東京とうきょう～名古屋なごや間あいだ以上いじょうの長距離ちょうきょりで従来じゅうらい比ひ3倍ばい以上いじょうの大だい容量ようりょう伝送でんそう、都市とし間あいだを結むすぶIOWN APNの基盤きばん技術ぎじゅつ

NTT、100テラビット／秒びょう超ちょうの大だい容量ようりょう光こう伝送でんそうを800kmの長距離ちょうきょり間あいだで実証じっしょう

2024年ねん09月がつ03日にち 15時じ00分ふん更新こうしん

文ぶん● 大河原おおかわら克行かつゆき　編集へんしゅう● 大塚おおつか／TECH.ASCII.jp

　NTTは2024年ねん9月がつ3日にち、超ちょう長波ちょうは長ちょう帯たい（U帯おび）の波長はちょう帯たい一括いっかつ変換へんかん技術ぎじゅつを用もちいた100Tbps超ちょうの長距離ちょうきょり光こう増幅ぞうふく中継ちゅうけい伝送でんそうに、世界せかいで初はじめて成功せいこうしたことを発表はっぴょうした。これまでの光ひかり伝送でんそう技術ぎじゅつと比くらべて3倍ばい以上いじょうの大だい容量ようりょうデータ伝送でんそうを実現じつげんする基盤きばん技術ぎじゅつであり、将来しょうらい的てきにはIOWNや6GのAPN（オールフォトニクスネットワーク）の長距離ちょうきょり伝送でんそうにおける活用かつようが期待きたいされる。

　実証じっしょう実験じっけんでは、80kmごとに光ひかり増幅ぞうふく中継ちゅうけい器きをはさむ周回しゅうかい伝送でんそう実験じっけんネットワークを構築こうちく。これを用もちいて、14.85THz帯域たいいきの光ひかり増幅ぞうふく中継ちゅうけいを行おこない、伝送でんそう距離きょり800kmで115.3Tbpsの総そう伝送でんそう容量ようりょうを達成たっせいした。この距離きょりは、100Tbpsを超こえる伝送でんそう実証じっしょうでは最長さいちょうだという。さらに、伝送でんそう距離きょり2400kmでも72.6Tbpsの容量ようりょうを達成たっせいし、本州ほんしゅう全体ぜんたいをカバーできる技術ぎじゅつ水準すいじゅんに達たっしていることを示しめした。

今回こんかい発表はっぴょうされた実証じっしょう成果せいかの概要がいよう

長距離ちょうきょり伝送でんそうに使つかえる波長はちょう資源しげんを拡大かくだいしたことで、伝送でんそう容量ようりょうをこれまでの3倍ばい以上いじょうに拡大かくだい。IOWN APNの実現じつげん目標もくひょうにも近ちかづいた

NTT未来みらいねっと研究所けんきゅうじょトランスポートイノベーション研究けんきゅう部ぶグループリーダの小林こばやし孝行たかゆき氏し

既存きそんの光ひかりファイバーと伝送でんそう設備せつびをそのまま使つかって大だい容量ようりょう化か／長距離ちょうきょり化か

　メディア向むけの技術ぎじゅつ解説かいせつを行おこなったNTT未来みらいねっと研究所けんきゅうじょトランスポートイノベーション研究けんきゅう部ぶグループリーダの小林こばやし孝行たかゆき氏しは、今回こんかいの発表はっぴょうが持もつ意味合いみあいを次つぎのように説明せつめいした。

　「既存きそん技術ぎじゅつでは、約やく4THzの帯域たいいき幅はばを使つかい、数すう十じゅう～数すうTbpsの伝送でんそう容量ようりょうで数すう千せんkmの距離きょりをカバーしていた。今回こんかいの技術ぎじゅつ実証じっしょうでは、波長はちょう資源しげんを超ちょう長波ちょうは長ちょう帯たい（U帯おび）まで拡大かくだいすることで、大だい容量ようりょう化かと長距離ちょうきょり化かを両立りょうりつした。これにより、たとえば日本にっぽんの基幹きかん光こうネットワークで“大動脈だいどうみゃく”となる東京とうきょう－名古屋なごや間あいだの500km超ちょうの距離きょりでも、光ひかり増幅ぞうふく中継ちゅうけいが行おこなえる。IOWN APNでは2030年ねん以降いこう、100Tbpsで1000kmの伝送でんそう距離きょりを目指めざしており、これを実現じつげんするための基盤きばん技術ぎじゅつとなる」

