アナログテレビ放送の終焉 ： 8. デジタルケーブルテレビ関連技術およびサービス動向
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(2) 特集. アナログテレビ放送の終焉. 最も身近な映像サービスは「再 送信」である．ここでは，地上 波 放 送， な ら び に，BS 放 送 が 再送信される．前述したように， 「CATV」の起源でもある難視聴 対策のための再送信のほか，地上 波放送のチャンネル数が少ない地 方では，近隣の都市で受信した放 送信号をケーブルテレビで再送信 する 「区域外再送信」 も行われてい る． ま た， 総 務 省 は，2011 年 7 月の地上デジタル放送への完全移 行に備え，ケーブルテレビ利用促 図 -1 ケーブルテレビ接続・利用世帯数. 進施策をケーブル事業者に対して 打ち出した．従来，難視聴対策を除き，ケーブルテ レビを利用するには，原則多チャンネル放送への加 入が必要であった．これに対し， 「再送信」 のみを安. サービス. 価に提供する契約メニューが用意されるようになっ. 再送信. 地上波，BS放送の再送信．. た．さらに，家庭にある 2 台目，3 台目のアナログ 受信機の救済のため，アナログ放送終了から 2015 年 3 月末までの暫定措置として 「デジアナ変換」 （デ ジタル放送信号をアナログに変換後再送信するも の）が提供される予定である．利用者は，この暫定. 内. 容. 自主放送. 各社，各局が制作する自主制作番組．. 多チャンネル 放送. 映画，ドラマ，アニメ，ニュース等 の専門番組．STBで受信．. VOD. 利用者が好きなタイミングでコンテ ンツを視聴できるサービス．主なコン テンツは，映画，ドラマ，アニメ等． STBで受信． 表 -1 映像サービス一覧. 措置期間中に，アナログ受信機のデジタル受信機へ の置換などの対策を行う必要がある． 自主放送は，ケーブルテレビ事業者各社・各局が. は何度も視聴可）や，月額固定料金（見放題）などの. 独自に制作する自主制作番組で，地域に密着した内. サービスがある．多チャンネル放送と同様，STB. 容で構成されるのが特徴的である．コミュニティチ. を用いて受信する．. ャンネル （コミチャン） とも呼ばれる．. また近年では，このような映像配信サービスに加. 多チャンネル放送は，地上波や BS では放送さ. え，携帯電話を用いて外出先から録画予約を行える. れないさまざまな専門性の高い番組 （映画，ドラマ，. ようにしたものや，ポータル画面により，おすすめ. アニメ，ニュースなど）で構成され，専用の受信機. 番組情報や番組検索機能を STB 上で提供するサー. （STB： Set-Top Box）を用いて受信する．月額固定. ビスも開始されている．. 料金で数十チャンネルを利用できるパッケージメニ ューに加えて，追加料金でオプションチャンネルを. インターネットサービス. 選択できるのが一般的である．. 図 -2 に，有線系インターネットサービスへの加. VOD（Video On Demand）は，利用者が好きな. 入者の推移を示す．グラフ上段から，Cable（ケー. タイミングでコンテンツを視聴できるサービスで，. ブルテレビ），ADSL（Asymmetric Digital Sub-. 視聴ごとに課金するもの（1 回の課金で有効期間中. scriber Line），FTTH（Fiber To The Home）の加. 826 情報処理 Vol.52 No.7 July 2011.
