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超大容量レイヤ統合トランスポートシステムの研究開発

  • 那賀 明那賀 明
  • 山崎 悦史山崎 悦史
  • 山本 秀人山本 秀人
超大容量レイヤ統合トランスポートシステム構成とキー技術

図1 超大容量レイヤ統合トランスポートシステム構成とキー技術

 爆発的な伸びを示すブロードバンドサービス・モバイルサービスのトラヒック需要を収容するために,基盤インフラの大容量化を経済的に推し進めていくことが必要である.NTTは基盤インフラを構成する伝送システムについてこれまで大容量かつ低消費電力な伝送システムの研究・開発を進めてきた.
 一方,近年イーサネットやVoIPなど,IP系サービスが主流になっており,通信キャリヤのネットワークで流通するトラヒックの多くはレガシー系サービスからIP系サービスに大きくシフトしている.今後急増するIP系トラヒックを効率的に収容するためには,これらの信号と親和性の高いパケット収容可能な装置が必要である.しかしながら,現行システムではレイヤごとにそれぞれ異なる装置が設置・運用され,ネットワークが複雑になるほど装置数も多くなり,管理・運用が煩雑になる課題があった.
 那賀 明(茨城大)と山本 秀人(NTT)は,MPLS-TP技術を伝送システムに実装することで今後ますます需要が見込まれるIP系トラヒックの効率的な収容を可能にするレイヤ統合トランスポートシステムを適用したネットワーク構想を推進し,システム技術詳細仕様の策定等の各開発工程を経て,本システム及びレイヤ統合管理するオペレーションを実用化し,爆発的なトラヒック増加と多様化するサービスに柔軟に対応可能なネットワークインフラの構築を可能とした.また,従来は現地作業が必要であった波長切換をカラーレス・ディレクションレス機能により遠隔で可能としたため,東日本大震災に代表される激甚災害時にも,迅速かつ容易にユーザトラヒックの復旧が可能な,100Gベースのパケット無瞬断切換機能とネットワークの高信頼化を実現した.
 大容量化を実現する手段としては,多値符号化により周波数利用効率を向上させる方法が既に検討されていたが,多値符号化を行うと光ファイバ内部で生じる雑音の影響を受けやすくなり,伝送可能距離が短くなるという課題が生じる.ディジタルコヒーレント光伝送方式は,超高速なディジタル信号処理(DSP : Digital Signal Processing)による信号補正により,これらの課題を解決した.更に本方式ではDSPを利用した分散補償により,分散測定や設計など構築前の運用稼動削減が可能となった.補償用品の設置が不要となることで用品コスト削減が可能となるだけでなく,伝送遅延の低減も可能になり,ネットワークの低遅延化にも大きく貢献している.
 山崎 悦史(NEL)は,ディジタルコヒーレント光伝送方式による1波長当り100G光伝送高機能化方式の研究開発を行った.100G超高速送受信方式を適用したシステムをいち早く実用化し,大容量光伝送方式技術及び最先端光デバイス技術の研究開発の出口を創出することにより,関連研究分野にインセンティブを提供して研究活動を活発化した.また,物理的なフィールド環境や,システム保守運用を考慮した実用化技術の研究開発・検証に取り組み,デバイスレベル及びシステムレベルの機能開発・評価,フィールド試験を含む検証を重ね,実用に堪える成熟度に高めた.
 以上のように,受賞者らはネットワークインフラの基盤となる8Tbit/s(100G×80波長)伝送可能な波長クロスコネクト(XC)部と,100Gベースの高機能パケットスイッチ部を統合した低コストかつ低消費電力な超大容量レイヤ統合トランスポートシステムを研究開発,実用化した.多様なサービス提供に大きく貢献が期待できるとともに,運用性の向上により少子化が進む社会情勢にも対応可能と捉えており,社会基盤であるネットワークインフラの要求に応えるシステムである.このことから,受賞者らの功績は極めて顕著で,電子情報通信学会業績賞にふさわしいものである.

 本研究の成果に対して、電子情報通信学会は、2016年、那賀 明(茨城大)、山崎 悦史(NEL)、山本 秀人(NTT)に電子情報通信学会 業績賞 を贈った。

文献

(1)E. Yamazaki, S. Yamanaka, Y. Kisaka, T. Nakagawa, K. Murata, E.Yoshida, T. Sakano, M. Tomizawa, Y. Miyamoto, S. Matsuoka, J.Matsui, A. Shibayama, J. Abe, Y. Nakamura, H. Noguchi, K. Fukuchi,H. Onaka, K. Fukumitsu, K. Komaki, O. Takeuchi, Y. Sakamoto, H.Nakashima, T. Mizuochi, K. Kubo, Y. Miyata, H. Nishimoto, S.Hirano, and K. Onohara,“Fast optical channel recovery in field demonstration of 100-Gbit/s Ethernet over OTN using real-time DSP,”Opt. Express, vol. 19, no. 14, pp. 13179-13184, 2011.
(2)S. Yamamoto, T. Inui, H. Kawakami, S. Yamanaka, T. Kawai, T. Ono,K. Mori, M. Suzuki, A. Iwaki, T. Kataoka, M. Fukutoku, T. Nakagawa,T. Sakano, M. Tomizawa, Y. Miyamoto, S. Suzuki, K. Murata, T.Kotanigawa, and A. Maeda,“Hybrid 40-Gb/s and 100-Gb/s PDM-QPSK DWDM transmission using real-time DSP in field testbed,”OFC, 2012.
(3)E. Yamazaki,“Evolution of 100 Gb/s digital coherent signal processing moving to metro applications(invited),”SPPCom, 2013.
(4)E. Yamazaki, M. Tomizawa, and Y. Miyamoto,“100-Gb/s optica ltransport network and beyond employing digital signal processing,”IEEE Commun. Mag., vol. 50, no. 2, pp. s43-s49, 2012
.(5)S. Yamamoto, S. Yamanaka, A. Matsuura, T. Kobayashi, A. Iwaki, M.Suzuki, T. Inui, T. Sakano, M. Tomizawa, Y. Miyamoto, T.Kotanigawa, and A. Maeda,“PMD tolerance of 100-Gbit/s digital coherent PDM-QPSK in DSF-installed field testbed,”OECC, 2011.
(6)T. Kobayashi, S. Yamanaka, H. Kawakami, S. Yamamoto, A. Sano, H.Kubota, A. Matsuura, E. Yamazaki, M. Ishikawa, K. Ishihara, T.Sakano, E. Yoshida, Y. Miyamoto, M. Tomizawa, and S. Matsuoka,“8-Tb/s(80×127 Gb/s)DP-QPSK L-band DWDM transmission over 457-km installed DSF links with EDFA-only amplification,”OECC2010, PD2, 2010.
(7)T. Matsuda, T. Kawasaki, T. Kataoka, A. Naka, and K. Oda,“PMD design for high-speed WDM Backbone network systems based on field PMD measurements,”IEICE Trans. Commun., vol. E94-B, no. 5, pp.1303-1310, May 2011.
(8)関剛志,濱岡福太郎,松田俊哉,那賀 明,織田一弘,“OXCの経路切替におけるCD/CDC機能の性能比較,”2012信学ソ大, no. B-10-112, Sept. 2012.

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