H-AP-1 時空間マップ型Web検索技術「Dig-A-Map」
目次
ホットな研究開発成果
コンテンツ・アプリケーション技術
Copyright © 2011 NTT
ホットな
研究開発成果
コンテンツ・アプリケーション技術
時空間マップ型Ｗｅｂ検索技術 「Ｄｉｇ-Ａ-Ｍａｐ」
情報検索 ポータル 地図情報 NTTサイバーソリューション研究所概
要
特
徴
利用シーン
「場所」と「時間」と「キーワード」を操って、目的の文書を高速に探すことができるWeb検索サー ビスです。注目する「場所」と「時間」を決めると、特徴的な「キーワード」 と、その「キーワード」 に関連する情報の地理的な分布状況を知ることができます。さらにその「キーワード」と、注目 した「場所」と「時間」の範囲に関連する情報を含むWeb文書の検索を行うことができます。「こ の辺りに何か面白いものはないか」といった漠然とした検索要求に対して、着目した範囲内 で 特徴的なキーワードを持つ文書を見つけ出すことができます。 ■ 「キーワード」に加えて、「場所」と「時間」の注目範囲を指定できるWeb検索サービスです。 ■ ある場所・時間に特有なキーワードを発見することができます。 ■ キーワードについて、注目度の高い場所を探すことができます。 ■ ある地域の特性のような特定の地点に結びつかない情報も探すことができます。 ■ 「この辺に何かないかなぁ」といった漠然とした検索要求に応えます。 ■旅行のプランニング 次の旅行先は4月に三浦半島。三浦半島と言えば？ この夏休みは、「蛍」が見たい！いつ、どこに行ったら見られるの？ ■「場所」 「時間」限定のWebブラウジング 坂本龍馬で検索したら、こんなところが赤くなった！どうして！？ 去年の桜前線、どれぐらいの季節だったのかな。 ■ご当地情報探索 うちの街のこんなものが話題になってる！？三浦半島で桜？
時間・場所に関する
キーワード
場所に関する
情報の分布
河津桜の名所
があるんだ！
江の島 水族館 河津桜 海軍 カレー まぐろ H-AP-14月の三浦半島
といえば？
© 2011 Google -地図データ © 2011 © 2011 Google -地図データ © 2011ZENRIN-H-PF-1 H-PF-2 H-PF-3 仮想化環境のためのクラスタストレージ技術「Sheepdog」 インテリジェント暗号 スマートフォン向けシンクライアント技術
目次
ホットな研究開発成果
情報流通プラットフォーム技術
著作権管理・決済・配信などの電子商取引やコンテンツ流通ビジネスに不可欠な共通機能を実現するための技術
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ホットな
研究開発成果
情報流通プラットフォーム技術
*1 Linuxは、Linus Torvalds氏の米国およびその他の国における登録商標または商標です。 *2 KVM: Kernel-based Virtual Machine
仮想化環境のためのクラスタストレージ技術 「Ｓｈｅｅｐｄｏｇ」
仮想化 ストレージ NTTサイバースペース研究所概
要
特
徴
利用シーン
Sheepdogは、Linux*1の標準仮想化機能QEMU/KVM*2を使って、複数の汎用PCサーバで構 成される仮想化インフラストラクチャを実現するためのクラスタストレージ技術です。PCサーバ を集約して巨大なストレージプールを構築し、必要な容量のストレージリソースを切り出して仮 想マシンからディスクとして利用することができます。また、障害時の復旧、構成変更時の最 適化を自動的に行うため、低い管理コストで運用することができます。さらにPCサーバを追加 することで段階的に性能・容量を拡張することも可能です。 ■ 複数のマシンに冗長化してデータを保存している、高信頼なストレージシステム ■ 自律的に動作するため、低い管理コストで運用することが可能 ■ サーバを追加することで、段階的に性能・容量を拡張可能 ■ オープンソースとして開発が進められ、Linuxの仮想化機能KVMに採用済み ■ OpenStackやlibvirtなどの管理ソフトウェアから利用可能 ■ Infrastructure as a Service環境の構築 ■ 仮想マシンを用いたホスティングサービス ■ 大規模な社内システムのサーバ統合 ■ オンラインで提供するストレージサービス 故障マシンを検知し、 失ったデータを自動復旧 追加されたマシンを認識し、 データを自動的に負荷分散 PCサーバ台数を 数百台まで拡張可能 任意のサイズの仮想ディスク を作成可能 Windows Linux Windows Solaris LinuxCPU、ディスクの有効活用で
コストを削減
自律的なシステムなので
運用が簡単
PCサーバ 仮想ディスク Sheepdog システム H-PF-1Copyright © 2011 NTT
ホットな
研究開発成果
NTT研究開発この一年（2011年報）情報流通プラットフォーム技術
インテリジェント暗号
データ暗号化 アクセス制御 コンテンツ配信 NTT情報流通プラットフォーム研究所概
要
利用シーン
インテリジェント暗号は、暗号・復号のメカニズムの中に高度なロジック（論理）を組み込むこと が可能であり、暗号機能により、きめ細かいデータ送受信制御を行うことができる、全く新し い「賢い」暗号です。 例えば、この書類は「部長または人事部の課長だけが閲覧できる」といった設定をデータにす ることができ、クラウド上での機密性の高い情報の流通が促進されます。 ■ アクセス制御情報がデータと一体化していて、そのままクラウドなどに流通可能です。 ■ 復号できる人を決めずに復号条件だけを決めて、暗号文を作ることができます。 ■ 暗号化とは独立に、後から復号鍵を作ることができます。 ■ 双線型写像ベクトル空間という数学手法を開拓し、利便性と安全性を実現しました。 ■企業における機密情報流通システム ■柔軟な閲覧条件が設定できるコンテンツ配信 H-PF-2暗号化
・人事部
・課長
鍵生成局
属性鍵取得
閲覧可能
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --OR
部長
AND
人事部 課長
インターネット
古代 1969頃 1976 2010クラウドコンピューティング
公開鍵暗号
共通鍵暗号
インテリジェント暗号
手紙
2006頃通信の発展と暗号の発明
-AND 人事部 OR 部長 課長 NOT特
徴
・インテリジェント暗号の方式は、NTTが三菱電機株式会社と共同開発し、2010年7月に報道発表を行い ました。Copyright © 2011 NTT
ホットな
研究開発成果
情報流通プラットフォーム技術
スマートフォン向けシンクライアント技術
スマートフォン シンクライアント クラウド NTT情報流通プラットフォーム研究所概
要
利用シーン
