光交換の世界記録、毎秒53.3テラビット光信号の高速スイッチング実験に成功

2017年10月2日

国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT） リンク

光交換の世界記録、毎秒53.3テラビット光信号の高速スイッチング実験に成功
～大規模データセンタでのビッグデータの瞬時転送に期待～

【ポイント】
■　1回の経路切替時間80ナノ秒の光スイッチシステム、1秒間に390万回のスイッチングを達成
■　1秒間に非圧縮8K映像370チャネル相当の光信号に対応可能
■　光スイッチシステムと次世代光ファイバで大規模データセンタの省スペース化・省エネ化に貢献

　国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT、理事長: 徳田 英幸）ネットワークシステム研究所は、光ファイバで伝送されたパケット信号の経路を切り替える光交換技術において、従来の世界記録を4倍以上更新し、毎秒53.3テラビットの光パケット信号のスイッチング実験に成功しました。
　本実験では、次世代光ファイバ技術である大容量マルチコア光ファイバに接続可能な高速並列光スイッチシステムを開発し、各コアの光信号の一括切替えに成功しました。1回の経路切替えに要する時間は80ナノ秒と高速で、1秒間に390万回以上のスイッチングを達成しました。
　今回の実験成功により、光スイッチシステムが大規模データセンタなどのビッグデータが流通するネットワークのスイッチとして適応可能であることを示しました。次世代光ファイバと光スイッチシステムを利用すると、ネットワーク装置の設置スペースの大幅な縮小や消費電力の低減が可能となります。
　なお、本論文は、第43回欧州光通信国際会議（ECOC2017）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） リンクとして採択されました。

【背景】
　ネットワークを流れる情報量が世界規模で急増し、従来の光ファイバを更に増設する方法では、将来の通信需要にこたえられなくなることが見込まれます。そこで、NICTは産学と連携し、1本の光ファイバに7個から36個の光通信路（コア）を収めたマルチコア光ファイバを開発し、伝送容量の世界記録を更新してきました。
　さらに、マルチコア光ファイバで構成された網状の通信路を伝わる情報の経路を自在に設定し、瞬時に変更する交換機能を実現するため、光スイッチシステムの研究開発を進めてきました。

【今回の成果】
　今回NICTは、新たに高速並列光スイッチシステムを開発しました。この光スイッチシステムとこれまで開発したマルチコア光ファイバを接続し、毎秒53.3テラビットの7コア多重光パケット信号のスイッチング実験に成功しました。この速度は従来の世界記録を4倍以上更新し、1秒間に非圧縮8K映像370チャネル相当の光信号に対応可能なものです。
　本スイッチシステムは、以下の要素技術から構成されます。
　・小型で繰り返し高速切替えを行う新型並列光スイッチ
　（NICT委託研究「大規模フラットネットワーク基盤技術の研究開発」の成果の一部を利用）
　・光パケット信号の宛先に応じ、複数の新型並列光スイッチを同時に駆動させるスイッチコントローラ
　本スイッチシステムは、わずか80ナノ秒の時間で7コア多重光パケット信号の宛先を判断し、一括で同じ経路に切り替えることができます。例えば、通信幹線における無瞬断の経路変更や大規模データセンタにおけるビッグデータの瞬時転送等が可能となります。また、マルチコア光ファイバと本スイッチシステムを利用することで、データセンタのネットワーク装置の設置スペースの大幅な縮小や消費電力の低減が可能です。

【今後の展望】
　今後、光スイッチシステムの実用化を目指して、産学官連携による研究開発の取組を積極的に推進し、光ネットワークの更なる高速化技術の研究開発に取り組んでいきます。
　なお、本実験の結果は、スウェーデンで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第43回欧州光通信国際会議（ECOC2017、9月17日（日）～9月21日（木））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） リンクとして採択され、現地時間9月21日（木）に発表しました。