1.1 ATM方式のネットワーク

　次世代B-ISDNによるWAN（Wide Area Network）のマルチメディア伝送方式とされているATM（Asynchronous Transfer Mode）方式は，1980年代の初めからCCITT（現ITU-T）で検討が加えられてきた広帯域デジタルネットワークのデータリンクレベルの通信プロトコルです．そのイメージ図を図8.1.1に示します．また，ATMフォーラムによって主としてATM-LANについての規格化が進められてきました．

　ATMは，電話や音声伝送のような比較的低速でほゞ一定の速度のデータを転送するだけではなく，後に述べるようにスーパコンピュータデータや動画映像など様々な特性を有するデータの伝送を想定しています．

　　ATMでは，まずネットワークに接続されているすべてのATM端末やATMノード装置（交換機等）に，あらかじめコネクションが定義されています．データを送り出したい端末は，そのデータ転送に必要な伝送帯域量や，そのデータが時間的な遅延を伴ってもいいものか否か，もしネットワーク内で輻輳などが発生したときにパケットの廃棄をしてもよいか否か等々を決めて，このコネクションに接続を要請します．ネットワーク内の各ノードはこの要請に対して応えられるか否かネットワークの各ノードとネゴシエーションをした上で，受け付けられるものであればコネクションを設定し，そのことを送信端末と受信端末に知らせます．こうしてできあがった接続をバーチャルコネクション（Virtual Connection）といいます．

　接続許可された送信端末は，データを48オクテットを単位とするセグメントに分解し，その分解の順序番号を書きこんで，さらに5オクテットのヘッダを貼り付けて，合計53オクテットのATMセルを作ります．このヘッダには宛先が書きこまれています．各ノードのATMスイッチはこのヘッダ情報を見ながらセルを順次転送します．こうして，セルは受信端末に届けられますが，受信端末はばらばらになったセルを組み立てて全データを復元した後上位のレイヤに転送します．たとえば，このデータがIPデータグラムならIP層に転送し，IPパケットとしての処理をした上でTCP層に渡し，インターネットアプリケーションとして処理していきます．

　このように，ATM方式は，エンドエンド間のコネクション型の通信であり，今まで勉強してきたLANのデータリンク層の方式がコネクションレス型であったのとは著しく趣を異にします．上述のようにATMは，ATMセルというパケットを使いながらATMスイッチというハードウェアでパケットを転送するコネクション型の伝送方式です．パケット通信のようでもあり回線交換型でもありという，風変わりな方式です．ソフトウェアでルーティングしているパケット通信と比べて，ハードウェアでルーティングすることから一般に高速通信であり，ATMはマルチメディアに最も適合的な方式である考えられてきました．

　図8.1.1　ATMネットワークイメージ図　

　

1.1.1　ATMネットワークの特長

　ATMネットワークには以下のような特長があります．すなわち，

(a)　交換／半固定／固定，1対1／1対多接続，即時／予約／専用など多種のサービスにわたること，

(b)　単一／マルチメディア，コネクション／コネクションレス，片方向／双方向接続が可能であること，

(c)　N−ISDN，フレームリレーなど他種のネットワークとのインターネットワーキングが可能であり，シームレス化が容易であること，

(d)　媒体占有型であるためネットワークの拡張性（scalability）が高いこと，

(e)　ＯＳＩ参照プロトコルのネットワーク層を含む全ての上位階層プロトコルを受容できること，わけてもTCP/IPとインターネットアプリケーションがサービス可能であること，

などがあげられます．

　

1.1.2　ATMネットワークで提供されるサービス

　一般的にATM方式で提供される主な通信サービスとしては以下のようなものが可能だといわれています．すなわち，一過性の大量のデータが飛来するバースト性の高い不安定なデータや，動画映像や会話音声のように時間連続性を高度に要求されるデータの伝送に対して高い適応性を有します．また，ハードウェアスイッチングであるため技術革新による高速性が原理として保証されていもいます．これらの利点は，マルチメディア情報伝送に極めて親和性が高いのです．