(3) 8. デジタルケーブルテレビ関連技術およびサービス動向 入者数内訳をそれぞれ示す．. ケーブルテレビ関連技術. ADSL 加入者数が減少の一途を辿る中，ケーブ ルテレビによるインターネットは，順調にその加入. ここでは，ケーブルテレビネットワークを構成す. 者を増やしている．今後，有線系インターネット回. る 3 種類の方式として，HFC（Hybrid Fiber and. 線は，FTTH とケーブルテレビの 2 本に集約され. Coaxial） ，PON（Passive Optical Network）による. ていくものと考えられる．日本では，FTTH イン. FTTH，RFoG（RF over Glass）による FTTH を. ターネットが高速サービス （数百 Mbps ∼ 1Gbps）に. 紹介するとともに，それらの上でトリプルプレイサ. 特化しているのに対し，ケーブルテレビのインター. ービスを提供するための技術として，映像信号の伝. ネットは，速度別に料金設定を行うなど安価な料金. 送方式，IP 双方向通信方式，ならびに，ケーブル. でも加入できることが特徴となっている．. 電話方式をそれぞれ概説する．. ケーブル電話サービス. ケーブルテレビネットワーク. ケーブルテレビにおいても，電話サービス，特に. ケーブルテレビネットワークの最も典型的な形態. プライマリ電話（従来の固定電話と同等の位置づけ. である HFC を図 -3 に示す．ヘッドエンド （送出装置）. の電話）の導入が進んでいる．ケーブルテレビ事業. から中継地点 （ノード） までを光ファイバで結び，ノー. 者が自ら交換設備などの電話システムを構築してサ. ドから各世帯へは同軸ケーブルで分配する．一般に. ービスを提供する場合と，通信事業者がケーブルテ. 1 つのノード配下に数百から最大 2,000 程度の世帯が. レビ事業者向けに用意した電話システムを利用して. 収容される．受信側では，各世帯に引きこまれた同. サービス提供する場合とがある．後者については，. 軸ケーブルにテレビや STB を接続して映像信号を受. ケーブル電話サービスに加えて，同一通信事業者の. 信し再生する．また，同軸ケーブルは，ケーブルモ. 提供する携帯電話にも加入すると，ケーブルテレビ. デムや E-MTA（Embedded Multimedia Terminal. 電話と携帯電話との通話料が無料になるなどのサー. Adaper） といった宅内機器にも並列に接続される．ケ. ビスも提供されている．. ーブルモデムは，PC などに対してインターネット通. なお，映像，インターネット，電話のトリプルプ. 信を提供する．E-MTA は，ケーブルモデムと VoIP. レイに加えて，携帯電話サービスを含めたものを. アダプタが一体化されたもので，従来のアナログ電 話機を接続して電話サービスを提供する．. 「クワドラプルプレイ」 と呼ぶ．. HFC では，図 -4 に示すように，あらゆる （万加入 入）. Cable e. 4000. ADSL. FTTH. 種類の信号が高周波変調された後多重され る．日本では，下り方向（ヘッドエンドから. 3500. 各世帯に向かう信号）に 90MHz ∼ 770MHz. 3000. を，上り方向（各世帯からヘッドエンドに向. 2500. かう信号）に 5 ∼ 55MHz が用いられる．こ. 2000. れらの周波数帯域の中で，映像信号の配信や，. 1500. IP 双方向通信が行われる．. 1000. この限られた帯域の中で，前章で述べた. 500. さまざまなサービスが提供される．同一の信. 0 2 2007. 2008 8. 20 009. 2010 （年） （出典：総務省）. 図 -2 有線系インターネット加入者数の推移. 号を同時に配信する「放送」とは異なり，近年， VOD やインターネット通信といった利用者ご とに異なる情報を個別伝送するサービスが増. 情報処理 Vol.52 No.7 July 2011. 827.
