるため，通信の利用者が通信開始時にネット

NNI，SNI が規定されている．これらのインタフェース

ワークに対して利用するメディア数やコーデックを通知

間の通信としては，ユニキャスト型通信，マルチキャスするという手順が設けられている．

ト型通信，及び ISP 接続型通信という三つの典型的な通（2）マルチキャスト型通信

信形態が想定されている．各通信形態に応じた通信品質

映像や音声などのストリームメディアを多くの利用者

クラスや通信制御の手順などがそれぞれのインタフェー

に対して一斉に配信する IP 放送や地上デジタル放送のスごとに定められ，具体的な技術条件が公開されている．

IP 再送信などで利用する通信の形態である．この形態の通信では，ベストエフォートの通信も想定されるが，高

IP放送
サーバ等

品質なストリームメディアを配信する場合は，片方向ユ

各種アプ リケーショ ン
VOD
サーバ等 サーバ等
S NI

マルチ
キャスト
型通信

ユニキャスト
型通信
（片方向）

NGN

ユニキャスト型通信（双方向）ニキャスト型と同様の品質要件が求められると考えられる．なお，マルチキャスト型通信は継続的な通信である

NNI

通信の開始前に，ネットワークとの間でオフライン的にISP等定めておくこととなる．

ISP 接続型
通信（3）ISP 接続型通信利用者と ISP 間の IP パケット転送を行うために利用
UNI

端末機器等

図3

ため，利用する通信帯域などの条件は，マルチキャスト

他NGN
等

端末機器等

NGN の通信形態とインタフェースの例

する通信の形態である．この形態の通信では，Web 通信
やファイルダウンロードなどの多種多様な通信で利用されるものであり，現在のインターネットと同様のベスト

解説論文：次世代ネットワーク（NGN）を支えるネットワーク基盤技術

15

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術が配慮されている．

エフォートでの通信が想定されている．従来の ISP 接続

静的割当が利用され，高品質のユニキャスト型通信のよ型通信では，IPv4 プロトコルの利用が主流であったが，うに通信ごとに利用するメディアの帯域や接続先が変わ

今後は IPv6 への対応も想定されている．

る通信では，動的割当が利用される．なお，動的割当方
式では，一時的な混雑などで通信の開始時に必要な帯域

3.3 通信品質クラスと通信帯域割当を割り当てられず呼損となる場合もある．図 4 は例としNGN における通信品質の基準については，2.4 で述べて，一つ目の最優先クラスの通信を行っている最中に，たように ITU-T では Y.1541 などで規定されているが，二つ目，三つ目の最優先クラスの通信を開始しようとし現実のネットワークでは，これらの標準を参考にしつつ，たときのネットワーク帯域利用の変化のイメージを示し

具体的に提供する通信の形態や特徴を想定した上で，サている．物理回線の帯域に余裕がある二つ目の最優先クポートする通信品質の種類や，各クラスのパケット廃棄

ラスの通信には帯域が割り当てられるが，三つ目の最優率やパケット転送遅延といった通信品質パラメータにつ先クラスの通信には割り当てる帯域が足りないため，こいての規定値を定めることになる．

の通信は受け付けることができず呼損となる．

NTT の例では，3.2 のような通信形態の特徴を考慮し，ネットワークの設計においては，それぞれの通信品質

ベストエフォートクラスに加えて「最優先」
「高優先」
「優

クラスごとの通信需要や，動的割当時の呼損率の目標値

先」の三つの優先クラスをサポートすることが考えられなどを考慮しながら，各品質クラスに割り当てる最大リている．

ソースなどの設計を行う必要がある．

「最優先クラス」は，IP 電話やテレビ会議のような高品質な 双方向 のユニキャスト型通信を想定した通信品質クラスであり，パケット廃棄率が小さく，かつ，パケッ
ト転送遅延時間や遅延時間揺らぎも小さいことが特徴である．なお，このクラスを利用して 0AB 〜 J 番号を利用した IP 電話を提供するためには，このクラスの品質条件

最優先
クラ ス
（1）

物理
回線

二つ目の最優先
クラ ス通信の
追加要求

ベスト
エフォート

は 2.4 で述べた国内規定を満たす必要がある．
「 高優先クラス」 は， 高画質のビデオオンデマンド（VOD）や広帯域コンテンツ配信を実現するための高品質
な 片方向 のユニキャスト型通信や高品質のマルチキャ
スト型通信を想定した品質クラスであり，パケット廃棄率は小さいが，パケット転送遅延時間や遅延時間揺らぎ

最優先 物理クラ ス 回線
（1）
最優先
クラ ス
（2）
ベスト
エフォート

最優先クラス ×２本分の帯域があるので，二つ目の通信要求を受け付けられる．

図4

三つ目の最優先
クラ ス通信の
追加要求

最優先
クラ ス
（3）
（
）

最優先 物理クラ ス 回線
（1）
最優先
クラ ス
（2）
ベスト
エフォート

三つ目の最優先クラスの通信要求は，帯域が足りないので要求を受け付けられない．

動的帯域割当の動作イメージ

に対する上限が，「最優先クラス」よりも緩やかな点が特徴である．
「優先クラス」は，ベストエフォートクラスに比較して4. NGN のネットワーク基盤技術

優先的に処理される品質クラスであり，安定したデータ通信などでの利用が想定される．

ここでは固定系通信での NGN を実現するための基盤

NGN では，これらの優先クラスのパケット廃棄率や技術を紹介する．NGN のネットワークを構成する技術

パケット転送遅延などの目標品質を確保するために，各の全体像を図 5 に示す．ネットワークはコア／アクセス

クラスの通信ごとに，通信に必要な帯域をネットワーク

ネットワークと制御サーバ群から構成される．

内で割当，確保しておくという手法を用いている．

コア／アクセスネットワークのキー 技術は，大容量具体的な帯域の割当方法としては，必要な帯域を常時の IP パケット転送ネットワークを実現するための大容固定的に割り当てる静的割当と，通信の開始時に，必要量コアルータ，サービスエッジ，他網との接続用ゲート

な帯域を毎回，割り当てる動的割当がある．高品質のマウェイ群などの転送系技術や，ROADM（Reconﬁgurable

ルチキャスト型通信のように継続的で固定的な通信では

Optical Add/Drop Multiplexer，再構成可能な光アドドロッ

16

通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Topics of Emerging Technologies

められている．

プラットホーム・
アプリケーション技術
ビデオオン
デマンドサーバ

IP放送
サーバ

制 御 サ ーバ群

SNI

プロトコル処理が一層，多様化・複雑化する一方で，通サーバ基盤技術

信品質制御などの実現のために転送系ネットワーク装置

コア ／ ア クセスネットワーク
転送系
技術

サービ ス
エッジ
GE-PON

リンク系
技術

をリアルタイムに制御するなど，ネットワークサービス
NNI

通信品質制御技術

ROADM

バンドサービスに対応するため端末との間での通信制御

各種ネットワーク ・・・
制御サーバ

セッション制御
サーバ

大容量
コアルータ

NGN のセッション制御サーバでは，様々なブロード

認証連携・
時刻証明

大容量
ゲート
コアルータ ウェイ

ISP

実現の要としての重要度がますます高まっている．また，

PSTN

NGN は電話並みの安定性を目指しており，サーバ系シス

他IP電話

ROADM

サービ ス
エッジ

光アクセス技術

GE-PON

ONU

ONU

HGW

HGW

情報家電

求は非常に厳しいものになってきている．
しかし，SIP サーバなどのセッション制御系のサーバにおけるハードウェア，OS，ミドルウェアなどのプラッ

UNI

IP電話

テムに対する処理性能，拡張性，信頼性などに対する要トホームは，これまでシステムベンダの独自製品が中心であり，ブラックボックスに起因する供給ベンダ依存度の増大や頻繁な世代交代，安定供給に対する懸念などが

図5

NGN を構成する技術課題となっている．
こうした中で，NGN に向けたセッション制御サーバのク系技術， 及び GE-PON（Giga Ethernet Passive Optical

プラットホームについては，上述の要求条件を満足する

Network）などのブロードバンド光アクセス技術である．

ためにオープンプラットホームの活用が進められている．

制御サーバ群は，セッション型通信サービスを実現す

図 6 に，オープンプラットホームを活用したセッション

るキー 技術であるセッション制御サーバやそのほかの制御サーバの構成例を示す．ここでは，はん用ハード

ネットワーク制御サーバから構成される．サーバ基盤技

ウ ェ ア プ ラ ッ ト ホ ー ム 技術 で あ る ATCA（Advanced

術はセッション制御サーバのような特に高信頼性・安定

Telecommunications Computing Architecture）と，オープン性が求められるサーバを実現するための共通基盤を提供

ソース OS をベースとした CGL（Carrier Grade Linux） ，する技術である．

及び高可用ミドルウェアを適用した次世代サーバプラッ

通信品質制御技術は，コア／アクセスネットワークと＊9

トホームが活用されている．

制御サーバ上のソフトウェアの連携動作により実現されATCA は，PICMIG（PCI Industrial Computer Manu-

る．また，IP 放送サーバや VOD サーバ，認証連携サー

factures Group）と呼ばれる業界団体が定めた通信キャリ

バなどのプラットホーム・ アプリーケーション技術は，
SNI を介して多様なアプリケーションを効率的に実現すセッション制御サーバ

ることを可能とする技術である．

アプリ
ケーション

以下では，NGN のための大容量・ 高品質ネットワー
クを実現する上での特徴的な技術であるサーバ基盤技術，

ミドル

大容量コアルータ，リンク系技術，及び通信品質制御技
術について解説する．

NGN サービス
アプリケーション
高可用ミドル

OS

CGL

ハード

ATCA

高可用ミドルウェ アの採用（Carrier Grade
CGLの採用
Linux）
標準ハードプラット
ホーム（ATCA）の採用

4.1 サーバ基盤技術
従来から，通信を制御するネットワーク内のサーバには，①大規模ネットワークに要求される高い信頼性・可用性，②大幅な設備投資・運用コストの低減，③保守運

図6＊9用機能の更なる充実，④設備の維持・拡充性の担保が求解説論文：次世代ネットワーク（NGN）を支えるネットワーク基盤技術

セッション制御サーバの構成例

 ープンソースソフトウェアである Linux をベースにキャリヤ環境でオの使用に向けた高信頼化などの改善を図った OS 仕様．THE LINUXFOUNDATION（http://www.linuxfoundation.org/）から公開されている．

17

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

プマルチプレクサ）などの大容量光伝送を実現するリンヤなどに向けたハイパフォ ーマンスシステムのためのスのサポート，不正アクセスなどを抑止する高いセキュ

オープンなハードウェア世界標準規格であり，①グロー

リティなどが求められる．技術的なポイントとしては，

バル標準仕様に基づく価格低減化や複数ベンダによる①大規模ネットワークを考慮した階層化によるシンプル

安定した供給の構築，②独自機能の実装（モジュールのなネットワーク構成，② IPv4/v6 デュアルスタック体系追加）等の将来的機能拡張性や世代間でのボード互換性を具備した拡張性のあるルーチングデザイン，③通信品向上，③キャリヤグレード規格の採用による信頼性や保質制御のためのマルチ通信品質クラスのサポートと，外守・運用性の充実（電源，FAN 等の冗長構成，ブレード部サーバとの連携によるセッション単位の通信品質制御

ごとの Hot Swap 機能，前面保守等），といったメリットの実現，④事業者間接続のためのトポロジー隠ぺい機能を有している．

の実現，等が重要である．

CGL は，「Linux がキャリヤ環境での使用に耐え得

典型的なネットワーク構成としては， 利用者を収容るよう， 一般の Linux に様々な機能を付加した OS 仕するサービスエッジと大容量コアルータによるバック様」であり，オープンソースソフトウェアで構成される．

ボーンから成る階層化構成が考えられる．

オープンソースであるために，基本的にライセンスフ

大容量コアルータは，NGN の大量のブロードバンド

リーとなり，コスト低減が可能となること，問題発見及トラヒックに高信頼に対応するため，装置内が冗長化さびその対処に対し，多くの技術者からのフィードバック

れた Tbit/s 級の容量に対応するシステム構成が求められにより早期熟成が見込める，などの特長がある．

る．また，NGN で必要な複数の品質クラスを提供する

高可用ミドルウェアは， 従来交換機では専用ハード

ため，Diffserv（Differentiated services）などの IP パケッ

ウェアで実現していた二重化運転などの冗長構成を，クトの優先転送制御機能のサポートも必要である．Diffserv

ラスタリング技術などにより実現するソフトウェア群では，ネットワークに流入する IP パケットについて，パある．具体的には，高速な系間メモリ同期機能や系間ア

ケットヘッダの DSCP あるいは ToS と呼ばれるフィール

プリケーション間通信機能，リアルタイムな他系故障監ドに指定された通信品質クラスの優先度に応じてパケッ

視機能，短時間での故障系切換機能などを提供し，不稼

トごとの優先転送を行う機能であり，IETF の RFC2475

動時間を極小化している．また，無停止でのファイル更などで規定される．

新機能やバックアップ機能，再開機能（リセット対象機

このような大容量コアルータを組み合わせたコアネッ

能の範囲を段階的に拡大するエスカレーション機能等をトワークの設計法も重要な技術である．ネットワークと含む），保守コマンドや保守アラーム機能などの各種保しての冗長化を図りながら，シンプルかつ高信頼な網構守運用機能も提供される．これらの機能は，上位アプリ