対話型サービス

• 広帯域テレビ電話
• 広帯域テレビ・ビデオ会議
• ビデオ監視
• ビデオ／オーディオ情報転送サービス
• 高速非制限デジタル情報転送サービス
• 大容量ファイル転送サービス
• 高速リモートログイン機能
• 高速テレファックス
• 高解像度映像配信サービス

メッセージ型サービス

• ビデオメールサービス配信サービス
• ミックストドキュメント配信サービス

検索型サービス

• 広帯域ビデオテックス
• ビデオ検索サービス
• 高解像度イメージ検索サービス
• 文書検索サービス
• 大容量データ検索サービス

非個別制御型分配サービス

• 現行品質テレビ分配サービス
• HDTV分配サービス
• ペイテレビサービス
• 文書分配サービス

1.1.3　ATMネットワークプロトコル

　ATM参照UNIプロトコル＊の構造は図8.1.2のようになっています．ATMはN-ISDNなどと同じように，呼接続のシグナリング手順＊やユーザデータの時系列的なマッピング手順＊を示す縦型のレイヤと，プレーンと呼ばれる水平構造からできているのが特徴です．また，これを縦型レイヤ構造のみのOSI（Open System Interconnection 開放型システム相互接続）参照プロトコルと比較したとき，ATMはそのデータリンク層までにしか対応しないため，かえってOSIネットワーク層以上のいかなるプロトコルやサービスアプリケーションをもサポートできるのが一大特長です． 以下，各レイヤについて簡単に説明しておきます．

　

図8.1.2　ATM参照プロトコル

　

　呼制御信号プレーン（C-plane）は，UNI（User Network Interface ユーザーネットワークインターフェース＊）では，電話をかける場合に受話器を取り上げて接続要求をしたり，会話終了後に受話器を置いて回線を切断したりするのと同じように，ユーザデータの転送に先立ってATM回線に接続要求を出したり，データの転送終了後に切断を要求するコネクション制御シグナリングのみを行います．このプレーンでの上位レイヤは，Ｑ.2931（N-ISDNではＱ.931として仕様が記述されている）など接続にかかるサービスを提供するために参照されます．

　ユーザ情報転送プレーン（U-plane）は，送受信のエンド・エンド間でユーザデータの送受信をつかさどる部分であり，通常のユーザデータの送受信は専らこのプレーンで行われます．上位レイヤ（Higher Layer）は，TCP/IPなどの通信プロトコル及びアプリケーションにつながる部分です．

　管理情報転送プレーン（M-plane）は，故障情報・設備情報・通信品質（ＱoＳ（Quality of Service））などネットワークの管理を行いますが，全体の管理を行うプレーン管理，及びレイヤごとの管理を行うレイヤ管理とに分けられます．

　AALレイヤ（ATM Adaptation Layer）は，U-PlaneやC-Planeの上位レイヤから来たデータをその上位レイヤの要求するサービスに対応してAALタイプ1からタイプ5までの5種類のサービスに規定するCS（Convergence Sub-layer）と，CSからのデータを 48オクテットずつに分割したり，逆に48オクテットに分割されて到着したデータをリアセンブル（再結合）したりするSAR機能（Segmentation And Reassembly）を担当します．

　ATMレイヤは，制御プレーン・ユーザプレーンの区別なしに，AALレイヤからSAR機能によって分割されて渡された48オクテットのデータ（これをペイロードという）に5オクテットのATMヘッダを付加して，ATMセルと呼ばれる53オクテットのデータセルを構成し，エンド・エンド間でその転送だけをするためのレイヤです．

　物理層（Physical Layer）のTCサブレイヤ（Transmission Convergence Sublayer）は，ATMレイヤからきた53オクテットのATMセルをSDH（Synchronous Digital Hierarchy 同期デジタルハイアラーキー）ベースのラベル多重化フレームに組み立てて，最後に同期を取りながらSTM（Synchronous Tranport Module　同期転送モジュール）フレームに乗せるTCS（Transmission Convergence Sublayer）層と，光ファイバか同軸ケーブルかなど伝送媒体に依存する電気的制御PMD（Physical Media Dependent 物理媒体依存）層とから構成されています．

　