(4) 特集. アナログテレビ放送の終焉. える傾向にある．この個別 情報の伝送は，利用者の数 だけ周波数帯域を占有する こととなる．このため，最 近の HFC ネットワークで は，ノードの数を増やして，. 1 ノードに収容する世帯数 を減らす傾向にある． ま た， 近 年 で は， 各 世 帯 ま で 光 ファ イ バ を 引く FTTH 型ケーブルテレビ ネットワークを導入するケ. 図 -3 HFC ケーブルテレビネットワーク. ーブ ル テレビ 事 業 者も増 えている．まず，PON に よ る FTTH を 図 -5 に 示 す．PON は，通信事業者 の FTTH ネットワークで 一般に用いられる方式で，. 1 本の光ファイバを光学的 な分岐・合成装置（スプリ ッタ）を用いて複数世帯で 共有するものである．通信 事業者の観点では，旧来の メタリックの電話線と同様 の概念で，電話局と各世帯 との間を 1 対 1 の光ファ イバで接続するのに比べて， 大幅なコスト削減が可能で，. 図 -4 HFC の周波数帯域使用例. FTTH の普及に貢献している．一方，ケーブルテ. それぞれ用いられる．このように PON では，IP. レビ事業者の観点では，1 本の幹線を複数世帯で共. 信号の伝送に専用波長が割り当てられており，高速. 有するトポロジは，HFC と同様のものとなってお. 通信が可能であることが特徴である．現在，各世帯. り，HFC と PON との間では，IP 双方向通信の制. 最大 1Gbit/s の通信速度が実用化されている．. 御方式に類似性が見られる．. 映像信号の受信側には，V-ONU（Video Optical. HFC で は 周 波 数 多 重 が 用 い ら れ る の に 対 し，. Network Unit）が用いられ，1.55 μm の波長に多重. PON では，波長多重が用いられる．IP 信号（イ. された高周波信号を同軸ケーブルに出力し，テレ. ンターネット）の上り方向に 1.31μm，下り方向に. ビや STB でこれを受信する．また IP 信号につい. 1.49 μm が，また，映像信号（図 -4 における高周波. ては，ヘッドエンドに置かれる OLT（Optical Line. 信号からインターネット，VOD，および，電話を. Terminal） と宅内に置かれる ONU（Optical Network. 除いたもの，すなわち下り方向のみ）に 1.55 μm が. Unit）との間で通信が行われる．なお，ONU は，上. 828 情報処理 Vol.52 No.7 July 2011.
(5) 8. デジタルケーブルテレビ関連技術およびサービス動向 述 の V-ONU と 明 確 に 区別するために D-ONU （Data Optical Network Unit）と呼ばれることも ある．ONU の後段には， HGW（Home Gateway） や PC などのインターネ ットデバイスが接続され る．HGW に VoIP 機 能 があれば電話機が接続で きる．なお，図 -5 の方式 は，3 つの波長を使うこ とから「3 波多重」とも呼 ばれる．. 図 -5 FTTH ケーブルテレビネットワーク（PON）. 図 -6 に，FTTH の 別 の 形 態 を 示 す．こ れ は RFoG（RF over Glass） と呼ばれるもので，同軸 ケーブルの中を流れる高 周波信号を，映像・IP 信 号含め丸ごと光信号に変 調して伝送する．その際， 下 り 信 号 に は 1.55μm を，上り信号には 1.61μm の波長をそれぞれ用いる． 受 信 側 で は，R-ONU （RFoG Optical Network. 図 -6 FTTH ケーブルテレビネットワーク（RFoG）. Unit）により光信号と高 周波電気信号との相互変換を行い，HFC と完全に同. あるなど）を活用したシステムとはいえない．. じ信号として宅内に分配する．. なお，RFoG と PON との間では異なる波長が用. このように RFoG は，HFC を FTTH 上でエミ. いられているため，両者を併用することも可能であ. ュレート（模擬）したものであるため，すでに HFC. る．このとき，RFoG の上り・下りと，PON の上. でネットワークを構築してきたケーブルテレビ事業. り・下りとで 4 波長多重となる．よって，HFC から. 者が，端末設備や宅内機器はそのままに，段階的に. RFoG に移行した後，さらに PON へとアップグレー. FTTH に移行する，あるいは，HFC と FTTH と. ドするネットワーク更新シナリオも考えられている．. が混在したネットワークを構築するのに適した方式 である．その反面，伝送速度は HFC に準ずるため，. 映像信号の伝送. 光ファイバのもつポテンシャル （たとえば，PON で. ここでは，表 -1 で列挙した映像サービスについ. は，1 つの D-ONU が最大 1 Gbit/s の通信が可能で. て，再送信，自主放送，多チャンネル放送，および，. 情報処理 Vol.52 No.7 July 2011. 829.