光ひかり伝送でんそうに使つかわれる波長はちょう帯たい。長距離ちょうきょり伝送でんそうでは現在げんざい、C帯たい＋L帯たい（約やく4THz幅はば）が使つかわれているが、今回こんかいはそこにU帯おびも加くわえて（14.85THz幅はば）大だい容量ようりょう化かを実現じつげんした

　前述ぜんじゅつしたとおり、今回こんかいは伝送でんそう距離きょり800kmの実証じっしょう実験じっけんにおいて、全ぜんチャネル1Tbps超ちょうのビットレート、総そう伝送でんそう容量ようりょうで115.3Tbpsを達成たっせい。また2400kmの距離きょりでも72.6Tbpsを達成たっせいしている。小林こばやし氏しはさらに、今回こんかいの技術ぎじゅつは大だい規模きぼな追加ついか投資とうしを必要ひつようとせず、既設きせつの光ひかりファイバーや伝送でんそう設備せつびをそのまま活用かつようできるものである点てんも強調きょうちょうした。

　「既設きせつの光ひかりファイバー設備せつびを使つかって大だい容量ようりょう化かできるため、経済けいざい的てきにもメリットがある。アプリケーションが大だい容量ようりょう通信つうしんを求もとめるようになっても、ネットワークコストを高たかめずにサービスを提供ていきょうできる」

広帯域こうたいいき光こう増幅ぞうふく中継ちゅうけい伝送でんそうの実証じっしょう実験じっけん結果けっか（伝送でんそう距離きょりは○が480km、△が800km、□が2400kmを示しめす）

長距離ちょうきょり光こう伝送でんそうを可能かのうにした3つの技術ぎじゅつ成果せいか

　今回こんかいの長距離ちょうきょり光こう伝送でんそう実証じっしょうは、NTTによる3つの技術ぎじゅつ成果せいかによって実現じつげんされている。

　ひとつめは、波長はちょう帯たい一括いっかつ変換へんかん技術ぎじゅつを適用てきようした「U帯おび用よう光こう増幅ぞうふく中継ちゅうけい器きの開発かいはつ」だ。

　光通信ひかりつうしんで使つかわれる波長はちょう帯域たいいきは、波長はちょうが短みじかいものからC帯たい（従来じゅうらい帯たい）、L帯たい (長波ちょうは帯たい）、U帯たい（超ちょう長波ちょうは帯たい）と分類ぶんるいされる。現在げんざい実用じつよう化かされている長距離ちょうきょりの伝送でんそうシステムでは、C帯おび、L帯たいの伝送でんそう装置そうち（送受信そうじゅしん機きや光ひかり増幅ぞうふく中継ちゅうけい器き）を利用りようしている。

　ここに、波長はちょう多重たじゅうでU帯たいの信号しんごうも追加ついかすれば伝送でんそう容量ようりょうをさらに拡大かくだいできる。だが、U帯たいに対応たいおうする長距離ちょうきょりの伝送でんそう装置そうちは、C帯たい／L帯おび向むけのそれで使つかわれている既存きそんの材料ざいりょうでは実現じつげんが難むずかしく、その開発かいはつには大おおきな時間じかんとコストががかるため、実用じつよう化かされていなかった。

　そこでNTTは、既存きそんの光ひかりファイバーと伝送でんそう装置そうちをそのまま活用かつようするかたちで、U帯たいの新規しんき導入どうにゅうを可能かのうにする「波長はちょう帯たい一括いっかつ変換へんかん技術ぎじゅつ」を開発かいはつした。これはC帯おびとL帯たいの波長はちょう多重たじゅう信号しんごうを、光信みつのぶ号ごうのままU帯たいの信号しんごうへと一括いっかつ変換へんかんする技術ぎじゅつだ。既存きそんの伝送でんそうシステムにこの技術ぎじゅつを組くみ込こみ、既存きそんの光ひかり増幅ぞうふく中継ちゅうけい器き（C帯おび、L帯たいに対応たいおう）の前後ぜんごで変換へんかんを行おこなうことで、長距離ちょうきょり光ひかりファイバー区間くかんの伝送でんそう容量ようりょうを拡大かくだいできる。

本ほん技術ぎじゅつの概要がいよう。従来じゅうらい帯域たいいき（C帯おび、L帯おび）対応たいおうの送受信そうじゅしん機きや光ひかり増幅ぞうふく中継ちゅうけい器きを使つかいつつ、その前後ぜんごで波長はちょう帯たい変換へんかん技術ぎじゅつを用もちいてU帯たいに変換へんかんし、波長はちょう多重たじゅうでU帯たいの帯域たいいきも伝送でんそうに活用かつようする