　まず，B-ISDNネットワークでは，通信会社はネットワークに加入者のATM端末から，加入者の要求する回線に関係する全てのATMノードに対してVP（Virtual Path 仮想パス）と呼ばれるコネクションを設定します．すなわち，接続経路を示すためのインデックスとして，各ノードに対して固有のVPI（Virtual Path Identifier 仮想パス識別子）と呼ばれる数値と，ノードのATMスイッチの出力ポートを決めるためのインデックスとしてVCI（Virtual Channel Identifier 仮想チャネル識別子）と呼ばれる数値とを設定します．各ノードでは，後述のHCV(Header Converter ヘッダ変換部)にVPIとVCIとATMスイッチ出力ポート番号とが1対1に対応した対応表を格納しておきます．

　さて，いまひとつのATM端末からデータ通信のための接続要求が発せられますと，C-planeはそのAAL層によって，そのVPに対して伝送帯域やサービスクラスを端末の要求にしたがって設定します．その設定が完了してユーザが要求するVPが確保されますと，U-planeを使ってデータが転送されます．ネットワーク内の各ATMノードは，接続要求をした端末から指定されたVPIとVCIをもつデータセルが到来しますと，HCVの対応表によってATMスイッチを動作させ，このデータセルを次のノードに転送するのです．

　以上のATMアーキテクチャの中で一連のユーザデータの流れを模式的に表したものが下の図8.1.３です．

　

図8.1.3　ATMのマッピングイメージ図

　

　先ず，ＩPデータグラムなど上位層からの一かたまりのユーザデータがAAL層に渡されると，AAL層CSサブレイヤでこのデータ全体のAALサービスクラスを指定するAALCSヘッダが付加されます＊．SARサブレイヤでは，受け取ったAALCSヘッダを含む全データをセグメントに分解し，それにセグメントのシーケンス番号・誤り訂正符号等々を格納する1〜2オクテットのフィールドでできたSARヘッダやSARトレイラを付加し，合計48オクテットに分解してATM層に引き渡します．このSARヘッダ・トレイラは，その順序の確認や誤りの訂正などセグメント自身の保護のために付けられているのです．

　48オクテットのAALパケットを渡されたATMレイヤでは，後述の5オクテットのATMヘッダを付加して合計53オクテットのATMセルとして，下の物理層に引き渡します．

　53オクテットのATMセルを受け取った物理層では，SDHベースインターフェースにこれを引き渡します．SDHベースインターフェースには，155.52Mbpsと622.08Mbpsの２種類のインターフェースがありますが，それぞれのラベル多重化フレームにVC‐４やVC-4-4Cと呼ばれるヴァーチャルコンテナ（Vitual Cotainer）にATMセルを隙間無く詰めて，ＰＭＤサブレイヤに送ります．ユーザデータが無く，したがって詰めるべきATMセルがない場合には空きセルを作ってパディング（穴埋め）します．空きセルは何でも良いわけではなく，空きセルですということが分からなくては意味がありませんので，特殊な形をしています．空きセルについてはここをクリックして見てみましょう．ヘッダ部は空きセルであることを意味する特殊なVPIやVCIが詰められ，ペイロードには，FDDIなどで使われるPreambleと同じように，同期用のデータコードが詰められています．SDHインターフェースのフレームとバーチャルコンテナについてはここをクリックして見ておこう．

　ＰＭＤでは，使われる物理媒体の性格に合わせて符号化（コーディング）し，光または電気信号として回線に送出します．光ファイバの場合ならNRZ符号化方式が規定されています．

　以上は，送信時のＵ-planeプレーンの上から下への説明ですが，受信時の下位層から上位層への通信処理は全く可逆的ですので説明は省略します．

　

1.1.4　ATMセルヘッダの構造

　ATMレイヤにおけるセルは，図8.1.４のように全体53オクテットからなります．その先頭部5オクテットはヘッダで，その後に上述の48オクテットのユーザ情報データ（ATM情報ペイロードまたはただペイロードとも言う）が続きます．48オクテットのペイロードにはAALレイヤで作られたヘッダやデータが埋め込まれています．

　

図8.1.４　ATMセルの全体像

　