成を最小限の階層構成で実現するための設計を検討した

ケーションプログラムに対して API（Application Program

り，ルーチングに関して，IPv4 と IPv6 で同一の論理構

Interface）として提供され，アプリケーションプログラム

成やルーチング方式を実現するデュアルスタック体系の開発の利便性を高めるとともに，従来交換機相当の高信

ルーチング設計や，大規模かつ高信頼な IP 放送サービス

頼性と高可用性を実現している．

の実現に向けて 2 ルート化によるネットワーク的冗長化

これら ATCA，CGL，高可用ミドルウェアの採用により，通信キャリヤに必要となる信頼性や可用性，保守運用性などを満足するシステムが実現可能と考えられている．

なども組み合わせたマルチキャストルーチング方式設計などが行われる．
サービスエッジは， 大容量コアルータと同様の基本
的 IP 転送の機能に加え，利用者からのパケットを監視し，優先度の高い通信品質クラスへの不正アクセスや，

4.2 転送系技術

それぞれの通信のパケット量が想定以上になるとブロッ

転送系ネットワークでは， 光アクセスを利用したブ

クする トラヒック監視制御機能 を備えている．このロードバンドユーザが数千万加入規模となることを見据機能の利用法は 4.4 で解説するが，個々の通信が利用すえた大規模化への対応，様々なアプリケーションサービ

る通信品質クラスや許容すべきパケット量はセッション

スをそれぞれの要求品質で提供するための通信品質クラ制御サーバから指定されることになっており，このセッ

18

通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Topics of Emerging Technologies＊10ション制御サーバとの通信のために Megaco（H.248）

運用支援システム
運用支援システムと呼ばれるプロトコル等もサポートする．
他網接続ゲートウェイは，他網と接続するそれぞれの遠隔からのパス開通
遠隔からのパス開通
保守
守ネット
ネット
保
ワー
ークなど
クなど
ワ

通信に対して，サービスエッジと同様のトラヒック監視

ROADM
ROADM

ROADM
ROADM

制御機能を提供する．セキュリティ確保のため，他網に対するトポロジー隠ぺいの機能等も配備する．

ROADM
ROADM

4.3 リンク系技術

ルータ，スイッチなど
ッチなど
ルータ，スイ

前述の大容量コアルータやサービスエッジなどを組み

図7合わせて，大規模な広帯域 NGN を実現するためには，

ROADM システムの構成例

これらを結ぶための基幹系光ネットワークの大容量化技

光スイッチ部OADM
ADM 光スイッチ部
RRO術も必要である．特に，分散する多数のノードを少数の
AWG
AWG

光ファイバで効率良く接続するような領域では，伝送路

Drop
op
Dr

Add
Add

W
SSW

W
SSW

AWG
AWG

トポロジーとしてはリング形が広く適用されているため，
WDM
WDM
信号
信号
入力
入力

NGN のトラヒック需要に対応していくためには大容量で経済的な光リングシステム技術が重要である．

AWG
AWG

W
SSW

こ う し た ニ ー ズ に 対応 す る た め，DWDM（Dense
WDM
WDM
信号
信号
出力
出力

送）技術により，光ファイバに数十波もの波長を多重可

Add
Add
λ
ｊλ
ｊ
λii λ
λ
λii

能な大容量光リングシステムである ROADM 技術が活

AWG
AWG

Drop
op
Dr

出力
出力

WDM
WDM
信号
信号
入力
入力

λ
ｊ
λ
ｊ

インタフェース部
インタフェース部

用されている．ROADM 技術は，光スイッチを内蔵した
複数の光多重分離伝送装置を光ファイバを用いてリング状に接続したシステムであり，光スイッチの遠隔制御に

ルータ
ータ，スイッチなど，スイッチなど
ル

より伝送装置間を接続する光パスの接続パターンを自由

図8に変更可能としたものである．現状では，一つの波長にROADM 光スイッチ部の構成例

10 Gbit/s の信号を収容し，ROADM の総伝送容量としてド内光スイッチの遠隔制御によるパス開通が行え， 光

サブテラビット（数百 Gbit/s）級を実現するシステムの技

ファイバの誤抜去／誤接続などによる事故の発生防止に術確認が行われ，リング長としては数百 km に及ぶリンも有効である．

グ面を構成することが可能となっている．

ROADM ノードの光スイッチ部の詳細構成を図 8 に示ROADM の特長は，小形，高信頼，低損失という特長

す．ほかの ROADM ノードから入力された WDM 信号を有する光スイッチを内蔵することにより，電気・光変は AWG（Arrayed-Waveguide Grating， アレー 導波路回換を行うことなく光信号を波長単位で Add/Drop し，低折格子）と呼ばれる合分波器で波長別の光信号に分離さコスト化も実現している点である．図 7 に ROADM シス

れるが，それぞれの波長をその ROADM ノードで Drop

テムの構成例を示す．多数の ROADM ノードがリング状するか，次の ROADM ノードに向けてスルーするのかの光ファイバで接続されており，これらの ROADM ノー

は，光スイッチの設定により制御される．また，ルータドが運用支援システムにより監視制御される．ROADM

やスイッチなどの外部装置から ROADM に入力された光では，リング内の光パスの一括監視が行われるとともに，信号をどの波長に入れて次段の ROADM に送るのかも，

新たなトラヒック需要が生じた場合に，各 ROADM ノー

別の光スイッチの設定により制御される．なお，インタ
フェース部は，外部装置から入出力される信号を終端し，＊10 メディアゲートウェイなどの装置に対して多様なパラメータを設定制御するためのプロトコル．IETF の RFC 3525 等で規定されたMegaco プロトコルがベース． ITU-T では H. 248 として規定．

ROADM 内の WDM 光信号への変換を行っている．

解説論文：次世代ネットワーク（NGN）を支えるネットワーク基盤技術

19

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

Wavelength Division Multiplexing，高密度波長分割多重伝

W
SSW

WDM
WDM
信号
信号

4.4 通信品質制御技術

合，まずセッション開始の SIP メッセージを利用して，最後に，セッション制御サーバやエッジルータなどから構成されるネットワークにおける，動的割当による通相手端末の番号や，利用するメディア数やコーデック，
利用帯域をセッション制御サーバに通知する．
セッション制御サーバは，端末から通信開始要求を

信品質制御の動作概要を説明する．
通信品質制御の観点から見た NGN の構成モデルを図受け取ると，要求された品質クラスに対して必要な帯域9 に示す．利用者の端末などはサービスエッジに接続さが割当可能かどうかを判定し，帯域が割当可能な場合にれ，大容量コアルータがこれらを結ぶ．4.2 で述べたよう

端末に確認応答を送る．また Megaco プロトコルを介しに，サービスエッジや大容量コアルータは Diffserv に対てサービスエッジに対して，受け付けた通信の IP アド

応しており，複数の通信品質クラスを実現している．まレスや通信品質クラス，許容帯域などを通知し，当該のたサービスエッジはトラヒック監視制御機能を備えてお通信が疎通できるように設定を行う．一方，帯域が不足

り，端末から送られてくるパケットごとに，通信品質クしている場合は，その旨を端末に通知する．このようなラスや単位時間当りの到着量（＝利用帯域）を監視し，指セッション制御サーバの一連の動作は， 呼受付制御 と定された到着量以上のパケットを廃棄するなどして，ネ呼ばれる．

ットワーク内の各通信品質クラスには所定帯域の範囲内

端末は， セッション制御サーバからの確認応答を受のパケットのみが流入するよう制御している．このサー

け取ると，音声や映像などのメディア情報を所定の優先

ビスエッジの機能はセッション制御サーバにより制御さビットを指定したパケットとして送信を開始する．送信れる．このような系における動的割当による通信品質制されたパケットは，サービスエッジでの通信品質クラス

御の一連の動作概要を以下に説明する．

の確認や流量監視を経ながら，ネットワークに転送され，まず，セッション制御サーバは，それぞれの端末が利相手端末へと転送されていく．端末が，セッション制御用しているユニキャスト型通信の数や通信品質クラス，

サーバに通知した通信品質クラス及び帯域の範囲内で通信帯域などを常時管理しており，サービスエッジの通パケットを送っていると，サービスエッジでは，これを信状態も把握している．また，端末の設定としては，初確認しながらパケットをネットワーク内に転送する．端期状態では端末とセッション制御サーバ間で通信制御

末が，通信開始時に通知した以外の通信品質クラスをパ

メッセージ（SIP メッセージ）を交換できるように設定さケットに指定したり，通知した以上の帯域を利用するよれている．

うな大量のパケットを送信した場合には，サービスエッ

端末が，高品質のユニキャスト型通信を開始する場

ジは，こうしたパケットを検出する．検出されたパケッ
トについては，パケットを廃棄したり，通信品質クラス

呼受付制御機能：セ ッ シ ョ ン 制 御 サ ーバ が
ネット ワークリ ソースを 判断し，セッショ ンの受付とサービスエッジを制御をベストエフォートクラスに変更して転送するなどの処

セッ
セッショ
ン
制御サーバ
制御

理を行うことになる．
通信の終了時には， 端末からセッション制御サーバにセッション終了の SIP メッセージを送付する． セッション制御サーバは，このメッセージを受けると，サー

許可を 受けた
帯域のみを 透過
許可されていなな
いトラ ヒックのクの流入を 防止最優先クラス（遅延小，
低損失）

ビスエッジを制御し，許可していた通信を通過させない

高優先クラス（遅延中，低損失）

ように再設定を行う．

優先クラス
（遅延大）

こうした動作により，ネットワーク内の優先クラスにベストエフォート

流入するパケット量は，常に通信品質目標値を満足するサービス 大容量
エッジ コアルータ

大容量
コアルータ

トラヒック監視制御機能：
割り当てられた帯域を超過するトラ ヒックがネットワークに流入 するのを防ぐ

図9

20

サー
サービス
エッジ
エ

レベル以下に制御することが可能となり，通信品質を維持することができるのである．

通信品質制御の概要

通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Topics of Emerging Technologies

5. む す び
NGN の今後の更なる発展を支えるためには，今後も創出される新たな通信サービスに対応するための通信機能の拡充や，トラヒック動向の分析やネットワーク利用効率向上のためのトラヒックエンジニアリング技術などの［11］ G. Camarillo and M.-A. Garcia-Martin, The 3G IP
Multimedia Subsystem（IMS）：Merging the Internet andthe Cellular Worlds, Wiley, 2006.
［12］ 淺谷耕一編著，通信ネットワークの品質設計，電子情報通信学会，1993．
［13］ 事業用電気通信設備規則 第 35 条の 10（接続品質），
11（総合品質），12（ネットワーク品質），昭和 60 年 4 月
1 日郵政省令第 30 号（最終改正：平成 20 年 9 月 17 日
総務省令第 101 号）．

更なる研究が必要である．セッション制御サーバやルー（平成 21 年 10 月 29 日受付，22 年 1 月 4 日再受付）

タについても，更なる大容量化や処理性能向上，高速故障復旧などの信頼性向上，効率的なソフトウェア更新などの運用性向上などの技術に継続的に取り組んでいく必要がある．リンク系技術では，ディジタルコヒーレント
光通信技術を適用した超高速化や最先端光スイッチ技術
による ROADM の大規模化などの研究も重要である．
また，NGN を生かしたサービス創出の促進も重要であり，NGN の備える機能や利用方法についての普及にも一層取り組んでいく必要がある．

黒川

章（正員）

1984 東大大学院工学系研究科電子工学専
攻修士課程了．同年日本電信電話公社入社．以来，主に通信プロトコル，通信ソ
フトウェアの研究開発に従事．現在，日本電信電話株式会社 NTT サービスインテ
グレーション基盤研究所主席研究員．TTC
標準化会議議長，NGN のアーキテクチャにかかわる研究開発に従事．

江 崎 修 司 （正員）

［1］ J.-Y. Cochennec, Activities on next-generation networks
under Global Information Infrastructure in ITU-T, IEEE
Commun. Mag., vol. 40, issue 7, pp. 98-101, July 2002.
［2］ K. D. Wong and V. K. Varma, Supporting real-time IP
multimedia services in UMTS, IEEE Commun. Mag., vol.
41, issue 11, pp.148-155, Nov. 2003.
［3］ AT&T Network Convergence and the Role of IMS,
http://www.att.com/Common/merger/files/pdf/IMS_
Convergence_FS.pdf.
［4］ http://www.lightreading.com/document.asp?doc_id=82366,
Oct. 2005.
［5］ NTT 東日本ニュースリリース，http://www.ntt-east.co.jp/
release/0803/080328c.html, March 2008.
［6］ NTT 西日本ニュースリリース，http://www.ntt-west.co.jp/
news/0803/080328a.html, March 2008.
［7］ C.-S. Lee and D. Knight, Realization of the nextgeneration network, IEEE Commun. Mag., vol. 43, issue
10, pp.34-41, Oct. 2005.
［8］ K. Knightson, N. Morita, and T. Towle, NGN architecture:
Generic principles, functional architecture, and implementation, IEEE Commun. Mag., vol. 43, issue 10, pp.49-56,
Oct. 2005.
［9］ 淺谷耕一，森田直孝，黒川 章，松尾一紀， NGN の標準化動向と今後の課題 ，信学誌，vol. 89, no.12, pp.
1045-1050, Dec. 2006.
［10］ M. Poikselka, A. Niemi, H. Khartabil, and G. Mayer, The
IMS: IP Multimedia Concepts and Services, Wiley, 2006.