スマートフォン端末が急速に普及し、ノートPCの代わりになりつつあります。情報漏えい対策と してPCベースのシンクライアント技術がありますが、小画面タッチパネルからの操作性の課題 が残っているため、スマートフォン端末の特長を活かしたモバイルシンクライアント技術が求め られています。本技術は、Androidをサーバ側で動かすシンクライアント技術です。スマートフォ ン端末からサーバ上のAndroidデスクトップ画面を覗き、タッチパネル、カメラ、GPS、加速度、 SDカードなどの強力なデバイスを活用する仕組みにより、従来技術のセキュリティレベルを維 持しながら、スマートフォンらしい操作感を実現し、生産効率の向上効果を発揮します。 ■ Android、iPad/iPhone、Windows Mobileなどの端末に対応できます。 ■ 端末本体のセンサ、カメラ、マイクと連携し、ジェスチャーなどの操作も可能です。PCの画面 転送と違い、スマートフォンならではの機能と操作感が得られます。 ■ 仮想端末に保存されたデータ（センサログ、写真など）は、クラウドの大規模分散処理技術 により、さまざまな付加価値処理を高速に実現します。 ■ 擬似SDカードとしてNFS*1マウント機能を実現し、ファイルシステムの抽象化により、上位の アプリから透過的に読み書きできます（専用API*2は不要）。 ■社内情報が含まれた地図を社内サーバに収容し、端末のGPS情報と連動しながら画面イ メージだけ端末に転送するため情報漏えいのリスクを抑えます。 ■サーバ側でQRコードに基づいて社内の関連情報を抽出し、結果の画面を転送します。 ■顧客の電話帳を本体端末にインポートせず、遠隔参照により電話がかけられます。 ■カメラで撮った機密写真は本体に保存せず、直接ネットワークのHDDに書き込みます。 H-PF-3特
徴
● 現在地 顧客A 長期未納 顧客B 料金募金員 ××太郎 ××太郎の部署との取引履歴 2008/11 アプリ開発発注 2009/05 見積書発行 2010/04 会社訪問 DaaS利用シーン1 DaaS利用シーン2 データセンタ Android仮想イメージ 遠隔アプリ 仮想センサ ドライバ 物理端末（Android, iPad, iPhone, WMなど） 専用 クライアント アプリ 各センサ NFS 一般 アプリ 仮想 SD DaaS オンライン ストレージ 画面 転送 センサ 情報 営業マン 仮想SD利用シーン1 仮想SD利用シーン2 電話アプリ 外付け SD カメラアプリ 外付け SD HDD 顧客電話帳 Cloud SD 本体 データセンタ HDD 写真ファイル Cloud SD 本体 データセンタ 社内の ホワイトボード など DCファシリティ インフラ基盤 リモート監視・運用 物理サーバの最適配分 武蔵野市 （東京） 厚木市 （神奈川） クラウド基盤 AP研究開発基盤*1 NFS: Network File System
*2 API: Application Programming Interface
ホットな研究開発成果
通信ネットワーク技術
H-NW-1 H-NW-2 H-NW-3 H-NW-4 H-NW-5 H-NW-6 H-NW-7 H-NW-8 H-NW-9帯域保証、高速通信の核となる光、ワイヤレス、衛星などのネットワーク基盤を実現する技術
IPTVのお客さま体感品質を監視する「QoE評価エージェント」 将来網ビジョンと設計指針の標準策定 光パスとIPの統合制御による仮想ネットワークの構築 トランスポートネットワーク基盤技術 クマゼミ対策ドロップ光ファイバ 高電圧直流給電システム 世界初1Gbit/s超のマルチユーザMIMOリアルタイム伝送 光周波数利用効率に優れたエラスティック光パスネットワーク「SLICE」 10G-EPON用制御LSI目次
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ホットな
研究開発成果
通信ネットワーク技術
ＩＰＴＶのお客さま体感品質を監視する 「ＱｏＥ評価エージェント」
IPTV QoE 品質管理 NTTサービスインテグレーション基盤研究所概
要
特
徴
利用シーン
IPTV*1サービスを利用するお客さまが体感する品質（QoE*2）を、STB*3などのお客さま端末内 に組み込んだソフトウェアにより推定する「QoE評価エージェント」技術を研究開発しました。 オペレーションセンタなどから、お客さま一人一人のQoE情報を遠隔監視することにより、お客 さま申告発生時の迅速な状態確認や、お客さま申告に先立つ適切な品質管理の実現が期 待できます。 ■ 「映像が乱れる」など、定性的表現で寄せられるお客さま申告を客観的な指標で数値化 ■ 受信パケットのヘッダ情報のみを用いて品質を推定するため、計算処理負荷が非常に軽く、 お客さま端末内に組み込み可能 ■ 損失したパケットが属する映像フレーム種別ごとに異なる劣化伝播長を推定することによ り、MDI*4などの既存技術と比較して、高精度な品質推定を実現 ■ 2011年に国際標準化提案予定 ■ 特別な品質測定器を設置することなく、IPTVサービスを利用するお客さま一人一人の品質 が把握可能になるため、サービス運用管理業務を効率化 ■ 具体的には、①お客さま申告発生時の迅速な状態確認、②故障原因の推測、③サイレン トクレーム回避による顧客満足度の維持・向上が期待されます。*1 IPTV: Internet Protocol TeleVision *2 QoE: Quality of Experience *3 STB: Set-Top Box
*4 MDI: Media Delivery Index （RFC4445で規定される品質尺度）
IPTV-STB ネットワークインタフェース OS ネットワークドライバ パケットスニファ部 パケットヘッダ解析部 品質推定部 QoE評価エージェント パケット 品質情報レポート部 音響・映像信号 【MPEG2映像のGOP*1構成例とパケット損失時の劣化伝搬範囲】 ・・・ デコード方向
*1 GOP: Group of Pictures *2 Iピクチャ: Intra-picture *3 Pピクチャ: Predictive picture
*4 Bピクチャ: Bi-directional predictive picture
パケット損失 発生フレーム （キーフレーム間隔が15フレームの例） 劣化伝搬範囲 Iピクチャ*2にパケット損失が発生すると17フレームに劣化が伝播 Bピクチャ*4にパケット損失が発生しても 劣化は伝播しない P B B I B B P B B P B B P B B P B B I B B P （凡例） 【QoE評価エージェントのSTBへの実装例】 品質管理サーバへ H-NW-1 デコーダ部 Pピクチャ*3にパケット損失が発生すると、その発生フレーム位置 に応じて5～14フレームに劣化が伝播
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ホットな
研究開発成果
NTT研究開発この一年（2011年報）通信ネットワーク技術
将来網ビジョンと設計指針の標準策定
将来網 仮想化 ID分離 NTTサービスインテグレーション基盤研究所概
要
特
徴
利用シーン