中継ちゅうけい器きにおける波長はちょう帯たい変換へんかんの仕組しくみ。入力にゅうりょくのU帯おび信号しんごうをL帯おび信号しんごうに変換へんかんしたうえで増幅ぞうふくを行おこない、ふたたびU帯おび信号しんごうに変換へんかんして出力しゅつりょくする

　2つめは、広帯域こうたいいき伝送でんそう設計せっけい技術ぎじゅつである。

　C帯おび、L帯おび、U帯おびを使つかう広帯域こうたいいきの光ひかり伝送でんそうにおいては、さまざまな物理ぶつり的てき事象じしょうが複雑ふくざつに相互そうご作用さようすることになり、最適さいてきな伝送でんそう条件じょうけんを実験じっけん的てきに調しらべることが難むずかしい。この課題かだいに対たいして、NTTでは理論りろん計算けいさんモデル（ガウシアンノイズモデル）を独自どくじに改良かいりょうすることで、3つの波長はちょう帯たいの合計ごうけい伝送でんそう容量ようりょうが最大さいだいになるよう伝送でんそう条件じょうけんを計算けいさん。これを今回こんかいの実験じっけんに適用てきようした。

　この結果けっか、短波たんぱ長ちょう（C帯おび、L帯おび）から長波ちょうは長ちょう（U帯おび）の信号しんごう光こうへパワーが遷移せんいする特性とくせい（誘導ゆうどうラマン散乱さんらん効果こうか）を利用りようして、光ひかりファイバーでの損失そんしつが大おおきいU帯おび信号しんごうにおける低てい損失そんしつ化かを実現じつげん。伝送でんそう容量ようりょうと長距離ちょうきょり化かを両立りょうりつする伝送でんそう設計せっけいを可能かのうにしたという。

広帯域こうたいいき伝送でんそう設計せっけい技術ぎじゅつの概要がいよう。長距離ちょうきょり伝送でんそうに最適さいてきなC帯おび、L帯おび、U帯おびそれぞれの信号しんごう強度きょうどとスペクトル形状けいじょうを計算けいさん、適用てきようした

　3つめは、超ちょう高速こうそくデジタルコヒーレント信号しんごう送受信そうじゅしん技術ぎじゅつの開発かいはつである。

　各かく波長はちょうのデジタルコヒーレント信号しんごうとして、シンボルレート144ギガボーの偏へん波は多重たじゅうPCS-QAM信号しんごうを採用さいようした。NTTでは、回路かいろ性能せいのうを最大限さいだいげん引ひき出だすデジタル信号しんごう処理しょり技術ぎじゅつを開発かいはつし、これを高速こうそく回路かいろ技術ぎじゅつに適用てきようすることで、2023年ねん6月がつに発表はっぴょうしていた成果せいかに比くらべて、シンボルレートを約やく10％高速こうそく化かし、より長距離ちょうきょり伝送でんそうに適てきした信号しんごうを実現じつげんした。

　これにより、伝送でんそう距離きょりに応おうじて1波長はちょうあたり約やく600Gbpsから最大さいだい1.3Tbpsまでの高速こうそく多値たち光こう信号しんごうを高こう品質ひんしつに送受信そうじゅしんできるという。

超ちょう高速こうそくデジタルコヒーレント信号しんごう送受信そうじゅしん技術ぎじゅつの概要がいよう

　今回こんかい実証じっしょうされた技術ぎじゅつの実用じつよう化かに向むけて、NTTでは通信つうしんの信頼しんらい性せいや長時間ちょうじかんの安定あんてい性せいを高たかめていくとしている。さらに、短たん波長はちょう側がわへの拡大かくだいも含ふくめたさらなる広帯域こうたいいき化か（20THz超ちょう）、光ひかりファイバー伝送でんそう路ろや伝送でんそうシステム全体ぜんたいの特性とくせいに適てきしたフレキシブルな波長はちょう資源しげん拡大かくだいによる大だい容量ようりょう化かを進すすめる。とくに波長はちょう資源しげん拡大かくだい技術ぎじゅつは、波長はちょうあたりの高速こうそく化か（マルチテラビット化か）技術ぎじゅつを融合ゆうごうさせることで、伝送でんそう容量ようりょうと伝送でんそう距離きょりを同時どうじに拡張かくちょうできる技術ぎじゅつとして進化しんかさせる考かんがえだという。

　またNTTでは、2030年ねん以降いこうのIOWNおよび6GにおけるAPNの進化しんかに向むけて、独自どくじのデバイス技術ぎじゅつ、デジタル信号しんごう処理しょり技術ぎじゅつ、光ひかり伝送でんそう技術ぎじゅつの融合ゆうごうを深化しんかさせるための研究けんきゅう開発かいはつを進すすめていくことを改あらためて強調きょうちょうした。