1986 阪大大学院基礎工学研究科修士課程
了．同年日本電信電話株式会社入社．以来，インテリジェントネットワークに関する研究開発に従事．西日本電信電話株
式会社，NTT レゾナント株式会社での IPシステムにかかわる研究開発を経て，現在，日本電信電話株式会社 NTT ネットワー
クサービスシステム研究所主席研究員．
NGN にかかわる研究開発に従事．

解説論文：次世代ネットワーク（NGN）を支えるネットワーク基盤技術

平松

淳 （正員）

1986 東大大学院工学系研究科物理工学専攻修士課程了．同年日本電信電話
株式会社入社．現在，同社 NTT ネット
ワークサービスシステム研究所主席研究員．NGN や将来ネットワークのトラン
スポートネットワークアーキテクチャの研究開発に従事．

堀 越 博 文 （正員）1987 東京理大・理工・物理卒．同年
日本電信 電 話 株 式会社 入社．現在，同社技術企画部門 次世代ネットワー
ク推進室担当部長．NGN の基本構築
方針・方式の検討と開発推進に従事．

21

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

文 献

解説論文

小特集｜多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

サービス創出基盤としての NGN
NGN as a Service Creation Platform
荒木靖宏

†1，
†2

Yasuhiro Araki

†1，
†2

森川博之

†1

Hiroyuki Morikawa†1

NGN（Next Generation Network）/ IMS（IP Multimedia Subsystem）は，ユーザ
情報管理機能やネットワーク制御機能など，今まで通信事業者内に閉じた門外
不出の機能をサードパーティ事業者に公開するインタフェースを定義している．多くのサードパーティ事業者の参画を促すことで，NGN/IMS の機能を利用した革新的なアプリケーションの創出が期待されている．しかしながら，IMS
はインタフェースが規定されているのみで，アプリケーション構築に資する機能まで規定されていない．SDP（Service
Delivery Platform）は，NGN/IMS が具備する機能とアプリケーションとを仲介するオープンなアプリケーション開発環
境であり，SDP を用いることでアプリケーション開発速度の向上やコスト低減を図ることができる．本論文では，IMSにおけるサービス提供形態や NGN/IMS 上でのアプリケーションを示すことで，NGN/IMS が具備する機能を明らかにする．次に，SDP が提供する機能や構成例を示し，多彩な NGN/IMS アプリケーションの創出に向けて SDP が果たすべき役割を明らかにする．
次世代ネットワーク，NGN，IMS，SDPIMS の特徴は，ユーザの位置情報やプレゼンス情報な

1. ま え が きどを管理するユーザ情報管理機能と，QoS 制御やメディアストリーム制御などのネットワーク制御機能とを有して

国際電気通信連合電気通信標準化部門 ITU-T（Inter-

いることである．これらの IMS 特有の機能を利用するこ

national Telecommunication Union Telecommunicationとで，アプリケーション開発者は多彩なアプリケーション

Standardization Sector） では，NGN の提供機能を，IPを構築できる．例えば，ユーザの位置情報に基づいて近隣

パケット転送を行うトランスポートストラタムと，それのディジタルサイネージ端末に広告配信を行うサービスを制御するサービスストラタムとの二つの層に分離してや，ユーザが所有するパーソナルコンピュータ（PC）
，携

いる［1］
．

帯電話，IPTV 機器などの複数のデバイスをグループ化しまた，NGN が提供するサービスを「インターネット
アクセス」「PSTN（Public Switched Telephone Network，てネットワーク接続環境に応じてストリーミングメディアの配信先を切り換えるサービスなどが実現できる．

公衆電話交換網）エミュレーション」「ISDN エミュレー

ユーザ情報管理機能やネットワーク制御機能などのション」「公衆サービス」「マルチメディアサービス」「そ機能は，今まで通信事業者内に閉じた門外不出の機能での他の付加価値サービス」の六つに分類している．

あった．すなわち，通信事業者ではないサードパーティ

NGN が提供するこれらのサービスのうち，「マルチメ事業者が新たなアプリケーションの開発を試みようにも，

ディアサービス」と「その他の付加価値サービス」の二つ

これらの機能にアクセスすることができなかった．これが NGN ならではのサービスであり，これら二つのサーに対して，IMS では，これらの機能にアクセスするため

ビスをサービスストラタムで実現するための構成要素がのインタフェースが定義されている．アプリケーション

IMS である［2］．

の構築に多くのサードパーティ事業者の参画を促すこと†1 東 京大学，東京都
The University of Tokyo, Tokyo,153-8904 Japan†2 現 ，（株）ディー・エヌ・エー，東京都
DNA Co. Ltd., Tokyo, 151-0053 Japan

22

ができれば，多彩なアプリケーションの創出が期待でき
る．IMS の機能を用いることで，現在のインターネット
上では実現できない革新的なアプリケーションが花開く
通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Topics of Emerging Technologies

者となる世界である．

可能性もある．
このような期待の中で核となるのが SDP（サービス

本論文では，まず 2. で IMS でのサービス提供形態につ

提供基盤）である．SDP はオープンなアプリケーション

いて述べ，IMS の基本構成要素である CSCF（Call Session

開発環境であり，ネットワークが具備する機能とアプリ

Control Function）や HSS（Home Subscriber Service）の機

ケーションとを仲介するものである．SDP を利用するこ能を示す．次に，3. において IMS 上での基本アプリケーとで，アプリケーション開発者は SIP（Session Initiation

ションを示すことで，IMS が具備する機能を用いて様々

Protocol）などの通信制御プロトコルの詳細を知ることななアプリケーションが実現できることを示す．最後に，く，上位のアプリケーションの開発に専念することがで

4. では SDP の機能や構成例について述べ，多彩なアプリ

きる．また，ユーザ管理，課金，認証などのように，アケーションの創出に向けて SDP が果たすべき役割を明ら

プリケーション間で共用することが可能な機能をプラッかにする．

トホームとして整備することで，アプリケーションの開発負荷を低減できる．このような開発環境を準備することで，アプリケーション開発速度の向上やコスト低減と2. IMS におけるサービス提供形態

ともに，多くのサードパーティ事業者の参画を促して多図 1 に，ユーザが IMS 上のアプリケーションを利用す

SDP の登場により，通信事業者の事業モデルが一変するまでの流れを示す．図 1 は，ユーザがポータルページ

る可能性もある．通信事業者はネットワーク機能を外部のメニュー画面にアクセスし，所望のアプリケーションに提供することにより，回線使用料徴収モデルから機能（アプリケーション 1（会議））を選択することで，当該ア使用量徴収モデルへと転換を図り，プラットホームビジ

プリケーションを利用する手順を示した図である．

ネスを実現できるためである．i-mode を例に出すまでも

アプリケーション利用までの手順は，（1）S-CSCF へのなく，多くのサードパーティ事業者を巻き込み，多彩な端末の登録，（2）アプリケーションの利用登録，（3）ア

アプリケーションを SDP 上で提供できる通信事業者が覇プリケーションを利用するためのセッション確立というポータル

ユーザのホームネットワーク：ユーザが通常利用するネットワークのこと．加入者情報はこのネットワークが管理している．
訪問先のネットワーク：例えば外国旅行時などのように，ローミングして使用するネットワーク．

CSCF（呼セッション制御機能）の役割
CSCF は役割に応じて，S-CSCF，P-CSCF，I-CSCF が規定されている．
S-CSCF： Serving-Call Session Control Function；セッション状態を管理する SIP サーバ．SIP メッセージをユーザのサービス
プロファイル内の iFC に従ってアプリケーションサーバやユーザへ転送する．
P-CSCF： Proxy-Call Session Control Function；各アクセスネットワークごとに，端末が最初にアクセスする SIP サーバ．
端末からの SIP メッセージを S-CSCF に転送する．
I-CSCF： Interrogating-Call Session Control Function；CSCF 間の SIP メッセージを転送する SIP サーバ．

図1
解説論文：サービス創出基盤としての NGN

サービス利用までの手順例
23

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

様なアプリケーションが創出されることが期待される．

三つのステップで行われる．

サーバへの転送は，S-CSCF において遮断される．

まず，S-CSCF に対して端末の登録処理が行われる．

なお，図 1 のような会議アプリケーションでは，端末ユーザが動き回るごとに，着信のために IP アドレスを登とアプリケーションサーバ間で映像や音声のフォーマッ録する必要がある．そのため，携帯電話網から WiMAX

トの詳細を決定し，必要であれば QoS を用いるように網にハンドオーバする場合などにも，端末の登録処理はネットワークを制御するなどの処理が併せて行われる．

必要となる．なお，不正なユーザの IMS の使用を防ぐために，ユーザの認証も登録時に併せて行われる．
端末の登録に当た っては， 端末⇒ P-CSCF ⇒ I-CSCF

3. IMS 上のアプリケーション⇒ S-CSCF の順に， ユーザの認証情報が含まれる SIP
REGISTER メッセージがルーチングされる．S-CSCF は，本章では，IMS 上のアプリケーションとして，IMS 基「ユーザの認証情報」「ユーザの加入サービスが記述された

本アプリケーション，OSA（Open Service Access）［3］ア

サービスプロファイル（サービス情報）」「ユーザの位置情

プリケーション，CAMEL（Customized Applications for報」などが保持されている HSS にアクセスし，ユーザのMobile network Enhanced Logic）［4］アプリケーションを認証を行ってユーザの位置情報を更新するとともに，サー示すことで，IMS が具備する機能を明らかにする．なお，

ビスプロファイルを入手することで，登録が完了する．

本章で示すアプリケーションは，現時点で想定されていここで，サービスプロファイルには，SIP メッセージるもののみである．サードパーティ事業者には閉ざされをどのアプリケーションサーバに転送すべきかが記されていたネットワーク内機能が利用可能となることで，今ている iFC（initial Filter Criteria）が含まれている．IMS

後 IMS 上に多彩なアプリケーションの創出が期待されてでは，アプリケーションを S-CSCF ではなく，別に配置いることに留意されたい．

されたアプリケーションサーバで実施することを想定しているため，適切なアプリケーションサーバの選択を行うために iFC が用いられる．

3.1

IMS 基本アプリケーション

もともと IMS の基本仕様とアーキテクチャは， 第 3次に，ユーザがポータルページでアプリケーション 1（会世代携帯電話の標準化団体である 3GPP（3rd Generation議）の利用を要求すると，アプリケーションの利用登録処

Partnership Project）が 2002 年に 3GPP リリース 5 の一部理が行われる．具体的には，HSS 内の iFC を更新し，SIP［5］として，IP ベースのマルチメディアサービス提供基

INVITE メッセージをアプリケーション 1（会議）に転送す

盤として策定したものである．

るように設定する．また，
HSS は更新された iFC を S-CSCFに通知し，S-CSCF は保存している iFC を更新する．

3GPP では携帯電話に関係する標準を数多く策定しているが，IMS の機能はアクセスネットワークが移動系

利用登録処理が完了した時点で，登録したアプリケー

であるか固定系であるかということに依存しないため，ションをユーザが利用できるようになり，当該アプリ

無線 LAN や光 IP 網などを含む多様なアクセスネット

ケーションに対してセッション確立処理を行うことでワークに適用することができる．IMS で使用されるプロ

アプリケーションの利用が開始される．具体的には，アトコルのほとんどは IETF で策定されたものを流用し，プリケーション 1（ 会議）の SIP アドレスに対して SIP

