世界初 マルチコアファイバネットワークの動的制御に成功 ～SDNでコアと波長の組合せを柔軟に制御可能～

2013年9月26日

独立行政法人 情報通信研究機構（NICT）

世界で初めてマルチコアファイバネットワークの動的制御に成功
～SDN技術を用いて、使用するコアと波長の組み合わせを柔軟に制御可能に～

【ポイント】
・マルチコアファイバと光スイッチで構成される大容量、かつ、自動制御可能な光ネットワークを構築
・SDN技術を利用し、マルチコアファイバの特性を考慮した複雑な光パスの高速な経路選択を実行可能に
・マルチコアファイバを用いた、新世代の大容量通信ネットワークの実用化に大きく前進

　独立行政法人 情報通信研究機構 リンク（以下「NICT」、理事長: 坂内 正夫）は、英国ブリストル大学（以下「ブリストル大」）と共同で、Software Defined Networking (SDN) の一つであるOpenFlow を利用し、世界で初めてマルチコアファイバネットワークの動的制御に成功しました。
　マルチコアファイバは、光ファイバ1本あたりの伝送容量を拡大する新世代技術として研究が進められていますが、交換機能も含めたネットワークの研究はほとんどなされていません。また、マルチコアファイバは、既存の単一コアファイバと異なり、コア数とコア位置ごとに伝送品質が異なる課題があります。今回、マルチコアファイバと光スイッチから構成されるネットワークにおいて、マルチコアファイバの特性を考慮しコアや波長などを動的に制御するOpenFlowで伝送品質と帯域を保証する光パスの動的制御に成功しました。今後ますます普及すると思われるOpenFlowによるネットワーク制御の成功により、マルチコアファイバネットワークの実用化に大きく前進しました。

【背景】
　情報通信の伝送路を支える光ファイバは、物理的な伝送容量の限界を迎えつつあり、この限界を超えるため、1本の光ファイバに複数のコア（光の通り道）を配置したマルチコアファイバの研究が進められています。これまでは、主に大容量や長距離伝送システムの研究が進められ、交換機能も含めたネットワークの研究はほとんどなされていませんでした。SDN技術は、個々のサービスに応じて柔軟に通信制御が可能であることなどから注目されています。SDN技術の一つであるOpenFlowは、電気スイッチネットワークでは実用化されていますが、光スイッチのネットワークでは、シングルコアの光ファイバでの実験のみにとどまっていました。また、マルチコアファイバは、単一コアファイバを複数束ねた場合と違い、コア数やコアの位置によって伝送品質が異なる課題があり、伝送特性を考慮した複雑なネットワーク制御が必要とされていました。

【今回の成果】
　今回NICTとブリストル大は、マルチコアファイバと光スイッチから構成されるネットワーク試験環境を構築し、OpenFlowコントローラから動的にネットワークを制御する実験に成功しました。本実験では、NICTがマルチコアファイバとマルチコアファイバの特性を活かし雑音除去する自己ホモダイン方式を開発、ブリストル大はOpenFlowの制御ソフトウェアの開発を担当しました。
　今回の実験では、伝送品質と帯域の保証が可能な光パスの制御を行うために、OpenFlowのコントローラから使用するコア、波長、保証帯域（データレート）、変調方式を指定するとともに、マルチコアファイバ用に拡張したOpenFlowプロトコルにより動的に光スイッチ制御を行うことで、光パス上のデータ信号の送受信を確認することができました。また、データ信号の復調処理では自己ホモダイン方式を利用することで、信号処理の負担を軽減しています。
　各コアで複数波長が利用出来るマルチコアファイバネットワークでは、コアと波長の組合せによる多数の光パスの提供が可能で、例えば帯域保証が要求される超高精細TV会議等の多様なアプリケーションで、複数の光パスを有効かつ柔軟に利用することでサービス価格の引き下げなどが実現できると考えられています。今後ますます普及すると思われる制御システムOpenFlowによる今回の実験成功で、交換機能を含むマルチコアファイバを用いた新世代の大容量通信ネットワークの実用化が加速されるものと期待されます。

【今後の展望】
　今後NICTでは、今回の実験に基づき、光スイッチや伝送技術、制御システムなど、ハードウェア、ソフトウェア両面で要素技術の研究開発を進め、マルチコアファイバネットワークの実用化を目指し取り組んでいきます。
　なお、本研究成果については、「欧州光通信国際会議（ECOC2013） リンク」（9月22日（日）～26日（木）、英国・ロンドンにて開催）最優秀論文コンペセッション（通称: ポストデッドラインセッション）に採択され、本日、9月26日（木）（英国夏時間）に発表します。