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成果報告書詳細
管理番号20170000000179
タイトル平成27年度ー平成28年度成果報告書 国際研究開発・実証プロジェクト コファンド事業 日本ーイスラエル研究開発協力事業 スマート社会実現に向けたIoT用光アクセスプラットホームの研究開発
公開日2017/6/7
報告書年度2015 - 2016
委託先名沖電気工業株式会社
プロジェクト番号P14005
部署名IoT推進部
和文要約件名:平成27年度ー平成28年度成果報告書 国際研究開発 実証プロジェクト コファンド事業 日本ーイスラエル研究開発協力事業 「スマート社会実現に向けたIoT光アクセスプラットホームの研究開発」

安心、安全で快適なスマート社会実現に向け、スマートコミュニティ内にセキュア通信、トラフィック量の増減に応じたスケーラブルな帯域拡張性、省電力機能を有し、国際標準に準拠したIoT用光アクセスプラットホームを開発した。国際標準(ITU-T G.989)準拠の光アクセスシステムでは国際標準に準拠した伝送コンバージェンスレイヤのプロトコル開発を行い、既存40Gbps TWDM-PON試作機ハードウエアのOLT装置内のFPGA(2種類)、ONU装置内のFPGA(1種類)に実装した。このOLT装置1台とONU装置4台の構成においてONU装置当たり10Gbps、OLT装置出力40Gbpsイーサーネット信号をIP試験機で送受信する主信号導通試験を実施し、フレームロスなしを確認した。OLT監視制御部の監視制御プログラムの開発を行い、既存40Gbps TWDM-PON試作機ハードウエアのOLT装置内のCPU(3種類)、ONU装置内のCPU(1種類)、OLT装置内監視制御部に開発したソフトウエアを実装した。このOLT装置1台とONU4台の構成において、トラフィック量の増減によるスケーラブルな帯域拡張性を実現するための基本機能として、制御端末PCからコマンド設定により、OLT装置内のOSU#1ー#4制御とONU装置の波長追加・削除の連携制御することでOLT-ONU間の伝送帯域を10Gbpsー40Gbps(1波長ー4波長)に帯域制御できることを確認した。OLT装置内のOSU#1ー#4の電源OFF/ON制御機能を開発し、制御端末PCからのコマンド設定によりOLT装置の省電力効果を確認した。最大30%の目標に対して、本事業では最大49%という目標を上回るOLT省電力成果を得た。セキュア通信では、OLT監視制御部との連携により、物理的ネットワーク構成に依存しない仮想ネットワーク分割(論理的パーティション)を行うことで経済的なセキュア通信を実現するため、OLT監視制御ソフトウエア(Middleware)を開発して、アクセス仮想化ソフトウエア(イスラエルOliver Solutions)搭載可能なAPIを規定した。これらAPIを使用した検証用アプリケーションプログラムを作成することでAPIの有効性を確認した。これによりアクセス仮想化ソフトウエア搭載など柔軟に対応可能なプラットホームあることを確認した。スマートコミュニティ用アクセスプラットホームでは、今後期待されるIoT関連サービス(スマートシティ、スマートアグリカルチャ、スマートセキュリティ、スマートモビリティ等)において「センサー」と「ネットワーク」技術の視点から要求条件(伝送距離、伝送容量、遅延要求等)を明確化した。
英文要約Title: The International R&D and Demonstration Project, Co-founding program, the Japan-Israel R&D cooperation program, Research of Optical access platform for IoT toward smart society (FY2015-FY2016) Final Report

In order to realize a safe, secure and comfortable smart society, we developed IoT optical access platform based on ITU-T (International Telecommunication Union-Telecommunication standard) G.989 series. This platform has some features, such as; secured communication, scalable bandwidth expandability according to the increase and decrease of traffic volume and also it can provide power saving function for the smart community.
For the optical access system, based on ITU-T G.989 series, we developed ITU-T G.989.3 specified transmission convergence layer protocols using two FPGAs of OLTs and one FPGA of ONU. We developed and implemented three FPGA programs to the existing our 40-Gbps TWDM-PON (Time division multiplexing and Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network) prototype system and tested system performance by using one OLT and four ONUs. OLT 40-Gbps SNI port and four ONUs 10Gbps UNI ports were connected to IP measurement. We achieved IP signal performance test and confirmed no frame loss result.
We also developed the supervisory program of OLT supervisory unit and implemented three CPUs of OLT-IF, one CPU of ONU and the supervisory unit of OLT equipment to the existing our 40-Gbps TWDM-PON prototype system. As a basic function to realize the scalable bandwidth expandability, based on increase and decrease of traffic volume, we confirmed the bandwidth control from 10-Gbps (one OSU: 10-Gbps x 1 wavelength) to 40-Gbs (four OSUs: 10-Gbps x 4 wavelengths), in order to achieve OSU#1 to OSU#4 control of OLT and to add/delete wavelength (from 1 wavelength to 4 wavelengths) of ONU by control terminal PC’s command setting.
We developed OSU#N (N=1 to 4) sub-block’s power off/on control program of OLT and implemented to our prototype system. We confirmed power saving effect of OLT to control OSU#N sub-block power off/on by control terminal PC's command setting. For maximum 30% power saving target of this project, we achieved maximum 49% power saving result of OLT, exceeding power saving target of this project.
OLT supervisory unit and access virtualization software cooperate to realize secure communication by virtual network division (logical partition), which does not depend on the physical network configuration. We developed OLT supervisory program (Middleware) and specified APIs (Application Programming Interfaces) that can be installed with access virtualization software (Made by Israel Oliver Solutions). We confirmed the validity of our specified APIs by creating a verification application program. As a result, we confirmed a flexible platform to realize secure communication using access virtualization software.
We clarified requirements (distance, bandwidth, latency etc.) from the viewpoint of "sensor" and "network" technologies to provide future IoT related services (smart city, smart aggregation-culture, smart security, smart mobility etc.) for the access platform of smart community.
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