インターネット技術との親和性も高いこともあり，ITU，

INVITE メッセージを送信する．SIP INVITE メッセー

TISPAN（欧州電気通信標準化協会（ETSI）の NGN 標準

ジは，ユーザのホームネットワークの S-CSCF に配送さ化プロジェクト），CableLabs（CATV 系の標準化機関）なれ，iFC に基づきアプリケーション 1 のアプリケーション

どの様々な標準化団体で IMS を利用したサービス構築

サーバに転送するか否かの判断がなされた後で，アプリが検討されてきた．複数の団体で標準化を進める場合にケーションサーバのホームネットワークの S-CSCF を経は，どうしても作業の重複やお互いの仕様間での矛盾が由して，アプリケーション 1（会議）のアプリケーション生じる可能性があるため，2007 年 4 月に共通に利用可能

サーバに配送される．なお，アプリケーション 2（ゲー

な IMS を共通 IMS［6］として 3GPP で標準化することム）のように，iFC に登録されていないアプリケーションになった［7］．

24

通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Topics of Emerging Technologies

図 2 に，共通 IMS とアプリケーションやアクセスネッ

プレゼンスサービス自体は，現在のインターネット上

トワークとの関係を示す．3GPP，TISPAN，OMA（Openのサービスとしておなじみのものであるが，IMS にお

Mobile Alliance）などの標準化団体で策定されたアプリ

いてプレゼンスサービスを担う PS（Presence Server）でケーションが共通 IMS の上に位置するとともに，3GPP，はオン・オフラインといった通信状態の情報だけではな

TISPAN，WiMAX フォ ーラムなどで策定されたアクセ

く，所在地情報（住所や緯度経度など），コンタクト情報

スネットワークが共通 IMS を支える構造とな っている

（名刺情報や URI など），端末能力情報（映像コーデック［5］，［8］〜［10］．

や音声コーデックなど），時間軸情報（イベント開始・終ここでは， 図 2 に挙げたアプリケーションのうち，了時間）など，多様なプレゼンス情報を HSS や XML 文

3GPP，TISPAN，OMA において IMS ネットワーク向け

書管理サーバ（XDMS）［15］などから収集し，XML 形

アプリケーションとして策定されたものを基本アプリ

式で提供する機能を有する．

ケーションとして，以下で説明する．

したが って，PS はほかのサービスから参照されることによって，更なる価値を生み出すことになる．例えば，通信相手のプレゼンス状態に応じて通信手段を変更した
り，位置に応じた情報を提供する位置情報サービスなどを実現することができる．
（3）PoC：Push to talk over Cellular
携帯電話を使ってグループ内でトランシーバのような
［16］
，
［17］
．音声通話は IP で行われる．
PoC は，音声通話が可能なユーザを把握するために，
XDMS のグループ情報収集機能と PS のプレゼンス情報図2

 通 IMS を中心とした NGN 関係標準化機関の位置付け
共とアプリケーション（1）Multimedia Telephony
ユーザ間やユーザ・サーバ間を同時に複数接続し，音提供機能とを使用する．PoC は，プレゼンスサービスと密接に関係しているため，プレゼンスサービスの付加価
値サービスとして提供されることもある．
（4）CSI：combination of CS and IMS services

声，ビデオ，チャット，画像などを送受信したり，ビデ

既存の回線交換のネットワークと IMS サービスとを組

オ共有などを行うためのサービスである［11］
，
［12］
．通

み合わせて実現するサービスである［18］．例えば，既存

常は双方向で利用される．IMS では，セッション確立にの回線交換ネットワークで音声通話を提供しつつ，高速セッション記述プロトコル［13］を用いるため，同時に多なアクセスネットワークを用いて画像やファイルを転送様なメディア形式を扱うことが可能である．セッション

したり，ビデオ共有を行うサーバを呼び出したりする．

記述プロトコルのネゴシエーション機能によって，映像

CSI は，使用可能なアクセスネットワークと端末能力

コーデック，音声コーデック，画面サイズ，通信速度との把握のために，HSS による端末の位置情報管理機能，

い った端末が具備する能力に応じてマルチメディアコ

XDMS の端末能力収集機能，SIP OPTIONS メッセージをミュニケーションを行うことができる．また，QoS 確

使った端末能力問合せ機能を使用する．また，通話の途中

保機能によって，高品質なマルチメディアコミュニケー

でビデオ共有サーバを追加するためには SIP INVITE メッ

ションを実現できる．

セージを使ったセッションの再設定機能を使用する．

（2）プレゼンスサービス（5）VCC：Voice Call Continuity

ユーザの状態を集約し，通知するためのサービスであ

回線交換ネットワークと IMS ネットワークとの間で，る［14］．
「会議中なので連絡しないで」「今ヒマ」などと電話呼を継続して利用できるようにするサービスである

いった自分の状態やスケジュールを，指定した相手に通［19］．例えば，既存の回線交換の電話サービスを，帰宅知することができる．

時には宅内の Wi-Fi などを介した IMS 電話サービスに途

解説論文：サービス創出基盤としての NGN

25

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

1 対多の片方向の音声通話を行うためのサービスである切れることなく切り換え，呼・サービス制御レベルでの移動性を提供する．

4. SDP: サービス提供基盤

VCC は， 上記の CSI と同様， 使用可能なアクセス
ネットワークと端末能力を把握するために，HSS による

IMS が具備するユーザ情報管理機能やネットワーク制

端末の位置情報管理機能，XDMS の端末能力収集機能，御機能などを使った多彩なアプリケーションの創出が期

SIP OPTIONS メッセージを使った端末能力問合せ機能を待されているものの，IMS ではインタフェースが規定さ使用する．

れているのみで，アプリケーション構築に資する機能までは規定されていない．本章では，SDP が提供する機能

3.2 OSA アプリケーション
OSA アプリケーションは，Parlay Group で標準化がや構成例を示し，多彩な IMS アプリケーションの創出に向けて SDP が果たすべき役割を明らかにする．

進 め ら れ て い る Parlay / OSA API（Application Program
Interface）上に構築されたアプリケーションである．ネッ

4.1 SDP の位置付け

トワークから提供されるユーザ情報を利用した VPN や

図 3 に，IMS，SDP，アプリケーションの関係を示す．

会議アプリケーション，位置情報を利用したアプリケー

SDP は，IMS とアプリケーションを仲介するものである

ションなどが提供されている．

が，とらえ方によって狭義の SDP と広義の SDP がある．

IMS 上で OSA アプリケーションを動作させるためには，ゲートウェイを介して Parlay/OSA API に接続することになる．IMS は，このゲートウェイに対して，ユーザ
情報や端末情報などを提供する機能を有している．
なお，OSA アプリケーションの特徴は，使用するプ
ロトコルやデータ利用の柔軟性にある．すなわち，プロ
トコルやデータ形式は，ネットワーク側とアプリケー
ション側とのネゴシエーションによって決定される．
SOAP

3.3 CAMEL アプリケーション
CAMEL アプリケーションは，ETSI に設けられた
SMG（Special Mobile Group） で検討が進められてきたインテリジェントネットワーク（IN）［20］上のアプリ
ケーションである．

図3

IMS, SDP, アプリケーションの関係（1）狭義の SDP

CAMEL アプリケーションの代表的なものとして，

狭義の SDP は，OSA アプリケーションや CAMEL ア

GSM（Global System for Mobile Communications）や UMTS

プリケーションなどの既存のアプリケーションを IMS（Universal Mobile Telecommunications System）網で提供

上で動作させる「ゲートウェイ」機能を有し，OSA-SCS

される SMS（Short Message Service）や MMS（Multimedia（Open Service Access-Service Capability Server），IM-SSF

Messaging Service）などが挙げられる．また，3.1 中の，（IP Multimedia Service Swithing Function），SCIM（Service

CSI と VCC は CAMEL アプリケーションでもある．

Creation Interaction Manager）から構成される．

IN 上に実装された CAMEL アプリケーションを IMS（a）OSA-SCS

においても利用可能とすることは，通信事業者にとってOSA-SCS は，既存の OSA アプリケーションサーバ

IMS 導入に欠かせない要件であり，IMS 側からはゲート

を IMS で実行するためのゲートウェイ機能を提供する．

ウェイを介して CAMEL アプリケーションを利用するこ

具体的には，IMS への要求や IMS からのイベント通知とになる．すなわち IMS は，このゲートウェイに対して，などを OSA API に変換する機能を有する［21］．

ユーザ情報や端末情報などを提供する機能を有している．
26

通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Topics of Emerging Technologies（b）IM-SSF

えば，インターネット上で広く用いられるウェブアプリ

IM-SSF は，GSM 網で広く展開されている CAMEL

ケーションであれば，アプリケーションサーバに Tomcat

アプリケーションサーバを実装する既存サービス網とを採用することで，Tomcat が提供する機能に関してはIMS とのゲートウェイ機能を提供する．具体的には，呼Tomcat に任せて，そのウェブアプリケーションを特色付

状態と HSS から得られる加入者情報を CAP（CAMEL

ける機能のみを実装することになる．

Application Part）インタフェースを使って CAMEL アプ

すなわち，アプリケーションサーバは，複数のアプリ

リケーションに提供する機能を有する［22］
，
［23］
．

ケーションで共通して用いられる機能を備えたものであ（c）SCIMり，アプリケーションサーバを用いることでアプリケー

SCIM には，二つの機能が定義されている．一つは，ションの開発コストの低減が可能となる．

イントラネットやインターネット上のウェブサービスのSDP も，アプリケーションサーバと同様に，IMS 上のようにインターネットでは使われているものの IMS には

複数のアプリケーションで共通して用いられる機能を備対応していない非 IMS ネイティブアプリケーションサー

えている．IMS の特徴は，呼制御機構，ユーザ情報管理

バを IMS 上で動作させる変換サーバとしての機能であ機構，認証・課金・決済機能，XDMS，ウェブサービス

る．もう一つは，サービスオーケストレーション機能で，などの各種サービス要素を用いて付加価値の高い魅力的

アプリケーション間の連携を管理する機能である．これなアプリケーションを提供できることにある．そのため，については，4.3 で説明する．

SDP の場合には，IMS アプリケーション構築に当たって必要となる各種サービス要素への API などが提供される．

ことで，IMS に対応していない既存の OSA アプリケー

具体的には， 図 3 に示すように， 呼制御機能を担う

ション，CAMEL アプリケーション，非 IMS ネイティ

S-CSCF への ISC インタフェ ース，ユーザ情報管理機能

ブアプリケーションを，IMS 上で動作させることが可能を担う HSS への Sh インタフェ ース，認証・ 課金・ 決となる．すなわち，狭義の SDP は，S-CSCF との間での済機能を担うコンポーネントへの Ro/Rf インタフェース

IMS のセッション確立機能と，HSS との間でのユーザのを使うための機能を提供する．また，ウェブサービスや

サービスプロファイル管理機能とを抽象化したものを既

XDMS との連携を図るために SOAP（Simple Object Access存アプリケーションに提供する機能を有する．

Protocol）や XCAP（XML Conﬁguration Access Protocol）

なお，OSCA-SCS，IM-SSF，SCIM の内部構成につといったプロトコルを使うための機能なども提供する．

いては規定されておらず， 図 3 に示すように S-CSCF

SDP を用いることで， アプリケーション開発者は，や HSS との間のインタフェースが定義されているのみ

IMS のインタフェースの利用方法の詳細などを気にするである．

ことなく，アプリケーションプログラムを構築すること（2）広義の SDPが可能となる．また，通信事業者にとっては，SDP を提広義の SDP は， 狭義の SDP の機能に加え， アプリ

供することでサードパーティ 事業者の参画を容易にし，ケーション開発において共通して用いられる機能を具備

多様なアプリケーションの創出を促すことで，ネットしたものである．3.で記した IMS 基本アプリケーション，

ワークの価値を高めることができる．

OSA アプリケーション，CAMEL アプリケーション以
外のアプリケーションを提供したい場合には，新たにア

4.2 SDP を用いたアプリケーション例

プリケーションを構築しなければならない．広義の SDP

本節では，SDP 上で構築されるアプリケーション例を

は，新たなアプリケーションの構築に資するサービス提示すことで，SDP を用いて多彩なアプリケーション構築

供基盤である．

が可能となることを示す．

一般に，アプリケーション構築を行う際には，Linux

図 4 に，
SDP を用いた「ディジタルサイネージ向けクーなどのサーバ OS 上のアプリケーションサーバという名

ポン発行システム」のシナリオを示す．本シナリオでは，のミドルウェアを用いて，Java や C などのプログラミン

GPS 携帯電話をユーザが保持しており，ネットワーク

グ言語でアプリケーションプログラムを作成する．例

側がユーザの位置情報を把握している環境を想定してい解説論文：サービス創出基盤としての NGN

27

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

以上のように，OSA-SCS，IM-SSF，SCIM を用いる

ナビゲーションサービスを用いてアンケート入力が行われ，「クーポン＋アンケートアプリケーション」にアンケート入力結果が送信された後，データベースに入力結果が保持される（図 4（4））．なお，ユーザ氏名など音声入力が必要なアンケート入力項目については，「クーポン・＋アンケートアプリケーション」が外部サービス呼出し機能を介して音声・ テキスト変換サービスを呼び出し，
音声入力をテキストに変換する．このような仕組みを用

