DIME MAGAZINE
情報・システム研究機構 国立情報学研究所（以下NII）、日本電信電話（以下NTT）、東日本電信電話（以下NTT東日本）と富士通は、光1波長あたり1.2Tbpsでの伝送では世界最長となる伝送環境を構築し、フルスループット（伝送環境で送受信可能な最大データ量）での伝送と、1組の汎用1ソケットサーバを用いた世界最大速度の1Tbps超データ転送を10月17日に成功したことを発表した。
先端科学技術研究の促進に不可欠な高速大容量学術通信ネットワークの実現に貢献
本実験は、NTT東日本の敷設済み商用光ファイバ、NTTが開発したデジタル信号処理技術およびデバイス、富士通製の次世代光伝送システム「1FINITY Ultra Optical System」、およびNIIが開発したファイル転送プロトコル「MMCFTP」（Massively Multi-Connection File Transfer Protocol）を用いて実施された。
本成果は学術通信ネットワークをはじめとする様々な高速大容量通信サービスの実現を可能とし、低コスト化や低消費電力化にも寄与するもので、今後各組織はこの成果を活用した学術通信ネットワークのさらなる高度化やIOWN構想の実現に向けた研究開発を推進する。
■背景
現在、5Gサービス、ビッグデータ、AI、クラウドコンピューティング等の発展に伴い通信トラヒックが急増する中、通信ネットワークの更なる高速化および大容量化が求められている。
実例として、NIIでは全都道府県を400Gbps回線（沖縄は100G回線×2）で、日米間を200Gbps回線で結ぶ学術情報ネットワークSINET6を2022年4月から運用しているが、大学や研究機関等のアクセス回線の高速化（現時点で15の400Gbps回線、88の100Gbps回線、884の10Gbps回線など）とともに400Gbpsに迫るデータ転送が活発になされるなど需要が急増しており、400Gbps超に向けたさらなる大容量化が望まれている。
一方、NTTはIOWN（Innovative Optical and Wireless Network）構想におけるAPN（All-Photonics Network）の実現を2030年頃に目指している。APNではフォトニクス（光）ベースの技術を導入し、現在のエレクトロニクス（電子）ベースの技術では困難である圧倒的な低消費電力、高品質・大容量、低遅延の伝送を実現し、伝送容量として「125倍に」という目標性能を掲げている。
これらの実現に向けて、NIIでは大容量回線を最大限に利用する高スループットファイル転送技術について取り組んでいる。また、NTTおよび富士通では、光1波長あたり世界最大容量となる1.2Tbpsの光伝送を実現するデジタルコヒーレント信号処理回路や光電融合デバイスの開発、および光伝送システムの開発を実施している。
本実験では、各組織での技術開発成果を集結させ、光1波長あたり1.2Tbpsでの世界最長伝送とこの回線を用いたデータ転送を実証した。
■実証実験の概要
各組織は、2023年10月に、東京都と神奈川県の間に光1波長あたり1.2Tbpsの伝送が可能な光伝送ネットワーク環境を構築し、2種類の実験を行なった。
・実験1
東京都千代田区を起点として神奈川県横浜市で光ファイバを折り返すネットワークを構成し、光1波長あたり1.2Tbpsの伝送が可能であることを確認した（図1）。1.2Tbps信号のフルスループットは実験用テスターで確認した。光1波長あたり1.2Tbpsの光信号を、敷設済みの商用光ファイバを用いて336km伝送できたことは、世界初となる。この実験にあたっての各組織の役割は下記の通り。
NTT：世界最先端のデジタル信号処理技術、ならびに最大400GbE（ギガビットイーサ）を3本多重可能なOTUCn技術を実装したチップ、および世界最大級の光-電気応答帯域を持つ光デバイスを開発（図2）
富士通：NTTがリードし富士通などとともに開発したチップを活用し、150Gbaudで光1波長あたり1.2Tbpsの伝送レートを実現可能なトランスポンダを開発
NTT東日本：敷設済みの商用光ファイバを用いた実験用の光ネットワークを構築
↑図1 実証実験ネットワークの構成
↑図2 世界最先端のデジタル信号処理技術、OTUCn技術、光デバイスの実装イメージ
・実験2
1.2Tbps伝送環境下にて、1組の汎用1ソケットサーバを用いNIIが開発したMMCFTPによるデータ転送を行なった（図3）。実験の結果、1034Gbpsのデータ転送速度で約47TByteの大容量データを転送完了させることに成功した。1034Gbpsのデータ転送速度では一般的な25GByteのブルーレイディスク1枚を約0.2秒で転送できる。47TByteの大容量データはブルーレイディスク1,880枚分に相当し、約376秒で転送することができる。
↑図3 データ転送実験
なお、本実験の一部は、総務省委託研究「新たな社会インフラを担う革新的光ネットワーク技術の研究開発 課題I」、「グリーン社会に資する先端光伝送技術の研究開発 課題I」（JPMI00316）およびNICTの委託研究「Beyond 5G超高速・大容量ネットワークを実現する帯域拡張光ノード技術の研究開発（課題番号045）」により得られたデジタルコヒーレント光伝送技術、また新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の「ポスト5G情報通信システム基盤強化研究開発事業（JPNP20017）（b1）ポスト5G情報通信システムにおけるテラビット光伝送システムの研究開発、および（b2）テラビット級光伝送用DSP実装基盤技術の研究開発」によって得られた技術の一部を利用している。
■今後の取り組み
NIIは、世界最高性能のネットワーク基盤SINETの整備により全国の日本の研究教育の発展を支えており、今後も超高速・大容量性と低遅延性の両特長を追求していく予定。また、データ流通を効率的に行なうためにMMCFTPをSINET利用者に幅広く提供し、その実用性を高めていく予定だ。
NTTは、この成果を活用した大容量光伝送システムの開発により、圧倒的な低消費電力、大容量、低遅延伝送を可能とするIOWN APNの更なる高度化を目指す。
NTT東日本は、大容量光伝送システムを用いた高速大容量通信サービスの実現を目指し、検討を進めていく。
富士通は、本実証実験で得られた効果をもとに、光伝送システムの大容量化や低消費電力化を実現する技術開発を継続し、顧客やパートナとともに、持続可能な社会の実現に貢献していく。
関連情報
https://www.nii.ac.jp/
https://group.ntt/jp/
https://global.fujitsu/ja-jp/
構成／立原尚子
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