(6) 特集. アナログテレビ放送の終焉. VOD の順に技術方式を概説する．. 号の受信にはトランスモジュレーション方式による. 再送信には，放送波をそのまま流す「パススル. 再送信と同様，STB が必要である．. ー方式」と，放送波をいったん復調した後 ITU-T. VOD については，前述の多チャンネル放送など. 2）. に 基 づ き 90MHz ∼ 770MHz の QAM. と同様の QAM による伝送が基本となるが，利用者. （Quadrature Amplitude Moduration，高周波変調. の要求に応じて個別に映像信号を伝送するための制. の際に，位相と振幅の両方を使って情報を表現す. 御信号（リクエスト／レスポンス）の伝送が必要とな. る高効率変調方式）で再変調する「トランスモジュ. る点が異なる．制御信号には，日本では，IP 通信が. レーション方式」の 2 方式がある．パススルー信. 用いられる．このため，VOD に対応した STB には，. 号の受信には，市販のテレビ受信機が使用できる. IP 通信のためのケーブルモデムが内蔵される．STB. が，QAM 信号の受信には STB が必要となる．地. から VOD サーバに VOD のリクエストが送信され. 上デジタル放送に対しては，通常両者が併用される．. ると，ヘッドエンドではそれに応じて特定の伝送帯. また，中間周波数として 1 GHz 以上の帯域を使用. 域を割り当て，受信に必要な情報（周波数や ID）を. する BS デジタル放送については，HFC ケーブル. レスポンスとして STB に返すとともに，映像信号. テレビネットワークでは，その帯域幅の制約（上限. を QAM 変調して送信する．STB はこのレスポン. 770MHz）のためパススルー伝送ができず，QAM. ス信号に従ってチューナを制御し映像信号を受信す. によるトランスモジュレーション伝送が行われる．. る．このように VOD では，同時行う映像伝送の本. この場合，BS デジタル放送の受信には STB が必. 数に相当する帯域幅が必要となる．このため，各ノ. 要となる．一方，FTTH では，映像信号の伝送に. ードでの想定される VOD の最大使用率などに基づ. は 1.55μm の独立波長を適用し伝送帯域が十分に広. き，VOD のために確保する帯域幅を設計する必要. いため，BS のパススルー再送信することが可能で. がある．. 勧 告 J.83. あり，BS 受信に STB が不要であることが大きな 特徴となっている．. IP 双方向通信. 自主放送では，ケーブルテレビ事業者が制作した. 本節では，IP 双方向通信について，HFC（図 -3）. 番組をヘッドエンドにおいて MPEG-2 により圧縮符. および RFoG（図 -6）での方式と，PON における方. 号化し，MPEG-TS（TS：トランスポートストリーム）. 式とを概説する．. に格納した後，地上波デ 形式 （188 バイトのパケット）. ま ず，HFC お よ び RFoG で は， ケ ー ブ ル モ デ. ジタル放送と同様の OFDM（Orthogonal Frequency. ムを用いて IP 双方向通信が行われる．ケーブル. Division Multiplexing） ，ならびに，QAM で変調し. モデムの標準方式は DOCSIS（Data Over Cable. て送出する．これにより，自主放送は市販のテレビ. Service Interface Specification）と呼ばれる．. 受信機および STB のどちらでも受信可能である．. 図 -3 に 示 す 通り，宅 内に 置 か れ たケーブ ル モ. 多チャンネル放送については，まず，番組信号. デ ム と ヘ ッ ド エ ン ド の CMTS（Cable Modem. が MPEG-2 で圧縮され，MPEG-TS に格納された. Termination System） とが対になり，分配型のトポロ. 状態で番組配信会社からヘッドエンドまで専用回線. ジを持つケーブルテレビネットワーク上で 1 対 1 の. や通信衛星回線を用いて供給される．その後，各ケ. 双方向個別通信を実現する．. ーブルテレビ事業者の番組編成に合わせて MPEG-. まず，下り方向（CMTS からケーブルモデムへの. TS の多重構造を再構成する．これは，通称「リマ. 通信）については，IP パケットを（MPEG-TS と同. ックス（Remultiplexing の略） 」と呼ばれる．再構成. サイズの）188 バイトのパケットに格納し QAM 変. された MPEG-TS は QAM 信号に変調されて，ネ. 調してケーブル網上で同報配信する．1 つのパケッ. ．QAM 信 ットワーク上に出力される（図 -4 参照）. トは，回線を共有するすべての世帯に一斉に届くこ. 830 情報処理 Vol.52 No.7 July 2011.