ウェブでの
の
アンケ ト
アンケート

いることで，自動応答電話番号に対してアンケートに答える場合であ っても，ウェブブラウザ上でのアンケー
ト入力と同様に，テキスト処理アプリケーションとして「クーポン＋アンケートアプリケーション」を構築することができる．

図4

ディジタルサイネージを用いたクーポン発行システム

4.3 SDP の構成例
る．また，動画配信サービスでのユーザ視聴履歴もネッ
トワーク側が把握している環境を想定している．

SDP は，アプリケーション開発において共通して用いられる機能を具備したものである．本節では，4.2 で示

まず，「広告ターゲット発見アプリケーション」は，ユー

したアプリケーション例での SDP の利用を参照しながザの視聴状況・ ユーザの位置情報・ サイネージ端末のら，SDP が備える機能を示す．なお，SDP のイメージや位置情報が記録されているデータベースを用いて， 商

機能は，通信事業者やベンダによって異なっているのが品 A の宣伝を動画配信サービスで以前視聴した人が，現状であり，図 5 に示した SDP の構成は一例であるこサイネージ端末の近くに位置することを検出する（図 4とに留意されたい．

（1）
）
．すると，
「広告ターゲット発見アプリケーション」

SDP が提供する機能は，大きく「ネットワーク接続のは，当該条件を満たしたユーザ名を「広告配信アプリケー

抽象化」「ユーザ情報の活用」「サービスオーケストレー

ション」に対して通知し，ユーザの近くに存在するサイション」「ロギングとアクセス制御」「アプリケーション

ネージ端末に向けての広告配信を行うように制御する．

サーバの運用支援」の五つに分けられる．

「 広告配信アプリケーション」は，メディア配送管理
機能とマルチメディアリソース機能（MRF：Multimedia
Resource Function）を介して，データベースに保持されているサイネージ端末の解像度情報や回線情報に基づいて，適した映像フォーマットで広告を配信する（図 4（2））．
広告にはウェブの URL とアンケートサービスの自動応答電話番号とが表示されており，ユーザはいずれかの方法でアンケートに答えると「クーポン＋アンケートア
プリケーション」がクーポンをユーザに発行する．ここ

点線 A*
点線 B*

で，ユーザがウェブブラウザ上でアンケートに答える場
合には，HTTP デーモンを介して「クーポン＋アンケー
トアプリケーション」に入力結果が送信され，データベー
スに入力結果が保持される（図 4（3））
．これに対して，
自動応答電話番号に対してユーザがアンケートに答える
場合には，CAMEL アプリケーションで構築された音声
28*: 点線 A,B は本文参照のこと

図5

SDP の構成例

通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Topics of Emerging Technologies（1）ネットワーク接続の抽象化（3）サービスオーケストレーション

ネットワーク接続の抽象化は，IMS アプリケーション

IMS においては，アプリケーション間の連携（サービ

構築に当たって必要となる呼制御機能，ユーザ情報管理

スオーケストレーション）を管理する機能である SCIM

機能，認証・ 課金・ 決済機能など SDP 内外の各種サーが枠組みとして定義されている［25］．例えば，ゲーム本

ビス要素への接続機能の詳細な実装を隠す手段である．

体をゲームサーバ上で動作させ，ゲームに付随する音楽

図 5 に示す構成例では，点線 A や点線 B で抽象化がな

データを音楽サーバからストリーム再生するゲームアプされている．

リケーションを構築する場合には，ゲームサーバと音楽

4.2 で示したアプリケーション例では，メディア配送管

サーバとを連携させなければならない．このようなアプ理（図 5 の点線 B の上部）と HTTP デーモン（図 5 の点

リケーション間の連携をサービスオーケストレーション線 A の上部：HTTP と Server）が，ネットワーク接続のと呼ぶ．複数のアプリケーションを連携させることで，抽象化機能であるととらえることができる．メディア配多彩なアプリケーション構築を可能とすることがサービ

送管理機能を用いることで，サイネージ端末の解像度・スオーケストレーションの目的である．

位置・回線情報（（HSDPA：High Speed Downlink Packet

4.2 で示したアプリケーション例では，CAMEL アプ

Access）で接続されているのか，PHS で接続されている

リケーションで構築された音声ナビゲーションサービスのかなど）を考慮することなく，アプリケーションをプと，音声・テキスト変換サービスとが連携して，音声入

ログラムすることができる．メディア配送管理機能が，力のテキスト変換を行う自動応答アンケートサービスをサイネージ端末情報が保持されているデータベースにア提供している．
図 5 の BPEL エンジンは， サービス連携シナリオを把握し，MRF を介して解像度や回線速度に合わせてト（サービスオーケストレーションにおいてサービス連携

ランスコードを行ってユーザの身近のサイネージ端末にの順序を記したもの）を記述するプログラミング言語

配信するためである．すなわち，アプリケーションプロ（BPEL: Business Process Execution Language）［26］を解グラムは，単に配信すべき広告映像データのみを渡すだ

釈し，実行するエンジンである．BPEL を用いることで，けでよい．

多数のアプリケーション間の複雑な連携を設計すること

また，HTTP デーモンは，ネットワークからの HTTP
メッセージを点線 B の上部に位置するアプリケーション
プログラム（クーポン＋アンケートアプリケーション）にが可能となる．
（4）ロギング機能とアクセス制御機能
SDP は，ロギング機能とアクセス制御機能を提供す中継する機能を有している．

る．ロギング機能とアクセス制御機能は，すべてのアプ（2）ユーザ情報の活用

リケーションにおいて必要となる機能であるため，SDP

IMS では，ユーザの位置情報，プレゼンス情報，課金で一元管理することで管理コストの低減を図ることが目

情報，デバイス能力情報，連絡先リスト（電話帳）など多的である．4.2 で示したアプリケーション例では，「クー様なユーザ情報を活用することができる．

ポン＋アンケートアプリケーション」や外部の音声・テ

これらの情報は，HSS， 課金サーバ，XDMS などに

キスト変換サービスを使用したときに，ロギング機能や分散して保存されているが，図 5 の GUP（Generic User

アクセス制御機能が用いられる．

Proﬁle）［24］は，これらの分散して保存されている情報（5）アプリケーションプログラムの運用支援を収集し，一つのデータベースに保存する仕組みである．

SDP は，アプリケーションプログラムを IMS で安定

GUP を用いることで，アプリケーションプログラムは的に動作させるための機能をも提供している．例えば，

GUP のみに問合せを行うだけでよい．4.2 で示したアプ

4.2 で示したアプリケーション例では，SDP のメディア

リケーション例では，ユーザの視聴情報・ユーザの位置

配送管理機能を介して MRF に広告配信を行わせている．

情報・サイネージ端末情報が記録されているデータベー

MRF は，メディアを処理・加工し，送信を行う機能であスを利用して広告配信を行うが， このデータベースがり，IMS では網内各所に配置されている．SDP が，メディ

GUP となる．

ア処理・加工・送信といった処理の重い機能を分散配置

解説論文：サービス創出基盤としての NGN

29

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

クセスして，サイネージ端末の解像度・位置・回線速度

されている MRF を適切に制御することで，ネットワー
クの負荷分散を図り，アプリケーションプログラムの安5. む す び

定運用を実現できる．
このほかにも，大規模システムである SDP の監視・

IMS が具備するユーザ情報管理機能やネットワーク制管理を行うオペレーションサポートシステム（OSS：

御機能などを使うことで，多彩なアプリケーションの創

Operation Support System）などの機能も提供されている．

出が期待されている．しかしながら，
IMS はインタフェースが規定されているのみで，サービス構築に資する機能

4. 4 SDP の研究動向まで規定されていない．SDP は，IMS 上でサービス構築

SDP は，IMS が具備する機能とアプリケーションとをに役立つ様々な機能を提供するオープンなサービス提供

仲介するオープンなアプリケーション開発環境であり，基盤であり，SDP を用いることでアプリケーション開発

SDP を用いることでアプリケーション開発速度の向上や速度の向上やコスト低減を図ることができる．

コスト低減を図ることができる．しかしながら，複数のIMS の特徴は， 今まで通信事業者内に閉じた門外不アプリケーションを連携させて多彩なアプリケーション

出のユーザ情報管理機能やネットワーク管理機能などを構築を行うサービスオーケストレーションなどにおいて

サードパーティ事業者に公開することで，多種多様なプは，アプリケーション開発コストが低いとは言い難い．

レーヤにアプリケーション開発をゆだねる点にある．今そのため，アプリケーション開発の生産性を更に高める

後，数多くのプレーヤが参入し，SDP 上で多種多様なサーために以下のような研究開発が進められている．

ビスが花開くことを期待したい．

（1）ルールエンジンの使用
4.3（3） で述べたサービス連携シナリオを記述する
BPEL では，if-then 文が用いられる．そのため，条件数が増大すると，開発コスト，検証時間，バグの増大を招いてしまう．このような観点から，Rete アルゴリズム［27］を採用したルールエンジンとして Drools を用いる
方法［28］などの検討が行われている．
（2）サービス記述法の改善
サービス連携シナリオの記述では，個々のサービス要
素を呼び出す手続きを詳細に記述しなければならないた
め，BPEL を用いたとしても記述の困難性が指摘されている［29］．このような観点から，統一モデル言語（UML:
Uniﬁed Modeling Language）でサービスを記述して BPELに変換する方法［30］や，Eclipse の統合環境を利用する
方法［31］などが提案されている．
（3）サービス連携の自動化
サービス連携シナリオを記述する BPEL では， 扱う
データやサービスの詳細に精通している必要がある．このような観点から，データやサービスを Semantic Markup
for Web Services（OWL-S）を用いて記述し，サービスに関する一般的な知識を用いて推論することで，サービス
連携の自動化を図る方法［32］，［33］などの検討が行わ
れている．

30

［用語解説］
・アプリケーションサーバ（AS：Application Server）：サービスの実行主体となる．
・インテリジェントネットワーク（IN：Intelligent Network）：高
機能で柔軟かつカスタマイズ可能な電話サービスを提供する
ネットワーク．
・ウェブサービス： HTTP などのウェブ技術を利用したメッ
セージの送受信によって提供されるサービスの総称．
・セッション記述プロトコル（SDP：Session Description Protocol）：
本論文では，Service Delivery Platform との混用を避けるた
めに，「セッション記述プロトコル」と記述した．IETF RFC
4566 で定義．セッション告知，セッションの招待などの形式を持つマルチメディアセッションを開始する目的で，マルチ
メディアセッションを記述するためのプロトコル．
・ストラタム（Stratum）： NGN のアーキテクチャにおいては，
OSI の 7 階層モデルのように，整然とした階層化ができないため，混同を避けるためにレイヤの代わりに本用語が使われる．
・3GPP（3rd Generation Partnership Project）：第 3 世代携帯電話の標準化団体．http://www.3gpp.org/
・Cable Labs（Cable Television Laboratories）：CATV 機器の R&D
及び認定のための非営利組織．
・DOCSIS（Data Over Cable Service Interface Specification）：
Cable Labs が認定している．ケーブルテレビネットワークを用いたデータ通信のためのプロトコルや機器設定の制御イン
タフェース規定．
・Drools：RedHat 社による Java で実装されたオープンソースのルールエンジン．http://jboss.org/drools/・DSL（Domain Speciﬁc Language）： 特定のタスク向けに設計されたプログラミング言語．生産性と品質を向上させるもの
としてソフトウェア工学の分野で注目されている．

通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Topics of Emerging Technologies

・Eclipse：プログラミングやデバッグといったソフトウェア開発作業を効率化するオープンソースの IDE（統合開発環境）の一つ．Java 開発者を中心に広く普及している．

サーバのデータベースに登録される．
・SNMP（Simple Network Management Protocol）：ネットワーク
機器を監視，制御するためのプロトコル．

・GSM（Global System for Mobile Communications）：ディジタ

・TISPAN（Telecoms & Internet converged Services & Protocols

準．ヨーロッパやアジアを中心に 100 か国以上で利用されている．
・HSS（Home Subscriber Server）：加入者のサービスプロファイ
ル，認証情報，位置情報の管理を行う．
・HSDPA（High Speed Downlink Packet Access）：3.5 G ともい
われる高速携帯電話向け通信サービス．
・IETF（Internet Engineering Task Force）：インターネットで利用される技術を標準化する組織．ここで策定された技術仕様

