産総研、低消費電力で大容量情報を伝送可能なネットワーク技術を開発

産業技術総合研究所(産総研)は、情報の大きさに対応して階層的に光パス(経路)を切り替える技術、ならびに光パスと配信サーバの統合的な資源管理技術を開発し、従来の電子ルータを使ったネットワークに比べて1000分の1以下の低消費電力で8Kなどの超高精細映像情報などを扱える新しい光ネットワーク技術を開発したと発表した。

同成果は産総研 ネットワークフォトニクス研究センターのほか、NTT、富士通研究所、古河電気工業、トリマティス、NEC、富士通、フジクラ、アルネアラボラトリ、住友電気工業、北日本電線らが参加している「光ネットワーク超低エネルギー化技術拠点」プロジェクトによるもので、2014年10月8～9日に茨城県つくば市の産総研つくばセンターにおいて、NHKと連携して8Kスーパーハイビジョンの配信を含む公開実証実験を行うほか、詳細は公開実証実験に併せて開催される国際シンポジウム「第7回 光ネットワーク超低エネルギー化技術拠点」にて発表される予定だという。

年々インターネット上を行き交うトラフィック量は増加し続けているが、情報のやり取りはLSIを搭載したルータを介してパケット単位で行われている。そのため、情報量の増大に比例して消費電力も増加するため、情報量が大きいトラフィック需要に対し、ルータの消費電力が増大するという課題を解決できる新たなネットワーク技術の開発が求められていた。

こうした課題の解決に向け、研究グループは電子的なルータを介しない、光スイッチによる回線交換型の新しい「ダイナミック光パスネットワーク」を提案していた。今回の研究では、情報の粒度に応じてパス(経路)を切り替えるスイッチを開発し、これらを階層的に配置することで、小粒度から大粒度までの情報を扱うことを可能にしたという。

具体的には、多様な大きさ(粒度)の情報に対応できる階層構造のネットワーク・アーキテクチャを設計、数千万の利用者を収容して、加入者に1Gbps～100Gbpsまでのパスを提供、数百ペタビット/秒のトラフィックを消費電力の増大なしに処理できることが確認されたほか、ユーザー間、ユーザーとデータセンター間などを、ユーザーのリクエストに応じて帯域と遅延が保証されたルートでつなぐダイナミックなパスの制御を、映像情報などのコンテンツを蓄える配信サーバと一体で管理できる資源管理技術を開発し、多粒度の情報に対して対応できるようにしたとする。

さらに、ギガビットレベルから8Kのスーパーハイビジョンまでの多粒度の情報のパスをダイナミックに切り替えることのできる、多階層の光スイッチ群と電子スイッチで構成されるノードとその制御装置を開発したほか、光ファイバの分散により生じる波形の劣化の評価技術と、その劣化を動的に補償する技術、ならびに伝送路の有効活用のための多重化技術を開発。加えてダイナミックに光のパスを切り替えることのできる情報の粒度に応じたスイッチ(光パスプロセッサ)を開発したほか、比較的小粒度に対応するODUスイッチ、波長レベルで切り替える波長選択スイッチ、シリコンフォトニクスを用いたファイバーレベルで大粒度情報を切り替えるマトリックススイッチなどを開発することで実現したとする。

なお研究グループでは、高精細映像などの大容量の情報のやり取りに同技術を用いると、今後、トラフィックが数千倍以上に増えたとしても、現在と同程度以下の消費電力に抑えることができるとしており、今後、こうして開発された技術のいくつかをプロジェクト参加企業で事業家を進めるとするほか、公開実証実験で性能が確認されたネットワーク機器を活用してテストベッドを構成し、今後3年間で実用化に向けた研究開発を推進していく予定としている。