　ヘッダ部の時系列のフォーマットを図8.1.５に示します．図8.1.5で，GFC（Generic Flow Control　一般的フロー制御）は４ビットのフィールドで，UNIの場合だけに使われ，セルの衝突防止のために用意されています．NNI（Network Node Interface ネットワークノード間インターフェース＊）では，このフィールドはVPIとして使われています．

　

図8.1.５　UNIのヘッダフォーマット

　

　すでに見たように，VPIはVCIと共に広い意味のアドレスを表現しています．ただし，電話番号やIPアドレスのような意味でユニークな宛先アドレスではなく，各ノードでローカルに定め，その情報は隣接したノード間でしか意味を持ちません．すなわち，あるノードでは到達したATMセルのVPIとVCIを上図のヘッダから読み取ると，それをもとにして自分のノードのVCI値に変換して次のノードに転送します．だから，VCIの値はノードを経由する度に変更されていくのです．その意味で狭い意味のアドレスではありませんが，これを繰り返しながら目的のATM端末に至れるという意味ではアドレスでもあるわけです．

　ATM方式は原理的にはコネクション型の通信方式＊であり，ユーザデータが転送される以前に制御プレーンのシグナリング機能を使ってコネクションが完成しています．このコネクション上の各ノードにおける転送経路をVCと言い，このコネクションに割り当てられた通信帯域がVPでありました．コネクションが設定された時点で，VPIやVCIはVPやVCのインデックスとしてユニークに設定され，ATM交換機のメモリーに記録されていたのです．VPIやVCIはこの意味で経路に付随したパラメータなのですが，これをたどっていくことでATMセルは受信端末にたどり着くところから，これをATMセルのセルフルーティング機能と言います．あたかもセルが頭脳を持っていて，ノードに到達する度に自分でスイッチを倒しながら目的地を目指しているように見えるのです．

　なお，VCやVPがデータ転送の間中固定的に設定されいて変化しないような接続形態のことをPVC（Permanent Virtual Connection），またこれが時々刻々変化するような接続形態のことをSVC（Switched Virtual Connection）と言います．SVCはB-ISDNの次世代交換技術であり，今後の発展が期待されています．PVC，SVCについてはここをクリックして見てみよう．

　実際のATM交換機のブロック図を図8.1.６に示しました．同図のように，左側のネットワークを通じて伝送されてきたセルは，UPC（Usage Parameter Control 使用量パラメーター制御）において流量制御を受けます．UPCにおける流量制御とは，ユーザがATMネットワークにアクセスするにあたってパケットの単位時間流量をVPを設定するという形で予約していたのですが，実際のデータフローがその取り決め範囲内であるか否かをチェックすることです．このチェックに不合格となると，原則的にはセル廃棄＊がなされる可能性があります．

　次にOAM（Operation Administration & Maintenance 保守運用管理部）は，セル損失や誤配のチェックなどネットワークの保守や運用管理を行います．

　HCV(Header Converter ヘッダ変換部)で，到来したセルのVPI/VCIを読んで，この交換機のスイッチ構成に合致させて正しい出力ポートへ導くようにVCIを変換します．これによって，ATMスイッチがハードウェア的に動作してスイッチングが行われます．ATMスイッチには，大別して時分割型スイッチと空間分割型スイッチがあり，それぞれに多くの方式が提案されています．そのうちの時分割型スイッチであるバニアン（Banyan）スイッチの概念図を図8.1.8に示します．この図は，すでにVCIがHCVで変換されたものとして描かれています．参考のために，図８中のBanyanスイッチの論理的動作を図７に示しておきました．

　

図8.1.６　ATM交換機の概念図

　

　このようにATM交換機群を多段に経過しながら，ATMセルはネットワーク内を転送されていくのです．すなわち，ATMネットワークは，その伝送帯域を仮想パスVPという概念で，伝送路を仮想チャネルVCという概念で認識するロジカルネットワークであると言うことができます．

　

図8.1.７　Banyanスイッチの動作図

　

　再び，図8.1.５のセルフォーマットの話に戻ります．PT（Payload Type ペイロードタイプ）は，ユーザデータセル・OAM関連セルなどATMセルの種類，輻輳の有無などのソース管理セルを表す3ビットのフィールドです．

　

図8.1.８　ATMスイッチの概念図

　

