「制御可能な光回路」を長距離通信用に世界で初めて実現

今回開発した技術のポイントは、光ネットワークの中継地点に「プログラマブル光回路」を置き、ここで、DSPの処理が最小になるように光回路を制御することだという。

今回発表した技術の概要

こうした光回路は、これまで量子操作などの分野で研究されてきたが、長距離通信に必要な低損失・広帯域などの性能を兼ね備えたものはなかったが、NTTは光通信デバイスで培った「石英導波路（PLC）技術を生かし、これを世界で初めて実現した」と中島氏は述べた。

もう1つの技術ポイントとして紹介されたのは、最適化手法だ。

中島氏によると、光ファイバーの中で信号が混ざり合いながら伝わる様子は、ニューラルネットワークの仕組みと数学的によく似ており、AIの学習と同じ手法を使うことで、受信時の信号の広がりが最小になるよう各光回路の設定を求めることができる。「伝送路全体を、深層学習で利用される“ニューラルネットワーク”として数式モデル化」し、各中継点の光回路を協調して調整することで、伝送路全体を最適化する手法を構築したという。

深層学習の手法で伝送路全体を最適化

実証実験では、3つの空間モードを使う光ファイバーで約1300kmの伝送を行った。光回路を制御しない場合と比べて、受信側のDSPが処理すべき信号の広がりを約60％短縮。DSP負荷も同程度低減できる見込みだという。

実展開は、効果が大きい海底ケーブルから

商用網への導入時期は未定であり、中島氏は「まずは長距離・大容量伝送の記録更新などに活用しつつ、商用網で本当に効く適用箇所を並行して検討していく」と話した。導入のイメージだが、伝送路の中継地点にこの光回路を追加する形となる。

適用先はデータセンター間、通信局舎間から大陸間海底ケーブルまで

中島氏によれば、中継局舎ごと、約100km間隔での設置を想定しており、シミュレーション上はその間隔でも十分な効果が得られているという。ただし、装置が増えると運用負担も増大するため、網内にすでにある光スイッチなどへ、この光回路の機能を統合することも検討しているとした。

中島氏は適用先として、「データセンター間接続（DCI）から通信局舎間、大陸間の海底ケーブル」を挙げた。信号の広がりは伝送距離にほぼ比例して大きくなるため、長距離の海底ケーブルが最も大きな効果を期待できると展望した。