準化団体の一つ．
・UE（User Equipment）：ユーザ端末のこと．
・UML（Uniﬁed Modeling Language）： 統一モデル言語．オブ
ジェクト指向のソフトウェア開発における，プログラム設計
図の統一表記法．
・UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）：GSMの発展形となる 3G 携帯電話システム．
・WSDL（Web Services Description Language）：ウェブサービス
で提供されるデータ型や操作を定義する XML ベースの言語．

ル携帯電話で使われている無線通信方式で，事実上の世界標

は IETF RFC として公表される．
・iFC（initial Filter Criteria）：SIP メッセージをどのアプリケー
ションサーバに転送すべきかが記された XML 形式の制御文．
・IPTV（Internet Protocol Television）： IP 放送による映像配信
サービス．
・MMS（Multimedia Messaging Service）：3GPP と OMA によって標準化されている携帯電話用のメッセージングサービス．
・OMA（Open Mobile Alliance）：モバイルにおけるアプリケー
ションの技術標準化団体．http://www.openmobilealliance.org/

・PacketCable：ケーブルテレビのネットワーク上で IP ベースのブロードバンドサービスを実現させる仕様．
http://www.packetcable.com/
・Parlay Group：通信機器ベンダやソフトウェアベンダ，通信事業者によって設立されたテレコムネットワーク向けの APIを定める技術団体．成果としては，Parlay/OSA API, Parlay X,
JAIN がある．
・PoC（Push-To-Talk over Cellular）：OMA によ って定められたモバイル向けの 1 対 1，あるいはグループでトランシーバのように一斉に音声やその他メディアを発信するサービス．
NTT ドコモのプッシュトーク，KDDI の Hello Messenger，ソフトバンクモバイルの S! 一斉トークなどが該当する．
・PSTN/ISDN エミュレーション： ユーザに PSTN/ISDN と同等なサービスとインタフェースを IP のインフラを用いて提供するサービスのこと．電話交換機を置き換え，ユーザの使用する電話機はそのままで使用できる．
・QoS（Quality of Service）：データやサービスの内容によってネットワークでのデータ転送の扱いに差をつけること．優先制御と帯域制御に分けられる．
・SMG（Special Mobile Group）：ETSI のプロジェクトで，GSMや UMTS などの移動体通信の規格制定を行っていた．現在は3GPP 内の TSG GERAN に移管されている．
・SOAP（Simple Object Access Protocol）：RPC のために使われる XML を利用したメッセージプロトコル．通信プロトコルとしては HTTP がよく使われる．
・SIP（Session Initiation Protocol）： セッションの確立，変更，切断などを行うためのプロトコル．
・SIP INVITE：ユーザを招待するための SIP メソッド．
・SIP REGISTER：SIP サーバに対し登録要求を行うための SIP
メソッド．受信すると，通常 SIP URI と IP アドレスとの対が解説論文：サービス創出基盤としての NGN

文 献［1］ ITU-T, General overview of NGN, Recommendation
Y. 2001, International Telecommunication Union, Dec.2004.
［2］ ITU-T, IMS for Next Generation Networks, Recommendation Y. 2021, International Telecommunication Union,
Sept. 2006.
［3］ Open Service Access Application Programming Interface;Part 1: Overview, TS29.198-01, 3rd Generation Partnership
Project, March 2007.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/29198-01.htm［4］ Customized Applications for Mobile network Enhanced
Logic Phase X; Stage 2, TS23.078, 3rd Generation
Partnership Project，Sept. 2007.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23078.htm［5］ Service requirements for the Internet Protocol multimedia
core network subsystem; Stage 1,TS 22.228, 3rd Generation
Partnership Project，Dec. 2007. http://www.3gpp.org/ftp/
Specs/html-info/22228.htm［6］ Technical Speciﬁcations and Technical Reports relating to
the Common IP Multimedia Subsystem，TS 21.202, 3rdGeneration Partnership Proejct，Dec. 2009.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/21202.htm［7］ Draft summary minutes, decisions and actions, 3GPP
Organizational Partners Meeting#17, pp.1-12, April
2007. http://www.3gpp.org/ftp/tsg sa/TSG SA/TSGS 36/
Docs/SP-070414.zip［8］ European Telecommunications Standards Institute,
ETSI TS 182 006 V1.1.1, Telecommunications andInternet converged Services and Protocols for Advanced
Networking; IP Multimedia Subsystem; Stage 2
description, March 2006.
［9］ Open Mobile Alliance, Utilization of IMS capabilities
Requirements, Aug. 2005.
［10］ WiMAX Forum, T33-001-R015v01, Detailed Protocols
and Procedures, IP Multimedia Subsystem Interworking ，Nov. 2009.
［11］ IP Multimedia Core Network Subsystem Multimedia
Telephony Service and supplementary services; Stage 1, TS
31

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

・OWL-S（Semantic Markup for Web Services）：セマンティック
ウェブ上で構築された意味体系とウェブサービスとを結び付
け，ウェブサービスの合成を行うためのメタデータ．

for Advanced Networks）：ETSI のプロジェクトで NGN の標

22.173, 3rd Generation Partnership Project，
Dec. 2007.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/22173.htm［12］ IP Multimedia Subsystem; Multimedia telephony; Media
handling and interaction, TS 26.114, 3rd Generation
Partnership Project, Jan. 2008.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26114.htm［13］ M. Handley, V. Jacobson, and C. Perkins, SDP: Session，
Description Protocol, RFC 4566（Proposed Standard）
July 2006. http://www.ietf.org/rfc/rfc4566.txt［14］ Open Mobile Alliance, Presence SIMPLE Speciﬁcation,
June 2008.
［15］ Open Mobile Alliance, XML Document Management（XDM）Speciﬁcation, June 2008.
［16］ Open Mobile Alliance, Push to talk over CellularArchitecture, Sept. 2009.
［17］ 3GPP enablers for Open Mobile Alliance Push-to-talkover Cellular services; Stage 2, TR 23.979, 3rd Generation
Partnership Project, June 2007.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23979.htm［18］ Combining Circuit Switched and IP Multimedia Subsystemservices; Stage 2, TS 23.279, 3rd Generation Partnership
Project, Sept. 2007.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23279.htm［19］ Voice Call Continuity between Circuit Switched and IP
Multimedia Subsystem; Stage 2, TS 23.206, 3rd Generation
Partnership Project, Dec. 2007.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23206.htm［20］ ITU-T, Principles of intelligent network architecture,
Recommendation I.312/Q.1201, International Telecommunication Union, Dec. 1993.
［21］ Open Service Access; Stage 2, TS 23.198, 3rd Generation
Partnership Project，Dec. 2007.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23198.htm［22］ Customised Applications for Mobile network Enhanced
Logic Phase 4; Stage 2; IM CN interworking, TS 23.278,
3rd Generation Partnership Project, March 2006.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23278.htm［23］ Customized Applications for Mobile network Enhanced
Logic; CAMEL Application Part specification for IP
Multimedia Subsystems, TS 29.278, 3rd Generation
Partnership Project, Dec. 2005.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/29278.htm［24］ Service requirements for 3GPP Generic User Proﬁle; Stage
1, TS 22.240,3rd Generation Partnership Project, Dec. 2004.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/22240.htm［25］ Network architecture, TS 23.002, 3rd Generation Partnership Project, Dec. 2007.
http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23002.htm［26］ T. Andrews, F. Curbera, H. Dholakia, Y. Goland, J.
Klein, F. Leymann, K. Liu, D. Roller, D. Smith, S.Thatte,
I. Trickovic，and S. Weerawarana Business Process
Execution Language for Web Services, version 1.1, May
2003.
［27］ C. Forgy, Rete: A fast algorithm for the many pattern/many
object pattern match problem, Artiﬁcial Intelligence, vol.1,

32

pp.17-37, Sept. 1982.
［28］ N. Banerjee, K. Dasgupta, L. Longmore, S. Mukherjea, L.N.
Ren, and J.J. Wen, Service control layer: Enabling rulebased control and enrichment in next-generation telecom
service delivery, ACM/I-FIP/USENIX Middleware 08
Conference, pp.1-6, Dec. 2008.
［29］ M. Ingmarsson, H. Eriksson, and N. Hallberg, Exploring
Development of Service-Oriented C2 Systems for
Emergency Response, May 2009.
［30］ P. Mayer, A. Schroeder, and N. Koch, Mdd4soa:Modeldriven service orchestration, 2008 IEEE Enterprise
Distributed Object Computing Conference, pp. 203-212,
Sept. 2008.
［31］ The Eclipse BPEL Team, The Eclipse BPEL Project,
2008. http://www.eclipse.org/bpel/［32］ J. P. Almeida, A. Baravaglio, M. Belaunde, P. Falcarin,
and E. Kovacs, Service creation in the SPICE service
platform, 17th Wireless World Research Forum Meeting（WWRF 17）
，pp.1-7, Nov. 2006.
［33］ Y. Araki, M. Sweeney, and H. Morikawa, Flexible service
composition architecture for NGN/IMS + Sensor/Actuator
network, Int. Symp. Ubiquitous Computing Systems（UCS
2007），
pp.21-22, Nov. 2007.
（平成 21 年 11 月 5 日受付，平成 22 年 2 月 9 日再受付）

荒 木 靖 宏（正員）平 9 東北大・工・電子卒．平 11 奈良
先端大学院大情報システム学専攻修士課程了．平 22 東大大学院基盤情報学
専攻博士了． 平 13 ～ 22 日本ヒュー
レット・パッカード研究所研究員．現
在，（株）ディー・エヌ・エー・モバ
イルネットワーク及びインターネットのサービスアーキテクチャの研究に従事．IEEE, 日本データベース学会各会員．

森 川 博 之（正員：フェロー）
昭 62 東大・工・電子卒．平 4 同大学
大学院博士課程了．現在，同大学先端科学技術研究センター教授．工博．
平 9 ～ 10 コロンビア大客員研究員．
平 14 ～ 18 独立行政法人情報通信研
究機構モバイルネットワークグルー
プリーダ兼務．ユビキタスネットワー
ク，無線ネットワーク，モバイルコ
ンピューティング，フォトニックイ
ンターネットなどの研究に従事．本会論文賞（3 回），情報処理学会論文賞，情報通信功績賞，ドコモモバイルサイエン
ス賞など受賞．平 18 ～ 19 本会編集理事．平 20 ～ 22 本会
情報ネットワーク研究専門委員会委員長，通信ソサイエティ
英文論文誌編集長．IEEE，ACM，ISOC，情報処理学会，映像情報メディア学会各会員．

通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Reports and Comments

小特集｜多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

解説

解説

次世代ネットワーク（NGN）を支える
IP ネットワーク品質管理ソリューション
中 村 純 也 Junya Nakamura 日本電気株式会社 NTT システム事業部
加賀谷武大 Takehiro Kagaya 日本電気株式会社 ネットワークマネジメントシステム事業部
山 崎 康 広 Yasuhiro Yamasaki 日本電気株式会社 システムプラットフォーム研究所
1. ま え が きについて述べる．4. では 2. の技術と 3. の技術を用いた連携ソリューションについて述べる．

これまでのインターネットではデータ系トラヒックに主眼が置かれていた．しかし近年，音声通信や映像配信などの新しいアプリケーションの登場により，ネット

2. NGN における品質計測技術

ワークに流れるトラヒック量や特性，更には IP ネット

IP ネットワークの品質管理では， 従来から SNMP

ワークに求められる要求条件が大きく変化しつつある．

（Simple Network Management Protocol）［5］が使われてき

このような背景の中， インターネットの柔軟性とた．SNMP は多くのネットワーク機器に備わ っており，

電話網の信頼性とい った双方の長所を併せ持つ新しい

トラヒック量に関する様々な統計情報を収集することがネットワークとして次世代ネットワーク（NGN）が登場できる．例えばインタフェースごとの総トラヒック量をし た．NGN は ITU-T（International Telecommunication

監視することで，継続的に発生しているふくそうを検出

Union Telecommunication Standardization Sector）や IETFすることや，ネットワーク回線の増強計画に役立てるこ（Internet Engineering Task Force）などの機関においてもとができる．

2003 年から議論が行われ，プロトコルや要求条件が既定

しかしながら，トラヒック量の監視だけでは NGN のされてきた［1］．日本においても 2006 年末からフィール

品質管理を十分に行うことはできない．NGN で主要とドトライアルが開始され［2］，2008 年 3 月から商用サー

なる音声通信や映像配信などのリアルタイム系アプリ

ビスも始まっている［3］．

ケーションでは，監視に必要なパラメータとして，パNGN とインターネットや電話網との違いとして，ケット損や遅延時間が挙げられている［6］〜［8］が，従（1）品質保証，（2）セキュリティ，（3）信頼性，（4）オー

