世界記録更新、4コア光ファイバで毎秒319テラビット・3,001 km伝送達成

広帯域波長多重技術・光増幅方式を駆使した伝送システムを構築

2021年6月21日
国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）

ポイント
■　4コア光ファイバで、広帯域の552波長多重により、毎秒319テラビットの大容量を実現
■　2種類の光増幅方式を駆使した伝送システムを構築し、3,001 kmの長距離伝送に成功
■　製造が容易な標準外径光ファイバによる、大容量長距離伝送システムの早期実現に期待

　国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT、理事長: 徳田 英幸）ネットワーク研究所のベンジャミン パットナム主任研究員らのグループは、研究開発用の標準外径（0.125 mm）4コア光ファイバを用い、波長多重技術と2種類の光増幅方式を駆使した伝送システムを構築し、毎秒319テラビット、3,001 km伝送実験に成功しました。この結果は、伝送能力の一般的な指標である伝送容量と距離の積に換算すると、毎秒957ペタビット×kmとなり、標準外径光ファイバの世界記録です。
　今回は、これまで利用されている波長帯域（C帯、L帯）に加え、利用が難しく一般的に商用化されていないS帯も用いて広帯域化し、552波長多重により大容量化を図りました。さらに、希土類添加ファイバを使った増幅器とラマン増幅の増幅方式を駆使し、3,001 kmの長距離伝送に成功しました。標準外径光ファイバは、既存設備でケーブル化が可能で、大容量長距離伝送の早期実用化が期待でき、Beyond 5G以降の新しい通信サービスの普及に必要な基幹系通信システムの実現に貢献します。
　なお、本実験結果の論文は、光ファイバ通信国際会議（OFC2021）にて非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（Post Deadline Paper）として採択され、現地時間2021年6月11日（金）に発表しました。

背景
　増大し続ける通信量に対応するための新型光ファイバ研究が進み、近年は研究開発用の標準外径の新型光ファイバが市販されています。今後は、光ファイバの特長を生かした伝送システムの研究開発が重要になると考えられ、NICTは新型光ファイバを用い、波長多重技術や変調技術等を駆使した多様な伝送システムを構築して、多くの世界記録を達成してきました。
　これまでの波長多重技術では、C帯とL帯の波長を使用するのが一般的であり、帯域を広げS帯も使用した場合は、大容量は実現しても光増幅技術が伴わず、数10km程度しか伝送できませんでした。

今回の成果
　NICTは、研究開発用に市販されている標準外径の4コア光ファイバを用い、波長多重技術と光増幅方式を駆使した伝送システムを構築し、毎秒319テラビット、3,001 km伝送実験に成功しました。この結果は、伝送能力の一般的な指標である伝送容量と距離の積に換算すると、毎秒957ペタビット×kmとなり、これまでの標準外径光ファイバ世界記録（NICTによる）の約2.7倍になります。

【画像：https://kyodonewsprwire.jp/img/202106166368-O1-dGp97O1C】

図1 今回の成果及びこれまでに報告された標準外径光ファイバの伝送容量距離積

　今回は、C帯、L帯に加え、利用が難しいS帯も用いて広帯域化し、552波長多重と16QAM変調方式により、毎秒319テラビットの大容量を実現しました。さらに、希土類添加ファイバを使った増幅器とラマン増幅を組み合わせた周回ループ実験系を構築し、3,001kmの長距離伝送に成功しました。
　標準外径光ファイバは、実際に敷設するケーブル化の際に、既存の設備を流用することが可能で、大容量長距離基幹系通信システムの早期実用化が期待できます。 Beyond 5G 以降では、新しいサービスにより爆発的に通信量が増加することが予想されます。本成果は、 Beyond 5G 以降における多くの新しいサービスの普及を支える基幹系通信システムの実現に貢献するものです。

今後の展望
　今後は、伝送距離やネットワーク構成が異なる光通信システムにおいて、早期実用化が期待できる標準外径新型光ファイバを利用した様々な実装形態を可能とするため、更なる伝送能力の向上を目指し、将来の大容量光伝送技術の基盤を確立していきたいと考えています。
　なお、本実験の結果の論文は、新型コロナウイルス感染症対応のためバーチャル開催された光ファイバ通信関係最大の国際会議の一つである光ファイバ通信国際会議（OFC2021、 6 月 6 日（日）～ 6 月 11 日（金））で非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（ Post Deadline Paper ）として採択され、現地時間 6 月 11 日（金）に発表しました。

【画像：https://kyodonewsprwire.jp/img/202106166368-O2-19kSeX1E】
図2 今回の伝送システムの一部（ラマン増幅部）

採択論文
国際会議: 第43回光ファイバ通信国際会議（OFC2021） 最優秀ホットトピック論文（Post Deadline Paper）
論文名: 319 Tb/s Transmission over 3001 km with S, C and L band signals over >120nm bandwidth in 125 μm wide 4-core fiber
著者名: Benjamin J. Puttnam, Ruben S. Luís, Georg Rademacher, Yoshinari Awaji, and Hideaki Furukawa

過去のNICTの報道発表
・2020年3月11日 「世界記録更新、標準外径3コア光ファイバで毎秒172テラビット、2,040 km達成」
　https://www.nict.go.jp/press/2020/03/11-2.html
・2018年4月5日 「世界記録、標準外径3モード光ファイバで毎秒159テラビット、1045km達成」
　https://www.nict.go.jp/press/2018/04/05-1.html