既存ファイバの10倍以上の伝送速度!マルチサブキャリア光送受信

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流行りモノから新技術まで! 5分でわかる最新キーワード解説

既存ファイバの10倍以上の伝送速度!マルチサブキャリア光送受信

2016/04/20


 最新キーワードを5分で理解するこのコーナー、今回のテーマは既存光ファイバを使いながら送受信機1組で1Tbpsの伝送速度を実現する「マルチサブキャリア光送受信」技術です。基幹ネットワークでは1組の送受信機で100Gbpsが現在の主流ですが、研究としては400Gbpsが実現、さらに1Tbpsを目指す開発競争が続いています。しかし従来の長距離伝送用シングルモード光ファイバを用いる研究ではなかなか大幅な速度向上が難しいのが現実。ところが今年2月、光源の改善や波形整形技術、信号処理技術を進歩させ、1組の送受信機で11本のサブキャリアをまとめて送受信できる新手法が登場しました。1波長(=チャネル)あたり1Tbpsまたはそれ以上の超高速伝送を実用化する突破口になりそうです!

マルチサブキャリア光送受信

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「マルチサブキャリア光送受信」技術とは

 従来と同じ光ファイバと1組の送受信機での伝送速度を、現在の主流の100Gbpsから1Tbpsにまで高速化する新しい光送受信技術。今年2月、三菱電機がその基本手法を確立したことを発表した。

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「マルチサブキャリア光送受信」が画期的なのはどこ?

 データ通信量は特に近年急速な増大傾向にあり、2014年の国内データ流通量はすでに約14.5エクサバイトに達している。2005年には約1.6エクサバイトだったから、この9年間で9倍に急増していることになる。急増傾向にはこれからますます拍車がかかる。モバイルコンピューティングが今後も拡大し、IoTデバイス(インターネットに接続するデバイス)数は2011年の約104億個から2020年には約530億個へと増大すると見込まれているからだ。現在のインターネットバックボーンがいつかは対応しきれなくなることは確実だ。そこで、高速通信の重要インフラである光ファイバ通信の飛躍的な増速が早急に求められる。
 光ファイバに多くの情報を乗せる技術は古くから研究されており、1つの画期となった技術に「波長分割多重」技術がある。これは現在一般的に用いられており、1本の光ファイバに波長が異なる光をいくつも重ねて同時に送信し、受信側では波長ごとに1つのチャネルとして分別して受け取る仕組みだ。多数の波長を重ねるほど、伝送容量は増えることになる。
 この波長多重化技術をベースに、偏波多重技術や多値変調技術、誤り訂正技術などを加えて、現在までのところ、実用的には1つの波長で100Gbpsの長距離伝送が一般化してきた。ちなみに、図1に示すのは現在提供されている波長多重伝送装置の製品の一例だ。対応する光トランシーバ(図2)と光集積送信モジュールにより、1波長(=チャネル)あたり100Gbpsのチャネル88個を束ねて合計8.8Tbpsでの通信を、1本の光ファイバで実現している。

図1 100Gbps光伝送装置の製品例
図1 100Gbps光伝送装置の製品例
資料提供:三菱電機
図2 100Gbps光トランシーバの製品例
図2 100Gbps光トランシーバの製品例
資料提供:三菱電機

 これら技術はまだまだ発展可能で、今のところ実験成果として1波長あたり400Gbpsまでは達成できている。今回の「マルチサブキャリア光送受信」技術は、こうした研究の上に新しい技術をつけ加え、1波長あたりの伝送速度を一挙に1Tbpsにまで高めようという試みだ。この技術による実験は、英国ユニバーシティカレッジロンドンのOptical Networks Groupの設備を借りて実施され、1組の送受信機に従来型の長距離伝送用シングルモード・シングルコアの光ファイバを接続、1Tbpsの通信速度が実現するとともに、周波数利用効率として9.2bit/s/Hzが実証できた。これは一般的な光ファイバを利用した高速化研究として世界最高の利用効率(三菱電機・2016年1月調べ)となる。この技術が仮にこれまでと同様な波長数である88波長を分割多重可能な伝送装置に搭載されたとすると、1本の光ファイバで88Tbps(11TB/s;25GBブルーレイディスクなら440枚分が1秒で送れるスピード)の伝送が実現することになる。

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