(7) 8. デジタルケーブルテレビ関連技術およびサービス動向 ととなるが，ケーブルモデムは，自分宛に届いたパ. ムがケーブル網側の CMTS と通信を行って IP 通. ケットのみを取り出して，IP パケットをイーサネ. 信を確立する．VoIP コーデックがデジタル音声信. ットに出力する．. 号と電話機からのアナログ音声信号との変換を，ま. 上り方向については，TDMA（Time Division. た，VoIP プロトコルスタックが電話機からの制御. Multiple Access）アクセス制御が行われる．すな. 信号を SIP に変換して VoIP 電話網の制御を行う．. わち，CMTS が，各ケーブルモデムに対して送信. E-MTA の内部構成例として，ITU-T 勧告 J.126. タイミングを制御し，ケーブルモデムは許可され. の E-MTA ブロックダイアグラムを図 -7 に示す．. たタイムスロットにおいて IP パケットを QPSK （Quadrature Phase Shift Keying）または QAM 変. 次世代サービス動向. 調して送出する． ケーブルモデムの最新規格 DOCSIS 3.0 では，複. これまでのケーブルテレビサービスは，すでに述. 数の帯域を束ねて使用する通称ボンディングがサ. べたように，映像・インターネット・電話がセット. ポ ー ト さ れ る． ボ ン デ ィ ン グ 数 に つ い て は 仕 様. になり，長らくトリプルプレイとして提供されてき. 上の上限はないが，4 や 8 が一般的である．なお，. た．ケーブルテレビ事業における競争環境の激化を. DOCSIS 3.0 では IPv6 や IP マルチキャストもサポ. 考えると，サービスの差別化・高度化が不可欠であ. ートされる．表 -2 に，DOCSIS 3.0 規格の主要諸. るが，これには，以下の 2 点が重要となる．. 元を示す．. まず，トリプルプレイにおける各サービスを独立. これに対し，PON における IP 双方向通信では，. のままセット提供するのではなく，サービス間の連. 図 -5 に示す通り，ヘッドエンドに置かれる OLT. 携・融合を行って，より便利で魅力あるサービスと. と宅内に置かれる ONU との間で通信が行われる．. することが必要である．. ONU は，1.49 μm の下り IP 信号の中から自分宛. 次に，インターネット技術の進化に迅速に対応す. の信号のみを抜き出してイーサネットに変換し出力. ることもサービスの高度化に不可欠である．インター. するとともに，イーサネットから入力された信号を. ネットサービスはめまぐるしく進化しており，マイク. 1.31μmの上り信号に変換して光ファイバ上に送出. ロブログ，リモートストレージ，ライブビデオストリ. する．上り方向の送出においては，OLT から ONU. ーミングといった新たなサービスが日々登場している．. に対して TDMA によるタイミング制御が行われ，. このような状況の中，ケーブルテレビ関連技術. 他の世帯の ONU からの上り信号との衝突を避ける． このように，HFC および RFoG における CMTS とケーブルモデムとの関係は，PON における OLT. DOCSIS 項目 バージョン. 値. 3.0. 6MHz×. と ONU との関係に対比して考えることができる．. DS＊ 帯域幅 変調方式 最大物理速度. ケーブル電話 （VoIP）. 42.8Mbps× （256QAM）. HFC や RFoG ネットワークでのケーブル電話サ ービスは，一般に DOCSIS 技術を応用した IP 電話. US＊ 帯域幅 変調方式. （VoIP）である．