イーサネットを1Tbpsに増速!「帯域ダブラ技術」って何?

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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

イーサネットを1Tbpsに増速!「帯域ダブラ技術」って何?

2016/11/09


 100Gbpsイーサネットも一般化してきましたが、今度はそれを10倍高速にする基盤技術が開発されました。しかもアレイファイバーやマルチモードの光ファイバーではなく、現在長距離伝送用に使われている普通のシングルコア、シングルモード光ファイバーで、10kmの伝送に成功したということです。それを可能にしたのが「帯域ダブラ」という技術。いったいどんな技術なのでしょうか。

帯域ダブラ

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「帯域ダブラ技術」って何?

 NTTがこの9月に公表した高速光伝送の新技術。従来から光イーサネット規格の通信で使われているシンプルな強度変調・直接検波方式のまま、シングルコア、シングルモードの光ファイバーで現在の主流である100Gbpsイーサネットの10倍にあたる1Tbpsの通信速度を達成可能という。現在のところは実験系を利用して1波長250Gbpsで10kmのデータ伝送を実証している。同技術で将来的に4波長を多重することが可能なため、250(Gbps)×4(波長多重)で1Tbpsの高速光通信が実現するとされている。

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CMOSチップの限界を超えるために開発された「帯域ダブラ技術」

 光ファイバーによる高速通信技術は、光ファイバー自身の改良や変調方式の革新、波長多重技術の併用などにより、年々洗練されてきている。現在最も高速化が期待されているのはデジタルコヒーレント光伝送技術であり、比較的長距離のキャリアネットワークを中心に既にシングルモードファイバー1本で10Tbps級(1波長100Gbpsで100波長程度)の大容量通信が実用化されている。一方で、データセンタやLANなどの10-100Gbps級短距離通信では、より小型・低消費電力・低コストで高密度に実装できることが望まれ、シンプルな強度変調・直接検波光伝送方式が用いられてきた。今回は、同じ強度変調・直接検波方式を用いて1Tbpsの速度が実現するというのだから驚きである。

 その秘密は、電子回路にある。そもそも短距離用光イーサネット規格が採用している変調方式は、光の強さの変化を信号とする「強度変調」方式だ。これを利用しているからこそ、光コンポーネントはレーザー光源が1つと受光装置が1つのペアで済み、デバイスもシンプルなものにできるわけだ。この方式は変更せずに、電子回路を新しい考え方で進化させたのが「帯域ダブラ技術」なのだ。

 イーサネットでの通信では、当然ながらデジタル情報をアナログである光に変換して送信するのだが、高速化が進む中で複雑な波形出力が必要になり、まずはDSP(Digital Signal Processor)と呼ばれるLSIで送信信号を生成し、それをDAC(Digital Analog Converter)と呼ばれるICでアナログ信号に変換する段取りが取られるようになった。それをレーザー光源に導き、光として光ファイバーに送出するわけだ。

 ところがネックになるのがDACである。一般的にはDSPと一緒にCMOS基板上に作り込まれて1チップとなっている。CMOSはデジタルデータの処理には強いが、アナログデータの処理には最適化されていない。このためCMOSのDACの出力帯域幅は30GHz程度に限られる。これが高速化の悩みになっていた。
 それなら、DACを多重化すれば良いではないか、と考えたのがNTTの開発メンバーだ。30GHzで動作するDACを2つ並べれば合計60GHzになる。出てきた2系統の出力を、うまく1つにまとめて光コンポーネントに送れば良い。

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