伝送速度1Tbpsを実現する光通信技術、従来比10倍

三菱電機は2016年2月、光ファイバー通信において、1組の送受信器で伝送速度1Tビット/秒を実現する光送受信技術を開発したと発表した。周波数利用効率は9.2ビット／秒／Hzを実証したという。同社によると、2016年1月時点で「世界最高」の周波数利用効率である。

「世界最高」の周波数利用効率

　三菱電機は2016年2月、光ファイバー通信において、1組の送受信器で伝送速度1Tビット/秒（Tbps）を実現する光送受信技術を開発したと発表した＊）。

＊）1Tbps：1秒間でDVD約27枚分のデータ転送

　総務省の「平成27年度情報通信白書」によると、IoT（モノのインターネット）デバイスは2020年に530億個になるといわれ、通信量の爆発的な増大が懸念されている。トラフィックの増加に対応する手段として、伝送容量の高い光ファイバー網に置き換える方法があるが、置き換えには「莫大なコストが掛かる」（三菱電機）という。つまり、既存の光ファイバー網を活用した容量拡大技術が必要になる。

　三菱電機は今回、処理能力を向上させる「マルチサブキャリア光送受信技術」とデータの損傷を防止する「パイロット信号」を開発し、既存の光ファイバーを活用して伝送速度1Tbpsを実現した。現行の伝送速度100Gbpsと比較して約10倍である。

伝送容量の技術動向。現行は1組の送受信器当たり伝送速度100Gbpsである。今までの技術的な進歩でも既存の光ファイバーを活用した容量拡大技術が用いられてきたが、IoTデバイスの増加に伴うトラフィックの増加に対しては、伝送容量の高い光ファイバーに置き換える必要性が出てくるという。三菱電機は今回、伝送速度1Tbpsを実現したことで、光ファイバー網を置き換える必要がなくなるとする。「光伝送機器ベンダー各社は現在、伝送容量400Gbpsを実用検証中である」（三菱電機）とした （クリックで拡大） 出典：三菱電機

　これらの技術は、英国ユニバーシティカレッジロンドンが持つ「Optical Networks Group」の設備を用いて実証実験を実施。1組の送受信器による1Tbps通信において周波数利用効率9.2bps／Hzを実証したとしている。同社によると、2016年1月時点で「世界最高」の周波数利用効率とした＊）。これにより、既存の光ファイバー網をそのまま活用して、容量の大きな動画やデータをスムーズに受け取ることができるという。

＊）同社が2013年2月に発表した伝送速度100Gbpsの技術は、約2bps／Hzの周波数利用効率だったという。

11本のサブキャリアを高密度に一本化

　処理能力を向上させるマルチサブキャリア光送受信技術とは、11本の波（サブキャリア）をひとまとめにして送信する方式である。従来は、シングルキャリアのみで送信していたため、1組の送受信器では100Gbpsまでしか伝送できなかったという。

　同技術は、11本のサブキャリアを高密度にして1組の送受信器で伝送できるため、既設の光ファイバー網をそのまま活用し、従来比10倍の1Tbpsの伝送を可能にしている。

　なぜ、伝送速度100Gbpsから1Tbpsと従来比10倍となっているのに、サブキャリアが10本ではなく、11本になったのかについては、「エラー訂正をするための情報をオーバーヘッドとして供給する必要がある」（三菱電機）とした。

目印となるパイロット信号をあらかじめ挿入

　次にデータの損傷を防止する「パイロット信号」について説明する。基本的な光信号受信は、受信器の持つ波と受信した波が重なる部分を「1」、重なっていない部分を「0」にしてデジタル信号伝送している。しかし、受信する波のタイミングがずれた場合、重なり具合から推定するため信号を正しく判断できず、データの損傷が発生してしまう。

　同社は今回、パイロット信号による受信タイミング補正を行う技術を開発したことで、データの受信タイミングによるズレを防いだ。この補正技術は、送信器における11本の整列したサブキャリアに、目印となるパイロット信号を同じタイミングで挿入する。受信するサブキャリアの波のタイミングがずれてしまったとしても、パイロット信号があることで、受信器側で正確に補正できる仕組みである。これにより、データの損傷を防止し、伝送速度1Tbpsの受信を可能にしたとしている。

2020年以降に実用化

　同社によると、「これらの技術は基礎的な技術は確立されているが、今後は実用化に向けて信号処理の開発を進めていく」という。実用化は、2020年以降になるとした。