2020年頃の実現を想定した将来ネットワークの研究が世界的に推進されています。既存の ネットワークの段階的発展を前提とせず、将来のネットワークに求められる要件を根本から検 討したものです。ITU-Tでは将来網の研究を加速するために、2009年から集中的に検討を 進める組織FG-FN（Focus Group on Future Networks）を発足させ、将来網の基本コンセプ トをまとめました。この成果をもとに2011年1月に将来網のビジョンと設計指針をまとめた勧 告Y.3001が完成し、承認手続きが開始されました。NTTにおいても研究所横断的に各分野 の専門家よる将来ネットワークの検討を行っており、FG-FNの発足以来この活動に積極的に 参画し、本ビジョンの策定に貢献してきました。 ■ 仮想化技術の利用による性能の最適化 ■ デバイス～ネットワークレベルでの統合的な省エネルギー化 ■ データ／コンテンツを中心としたネットワーク ■ 効率的でスケーラブルなID、役割によるID分離 ■ より強固な信頼性と安全性 ■サービス認識性：さまざまなサービスをコストなど増加させることなくサポート ■データ認識性：ネットワークがデータを認識し、より大容量、安全、正確な処理を実現 ■環境認識性：一層の省資源、省エネルギーの実現 ■社会経済認識性：ネットワークをエコシステムと考え、新たな参加者を呼び込む仕組み H-NW-2サービス
認識性
データ
認識性
社会経済
認識性
環境認識性
エネルギー消費最適化
サービス汎用性
経済的インセンティブ
サービス多様性
機能柔軟性
仮想化
ネットワーク管理
移動性
信頼性と安全性
データアクセス
ID
将来網の4つの目的と12の設計ゴール（ITU-T勧告Y.3001より作成）
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ホットな
研究開発成果
通信ネットワーク技術
光パスとＩＰの統合制御による仮想ネットワークの構築
ネットワーク仮想化 GMPLS 光パス NTTネットワークサービスシステム究所概
要
特
徴
利用シーン
近年、1つのIPネットワーク上で多種のサービスが提供されるようになりましたが、将来はさら に高度で多様な通信サービスを提供することが期待されています。本技術は、光パスとIPの制 御を統合的に行うことで、1つの物理ネットワーク上に複数の仮想ネットワークをダイナミック に構築する技術です。通信速度や性質が大きく異なるさまざまな通信サービスを共通の物理 ネットワーク上で実現することで、ネットワークの運用を効率化するとともに、利用者のニーズ に合わせた新しいサービスを迅速に提供することを可能にします。 ■ 光パスレベルでの分離により、独立した運用が可能な複数仮想ネットワークを実現 ■ 大容量の光パスにより、ギガビットクラスの高速通信をオンデマンドに利用可能 ■ 需要の変動に応じた配分量や接続形態の柔軟な最適化 ■ 標準プロトコル（GMPLS*1）の利用により、市販のネットワーク機器を利用可能 ■キャリアネットワークの運用効率化 ■大規模データセンタネットワークの構築・運用 ■3Dハイビジョン超高精細映像伝送などの将来サービスの提供 ■オンデマンドなVPN*2サービスの提供 H-NW-3仮想ネットワークB
仮想ネットワークA
物理ネットワーク資源
光クロスコネクト IPルータ 光ファイバ物理ネットワーク
資源を仮想的に
分割し、配分
IPルータ間に光
パスを設定して、
IPネットワークを
構築
光パスとIPの統合制御による仮想ネットワークの構築
トラヒック変動に対応した仮想ネットワークトポロジ再構成
仮想ネットワークB
光パスを変更し
トポロジを最適化
トラヒックの集中
*1 GMPLS: Generalized Multi Protocol Label Switching *2 VPN: Virtual Private Network
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研究開発成果
NTT研究開発この一年（2011年報）通信ネットワーク技術
トランスポートネットワーク基盤技術
100G超高速光伝送技術 光波長クロスコネクト パケットスイッチ NTTネットワークサービスシステム研究所概
要
特
徴
利用シーン
大容量の通信トラヒック需要に対応するため、100Gbit/sの伝送速度を実現する高速光伝 送技術と、波長クロスコネクトとパケットスイッチを統合した新たな信号処理技術に取り組んで います。これらの技術を適用した100Gbit/s統合型トランスポートシステムの実現により、 ①超高速大容量通信トラヒックの伝送、②中継ルータのIPルーチング負荷軽減、③装置統合 による運用性向上、④装置監視システムの削減を達成し、経済化かつシンプル化・省電力化 したバックボーンネットワークの構築をめざしています。 ■ 統合型トランスポートシステムの研究開発により、バックボーンネットワークの大容量化・経 済化、シンプル化・省電力化 ■ デジタルコヒーレント方式を適用した100Gbit/s超高速光伝送技術 ■ 光波長クロスコネクト技術を適用した光波長メッシュ網 ■ 通信回線の品質を保証し、障害に対する保守・管理の仕組みを備えるMPLS-TP*方式を適 用したパケットトランスポート網 ■NTTコミュニケーションズにおける基幹光ネットワーク ■NTT東西地域会社における地域光ネットワーク H-NW-4* MPLS-TP: Multi Protocol Label Switching‐Transport Profile
②中継ルータの不要な IP処理の増大 ①複数の10G波長 ①リンク100G化 による経済化 ②光波長XC、パケットSWを適用したレイヤ 統合装置により、中継ルータをカットスルー ④NE-OpS数の削減
現行ネットワーク
今後のネットワーク
光伝送装置 （WDM、OADM） レイヤ統合 トランスポート システム 10G波長 論理パス （パケットベース） パケット SW 光波長 XC 100G波長 中継IP ルータ エッジIP ルータ エッジIP ルータ 中継IP ルータ 中継IP ルータ エッジIP ルータ エッジIP ルータ 中継IP ルータ ③装置間接続が必要 ④多数のNE-OpS ③装置統合による経済化・運用性の向上Copyright © 2011 NTT
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研究開発成果
通信ネットワーク技術
クマゼミ対策ドロップ光ファイバ
ドロップ クマゼミ 高強度外被 NTTアクセスサービスシステム研究所概
要
特
徴
利用シーン
西日本エリアを中心に家屋などへの光引き込み線にて発生しているクマゼミによる断線故障 対策として、クマゼミ対策ドロップ光ファイバを開発しました。 外被材料とケーブル構造の最適化を図ることにより、セミ耐性のない従来のドロップ光ファイ バにおける作業性を維持したクマゼミ対策ドロップ光ファイバです。 ■ 外被の高強度化により、クマゼミの産卵管から光ファイバ心線を防御 ■ 材料硬さと断面構造の最適化により、作業性を損なうことなくセミ耐性を実現 ■ 従来ドロップと同等の構造・寸法により、ほかの関連物品との互換性を確保 ■戸建て、マンションおよびビルへの引き込み H-NW-5 光ファイバケーブル クロージャ ドロップ光 ファイバ 【クマゼミの分布】 【クマゼミの産卵】 産卵管 卵 【設備構成例】 ファイバ 開発品によるクマゼミ対策の確認 セミ耐性なしドロップ 開発品 断面図 セミ耐性 × ○ 外被の硬さ*1 1 1.2 外被の厚さ*2 規定なし 0.4mm程度 セミ耐性・作業性を両立した材料検討 セミ耐性なしドロップとの比較 セミ耐性 なし ドロップ 断線 開発品 異常な し 硬い 柔らかい 外被 良 悪 実験、分析を通じて 最適な外被の硬さを決定 セミ耐性 作業性 ●実験（ケージ試験） 毎朝セミを捕獲し、産卵 間近のセミをドロップに 刺させることにより、 クマゼミ耐性の実力値 を確認 ●分析 刺傷深さについて、 外被の硬さ・引張強度、 摩擦係数、弾性率、 伸び率などのパラメータ との相関性を分析 *1 相対値 *2 心線と外被表面の最薄部 2.0×5.3mm 2.0×5.3mm セミ耐性の 無い外被 高強度 外被Copyright © 2011 NTT
