�\え��けるインターネット��要を�Г┐襯妊献織觚�通信�\術
インターネットを流れるデータトラフィックの総量は、人口��(f┫)少に突入している日本において現在でも�\加している。音�m、データ通信の情報がスマートフォンなどから電�Sとなって空を飛び、基地局に到りその先はネットのトラフィックに加わる。ほかにタブレットやPCからのデータも�\えている。
これら職場、家庭、学�鬚修靴�萆�などで使われるインターネット経�y(t┓ng)の電子メール情報など��てのデータを加えて2010�Qにトラフィックを流れた情報量の総��は15T（テラ）ビット/秒だったが2020�Qには300Tビット/秒になるとの予�R値がある。この予�Rは、NTT未来ねっと研�|所の富澤�F士による。今�Qの春に横�pで開かれたシステムCジャパン主��(h┐o)の講演で��らかにしている。このような���]なトラフィックの成長をサポートするには�J�Tのギガビットレベルのトラフィック線を少々�\設しても�{いつくものではない。今や100Gビット/秒の光通信導入が不可�L(f┘ng)になって来た。
担当する総��省は平成21�Qから委�m研�|を発�Bさせた。��して、「��高�]光伝送システム�\術の研�|開発」である。その基本��画書には�`的として�k�陲里澆魄���すると以下のように記されている。「ネットワークを流通するデータ通信トラフィックは指数関数的に�\加しており、今後もさらに�\加が��くことが予�[される。�\加を��ける通信量に�官�するためには、LANおよび光アクセスネットワークからメトロ・基礎光ネットワークに至る��てのネットワーク要素について��(g┛u)なる�j(lu┛)容量化が求められている」、としている。
当��ながらこの実現に�R�Tしなくてならないのは、2020�Qまでには300Tビット/秒の予�R値があるために�科�な開発スピードを�屬音�間的に間に合わせること。��(g┛u)に省電��化に配慮したシステムとして地球�a(b┳)暖化並びに低炭素社会への�々圓盤T盾しないシステムが求められていること、である。
これらを踏まえて総��省は、2015�Qまでにオール光ネットワーク構成�\術の確立を�`指す旨の��策�x言をそのホームページ（HP）の中で��している。��(g┛u)に踏み込んで国際�Y��化を見据えて戦�S的に推進することになっている。
このシステムの内容は専門性が高くこの�L�Cで述べることはできないが、イメージとして次のように考えたらどうだろうか？まず情報を通す経路には、すでに敷設されている光ファイバ�\術を改良する。��来の光ファイバでは、振幅のビット信��(gu┤)を行き来させていた送信していた。これからは、送信時にレーザー光の位相を変調させる通信?d─ng)?sh┫)式を�W(w┌ng)��する。基��(chu┐ng)ファイバは国内を��から南までくまなく行き渡っている。�p信�笋砲�100Gビット/秒のデジタルコヒーレント検�Sシステムを��く。富澤�F士によれば、��筆すべきは半導��であって100Gビット/秒の高�]で動作する、シングルチップのDSP-ASICだ。ASICは�Q々の応��に��化した設��のICであり、DSP（Digital Signal Processor）は積和演�Qを専門に行うマイクロプロセッサである。
さて、�崕劼琉儔m研�|には、NTT未来ねっと研�|所、NEC、富士通、��菱電機がグループで委�mに応じ富澤�F士のリーダーシップの元、�Jに初期の成果を挙げていてDSP-ASICの試作にも成功している。�p�mグループは横須賀�xのダウンタウンと郊外のNTT Yokosuka R&D Centerの間、約20数キロを光ファイバで�Tびその現場での実�x�h価をDSP-ASIC搭載の試作機を使って行った。講演で富澤��(hu━)は�T果が成功したと述べた。
�p信システムに設��する100Gビット/秒のデジタルコヒーレント検�Sシステムには東�j(lu┛)�j(lu┛)学院電子工学科における張��、森洋二�r、他の�o��(hu━)の研�|が貢献している。�b文の��は、「光時間�H�_分�`機�Δ砲茲襯妊献織襯灰辧璽譽鵐��p信機の��高�]化」（参考�@料1）である。
この発表をもとに�Q社が協��して開発したチップ DSP-ASIC を中心に、�p�mグループは100Gビット/秒のデジタルコヒーレント検�Sシステムを構築した。線幅40nmで作られたこのシリコンCMOS チップの�T在は日本の誇りである。データ信��(gu┤)を分周してクロック信��(gu┤)を発�擇気察△修譴鮖箸辰��p信スーパーヘテロダインのLO（局�霹�振�_(d│)）信��(gu┤)をパルス化して��いる新発��の�}法で約 4 倍の高�]化をはかり�W定な100G ビット/秒の�p信検�S性�Δ鮗存修靴討い襦�これは斬新な��(sh┫)法であって�O��だが分周パルスのクロック故にこのまま同期もとれる。
デジタルコヒーレント�p信�_(d│)はデジタル信��(gu┤)とLOの位相を同期させ任�Tの光�H値変調信��(gu┤)を復調するものだ。課��は処理レートがAD変換�_(d│)及びDSP�v路の�]度で限定され高�]化が阻まれる。その課��解��のために、繰り返しになるが信��(gu┤)から分周したクロックを使ってLO信��(gu┤)をパルス化する。新�}法では��来40Gシンボル/秒のデータ処理�]度が160Gシンボル/秒と4倍の�]度が達成された。さて、1 シンボル= 4 ビットなので、160Gシンボルは、640Gビットに換�Qされる。
�崕劼硫茣�的な�j(lu┛)学の研�|も貢献し委�m研�|は成果を挙げている。�mいなことに成功裡に収�Jするめどが見えてきている。光ファイバによる送�p信システムはその両端に送�p信�_(d│)を1セットずつ�△┐襯皀妊襪納��Qすると、�崕劼�300Tビット/秒をカバーするには100Gビット/秒のファイバ線が3,000本ほど��要になる���Qだ。その場合、��国を張り巡らせるための中�M(f┬i)局も考慮して�Hく見積もった時には、20,000セットを考える。保守に20%の在�Uを考えても、24,000セットだ。
実際には光通信�S長�H�_法を使うために１本のファイバ線を数�v線が共�~することが行われる。よって�屬亮��Qで�S長�H�_が四�_なら���Q�屬�CMOS ICの個数24,000個を4で割り、6,000個が��要となる。量��を何�Qもする��模ではない。どうしても10倍��度の量����模にしたいものだ。唯�k、期待したいのは国際�Y��化だ。国際�Y��化によって、日��(sh━)欧中国�f国プラスBRICS�o国、加えて、その他中南��(sh━)アフリカ�o国の30カ国以�屬�この�\術を使ってくれればありがたいのだが。筆�vの願うところである。
参考�@料
1. 電子情報通信学会�\術研�|報告、OCS光通信システム108(189) 41-46 (2008/08/21)