宅内の同軸ケーブルに VoIP アダ. 1600，3200，6400 kHz QPSK，8QAM，16QAM 64QAM，128QAM. プタを接続し，そこに電話機を接続する形態となる．. （S-CDMAのみ）. VoIP アダプタは通称 E-MTA と呼ばれ，ケーブル. 物理速度. モデムおよび VoIP のためのコーデックやプロトコ ルスタックが内蔵されている．内蔵ケーブルモデ. 64QAM，256QAM 30.3Mbps× （64QAM）. 30.7Mbps× （6400 kHz幅，64QAM時）. 表 -2 ケーブルモデム規格 DOCSIS3.0 の主要諸元. （＊ DS : Downstream, US: Upstream）. 情報処理 Vol.52 No.7 July 2011. 831.
(8) 特集. アナログテレビ放送の終焉. の標準化を行っている一般 社団法人日本ケーブルラボ が，次世代 STB の標準技術 3）. 仕様を策定した ．この次世 代 STB は，オープンなアプ リケーションプラットフォー ムを搭載し，さまざまな付加 価値サービスをソフトウェア により柔軟に提供可能なこと が最大の特徴である．ここで 期待される次世代サービスと しては，主に以下の 3 点が挙 げられる． • テレビ視聴の高度 化（例：番組連動ウ. 図 -7 E-MTA の内部構成例. ィ ジ ェ ッ ト，SNS 連携テレビ視聴） • 移動体デバイスと の連携（例：モバイ ルコンテンツ視聴， スマートフォン録画 予約） • ホームネットワーク 機器との連携（例：. 図 -8 次世代 STB によるサービス高度化イメージ. NAS によるコンテ ンツ宅内共有，タッチパネルリモコン） 次世代 STB によるサービス高度化のイメージを 図 -8 に示す．. 今後の展望 ケーブルテレビは，同軸ケーブルという古くからあ る線路を利用してネットワークを構築していることか ら，一見，古典的なシステムと見られがちである．し. ブルテレビの大きな資産である．今後，この強みを活 かした次世代サービスのさらなる発展が期待される． 参考文献 1） 放送ジャーナル社：日本のケーブルテレビ 2010〈Part2〉，月 刊放送ジャーナル，No.12, pp.28-42（Dec. 2010）． 2） ITU-T Recommendation J.83 : Digital Multi-programme Systems for Television, Sound and Data Services for Cable Distribution（Dec. 2007）． 3） 日経ニューメディア：Android アプリが動く次世代 STB が 2012 年に登場へ，日本ケーブルラボが標準仕様 （http://itpro.nikkeibp. co.jp/article/NEWS/20110406/359168/） （6. Apr. 2011） ． （2011 年 4 月 22 日受付）. かしながら，実際には，光ファイバ網に十分対抗可 能な性能を有するのみならず，次世代サービスの実 現に向けた進化を続けている．さらに，日本全国の. 4,500 万世帯をカバーするホームパスを有し，その中 で 2,400 万世帯にはすでに接続済みであることがケー. 832 情報処理 Vol.52 No.7 July 2011. 宮地悟史 ■ [email protected] 1995 年 KDD 入社．以来研究所にて動画像圧縮符号化，IP ビ デオ伝送などの研究開発に従事．2008 年より KDDI 本社にて， 映像サービス高度化に関する技術開発に従事．現在，メディ ア・CATV 推進本部にて次世代ケーブル技術の開発，標準化 に従事．博士（工学）．.
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