　CLP（Cell Loss Priority セル損失優先表示）は，輻輳など網の状態によってセル廃棄を優先させるか否かを表示する1ビットフィールドです．ここには1か0が入りますが，0は1より優先度が低く，輻輳時に廃棄されにくいことを表します．

　HEC（Header Error Control ヘッダ誤り制御）フィールドは，HEC以外のヘッダデータについて，生成多項式X⁸+X²+X+1のCRC（Cyclic Redundancy Check）符号を用いたBCS（Block Check Sequence）誤り訂正方式のために使われる８ビットフィールドです．

　

1.1.5　AAL(ATM Adaptation Layer)

　AALレイヤは，既に述べたようにSAR（Segmentation And Reassembly）サブレイヤでヘッダ部（SAR-PDU（Protocol Data Unit）ヘッダという），およびトレイラ部（SAR-PDUトレイラという）の各フィールドに1,0のコーディングを行うことで，以下のような4種類のサービスカテゴリーが定義されています．

クラスＡ　CBR（Constant Bit Rate 固定速度サービス）AALタイプ1として機能を実現しています．

クラスＢ　VBR（Variable Bit Rate 可変速度サービス）　AALタイプ2が想定されています．

クラスＣ　コネクション型VBRであるAALタイプ3とコネクションレス型VBRのAALタイプ4．

クラスＤ　コネクション／コネクションレス型VBRのAALタイプ5．なお，AAL5は，Cプレーンのシグナリングや，ATM-LANのIP over ATMに使われる標準的サービスタイプです．

　AALタイプとカテゴリーは，当初同一のものでしたが，発展の段階で変化して，別々の呼び名を持つに至っています．今後も，この部分には技術革新が注入されていくことでしょう．

　AALレイヤは，ATM方式の心臓部と言ってもよい重要なレイヤですが，詳細に過ぎるのでここでは省略します．

1.2　ATM-LAN

　1.1節で見てきたATM方式をLANに適用したものがATM-LANです．山梨大学のスーパーYINSはこの例です．LANにATM方式を取り入れる利点は，公衆ATM網B-ISDNの利点とまったく同様ですが，加えてB-ISDNが公衆網として普及してきたときにはLANと公衆網とがシームレスに接続されることになります．

　インターネットを流通する情報に音声や動画像などのいわゆるマルチメディア情報が増えるにしたがって「ブロードバンド」という言葉が目に付くようになりました．これは，主に家庭などダイアルアップ回線を使用してインターネットにアクセスする利用者にとって，64ｋｂｐｓとか128ｋｂｐｓというような低速の回線帯域が耐えがたいものになってきたために他なりません．このように，一般家庭等を包含する最終的な加入者線の帯域問題のことを「ラストワンマイル問題」などといってその解決策が議論されています．そういう時代背景の中で，改めて回線を敷設せず，既存の電話回線を利用して，かつ数Mbpsの帯域が利用できる（と言われている）DSL（ Digital Subscriber Line )が耳目を集めています．

第4節　ＣＡＴＶ

4.1　はじめに

　CATVは，その名のとおり放送用，特にＴＶ再送信用のネットワークでした．しかし，インターネットの普及に伴って，これにIP接続（インターネットのTCP/IPプロトコルパケットを伝送させること）をしようとする機運が高まってきました．特に米国ではCATVの普及率が65％以上と高く，各家庭に色々のネットワークを引き込むのではなく，一種類のネットワークを接続して利用するワンネットワークアクセスという思想がコンセンサスを得ているために，比較的帯域の広いCATVを中核的ネットワークと位置付けて利用しています．これには国土が広く，あれもこれも引きこむ不経済ということも預かって大きかったかもしれません．

　そういう歴史的背景の中でIEEEは，1997年にIEEE802.14プロトコルを制定しました．これを受けて1998年6月には，ITU-Tは，専門家グループSG9でケーブルモデムの仕様として「J.112」を発表致しました．このAnnex（附属勧告）として北米の業界コンソーシアムであるMCNS（Multimedia Cable Network System partners）が提案しているDOCSIS1.0（Data Over Service Interface Specifications）が認められて，普及を図ろうとしています．その他にも，日本（NEC）やヨーロッパから独自の仕様が提案されており，いずれもAnnexとして勧告されています．したがって，現段階では未だ世界標準とかデファクトスタンダードとかいう形にまとまってきているわけではなく，異なる方式間では相互接続が不可能になっています．それでも大勢は収斂してきていますので，ここでは独自方式には触れず，DOCSIS1.0を中心に簡単に紹介しておきます．