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研究開発成果
NTT研究開発この一年（2011年報）通信ネットワーク技術
高電圧直流給電システム
直流給電 高電圧 省エネ NTT環境エネルギー研究所概
要
特
徴
利用シーン
ICT サ ー ビ ス の 普 及 に 伴 い 、 ICT 設 備 の 消 費 電 力 量 は 増 加 の 一 途 を た ど っ て い ま す 。 消費電力量の増加は、運用コストの増加とCO2排出による環境破壊につながります。高電圧 直流給電システムは、データセンタに設置されるICT装置への給電をDC380Vで行います。こ のため従来の交流給電に比べ、給電の高効率化、高信頼化、経済化を図ることができ、“地 球にやさしい”給電システムを構築することができます。 ■ 直流給電は、“交流⇔直流の電力変換段数が少ない”ため、 電力変換損失を低減させ、消費電力量を対交流給電比で、約15％削減できます。 故障確率が低く、信頼性の高いシステムです。 ■ 高電圧直流給電は、DC-48V給電より小さい電流で給電できるので、ケーブルの細径化、 設備コストの低減、設置自由度の向上を図ることができます。 ■ DC-48V給電で培った電圧変動抑制技術を応用し、安定した給電システムを実現しています。 ■ 人体への安全性に配慮し、活線部を露出させない構造を採用しています。 ■データセンタや通信ビルなどへ導入することにより、 環境にやさしいグリーン・データセンタを提供することができます。 ICTに関わる電力消費量の削減が期待できます。 H-NW-6 ・本研究開発は、NTTファシリティーズと共同で実施しています。 CPU DC/ DC UPS 交流給電（AC） BATT ICT装置 電力変換段数=4 AC100 /200V DC/ AC AC/ DC AC/ DC 直流給電（DC-48V） BATT ICT装置 CPU 電力変換段数=2 DC-48V DC/ DC RF AC/ DC 高電圧直流給電（HVDC） ICT装置 電力変換段数=2 HVDC用RF BATT CPU DC380V DC/ DC AC/ DC ・システム効率の向上 （電力変換段数：少） ・高信頼性 （蓄電池直結） ・ケーブルの細径化 （設備コスト低減） ・設置自由度向上 （配線長距離化） ICT装置 発電機 蓄電池 整流装置 電流分配装置 3相トランス AC 200V DC380V HVDC用電流分配装置の開発 HVDC用整流装置の開発 給電条件の最適化◆高電圧直流給電システムのメリット
◆主な技術開発項目
15％省エネ
1 2 1 2 3 4 1 2Copyright © 2011 NTT
ホットな
研究開発成果
通信ネットワーク技術
世界初１Ｇｂｉｔ/ｓ超のマルチユーザＭＩＭＯリアルタイム伝送
ホームネットワーク 無線LAN MIMO NTT未来ねっと研究所概
要
特
徴
利用シーン
家庭まで引かれた光ファイバ網を個々の端末につなぐため、ホームネットワークのワイヤレス 化が望まれています。ホームネットワークでは、トラヒック量の多い映像系データなどを安定し て伝送する必要があります。NTT研究所では、次世代高速無線LAN（IEEE 802.11ac）向けに、 複数の端末宛てのデータを同一時刻に同一チャネル上で互いに干渉することなく送信するこ と（空間分割多元接続）を可能とするマルチユーザMIMO*1を用いた無線伝送装置の開発に 取り組み、逐次更新型演算技術による回路規模の削減、チャネル推定情報圧縮技術による オーバヘッド時間の短縮により、1Gbit/sを超えるデータをリアルタイムに伝送することに世界 で初めて成功しました。 ■ マルチユーザMIMOによる空間分割多元接続により、最大6台の端末に対して、合計で最大 1.62Gbit/sのリアルタイム無線伝送を実現 ■ マルチユーザMIMOに必要な高精度な送信ビームフォーミング制御の演算アルゴリズムとして、 回路規模を約6分の1に削減可能な逐次更新型演算技術を開発し、FPGA*2上での実装を 実現 ■ 送信ビームフォーミング制御に必要な端末の通信状態の情報（チャネル推定情報）を端末か ら親機に送る際に、情報量を約3分の2に削減可能な情報圧縮技術を開発し、オーバヘッド 時間の短縮を実現 ■光ファイバ網から配信されるIPTVや、HDビデオプレーヤーの高精細映像コンテンツなどを、 家族が各部屋でワイヤレス接続のTVやパソコンにより同時に視聴 ■大画面TVなどの高速・大容量通信を行う端末から、各種センサなどの比較的低速な通信 を行う端末まで、家庭内の多種多様な端末をワイヤレス接続によりネットワーク化 H-NW-7*1 マルチユーザ（MU-）MIMO: Multi-user, Multiple Input, Multiple Output *2 FPGA: Field Programmable Gate Array
・無線セルのスループット向上のためのコア技術 ・次世代無線LAN標準規格（IEEE 802.11ac）に 採用の見込み 親機のビームフォーミング制御により、多種多様 な端末との空間分割多元接続通信を実現 無線LAN親機と端末1台が複数のアンテナで 並列にデータ伝送する空間多重通信を実現 無線LAN親機 シングルユーザMIMO（従来技術） マルチユーザMIMO（新技術） ・無線セルのスループットは、端末のアンテナ数に 応じて増減 ・IEEE 802.11n、WiMAX、LTEなどに採用 無線LAN親機 時分割多元接続 （各端末と通信時間をずらして周波数共用） 端末数 最大6 送信ストリーム数 最大6 帯域幅 最大80MHz ストリームごとの伝送速度 （物理層） 最大270Mbit/s 総伝送速度 （物理層） 最大1.62Gbit/s 情報伝送速度 約1.37Gbit/s サーバ （コンテン ツ格納） 端末：筐体内に6局 マルチユーザ MIMO伝送 （6端末多重） チャネル推定情報 無線LAN親機 逐次更新型演算によるビーム フォーミング制御の回路規模削減 1 2 3 4 5 6 最大1.62Gbit/s 総伝送速度 [ Gbi t/ s] 端末数 マルチユーザMIMO無 マルチユーザMIMO有 UP 1 2 0 チャネル推定情報圧縮による オーバヘッド時間削減 空間分割多元接続 （同時に複数端末で周波数共用） 映像ストリーミング 大容量 コンテンツの 同時受信 データ
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ホットな
研究開発成果
NTT研究開発この一年（2011年報）通信ネットワーク技術
光周波数利用効率に優れたエラスティック光パスネットワーク 「ＳＬＩＣＥ」
光ネットワーク 周波数利用効率 適応的リソース割り当て NTT未来ねっと研究所概
要
特
徴
利用シーン
