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次世代光ネットワーク基盤の構築に向けて

久保田文人（くぼたふみと） - フォトニックネットワークユニット長

はじめに

将来のユビキタス・ブロードバンド社会を支えるためには、現在の数千倍・数万倍以上の大容量・高速のネットワークインフラを構築していく必要があります。これには、光ファイバーによるネットワーク技術をさらに発展させることが必要です。こうしたことからNICTフォトニックネットワークユニットでは、次世代の光ネットワーク技術の研究開発に取り組んでいます。

NICTにおける研究開発の現状

1990年代にインターネットの商用が始まり、さらにWWW技術が開発されたことによって、インターネットの利用が急速に発展してきました。これまでのところインターネットのトラフィック（データ量）は景気の動向に左右されることなくひたすら増え続けており、国内の総量は500ギガビット毎秒に迫っていると推計されています（総務省報道発表平成17年7月27日）。過去半年で約1.5倍の伸びを示しました。このペースで増え続ければ、来年にはテラビット毎秒を越えることは確実です。

このため、国のインフラとしてテラビット級からペタビット級に達する非常に大きな通信容量を実現できる光ネットワーク基盤技術・基礎技術の開発は最重要課題であり、産官学の力を結集して国家プロジェクトとして強力に推進していく必要があります。NICTでは、総務省の光ネットワークに関する政策を果たすべく、これまで下記の研究開発課題等を実施しています（図1）。

（1）フォトニックネットワーク基盤技術に関する研究開発（委託研究: 研究開発推進部門）

幹線系フォトニックネットワーク技術の研究開発
インターネットノードの光化技術の研究開発
アクセス系フォトニックネットワーク技術の研究開発
テラビット級大規模ネットワーク制御技術の研究開発

（2）ペタビット級ネットワーク基礎技術の研究（自主研究：情報通信部門）

上記の研究課題からこれまでそれぞれ世界最先端の成果が多数得られており、以下にその一例を紹介します。

（1）

1本の光ファイバーで波長の異なる64波を多重化し、毎秒43 ギガビットの情報を載せて6000km （大陸間回線相当）を伝送することに成功。
広い波長域(100 ナノメートル超) を増幅可能な光増幅器を開発。
電気機械制御の微小ミラーによる世界最小、最速の切り替え時間の高速光スイッチ（256x256チャネル）を開発、テストベッドを用いた実験において、世界で初めて、信号を従来に比べて10倍以上高速の20ミリ秒で光のまま経路変更・制御できることを実証。

（2）

回線（波長）を効率的に利用できる光パケット多重ネットワーク実現のためのノード基礎技術に関し、光符号ラベル認識処理および光バッファを用いた光パケットスイッチのプロトタイプを世界に先駆けて開発し、入出力インタフェース速度を160Gbit/s まで性能向上。
超高速非線形光通信サブシステムの研究開発を実施し、多値化とOTDM併用による160Gbit/s ASK-DPSK方式伝送フィールド実証実験をJGN II光テストベッド（約200km ）にて世界で初めて成功。

現在、さらにプロジェクト最終年度の本年度末を目指して研究開発が進行中です。ユニットでは、これらの課題間の連携を図りさらに目標以上の成果を上げるべく努力しています。また、成果を実験室にとどめるのではなく、NICTが拠点研究として研究を実施しつつテストベッドを提供している「研究開発用ネットワークJGN II」の光通信実験向きフィールドにおいても、これらの成果技術の有効性を実証しつつあります（図2 ）。また、ユニットではNICT内部の横の連携だけでなく、産学官の連携を進めるコアとなるとともに、分野にまたがる連携、研究開発成果の社会展開を進めていきます（図3 ）。

フォトニックネットワークシンポジウムの開催

NICTが実施しているフォトニックネットワークに関する研究開発とこれまでの成果を広く知って頂くため、ユニットが中心になって総務省と協力して「フォトニックネットワークシンポジウム」を開催しました。これは7月4日、5日の2日間にわたり開催したNICTの第3回研究発表会と連携すべく4日の午前中に開催したものです。多数の来場者があり、動態展示を含めこれまでのユニットの成果の一端を理解して頂くことに大いに貢献しました。

おわりに

フォトニックネットワークユニットでは、プロジェクト最終年度の目標達成を目指して研究開発を進めている各研究課題を支援するとともに、その相互連携を促し研究開発の効率化を推進します。また、現在次期研究計画の立案のための検討を総務省と一体となって進めているところです。

Ｑ. 急速に増えるインターネットのデータ量は、どのように調べているのですか。: Ａ. 本文中で紹介したトラヒック（通信量）の伸び率は、平成17年5月に、IIJ、NTTコミュニケーションズ、KDDI、ソフトBBなどインターネットプロバイダー7社、学界の支援や協力を得て集計・試算したものです。集計したトラヒックは、ブロードバンド契約者やダイヤルアップなどの契約者の"契約者別のトラヒック"と、国内主要IX（インターネットエクスチェンジ）におけるトラヒック交換など、"インターネットプロバイダーで交換されるトラヒック"の2つがあります。通信量の数そのものは、通信事業者によって方法に違いはありますが、ルータ内のカウンタ機能やカウントソフトによって増加状況がわかるようになっています。
Ｑ. そもそも、フォトニックネットワークとは何ですか。: Ａ. 最先端の光通信ネットワーク技術をフォトニックネットワークと呼んでいます。フォトニック（Photonics）という言葉は、光子（Photon）に由来します。電子（Electron）が活躍する電子技術（Electronics）に対し、光子が活躍する光回路により、情報を光信号のまま伝達するネットワークという意味です。これまでの光通信では、伝送線路は光ファイバーですが、ノード（交換機に相当）は電子回路技術で構成しています。これを光技術に置き換えて、電子回路をはるかに超える処理速度や大容量化を達成することが期待されています。

テラビット級のデータ通信を支えるネットワーク技術と市場: 本格化するテラビット級通信の到来で、都市内ネットワークの大容量化、さらには160Gbit/sという高速光通信のための市場の活発化が考えられます。例えば、研究開発された光送受信装置、光増幅器、微小ミラー高速光スイッチなどの市場は、その需要の高まりによって、2008年ごろには年間数百億円規模になると期待されています。そうなれば私たちも、大容量で、高速光化した新しいインターネットを、もっと気軽に楽しむことができるようになるでしょう。