4.2　CATVネットワーク

　CATVは，ＴＶ放送の再送信ですから，通常は放送波を広帯域アンテナスタックで受信し，独自にチャネルを設定してVHF・UHF帯域の搬送波を6MHz信号波で変調して放送用ヘッドエンドから送出し同軸ケーブルで配信しています．この場合に使用される下り映像伝送周波数帯域は55MHz以上であり，最高周波数は350MHz，450MHzなど様々です．近年の都市型CATVでは最高周波数が750MHz程度のものが主流になっています．その周波数の割り当てのイメージ図を下に示します．図のように30MHz以下は雑音が多く，情報伝送にはそれ以上の周波数が使われます．

　図8.4.1　CATVのチャンネル配置　

　CATV網は，媒体が同軸ケーブルですから耐雑音性は本来高いのですが，加入者宅での管理が悪く，ケーブル先端が終端されていなかったり，インピーダンスが不整合であったりして電磁雑音を受信しやすく，ネットワークの広がりにつれてそれが加算されます．電気器具や市街雑音，不法電波など人々の生活によって生ずる雑音は主として低域側にあり，こういう雑音がネットワークを介して集められますので，これを流合雑音といいます．このような流合雑音を避けるために幹線部分を光ファイバで敷設し，加入者に近いところで同軸ケーブルに変換するハイブリッドCATVが都市型CATVとして現代では主流になっています．同軸ケーブル部分には増幅器が挿入され，分波による損失を補っています．

4.3　CATVＩＰのプロトコル構造

　インターネットに接続されたCATVネットワーク図を下の図に示します．まず，インターネットはUNI（User Network Interface）インターフェースを介しDSU（Digital Service Unit）やルーターによって終端され，CATVとの間でIP接続されます．

　この場合，クライアント端末から通信用ヘッドエンドへのデータの流れを「上り」，その逆を「下り」と言います．DOCSIS1.0では上り回線に55MHz以下の中心周波数で200KHzの整数倍で最大帯域3.2MHzを使用し，下り回線には55MHz以上の周波数で放送用に使われていない空チャネルのうち１チャネル（6MHz分）を使って双方向データ通信を行います．このように，この方式は伝送媒体は一本ですが，双方向通信が可能ですから非対称全二重方式の通信です．そして，上りはQPSK（Quadrature Phase Shift Keying）または16QAM（Quadrature Amplitude Modulatiom）方式のデジタル化を行って，およそ最大10Mbps（実効9Mbps）の帯域を確保しています．また，下りは64QAMまたは256QAM方式で変調して最大42Mbps（実効38.8Mbps）の帯域を得ています．このように非対称性を取っているのは，加入者のネットワーク利用は情報の出力量に対して入力量の方が多いという傾向を加味して設定したためです．

　図8.4.2　IP over CATV　

　上図のようにインターネットはCATV局のルーターで終端されます．インターネットを経由して到着したTCP/IPパケットは，DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）サーバーによってグローバルIPアドレスをローカルIPアドレスに変換され，ARP（Address Resolution Protocol）によって端末ケーブルモデムのMAC（Media Access Control）アドレスを解決した上で通信用ヘッドエンドにより変調されてイーサーネットフレームとしてCATV網内に投げ込まれます．端末モデムはそのフレームのMACアドレスを解読して自分宛であれば受信し，そうでなければ無視します．こうして自分宛のイーサーネットフレームを受信したモデムは受信端末にTCPセグメントパケットを渡して通信を終えます．受信端末のTCP層は，そのパケットの転送順序確認など信頼性をチェックしてコンピュータの上位層に渡し，最終的にアプリケーション層で出力され，人間の解読できる情報として画像・音声・キャラクタなどで表示します．