引き続き増加が見込まれるデータトラヒックを経済的に収容するためには、100Gbit/s超の信 号を高効率かつスケーラブルに転送可能な光ネットワーク基盤の実現が必須です。NTT研究 所では、光周波数利用効率が高く帯域拡張性に優れた新しい光トランスポートネットワーク アーキテクチャSLICE（spectrum-sliced elastic optical path network）を考案し、その有効性 と実現性を実証しました。帯域と占有スペクトルが固定的な従来の光ネットワークと異なり、 SLICEは実トラヒック量や転送距離に応じて、適応的にスペクトル資源を光パスに割り当てま す。光信号の変調方式を適切に選択し、かつエラスティックなチャネル間隔を採用することで、 SLICEは必要なスペクトル資源を大幅に節約し、ファイバ当たり100Tbit/s時代に向けて、経 済的でスケーラブルな光トランスポートネットワーク基盤を提供します。 ■ 実トラヒック量やパス長に応じて、必要最小限のスペクトル資源を適応的に割り当てること で、ネットワーク資源を大幅に節約 ■ マルチレート、マルチリーチ（変調フォーマット）光トランスポンダにより、必要最小限のスペク トルを有する光信号を発生 ■ 帯域可変ROADM*1・WXC*2により、エンド・ツー・エンドのエラスティック光パスを自在に設定 ■ 現状のITU-T光周波数グリッドを拡張した光周波数スロットの概念を導入することで、エラ スティックな光チャネル間隔を実現 ■ 経路計算・スペクトル割り当てアルゴリズムにより、多様なトラヒック要求を高い光周波数 利用効率で収容 ■ 100Gbit/s超の光パスを経済的に収容可能なメトロエリア光トランスポートネットワーク ■ 100Gbit/s超の光パスを経済的に収容可能なバックボーン光トランスポートネットワーク ■ 多様なラインレートを提供可能な光仮想専用線サービス*1 ROADM: Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer （再構築可能な光分岐挿入装置） *2 WXC: Wavelength Cross-Connect （波長クロスコネクト装置） H-NW-8 図2. 従来十分利用されていなかったスペクトルを活用することでスペクトル資源を大幅に節約 node fiber 400Gbit/s (3hops) 100Gbit/s (3hops) 100Gbit/s (1hop) C B A パス A パス B パス C f f 図1. SLICEのコンセプト 利用可能な全光スペクトル 必要なスペクトル資源のみを切り出して適 応的に光パスに割り当てる SLICEにおけるエラスティック光パス 200G 16QAM 16QAM 400G 400G 100G 400G 100G 1,000km 200km ITU-Tグリッド ITU-Tグリッド エラスティックチャネル間隔化 フレキシブル グリッド スーパーチャネル化 100G×3 300G 不必要な光信 号間のガード バンドを圧縮 未使用帯域を 圧縮 f f f f f 過剰なチャネル 間隔を圧縮 過剰な伝送 マージンを圧縮 過剰な伝送 マージンを圧縮
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研究開発成果
通信ネットワーク技術
１０Ｇ－ＥＰＯＮ用制御ＬＳＩ
光アクセスシステム 10G-EPON ネットワークLSI NTTマイクロシステムインテグレーション研究所概
要
特
徴
利用シーン
10G-EPON（10-Gigabit Ethernet Passive Optical Network）の主要機能をワンチップに集 積したシステムLSIを開発しました。既存の光アクセス網を利用し、現行GE-PONからのマイグ レーションが容易なIEEE標準の次世代光アクセスシステムが構築可能となります。現在サービ ス提供中のフレッツ光よりも10倍高速な10Gbit/sの通信が可能なOLT*1装置、および
ONU*2装置を小型・低コストに実現するための主要部品となるチップセットです。
■ OLT-LSIは、GE-PON ONUと10G-EPON ONUを混在収容可能（デュアルレート対応）
■ ONU-LSIは、上り下りとも10Gの対称型、下り10G／上り1Gの非対称型の両モードに対応 ■ ハードウェアとソフトウェアを組み合わせて、高速・高効率な上り帯域の動的割当が可能 ■ ソフトウェアでのスリープ制御による未使用時の消費電力低減に対応 ■ さまざまなサービスに柔軟に対応可能なVLAN*3機能を搭載 ■ インターネット・サービスの高速・大容量化（戸建て向け、マンション向け） ■ 法人向けネットワーク・サービス ■ 携帯電話用基地局収容
*1 OLT: Optical Line Terminal *2 ONU: Optical Network Unit *3 VLAN: Virtual Local Area Network
10G-EPON ONU 10G-EPON ONU用LSI 超高速 インターネット 多チャンネル・ 高精細映像通信 ひかり電話 10G-EPON OLT 10G-EPON OLT用LSI お客さま お客さま 既設光ファイバ網 光スプリッタ 既存 1G-ONU
NTT局舎
1G 信号 H-NW-9H-SW-1 H-SW-2
身近にある家電を使ってリッチなコミュニケーションを提供する環境の実現 PWR（Personal Wireless Router）を支える技術
目次
ホットな研究開発成果
端末・ソフトウェア技術
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ホットな
研究開発成果
端末・ソフトウェア技術
身近にある家電を使ってリッチなコミュニケーションを提供する環境の実現
マルチデバイス NGN UPnP NTTサイバーソリューション研究所概
要
特
徴
利用シーン
NGNの普及に伴い電話番号を用いて、音声通話以外の映像やデータ通信を使ったリッチなコ ミュニケーションを、身近にある慣れ親しんだ家電などのさまざまな機器を連携させて、手軽に 実現する環境を提供します。実際の生活シーンをベースに研究開発をしており、シグナリング 確立後、端末間でメディア（音声・映像・データ）の相互接続を担保するためのテレサービス*1 の規定と、家庭内の身近な機器を連携させてリッチなコミュニケーションを手軽に提供するデ バイス連携技術によって実現しています。 ■ 連携させた複数の機器を利用して音声・映像・データ通信が可能 ■ 連携させた機器間で音声・映像通信の転送が可能 ■ 電話番号を使ってデジタルコンテンツの送受信が可能 ■ NGN上の端末間で、ファイル転送、映像通信を可能とするテレサービスをTTC*2で規定 ■ 家電に実装されているUPnP*3を使って機器を連携させて、コミュニケーションを実現する方 式を規定（UPnP FORUM：Telephony:1） ■電話番号を使って映像や写真など見ながら遠隔の家族とのコミュニケーションができます。 ■家庭のリビング、書斎などの場所に音声・映像・データ通信を自在に転送できます。 ■電話中にカタログを見せながら商品紹介をすることができます。 ■通信教育の添削など電話中に答案用紙を見ながらアドバイスができます。 ■FAXのように電話番号を使ってカラーの文書や資料を送信することができます。 *1 テレサービス: 通信開始後にメディア通信するために通信路内で取り交わす端末間の取り決め *2 TTC: Telecommunication Technology Committee （一般社団法人 情報通信技術委員会） *3 UPnP: Universal Plug and PlayUPnPで制御