来の SNMP ではこれらの値を監視することはできないた

プンなインタフェース，の４点があり［4］，これらをめである．よって，従来のトラヒック量に加えて，トラ実現するためにはネットワークの運用管理・ 監視技

ヒック品質を監視する技術が必要となる．

術が特に重要な鍵となる．そこで本稿では NGN の品
質・信頼性を支えるための品質管理ソリューションについて紹介する．
以下，2. ではパケット損や遅延などトラヒックの品質に着目した計測技術（パッシブ計測技術とアクティブ計

2.1 パッシブ計測技術
ここではパケットサンプリング技術を用いることで低コストにフロー 品質を計測できる技術（NEQPAS
QoSAnalyzer［9］）について紹介する．

測技術）について述べる．3. では品質情報とネットワー

従来のパッシブ計測技術では，トラヒック品質を観測

クトポロジー情報が与えられたときに早期に品質劣化箇するためには，パッシブプローブと呼ばれるパケット収所を特定する分析技術（ネットワークトモグラフィ ー）

集装置を用いて監視地点を通過する全パケットを取得・

解説：次世代ネットワーク（NGN）を支える IP ネットワーク品質管理ソリューション

33

分析する方法が一般的である．この方法はパケット損や遅ケットにシーケンス番号が記載されている．この番号は延時間といった項目も監視できるので，リアルタイム系

パケットごとに増加するので，計測地点でシーケンス番

アプリケーションの品質も把握できる．しかし，NGN の号をすべて確認し，番号の抜けが観測できるとパケットような大規模・高速ネットワークでは，高性能なキャプ損と認識できる．しかしながら，通常のサンプリング方

チャ装置を大量に配置する必要があり，高コストになる式であるランダムサンプリングを行うと，番号の抜けがという問題がある．よって品質を常時，大規模に把握する

発生しても，その原因がサンプリングによる間引き効果

ことは一般的には困難となる．この問題を解決する手段とか，パケット損による欠損かを識別できない．

してパケットサンプリング技術に着目する．パケットサン

この問題を解決するために，NEQPAS QoSAnalyzer でプリング技術とは，計測装置でネットワークに流れるパは，RTP の品質計測を行う際，ハッシュベースサンプリン

ケットをパッシブで観測して，一部のパケットのみを抽出グを行っている．

し，計測にかかる負荷を軽減する技術である．

ハッシュベースサンプリングとは，プローブ装置でパ

これまでのパケットサンプリング技術では sFlow［10］ケットを観測するか否かを判定する際，パケットの特定や NetFlow［11］，IPFIX［12］といったプロトコルを用

フィールドに対するハッシュ計算を行い，結果が事前にいて，トラヒックの流量を計測する技術［13］や，ネット

指定した範囲であれば観測する方式である．図 1 のようワークに対してインパクトの大きい長大フローを検出すに RTP のシーケンス番号が奇数であるパケットならば観る技術［14］などが存在する．しかし，通信品質の計測に測し，偶数ならば観測しない，といった選別を行う．発

おいてパケットサンプリングを用いる場合，パケット損

生パケットが予測できると，取得パケットも予測できるの判断が容易でないという課題がある．

点が，通常のランダムサンプリングと異なる．

NEQPAS QoSAnalyzer で は，TCP（Transmission
Control Protocol）や RTP（Real-time Transport Protocol）のプロトコル特性を利用することでこの問題を解決する．サンプリングで低コストにトラヒック品質を計測で9説する（表 1）．
各計測技術の特徴

フルキャプチャ技術 サンプリング技術

トラヒック量の監視

トラヒック品質の監視

パッシブプローブ
SNMP
一般的なネットワーク機器 パケットをすべて取得・分に備わっている機能．
析し，パケット損や遅延時
インタフェースごとのトラヒ 間を把握可能．
ック量など，各種統計量を ただし，高速回線でパケッ
把握することができる．
トを取りこぼしなく取得するのは困難．
sFlow，NetFlow，IPFIXNEQPAS QoSAnalyzer
サンプリング技術を用い， サンプリング技術を用い，軽量計測が可能．
軽量計測が可能．
ただし，
トラヒック量に関す プロトコル特性を考慮する
る計測が多い．
ことで，パケット損の計測も可能に．

（1）RTP パケット損計測技術

4

3

2

1

（a）プローブを通過するパケット
9

7

3

1

本来観測されるべき値が観測できない
＝

表1

7

ハッシュサンプリング
ハッシュベースサンプリング（例）
奇数番号のパケットだけ取得(例) 奇数番号のパケットだけ取得きるので，NGN のような大規模・高速なネットワークに適用することも可能である．以下にその技術内容を解

8

パケット損
（b）コレクタが観測するパケット

図1

ハッシュベースサンプリングの例

パケットの取得判断を行うプローブと，その結果からパケットの欠損判断を行う処理（コレクタ）であらかじめ同じハッシュ関数を保持しておけば，あるフローに着目
すると，次にどのシーケンス番号のパケットが届くかを予測することができる．その番号が観測できなかった場
合にはパケット損が発生したと認識できる．
ここでパッシブ計測装置が複数存在する場合， ハッシュ 関数を調整することで様々な応用も可能である．

こ こ で は NEQPAS QoSAnalyzer で 用 い ら れ て い る

ハッシュ関数を全観測地点で同じにすることで，効率的RTP のパケット損を推定する技術について紹介するに同じパケットを複数地点で観測することができるので

［15］
，
［16］
．

［17］
，計測地点間の品質の差分が明確になる．逆にハッRTP 通信では，送信端末から受信端末に送付されるパ34

シュ関数を計測地点ごとに変更すれば，複数地点の計測
通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Reports and Comments

解説

結果から特定地点の品質を推定し，計測精度を向上させワーク上に複数配置されたプローブと管理サーバから構ることができる［15］．

成される．図 2 において，管理サーバは，ネットワーク（2）TCP パケット損計測技術

上に複数配置された品質計測プローブに対して，ネット

こ こ で は NEQPAS QoSAnalyzer で 用 い ら れ て い る
TCP のパケット損を推定する技術について簡単に紹介する［18］〜［20］．

ワーク品質の計測を指示する役割を有する．
ここでは，擬似ユーザからの新たなセッションが発生
した処理手順を再現する観点より，ある地点に配置されTCP にもシーケンス番号が記載されている．しかしな

た品質計測プローブは，管理サーバからの指示を受信す

がら，番号の増加幅はパケットのデータサイズに依存す

ると，ほかの品質計測プローブに対して，SIP によるセッるため通信ごとに異なる．このため番号の発生順を事前ションを確立する．SIP セッションの確立は，IP 電話サーに予測することができず，ハッシュベースサンプリング

ビスにおける呼接続の（電話がつながった）状態に対応を適用することができない．

しているとみなすことができ，次処理として，送信元のこの問題を解決するため，受信端末から送信端末に返品質計測プローブより相手側の品質計測プローブに対し信される確認応答信号に着目する．TCP ではパケット損て RTP パケットを送信する．受信側の品質計測プローが発生すると，同じ番号を持つ確認応答信号を複数返信

ブでは，受信した RTP パケットを観測して，パケットする性質がある．これは複数パケットから構成されてい損や遅延時間といったネットワークの品質項目を評価するのでサンプリングをしても観測できる可能性が高い．

ることができる．

この信号を観測することで，送受信端末間のパケット①SIP によるセッション確立②RTP パケット送信③受信した RTP パケットの品質
計測

測装置間のパケット損を検出すること［20］ができる．
2.2 アクティブ計測技術

アクティブ
計測装置（プローブ）（NEQPAS Active
Test Server）

アクティブ
ィブ
計測装置
（管理サーバ）

品質情報

ここではアクティブ計測技術を用いて，効率的にネッ

試験フロー

トワークの品質を計測できる技術（NEQPAS Active Test
Server［9］）について紹介する．
2.1 のパッシブ計測技術では，ユーザの実際の通信品質を計測することが可能である．反面，ユーザトラヒッ
クが流れていない箇所のトラヒック品質を計測すること

NGN/IP
ネットワークアクティブ
計測装置（プローブ）（NEQPAS Active Test Server）

図2

アクティブ計測装置（プローブ）（NEQPAS Active
Test Server）

アクティブ計測装置による品質計測はできない．これによりパッシブ計測技術だけでは，事前に通信の接続性や品質を把握することができない．
NEQPAS Active Test Server は，この問題を解決するために，擬似的に試験フローを発生させることにより品質計測を行う技術である．
なお，アクティブ計測装置による品質計測は，トラ
ヒックが流れていないエンドツーエンドのフロー品質を

3. NGN における品質分析技術
ここではネットワークトモグラフィー技術を用いることで，従来機器では把握できないようなサイレント障害を早期に発見し，その障害位置を特定できる技術（NEQPAS
Network Problem Locator）［9］について紹介する．

計測する目的以外に，定期的な自動計測を実施すること

ネットワークの運用管理業務において大きな負担とにより，サイレント障害の検出や，加入者宅との開通試

な っている処理はトラブルシュ ート（インシデントが験，障害切分け試験にも活用することができるが，本稿発生してから障害復旧を行う処理）である．運用管理者

では，パッシブ計測装置の補完として使用するソリューの最も負荷の高い処理として 56.3% の企業がトラブル

ションについて説明する．

シュートを挙げたとの報告もある［21］．

（1）RTP（音声・映像データ）の品質測定
図 2 に示すとおり，アクティブ計測装置は，ネット

品質管理のトラブルシュートの場合，ネットワークの
品質劣化を検出し，その品質劣化がネットワークのどの

解説：次世代ネットワーク（NGN）を支える IP ネットワーク品質管理ソリューション

35

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

損を検出することや［18］，［19］，送信端末とパッシブ計

路に沿った品質を計測し，その相関から複数経路に共有
インシデント発生

ネットワーク監視システム
により自動化が可能

障害？

情報収集
原因箇所特定障害対応処理復旧？

ネットワーク障害時間管理者へ連絡管者 連絡されるリンクの状態を推定する技術である．
例えば図 4 のようなネットワークにおいて，F1 と F2のフロー品質を計測した結果，両方のフロー品質が劣化

トラブルシュート時間• ・最も負荷が高い作業• ・障害時間の短縮の鍵

人が実際に動く作業：
大幅な短縮は困難

障害復旧
障害復していれば，F1 と F2 にともに経由している L1 のリン
クで品質劣化が発生しているとみなす．どちらか一方のフロー品質が劣化していれば，劣化しているフローのみが経由しているリンクで品質劣化が発生しているとみなす．例えば F1 のフローのみが劣化していれば，
L2 のリンクの劣化とみなす．
F1

図3

ネットワークのトラブルシュートの例

場所で発生したかを特定，対策を行う必要がある（図 3）．
ここでインシデント発生から品質劣化場所を特定するま

N3
N3
L2
N1
N1

L1

N2
N2
L3

でに多くの時間が費やされており，迅速な復旧のために

N4N4は精度の高い品質劣化箇所の特定が重要となってくる．

F2

しかし，2. で述べたように，従来からのネットワーク
機器からの情報では通信品質を直接監視することはでき

図 4 ネットワークトモグラフィーの概念（N はノード，L はリンク，F はフローを示す）

ない．そのため品質劣化の早期検出が難しいという問題

この分析方法として，単純に，通信品質が劣化したフがあ った．そこで NEQPAS Network Problem Locator でローが最も多く通過した区間を品質劣化場所とみなす

は，ネットワークトモグラフィー技術を用いている．

［22］と , 大規模・複雑なネットワークで，false positive

一般にトモグラフィーとは様々な方向から計測対象に（正常な場所を品質劣化場所と判断する）や false negative

光や電波を当て，その透過情報などの観測値を基に，対（品質劣化場所を正常な場所と判断する）が発生する．

象内部の状態を推定する技術である．代表的なシステム

この問題に対処するため，NEQPAS Network Problem

としては X 線 CT（Computed Tomography）などが存在

Locator では，「 最小リンク数推定方式」［23］を採用しする．この考え方をネットワークに応用した技術がネッている．品質劣化が発生した場合には，品質劣化の計測

トワークトモグラフィーである．この手法では，ネット結果が送付される．この結果を引き起こす品質劣化リン

ワークという計測対象に，様々な方向からトラヒックをクの組合せは多数存在するが，通常のネットワークでは

流し，その結果収集されるフロー品質を解析することで，品質劣化が発生する確率が十分に低くなるように設計さネットワーク内部の状態を把握する．従来方法で詳細なれていることを考慮し，最も少ない数の品質劣化場所で内部状態を知るためには，リンクごとに直接計測装置をネットワーク全体の状況を説明できる結果を採用する．