　一方，情報を発信したいクライアントは，上り回線の空き状態を見計らって接続要求パッケトを通信用ヘッドエンドに対して送信します．これに対して，ヘッドエンドはミニタイムスロットを設定してクライアントに対し使用許可を通知します．クライアントはこのタイムスロットを使って網内にフレームを送信します．その宛先がインターネットであれば，ルータが受け取り，DHCPサーバーからグローバルアドレスを借用してインターネットにIPデータグラムを転送します．

接続要求パケットが出された瞬間にあいにく他者が上り回線を使用中である場合があります．この場合にはパケットの衝突が発生しますので，動作を一時中断し，回線の空くのを待ちます．　

　インターネットプロトコルのIP層から渡されたIPデータグラムは，イーサネットであるIEEE802.3のデータリンク層に渡され，PMD（Physical Media Dependent）層を介して変複調されます．図では煩瑣を避けて省略していますが，DOCSIS1.0ではデータリンク層でイーサーネットフレームの暗号化プロトコルが規約化されており，56ビット共通鍵暗号方式の米国政府暗号標準DES（Data Encryption Standard）でカプセル化しています．

　CATVのIP接続サービスはこのように，下りに42Mbpsという広帯域の伝送帯域が得られることから，マルチメディアネットワークとして実に魅力的です．もちろん，このネットワークは媒体共有型ですから，多勢の人々が同時にアクセスしますと，輻輳を起こします．これで帯域が足りなくなるとすれば，それは地域の活力が著しく増している証拠ですから，そうなることがむしろ望ましいのです．

　CATVIP接続サービスの特長の第2は，これが地域のワンネットワークアクセス網として，地域全体を被っていることです．地域社会共有の基盤となっていることが地域づくりにとって極めてすぐれたリソースです．

第３に，この網は原則的に常時接続型であることです．公衆網のようにダイアルアップ接続ですと，ユーザーが接続行為を起こさないことにはインターネットに参加できません．通信相手がインターネットにログオンしているのかいないのかが他者から見て不明なのでは，コミュニケーションの取り方は限定的にならざるを得ません．その点CATVは原則的に常時接続型ですから，インターネットとしては理想的です．

　そして第４に，何と言っても安価であることが魅力です．CATVはTVの再送信という目的を既に遂行しているネットワークで，本来の役割は一応満足されています．いわばIP接続サービスはCATV事業者にとっては付加サービスですから，原則的に「余禄」に属します．したがって，多くの場合料金は定額制であり，ユーザーにとっては時間を気にしないで利用できるのがうれしいことです．

　このように，良いことづくめのCATVですが，過去に敷設されたCATV網の多くは完全同軸型の単方向システムであるものが多いようです．そういう場合には，インターネットサービスを追加するためにグレードアップコストが改めて発生します．そのような場合には，学校や公共施設，プロジェクト実施地域など，確実に需要のあるところから小さく始めるなどの工夫が必要になるかもしれません．

第5節　WDM

　光ファイバの価格はずいぶん安くなりましたが，先進国では労働力が高いために敷設費用が高く，結果的に使用料金が高くなります．そこで既設の光ファイバの帯域を有効に使うことによって実効的に価格を下げることが提案されました．それがWDM（ Wavelength Division Multiplexing ）技術です．
　下の図のように，光ファイバには１,３００nm付近と１,５５０nm付近にそれぞれ２００nm程度の波長にわたって0.2〜0.5ｄB/kmと伝送損失の低い部分があります．現在では，この波長帯の一波を使ってon/offによってデジタル信号を伝送しています．と言いますのは，光通信と言いながら現在の技術では光を一旦電気に変換して信号処理をしています．その光/電気変換デバイスの動作速度が数Gbpsに限定されているからに他なりません．そこで，一本の光ファイバにさまざまな波長のレーザー光線をつかって，それらを個別に光電変換することによって利用効率を高める方式をWDMというのです．この技術は，ここ一二年の間に急激に発達し，現在では数十GbpsのWDM回線が実用化されています．

　図8.5.1　光ファイバの伝送損失特性　

　WDMにおけるルーティングの問題は重要です．SONET/SDHと同様にMPLSを使って伝送していく方式などが現在盛んに研究されています．将来は光を電気に変換せずに最後まで光で伝えていく技術が完成することでしょう．

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