NTTとNTT Com、商用環境において1,122kmの1テラビット/秒光信号伝送に成功

近年の映像データの流通拡大やクラウド技術の進展に加え、5Gサービスなど新しい情報通信サービスの普及に伴い、トラヒックは増大し続けることが予想される。このような状況に対応するためには、基幹系の光通信ネットワークにおいても、さらなる大容量化を経済的に実現することが求められている。

今回日本電信電話株式会社（以下、NTT）とNTTコミュニケーションズ株式会社（以下、NTT Com）は、商用環境において1テラビット／秒光信号の長距離伝送の実証実験を実施した。NTT Comの商用環境に敷設した光損失と光非線形性を低減させた新しいコア拡大低損失光ファイバケーブルと、NTTが新たに開発した光送受信機を用いた結果、1テラビット／秒光信号による波長多重信号の1,122km伝送環境を構築することに成功した。

同実証実験は、1テラビット／秒光信号生成のため、デジタル信号処理プロセッサと広帯域光フロントエンド回路を搭載した光送受信機によるデジタルコヒーレント技術（※1）を用いて、光の偏波、位相、及び振幅に情報を乗せることで情報量の増大を実現する偏波多重32QAM（※2）変調信号（1波長あたり500ギガビット／秒）と、2波のサブキャリア多重（※3）を利用した。

これにより、現在の実用システムの1チャネルあたり100ギガビット／秒の10倍となる1テラビット／秒に伝送速度を高速化することが可能となる。1波長あたりの伝送容量を拡大させることでビット当たりの消費電力も既存装置と比べて、8割以上の削減が見込まれるという。

加えて、光送受信機内部の不完全性（信号経路長や信号経路による損失ばらつき等）を校正することで受信信号を理想信号に近づけることが可能となり、信号の送受信を実現した。これにより、32QAM多値光変調信号において1,122kmの長距離伝送の実証につながった。

NTTとNTT Com、商用環境において1,122kmの1テラビット/秒光信号伝送に成功 — 校正技術のイメージ

なお、同実験の一部は、総務省の委託研究「巨大データ流通を支える次世代光ネットワーク技術の研究開発」および「新たな社会インフラを担う革新的光ネットワーク技術の研究開発」により得られたデジタルコヒーレント光伝送技術を利用している。

※1　デジタル信号処理とコヒーレント受信と組み合わせた伝送方式。コヒーレント受信とは、受信側に配置した光源と、受信した光信号を干渉させることにより、光の振幅と位相を受信することが可能な技術である。偏波多重や位相変調などの変調方式により周波数利用効率を向上させるとともに、デジタル信号処理を用いた光信号の補償と、コヒーレント受信により、大幅な受信感度向上を実現する。
※2　信号光の振幅と位相の両方に情報を乗せる変調方式で、32QAMは一度に5ビット分の情報を送ることができる。この変調方式を、光信号の持つ2つの独立な偏波光信号の各々に対して適用することにより、偏波多重光信号として伝送容量を更に2倍拡大することが可能となる。
※3　1つの超高速チャネルを形成するために複数の波長の光信号（サブキャリア）に分割して多重伝送する方式。