29年 第2回 「設備」



29_2_setubi_1_(1).png

問1
(1)
ア:⑨ LX
イ:⑥ XFP
ウ:④ アバランシホトダイオード
エ:⑫ 光アイソレータ

補足
・ギガビットイーサネットワークの規格
規格名伝送速度伝送媒体最大伝送距離伝送符号
1000BASE-SX
IEEE802.3z
1.25GbpsMMF(波長:850nm)550m8B10B符号
1000BASE-LXMMF(波長:1310nm)550m
SMF(波長:1310nm)5km
1000BASE-CXSTP25m
1000BASE-TIEEE802.3ab1GbpsUTP (CAT5)100m8B1Q4符号

(用語: MMF:マルチモードファイバ SMF:シングルモードファイバ)

アバランシフォトダイオード:アバランシェ効果(なだれ効果)を利用した光電子増倍作用により高受光感度、高速応答を実現したフォトダイオード
光アイソレータ:光を一方向だけに伝え、逆方向の光を遮断する電子部品



29_2_setubi_1_(2)i.png

(2)
(ⅰ)
答え:②
解説
②線形中継器を用いた多中継のWDM伝送システムにおいて伝送距離を制限する要因には光の信号対雑音比の劣化と波形劣化があり、信号対雑音比の劣化 (正:波形劣化) は、主に線形中継器の非線形光学効果に起因して発生する。

補足
WDM(波長分割多重:Wavelength Division Multiplexing):1心の光ファイバに複数の波長を多重・分離することにより複数の光信号や上りと下りの光信号を同時に送受信可能とする光通信方式。WDMは波長の密度によって、CWDM (Coarse WDM)DWDM (Dense WDM)の2種類が存在する。

波長密度波長波長間隔(周波数間隔)波長数伝送距離コスト用途
CWDM粗い1.29μm~1.61μm20nm 間隔最大16波長短い(50km程度)安い同一都市の拠点間
DWDM1.55μm
(193.1THz)
12.5GHz、25.0GHz、
50.0GHz 又は 100GHz
最大1000波長程度長距離高い都市間・国家間

参照:波長多重の詳細(総務省):
https://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/catv_system/pdf/070315_1_sa1_4.pdf

・WDMシステムの構成
<送信側>
SDH/SONETの信号やイーサネット信号などのクライアント信号をトランスポンダでWDMで多重化する各波長の光信号に変換し、光合波器で多重化して伝送路に送出する
<線路>
WDM信号は、線形中継器で光増幅される
<受信側>
WDM信号を分波器で各波長の光信号に分け、トランスポンダを介して元のクライアント信号に復元する
WDM_system2.png

トランスポンダ:SDH/SONET装置などのクライアント信号とWDM装置に入出力される各波長の光信号を相互変換する装置
光合分波器:WDMで利用させる装置。波長の違う光を合成させたり、分波させたりする装置

線形中継器:受信した光パルスを電子信号に変換せずに増幅行う中継器。光信号をそのまま増幅するため、累積したひずみや雑音などを整形することはできない。3R機能のうち、等化増幅のみを行う。

ASE(Amlified Spontaneous Emission)雑音(自然放出光雑音):増幅器自らが発している自然放出光を自らが増幅してしまい発生する雑音

信号対雑音比(SN比):信号(Signal)と雑音(Noise)の比率のこと。通信回線等の品質の指標となる値。


類題
26年第2回(設備)問1(2)(i):基幹系光ネットワークにおける波長分割多重技術




29_2_setubi_1_(2)ii.png

(ⅱ)
答え:②
解説
① OTNでは、光の波長単位で通信路が設定され、通信路の終端を行うOXC (正:WDM) 、光のままクロスコネクトを行いメッシュ状ネットワークに適用するOADM (正:OXC) などの装置が用いられる。

② 正しい

③ OTNでは、OCh (正:OMS) といわれる論理的な通信路が設定される。OCh (正:OMS) は、光多重セクションとして定義されており、波長多重信号が合分波されるごとに終端される。

④ OChのフレームは、OChのオーバヘッド、各種のクライアント信号を収容する可変長のペイロード、誤り訂正符号としてFCS (正:FEC) を挿入するフィールドから構成されている。

補足
OTN(Optical Transport Network: 光伝達網):バックボーンネットワーク(コアネットワーク、基幹ネットワーク)においてWDM技術を使って長距離・大容量の光通信を行うための通信規格。従来ポイントツーポイントの構成だったWDMを、網(多地点での通信)での利用に対応させる技術やIPやイーサネットなどの複数のクライアント信号を統一的に扱えるようにする技術が標準化されている。

・OTNで使用される光装置
従来の伝送装置では、光から電気信号に一度変換してから経路処理を行っていたが、OTNで使用される装置は、光信号のまま経路切り替えや分岐/挿入をすることが可能になっている
WDM(Wavelength Division Multiplexing:光多重装置):波長の異なる複数の信号を1つに束ねて一本の光ファイバに送出したり、多重化された光をそれぞれの波長の信号に分離するための装置
OADM(Optical Add/Drop Multiplexer:光分岐挿入装置):光信号の分岐/挿入を行う装置
OXC(Optical Cross Connect:光クロスコネクト装置):光接続の切替を行う装置

opt_device.png

・OADMネットワークの構成例
各OADM装置は、波長ごとにAdd、Drop、Throughすることができるため、OADM装置間でAdd、Dropする波長をを決めておけば、リング状に構成したネットワークで任意のOADM装置間の通信が実現できる。