置く必要があったが，この手法ではその必要がなく，障この方法により，通常の 10 倍以上の推定精度を得るこ

害時や品質劣化時の問題箇所切分けを短時間・低コストとができる．

に行うことが可能となる．
以下に NEQPAS Network Problem Locator で採用されている技術について紹介する．

3.2 大規模化技術
通常ネットワークトモグラフィーでは，全ネットワー
クの情報を一括して処理する必要がある．このため大規

3.1 精度向上技術
ネットワークトモグラフィーではネットワークのトポ
ロジー情報とフロー品質情報を用いて，複数の異なる経36

模ネットワークでは品質分析に利用するフロー数やリンク数が膨大となり，実用的な時間で処理することが困難となってくる．
通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Reports and Comments

解説

定精度の低下を抑えている．
各分割網で並列処理
各分割網内での品質劣化箇所の推定

結果集計後，再推定開始

部分ネットワークの推定処理を並行処理することがで品質劣化情報 経路情報き，また一部のフローのみについて全ネットワークの情

分割網
分割網

報を使った推定を行うため，推定処理時間や計算に使用するメモリ量を大幅に削減することができる．なお，推定精度に関しては大規模化に対応していない方式［23］と等しいものとなる．

各分割網で再推定処理
分割網をまたいだ品質劣化箇所の推定
1回目の推定結果に再推定 ＋各分割網内での品質劣化箇所
結果を反映させるの推定

最終結果を集める

3.3 応用技術
3.1 で推定精度を高める技術を，3.2 で大規模ネット
ワークに対応する技術を紹介した．NEQPAS Network

図5

大規模化対応の分析手順

Problem Locator ではそのほかにも，品質劣化リンクを通こ の 問 題 に 対 処 す る た め に，NEQPAS Network

過するフロー品質にばらつきが存在しても精度良く劣化

Problem Locator では，ネットワークトモグラフィーの品箇所を推定する方法［25］や，品質劣化リンクの候補が多質分析を 2 段階に分けることで，分析にかかる時間を最めに出た場合に，より詳細に判別するために計測フロー

大で 10 倍以上に高速化できる技術を用いている［24］．

を追加する方法［26］，ネットワーク内に負荷分散などの図 5 に示すように，この技術では，ネットワークをためにマルチリンク／マルチパスが存在しても，品質劣に閉じるフローによる部分的な推定結果と，部分ネット
ワークをまたいだフローの一部についての全ネットワー

4. 連携ソリューション

クの情報を用いた推定結果を組み合わせる．単純にネッ
トワークの監視領域を分けるだけではなく，分割ネット

本章では 2 章の品質計測技術と 3 章の品質分析技術のワークをまたいだ品質結果に対する再度の推定処理を加図 6 の連携ソリューション［9］について紹介する．

えることにより，ネットワークを分割することによる推●品質劣化箇所推定サーバ●品質劣化箇所推定サーバ
フローごとの品質情報と経路
フロー毎の品質情報と経路情報から、情報から，品質劣化の原因箇
品質劣化の原因箇所を推定
所を推定

図 6 の連携ソリューションでは 2 章と 3 章で紹介した

品質劣化箇所推定サーバ
品質劣化箇所推定サーバ（Network（））
ProblemLocator
Network
ProblemLocator

品質管理システムからフローごとの品質情報を取得の品質情報を取得の品質情報を取得
劣化箇所推定箇所推定
アクティブ・パッシブ
プローブによるフロー
品質測定

品質データ解析
品質データ解析品質
品質管理サーバ
品質管理サーバ（(QoSAnalyzer
QoSAnalyzer
)）
Qo

DB

オペレータ
オペレータ

経路情報
報

品質情報

アクティブ
プロー
Activeプ
（（
NC190
NC19

品質測定
品質測定
パッシブプローブ（QoSAnalyzer）

アクティブ
プローブ
プ
Active（（NC1900-ST）
NC190

障害主原因箇所のリアルタイム推定を行いオペレータへ表示
パッシブプローブ（QoSAnalyzer）

U- Plane
U-Plane

プロ（
QoSAnaly

Passive
パッシブプローブ（）
QoSAnalyzer（QoSAnalyzer）
NGN/IPネットワーク
NGN/IPネットワーク

図6

アクティブ
プローブ
（NC1900-ST）

IP ネットワーク品質管理ソリューションの全体像

解説：次世代ネットワーク（NGN）を支える IP ネットワーク品質管理ソリューション

37

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術

化リンクを特定する方法［27］なども採用している．

部分ネットワークに分割し，各部分ネットワークの内部品質計測技術（パッシブ計測）
NEQPAS QoSAnalyzer
パケットサンプリング技術
品質分析技術
ユーザフローの品質計測
NEQPAS
Network
Problem Locator
パケットロス（2.1 で解説）
遅延時間 ネットワークトモグラフィー技術
品質計測技術（アクティブ計測）
NEQPAS Active Test Server
試験フローの品質計測（2.2 で解説）

ジッタ

品質劣化リンクの特定（3. で解説）［用語解説］
・SNMP（Simple Network Management Protocol）：
ネットワークに接続された通信機器をネットワー
ク経由で監視・制御するためのプロトコル．
・ハッシュ関数：あるデータが与えられた場合にそのデータを代表する数値を得るための関数．

ネットワークトポロジー情報・パッシブプローブ：実際の通信を観測し，対象の通信品質を計測する装置．ネットワークに負荷をかけずに対象の通信品質を計測することができる．

図7

各技術の連携技術が図 7 のように連携している．具体的には，品質計測技術（パッシブ計測，アクティブ計測）は，計測したパケット損や遅延時間，ジッタなどの品質情報を定期的に品質分析技術に伝える．品質分析技術では品質情報とネットワークのトポロジー情報を参照することで，品質・サイレント障害： ネットワーク機器や監視シス
テムから故障や品質劣化の警報が通知されない
障害．
・RTP（Real-time Transport Protocol）：映像や音声データをリアルタイムに転送するためのプロト
コル．

劣化場所を早期に検出する．
品質分析を行う際に図 7 のような連携を行うことにより，パッシブ計測技術で計測した大量のユーザ品質を利用することで，品質計測箇所をより少なくすること［28］

文 献［1］ 森田直孝，平松幸男， NGN 関連技術の標準化動向，
NTT 技術ジャーナル，vol. 20，no. 8，pp. 24-25，Aug. 2008.

や，パッシブ計測結果とアクティブ計測結果を組み合わ［2］ http://www.ntt.co.jp/trial/

せることで，品質劣化箇所の推定精度の向上を行う［29］［3］ http://www.ntt-east.co.jp/release/0803/080328c.html

といった効果も期待できる．

［4］ 宇治則孝， 豊かなブロードバンド・ユビキタス社会を拓く
NGN，NTT 技術ジャーナル，vol. 19，no. 12，pp. 36-41,
Dec. 2007．

5. む

す

び

本稿では，NGN の品質・信頼性を支えるための品質管
理ソリューションとして，「パッシブ計測装置（NEQPAS
QoSAnalyzer）」，「アクティブ計測装置（NEQPAS Active
Test Server）」，「品質分析装置（NEQPAS Network Problem
Locator）」を紹介した．今後，NGN は単なる従来の電話網の置換えではなく，新しいサービスが多数提供されていくものと考えられる．本稿で紹介したソリューションも，より高度な要求にこたえられるよう拡張していく予定である．

［5］ J. Case, M. Fedor, M. Schoffstall, and J. Davin,
RFC1098, 1990.

［6］ 情報通信技術委員会， TTC 標準 JJ-201.01 IP 電話の通信品質評価法， June 2005.
［7］ ITU-T Recommendation G.107,

本稿で紹介した技術の一部は，総務省の委託研究「次世代バックボーンに関する研究開発」プロジェクトの成果である．

The E-model, acomputational model for use in transmission planning,
Aug. 2008.
［8］ ITU-T Recommendation G.1070, Opinion model forvideo-telephony applications, Aug. 2007.
［9］ http://www.nec.co.jp/netsoft/inetworx2/［10］ P. Phaal, S. Panchen, and N. McKee, InMon Corporation s
sFlow A Method for Monitoring Trafﬁc in a Switched andRouted Networks, IETF RFC3176, 2001.
［11］ B. Claise,

謝 辞A

Simple Network Management Protocol (SNMP), IETF

Cisco Systems Netflow Services Export

Version9, IETF RFC3954, 2004.
［12］ B.Claise,

Specification of the IP Flow Information

Export (IPFIX) Protocol for the Exchange of IP Traffic
Information, IETF RFC5101, 2008.
［13］ INMON CORP, sFlow Accuracy and Billing, http://
www.inmon.com/technology/papers.php, 2004.

38

通信ソサイエティマガジン No.13［夏号］2010

Reports and Comments

解説［14］ C.Estan and G.Varghcsc, New directions in traffic［27］ 小林正好， 網品質劣化箇所推定におけるマルチパス

measurement and accounting, Proc. ACM SIGCOMM,

ルーティングへの対応方式の提案， 信学ソ大，B-7-68，

Aug. 2002.

Sept. 2007.

［15］ 山崎康広，下西英之，村瀬勉， パケットサンプリングを［28］ 小林正好，村瀬勉， パッシブ計測によるフロー品質を用いた UDP/RTP ストリーム品質計測の評価，信学技報，

用いたネットワーク品質劣化箇所推定， 信学ソ大，B-11-

TM2005-62，March 2006.

3，2006．

［16］ 山崎康広， ハッシュベースサンプリングを用いた分［29］ 波多野洋一，北村強，山崎康広，下西英之， 計測

散品質計測手法の評価， 信学技報，ICM2008-22, May

地点間品質を用いたネットワーク品質劣化箇所推定方式

2008.

の評価， 信学技報，CQ2009-02，
April 2009.

［17］ N.Dufﬁeld and M.Grossglauser, Trajectory sampling for
direct trafﬁc observation, IEEE/ACM Trans. Networking,vol. 9, no. 3, pp. 280-292, June 2001.
［18］ Y. Yamasaki, H. Shimonishi, and T. Murase, Estimating
TCP packet loss ratio from sampled ACK packets,

中村純也

IEICE Trans. Commun., vol. E91-B, no. 2, pp. 418-427,

昭 63 法政 大・工・電気（計 測制御専攻）卒．同年，日本電気株式会社入社．
以 来， キャリヤ 向 け NMS（Network
Management System）などの開発に従事． 現 在，NEC NTT システム事 業
部にて同 NMS ソリューションの提 案に従事．

Feb. 2008.
［19］ 山崎康広，下西英之，村瀬勉， 片方向サンプリン

グパケットからの双方向パケットロス率推定手法，
信学技報，CQ2006-47, Sept. 2006.
［20］ Y. Yamasaki, H. Shimonishi, and T. Murase, Diagnostic
method of quality degradation segment from sampled
packets, SAINT 2007 Workshop, Jan. 2007.
SYSTEMS, 2002/05 号，pp. 110-115, May 2002.
［22］ 水澤実，杉村一，小川正人，松田隆男， VoIP 網

における回線品質分析方式に関する一考察，信学総大，B-6-22, 2001.
［23］ M. Kobayashi and T. Murase, Scalable QoS degradation
locating from end-to-end quality of flows on various
routes, SAINT 2007 Workshop, Jan. 2007.
［24］ 小林正好，長谷川洋平，村瀬らのネットワーク品質劣化箇所推定の網分割によるSept. 2005.
勉， 網品質劣化箇所推定における高精度の非劣化リンク除去法の提案， 信学総大，BS-56，March 2006.
［26］ 長谷川洋平，小林正好，村瀬平 4 東京理科大・理工・経営卒．同年，日本電気株式会社 入社．以来，
ＩＰネッ
トワーク管理システムなどの開発に従事．現在，NEC ネットワークマネジメン
トシステム事業部にてネットワーク管理システムの開発及びソリューション
提案に従事．

勉， フロー品質か

大規模化手法の提案と評価， 信学技報，IN2005-77，［25］ 小林正好，村瀬

加賀谷武大

勉， NW 品質劣化箇

所推定における試験フロー集合決定方式の評価，信学
ソ大，B-11-7，Sept. 2005.

解説：次世代ネットワーク（NGN）を支える IP ネットワーク品質管理ソリューション

山 崎 康 広（正員）平 10 阪 大・ 基 礎・ シ ス テ ム 卒． 平
12 同大学大学院博士前期課程了．同
年 , 日 本 電 気 株 式 会 社 入 社． 以 来，TCP 中継技術などの研究に従事．現
在，NEC システムプラットフォーム
研究所にてネットワーク計測に関する研究に従事．

39

小特集｜ 多様化する情報通信環境を提供する次世代ネットワーク技術［21］ 企業内ネットワークの構築 / 運用管理実体， 日経