手元の端末から 連携操作 映 像NGN
デ ー タ データ 映像 音声 音声 身近にある機器を連携させて リッチコミュニケーションを提供マルチデバイス連携
シグナリング確立後、 端末間でメディア（音声・映像・ データ）の通信を提供端末間接続を担保
SIP（シグナリング） メディア ファイル転送 の規定 映像通信 の規定 ファイルを 送受信 ・メディアの 接続先を制御 ・UPnPで機器 連携を制御 既存電話も利用可 通話を 自由に転送 表示を 自由に移動 音 声 H-SW-1Copyright © 2011 NTT
ホットな
研究開発成果
NTT研究開発この一年（2011年報）端末・ソフトウェア技術
ＰＷＲ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｒｏｕｔｅｒ）を支える技術
無線ルータ 無線LAN 3G NTTアクセスサービスシステム研究所概
要
特
徴
利用シーン
PWRとは、NTTブロードバンドプラットフォーム（NTTBP）社が企画開発したバッテリー駆動の小 型、可搬型コグニティブ無線ルータです。本プロダクトは、無線LANや3Gなどの複数の無線シ ステムをネットワーク接続用に具備し、端末接続用に無線LANを実装しており、ノートPCや携 帯型ゲーム機などの無線LAN搭載機器をいつでもどこでも最適な無線システムを選択して、 ネットワークに自動的に接続します。NTT研究所は、ネットワークインタフェースの切り換え方 式の技術検討、検証、フィールドテスト、各種技術支援に取り組み、プロダクトの品質、性能の 向上を図りました。 ■ 通信方式選択技術 インタフェース選択技術：インタフェース切り替えの最適化と安定性を向上 無線LANチャネル選択技術：端末側無線LANチャネルを最適に選択 ■ 省電力化技術 スタンバイ機能：端末未接続時の省電力待ち受け インタフェース制御：間欠検索、スリープによる省電力化 ■プライベートシーン 移動中に、音楽をダウンロードしたり、ポッドキャストを視聴など 待ち合わせ中のカフェで、Web閲覧やネットワーク対戦ゲームなど ■ビジネスシーン LAN設備がない出張先のホテルでも、社内網にアクセスなど 工事現場にテンポラリに無線LAN環境を設置など H-SW-2最適なブロードバンドを
無線LAN ＜NW側＞3G
無線LAN ＜端末側＞ 無線LAN搭載機器 自営エリア 公衆エリア 3G・HSPA 無線LANインターネット
駅・喫茶店・ 空港など どこでも 自宅・オフィス・ 学校など 自動認証 自宅・オフィス・ ホテルなど EthernetPWR
自動で選択／接続／切り替え
EthernetH-CT-1 H-CT-2 H-CT-3 H-CT-4 H-CT-5 H-CT-6 H-CT-7 H-CT-8 H-CT-9 遠くの音をクリアに収音できるズームアップマイク CO2排出量を低減する業務用燃料電池システム シリコンフォトニクスによる超小型・多機能光デバイス集積 次世代光通信に向けた超高速デジタル／アナログ変換器 超低エネルギー動作するフォトニック結晶レーザ 半導体レーザを用いた小型・高速乱数生成器 手首装着型センサデバイスを用いた人間の行動認識技術 アトジュール光スイッチ ～チップの中に光ネットワーク技術を マイクロマシン技術を用いたデジタル演算の新しい手法を開発
目次
先端技術
光デバイス、材料科学や情報科学など次代を担う先端技術
Copyright © 2011 NTT
ホットな
研究開発成果
NTT研究開発この一年（2011年報）先端技術
遠くの音をクリアに収音できるズームアップマイク
マイクロホン 通信放送 高臨場感 NTTサイバースペース研究所概
要
特
徴
利用シーン
ズームアップマイクは、カメラで遠方を撮像するように、遠方の音をズームアップして収音する 技術です。多数のマイクロホンの近傍に三次元構造の反射板を設置し、空間に散乱した音エ ネルギーを集めることで、遠くの狙った音だけを収音することができます。ユーザが視聴したい 位置を指定すると、映像・音声ともズームアップできる通信放送サービスを実現できます。今 後、普及することが見込まれる3Dや高解像度といった高臨場感映像のズームアップに対応し た音の提示にも役立ちます。 ■ これまで収音できなかった数十メートル先の音を拾うことができます。 ■ 装置位置は固定したままで、ズームアップする方向をユーザが自由に指定できます。 ■ 複数のユーザが、それぞれ異なる方向をズームアップすることができます。 ■ 各マイクロホンごとに音声信号を録音すれば、後から指定した方向をズームアップして聞く ことができます。 ■ コンテンツ配信：サッカー、アメリカンフットボール、フィギュアスケートといったスポーツ中継 ■ 自由視点TV：ユーザが指定した任意の視聴点から鑑賞 ■ ホール音響：マイクロホンを必要としない講演の質疑応答 ■ テレプレゼンスシステム：広い会議室でも特定の人の発言をクリアに収音サッカースタジアム
ズームアップ
マイク
特定の選手を
ズームアップ
・遠くの音を拾えます。
・方向を選択できます。
・複数ユーザに応じて異なる
視聴点を選択できます。
ユーザ宅
パス
ネットワーク H-CT-1スタック
②スタックの開発 セル性能を引き出す構造 Copyright © 2011 NTTホットな
研究開発成果
先端技術
ＣＯ
２
排出量を低減する業務用燃料電池システム
燃料電池 高効率発電 セラミックス NTT環境エネルギー研究所概
要
特
徴
利用シーン
燃料電池は、燃料のエネルギーを効率良く電気に変換します。NTTの独自技術で、発電素子 であるセル、およびその積層体であるスタックを開発しました。また、外部と協力して、世界最 高レベルの発電効率と寿命特性を有する燃料電池システムを開発しました。本技術は、CO2 の削減に貢献します。 ■ 高効率発電が可能なセラミックス（固体酸化物）セル ■ 長寿命を実現するオリジナル電極材料 ■ セル性能を引き出す独自のスタック構造 ■ 高温の排熱利用で、さらなる高効率化が可能 ■通信ビルやオフィスビルへ高効率（CO2排出原単位の小さい）電力を供給 ■学校やレストランへ熱と電力の同時供給 H-CT-2 ①セルの開発 ・オリジナル材料の平板型セル ・燃料の高効率な電力変換、高耐久を実現 ・直径12cmの大型化を達成燃料電池システム
セル
12cm ③発電モジュールおよびシステムの開発 ・発電時の発熱を、スタック温度の保持・ 改質反応・空気予熱に活用 ・放熱を抑える断熱構造 ・高効率インバータの開発 項目 値 寸法 1,500(W)×900(D) ×1,800(H)mm 重量 1,330kg 出力 0kW～5kW 部分負荷追従 50～100％ 発電効率 AC 45％ （DC 54％） 使用燃料 都市ガス燃料電池システムの仕様
空気極 電解質 燃料極Copyright © 2011 NTT
ホットな
研究開発成果
NTT研究開発この一年（2011年報）先端技術
シリコンフォトニクスによる超小型・多機能光デバイス集積
シリコンフォトニクス 超小型光デバイス集積 低消費電力光デバイス NTTマイクロシステムインテグレーション研究所概