・OTNにおけるノード間のセッションについて
 OCh(Optical channel/光チャネル):波長単位でノード間に割り当てられる信号の通路。トランスポンダで終端する
 OMS(Optical multiplex section/光多重セクション):Ochが多重化装置に束ねられた通路。多重化装置で終端する
 OTS(Optical transmission section/光中継セクション):中継装置ごとに確立されるセクション。線形中継装置が終端する

OTN_range.png

・OTNレイヤとフレーム構成について
 ・OH(OverHead(オーバーヘッド))の役割
 OCh(Optical channel/光チャネル):光チャネルごとの保守機能をサポートするためにOch OHを持つ
 OMS(Optical multiplex section/光多重セクション):多重セクションの保守や運用機能をサポートするためにOMS OHを持つ
 OTS(Optical transmission section/光中継セクション):中継セクションの保守や運用機能をサポートするためにOTS OHを持つ
 OPUk(Optical channel Payload Unit/光チャネルペイロードユニット)
 ODUk(Optical channel data unit/光チャネルデータユニット)
 OTUk(Optical transport unit/光伝送ユニット)

OTN_layer_and_frame.png

類題
26年第2回(設備)問1(2)(ii)基幹系光ネットワークにおけるOTNの特徴




29_2_setubi_1_(3)i.png

(3)
(ⅰ)
答え:④
解説
①②③正しい
④ SIPには、呼制御の機能及び音声や画像などのメディアデータを転送する機能はあるが、メディアデータを制御する機能がないため(※)、RTPなどの他のプロトコルと組み合わせて利用されている。(※一般的にSIPは呼制御、メディアデータの転送にはRTP、メディアデータの制御にはRTCPが使われる。)

補足

SIPメッセージの例(INVITEメッセージ)
SIPメッセージは下記のように、テキストベースのメッセージでやり取りされる。

INVITE sip:bob@biloxi.example.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/TCP client.atlanta.example.com:5060;branch=z9hG4bK74b43
Max-Forwards: 70
Route:


URI(UniformResourceIdentifier):機器やサービスを一意に特定するための識別子。URLやURNなどを総称してURIとしている。
SIP-URI:SIPで使用されているURIは、下記のような形式を持つ。

sip:xxx@yyy:zzz
 xxx=ユーザ名
 yyy=ホスト(ドメインまたはIP)
 zzz=ポート番号


RTP(Real time Transport Protocol):音声や映像などのデータストリームを配送するためのプロトコル
RTCP(Real time Transport Control Protocol):RTPのフロー制御を行うためのプロトコル。RTT(伝送往復時間)やパケットロスなど伝送品質に関する統計情報を集め、配信元などへ送信する。





29_2_setubi_1_(3)ii.png

(ⅱ)
答え:③
解説
① プロキシサーバはSIPメッセージ処理に関する状態(ステート)を保持するか保持しないかで分類でき、ステートを保持するものは、一般に、ステートレス(正:ステートフル)プロキシサーバといわれる。

② リダイレクトサーバは、一般に、ユーザエージェントクライアント(UAC)からのリクエストに対して、メッセージ内の宛先のアドレスを移動先のアドレスに変更した後、これをレスポンスに含めて移動先のユーザエージェントサーバ(正:ユーザエージェントクライアント(UAC))に送信する。

③ 正しい

④ IPネットワーク上のUACの位置情報は、一般に、レジストラ(正:ロケーションサーバ)で保持され、レジストラ(正:ロケーションサーバ)は問い合わせに応じてロケーションサーバ(正:プロキシサーバやリダイレクトサーバ)などへ位置情報を提供する。

補足


UA(User Agent)について
UAC(User Agent Client):通話などのリクエストを開始したUA
UAS(User Agent Server):リクエストを受けた側のUA

SIPのシステム構成
一般的に、レジストラ、プロキシサーバ、リダイレクトサーバは、1台のSIPサーバに包含されており、リクエストや状況に応じて各サーバとして動作する。ロケーションサーバは、位置情報等を保持するデータベースとしての機能を有している。
SIP_structure.png

各サーバとしての機能
-レジストラ
レジストラは、UAからの新規登録や更新、削除などを受け付け、ロケーションサーバの内容を変更する。
SIP_registra.png

-プロキシサーバ
プロキシサーバは、通常のセッション開始時に動作する。UACからのリクエストに対してロケーションサーバに問い合わせを行いUASの場所を特定した後、UASの呼び出しを行いセッションを確立する
SIP_proxy.png

-リダイレクトサーバ
リダイレクトサーバは、UASが移動していた場合に動作する。UASの移動先の情報をUACに返答し、UACから直接UASにセッションを繋げるように促す。
SIP_redirect.png







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