要
特
徴
利用シーン
超小型光デバイスを高い生産性で製造可能なシリコンフォトニクス技術により、さまざまな機 能を持つ超小型光デバイスをシリコン基板上に一括形成し、高密度な光デバイス集積を実現 しました。本技術は、通信用光デバイスの小型化と低消費電力化を可能とし、また電子回路 の光配線技術としても適用可能です。従って、将来爆発的なトラヒックの増大が予想される 光通信システムや、爆発的な情報処理量の増大が予想されるデータセンタシステムの経済化 や環境負荷低減に寄与すると期待されています。 ■ シリコンの高屈折率特性と高度な微細加工技術を利用した低損失・小型波長フィルタ ■ シリコンの半導体特性を利用した超小型・高速光強度制御デバイス（VOA*1） ■ シリコン基板上への高品質ゲルマニウム成長技術を利用した受光デバイス（PD*2） （東京大学との共同研究） ■ 上記異種デバイスのシリコン基板上へのモノリシック一括集積 ■ 光デバイスの小型化や集積化による消費電力の低減 ■多チャンネルVOA-PD集積デバイスを用いたフレキシブル光ノードの高速信号イコライジング ■超小型WDM*3レシーバーを用いたフレキシブル帯域制御によるネットワーク低消費電力化 ■多値変調方式送受信機の超小型多チャンネル化によるアクセスネットワークの大容量化 ■超小型光変調・受光器のオンチップ光配線適用によるLSI電子回路の低消費電力化 H-CT-3シリコンフォトニクス技術
超小型・高生産性
経済性・低環境負荷
シリコンウエハ上に
異種機能デバイスを
モノリシック集積
高速VOA
Ge-PD
*波長フィルタ
単体フォトニック
デバイス
VOA-PD
集積
フォトニック
デバイス集積
フォトニクス・
エレクトロニクス
デバイス集積
波長フィルタ－
VOA集積
*1 VOA: Variable Optical Attenuator *2 PD: Photodiode
*3 WDM: Wavelength Division Multiplexing
Copyright © 2011 NTT
ホットな
研究開発成果
先端技術
*1 M-QAM: M-ary Quadrature Amplitude Modulation *2 OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing *3 DAC: Digital-to-Analog Converter
*4 InP HBT: Indium Phosphide Heterojunction Bipolar Transistor
次世代光通信に向けた超高速デジタル／アナログ変換器
次世代光通信 デジタル／アナログ変換器 InP HBT NTTフォトニクス研究所概
要
特
徴
利用シーン
1チャネル当たり100Gbit/sを超えるような将来の高速・大容量光通信システムに向けて、高 度な変調方式（M-QAM*1、OFDM*2など）の適用検討が進められています。特に光送信器側 では、高度な変調信号を生成するために超高速で動作するデジタル／アナログ変換器 （DAC*3）の実現が求められます。NTT研究所では、そのような次世代の光通信システムを見 据え、超高速トランジスタ技術（InP HBT*4技術）および回路設計技術の高度化により、世界 最高速クラスの6ビット分解能を有するDACの実現に成功しました。 ■ 6ビットのDACとして世界で初めて30GS/sクラスの超高速変換動作を達成 ■ さまざまな変調方式（M-QAM、ODFMなど）に対応する送信信号の生成が可能 ■ NTTが独自に開発した超高速トランジスタ技術（InP HBT技術）を利用 ■ 超高速性と低消費電力性を両立できる新たな回路技術を提案・適用 ■ 高周波パッケージへの実装技術を確立 ■ 将来の超高速・大容量光通信システム（超100Gbit/s/chシステム） ■ 将来の超高速光アクセスシステム ■ 任意波形発生器等の測定器応用開発した超高速デジタル／アナログ変換器 （DAC）
超高速トランジスタ （InP HBT）技術を利用 超高速性（>30GS/s）と 低消費電力性（≒1W）を両立 高周波パッケージ実装技術を確立 （→光伝送実験への適用が可能）DACを用いた光デジタル送信器
（16-QAM信号生成例） 同一構成でさまざまな変調方式（M-QAM、OFDMなど）に対応可能
予等化などのさまざまな送信端信号処理の適用が可能
DAC ICチップ InP HBT Collector Emitter Base DACモジュール ft=175GHz fmax=260GHz (3mm×3mm) H-CT-4 90° Digital signal processor (DSP) … … Laser diode I Q Optical I/Q Modulator Driver Driver DAC DAC 16-QAM 多レベル信号（多値変調）Copyright © 2011 NTT
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研究開発成果
NTT研究開発この一年（2011年報）先端技術
超低エネルギー動作するフォトニック結晶レーザ
フォトニック結晶レーザ 埋込ヘテロ構造 NTTフォトニクス研究所概
要
特
徴
利用シーン
フォトニック結晶技術を用いることで 、 レーザの活性層体積が1立方マイクロメータ以下のナノ 共振器レーザを作製することが可能になります。活性層体積が小さくなることで 、 超低閾値の レーザが作製できますが、フォトニックネットワークチップへの応用を考えた場合には、この特長 に加えて低消費電力で高速に変調することが必要になります。このため、InP系光半導体作 製技術である埋込再成長技術を適用した超小型埋込ヘテロ構造フォトニック結晶レーザを作 製しました。 ■ 世界最小体積（5.0×0.3×0.15μm3）の埋込ヘテロ構造を実現しました。 ■ 光注入により、室温連続動作で閾値6.8μW、最大出力約100μWを確認しました。 ■ 直接変調動作を行い、20Gbit/sの明瞭なアイ開口を確認しました。 ■ このときの動作エネルギーは8.76fJ/bitで、レーザの直接変調では世界最小です。 ■ 今後、電流注入レーザの実現をめざします。 ■光源を含めた大規模高密度光集積を可能とします。 ■シリコンCMOS*プロセッサ上のフォトニックネットワークチップとして利用可能です。 ■プロセッサの低消費電力化と大容量化が同時に実現可能です。 ■データセンタで用いられるサーバなどのICT機器の低消費電力化が期待されます。 ■上記以外に超小型センサとして利用することも可能です。 H-CT-5活性層
InP
層
フォトニック結晶技術
活性層（InGaAsP）
InP層
InP系光半導体光集積回路
作製技術（埋込ヘテロ構造）
1立方ミクロン以下の共振器
が作製可能
光の強い閉じ込めが可能
世界最小（5.0×0.3×0.15μm
3）の
埋込ヘテロ構造ナノ共振器レーザを作製
活性層へのキャリア閉じ込め
熱抵抗の低減
20ps/div.埋込ヘテロ構造を適用し、面
発行レーザ（VCSEL）の約30
分の1の超低エネルギーで直
接変調可能な半導体レーザ
を開発しました。
20Gbit/s直接変調動作
100 101 102 103 104 10-2 10-1 100 101 102 100 101 102 103 104 10-2 10-1 100 101 102 VCSEL Waveguide-type laser BH PhC laser Active volume(μm3) En er g y c os t ( fJ /bi t)Copyright © 2011 NTT
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研究開発成果
先端技術
半導体レーザを用いた小型・高速乱数生成器
物理乱数 半導体レーザ 光集積回路 NTTコミュニケーション科学基礎研究所概
要
特
徴
利用シーン
絶対に予測不可能な乱数列は、情報セキュリティに必要不可欠です。そのため、物理現象に 基づいた小型かつ高速の乱数生成器が望まれています。本研究では、半導体レーザから出 力される光の強さが、ランダムに高速時間変化する現象に着目しました。最先端の光集積回 路技術と高周波パッケージング技術を用いて、小型かつ高速なランダム信号発生モジュール を実現しました。本モジュールのランダム出力信号をデジタル化することにより、予測不可能 な乱数列の高速生成が可能となります。 ■ 光集積回路技術の利用による装置の集積化・小型化 ■ 毎秒2.08ギガビットの高速乱数生成 ■ 生成される乱数列の予測不可能性を理論的に保証 ■パスワードの生成、暗号鍵の生成 ■秘密分散法による秘密情報の分割処理に必要な乱数の生成 ■量子暗号における鍵系列の生成 ■乱数を利用する科学技術数値計算にも利用可能予測不可能なランダム信号生成のしくみ
レーザ 反射鏡 予測不可能な 微小ノイズ （量子ノイズ） 光戻り光レーザ
大きく変動するランダム信号 出力光の波形 ランダム性の起源は、原理的に予測不可能な量子ノイズです。戻り光レーザの不安定 性により、量子ノイズによる揺らぎは20億分の１秒以下の時間で急速に拡大され、観 測しやすく予測不可能なランダム出力光に変換されます。小型・高速ランダム信号発生モジュール
戻り光レーザ集積回路の写真
（1cm×300μm）
戻り光レーザ集積回路2個を内蔵
H-CT-6 2cm 分布帰還型レーザ 光増幅器1 光増幅器2 光検出器 100μmCopyright © 2011 NTT
ホットな
研究開発成果
NTT研究開発この一年（2011年報）先端技術
H-CT-7手首装着型センサデバイスを用いた人間の行動認識技術
ウェアラブルセンサ 行動認識 見守り NTTコミュニケーション科学基礎研究所概
要
特
徴
利用シーン
行動の認識は、ライフログや遠隔ユーザの見守りサービス実現ための根幹的技術の一つです。 本研究では、手首に腕輪型センサデバイスを装着するだけで、デバイスを装着したユーザが、 「何を行っているか」を認識します。センサデバイスは、カメラ、加速度センサ、マイクなどを備え、 ユーザが行動で使うモノ、行動のときの手の動き、行動のときに発せられる音などの情報を捉 え、行動を認識します。 ■ 日常生活において、最もよく使われる「手」に注目してセンシングします。 ■ 手にセンサを集約することで、単一のデバイスのみで、さまざまな行動を認識できます。 ■ 手首カメラにより、手で使っているモノを捉え、その情報をもとに行動を認識します。 ■ 画像や音声に関しては、プライバシー情報を排除したものを認識に用います。 ■ヘルスケア、遠隔見守りサービス：遠くにお住まいのご老人の方の見守りなど ■ライフログ：日常生活の永続的な記録 ■状況依存型サービス：ユーザの状況に応じて、家電や通信機器のサービスを切り替える ■実世界行動に応じた広告：日常行動の嗜好や傾向に応じて提供 カメラ マイク想定するデバイス
センサデータの例
アプローチ
基本的な考え
ユーザが使っている モノは、ユーザの行動に 強く関連する 例：歯ブラシ利用→ 歯磨き行動行動を
学習・認識
抽出 ココア攪拌 ココア缶使用 冷蔵庫使用 カップ使用 加速度 データ 画像 データ 周期的 な波形 カップ ココア カメラ：行動に使うモノの色 ＋ 加速度センサ：手の動き マイク：行動のときに発生する音 ・・・ カメラ マイク •加速度センサ •方位センサ •照度センサプロトタイプデバイス
手で使っているモノを撮影
Copyright © 2011 NTT
ホットな
研究開発成果
先端技術
*1 MPU: Micro Processing Unit *2 アト: 10の18乗分の1
アトジュール光スイッチ ～チップの中に光ネットワーク技術を
ナノフォトニクス 光集積技術 フォトニック結晶 NTT物性科学基礎研究所、NTTフォトニクス研究所概
要
特
徴
利用シーン
近年、ICTのエネルギー消費・発熱が、さまざまなレベルで問題となりつつあります。この解決 策の一つとして、MPU*1などの集積チップの中に光ネットワーク技術を導入することが検討さ れています。しかし、従来の光技術では素子サイズが大きく、各素子の消費エネルギーが大き いために、多数個の光素子をチップの中に集積することは、ほぼ不可能でした。NTT研究所 では、フォトニック結晶と呼ばれる特殊な人工構造を用いて、超小型の光スイッチを実現し、 世界最小の440アトジュール*2という極小エネルギーでのスイッチング動作の実証に成功しま した。 ■ フォトニック結晶＝ナノ加工技術で作る人工的な屈折率周期構造で、光を強く閉じ込める ■ フォトニック結晶により超小型の光共振器（0.02立方ミクロン）を実現し、光スイッチに応用 ■ 440アトジュール（従来の記録の100分の1以下）の光パルスで光信号のオンオフに成功 （図1参照） ■ 従来の光スイッチのトレードオフ限界を克服（図2参照） ■ 40Gbit/s連続パルスの切り出しにも成功 ■大規模「光」集積技術の基本素子。光による大規模集積回路を実現 ■超大容量・低消費電力の情報処理チップを実現 ■MPUチップ中に大規模光ネットワーク処理を導入し、情報処理エネルギーコストを低減 ■ルータ、データセンタの中の情報処理チップに適用し、大幅な低消費エネルギー化 ■携帯型情報端末の中に光ネットワーク処理機能を導入 H-CT-8NTT研究所の
結果
図1. フォトニック結晶光スイッチ
図2. さまざまな光スイッチの比較
スイ ッ チ ン グ 時 間 1ns 100ps 10ps 1ps 100fs 1fJ 1pJ 1nJ O u tp u t In te n si ty Time (ps)Control pulse energy
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 10 dB 3 dB 35 ps 660 aJ 420 aJ 0 -200 0 -200
（エネルギー×時間）
スイッチエネルギー H0 nanocavity Output InGaAsP slab Photonic crystal airholes Line defect waveguideSwitch -ON Signal Input Pump Switch -OFF Wavelength Intensity (a.u.) 10-22 10-26 10-24 10-25 10-23 10-21 Ring Cavity PhC cavity
PhC-MZI SOA-MZINonlinear-fiber
waveguide
χ
(3)Copyright © 2011 NTT
