ROADM

柔軟かつ経済的なネットワークを実現する光ノードおよびスイッチ技術

光ノード

光スイッチ

柔軟かつ経済的なネットワークを実現する
光ノードおよびスイッチ技術
ふくとくみ つ の り †１

福徳 光師
す ず き

急増するネットワークトラフィックに対し，柔軟かつ効果的に対応できる

さ と うやすひろ†2/佐藤 康博

せ ん い ち †３鈴木 扇太

ネットワーク構築のために，高機能な光ノードが求められています．本特集
では，光ノードの高機能化を実現するROADM（Reconfigurable OpticalAdd/Drop Multiplexer）技術と，その主要デバイスである光スイッチ技術に関する最新の技術動向について紹介します．

急増するトラフィックと光ネットワークの進展
スマートフォンやタブレットPCの普及により，これまでPCベースで発展してきたインターネットをはじめとする各種のネットワークサービスはより身近なものとなり，私たちの生活に広く浸透しています．NTT研究所では，ネットワークサービスを支える基盤技術とNTT未来ねっと研究所†１
NTTマイクロシステムインテグレーション研究所†２
NTTフォトニクス研究所†３に増加するという予測があります（2）．

急増を背景に，特にデータトラフィッ

このようなネットワークトラフィックのクが集中する長距離・メトロ領域の光（Gbit/s）

1800
1600
1400

トータルIP
トラフィック1200
トラ 1000フ
ィ 800
ック 600400

して光ネットワークの研究開発に継続200

して取り組んでいます．図１，２は，0

2007.5 2007.11 2008.5 2008.11 2009.5 2009.11 2010.5 2010.11 2011.5 2011.11

国内外のインターネットトラフィック

出典：総務省 平成24年版 情報通信白書より作成の推移を示しています（1），（2）．ネット

図１

日本のインターネットトラフィック

ワークサービスの拡大とともに，毎年約1.4倍でトラフィック量は増加してきています．スマートフォンやタブレット（PB/月）

PCの一層の普及に加えて，これから80000

先は生活空間にあるさまざまなモノが70000

ネットワークに接続したネットワーク機

60000

器となり，人手を介さずにモノ自身がト
ラ 50000
フィ 40000
ック30000

データを生 成 し， マシン対 マシン（M2M）によりモノとモノが常時接続する世界が実現されようとしています．
このような世界が実現すると，光ネッ
トワークをとおるデータトラフィック量はますます増加していくことでしょう．
2012年から2017年の５年間で世界のインターネットトラフィックは約３倍

12NTT技術ジャーナル 2013.11

メトロ

長距離2012

2013

20000
10000
02014

2015

2016

2017

出典：Cisco VNI 2013より作成

図２

グローバルでのインターネットトラフィック

特集

ネットワークシステムでは，毎年毎年術 （ WDM: Wavelength Division

変遷を示しています．光信号の波長多増加する莫大な量のトラフィックに対Multiplexing）に加え，より高密度重により大容量化を実現したポインして柔軟に対応し，効率的，経済的に光の周波数を利用する検討が始まっ

ト・ツー・ポイントに始まり，光信号に収容することが要求されています．ており，大容量・超高速の光ネットをそのまま挿入・分岐するROADM（4）（Reconfigurable Optical Add/Drop

ワークシステムを支えています ．

最新の光トランスポート技術では，無線ネットワークに広く使われているMultiplexer）による単一リング構成光ネットワークを支える高機能な波の性質を用いたコヒーレント伝送にを経て，現在では多方路ROADMを光ノード技術

デジタル信号処理（DSP）技術を組用いたマルチリング構成へと発展し，光ネットワークシステムの経済化を実み合わせたデジタルコヒーレント技術

光クロスコネクト技術も同様に，高により， シングルチャネル当 り1 0 0

密度波長多重技術を活用することで柔Gbit/sの超高速通信が実現されてい軟，かつ経済的な光ネットワークシス

図４にROADMの模式図を示しまます ．これまでの光信号の周波数間テムを実現しています．図３は光ネッ

す．ROADMは，入力光信号を電気隔が固定である高密度光波長多重技

トワークシステムのアーキテクチャの信号に変換することなく光信号の分（3）現しています．

100G/T

Multi-degree
ROADM

40G/100G

速化

光の特性を活かした機
能性高化・量大容Multi-degree
ROADM

Multi-degree
ROADM

ROADM
ROADM

ROADM

Multi-degree
ROADM

Multi-degree
ROADM

Multi-degree
ROADM

10G/40G
ROADM

メッシュ
ROADM

ROADM

ROADM

マルチリング

ROADM
ROADM

ROADM

2.5G/10G

Multi-degree
ROADM

能化

ROADM

ROADM

機の高ク

リング

ワー

トネッ

DWDM
ポイント・ツー・ポイント
2000年

2005年

2010年

図３

2015年

時間

光ネットワークの進展

NTT技術ジャーナル 2013.11

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柔軟かつ経済的なネットワークを実現する光ノードおよびスイッチ技術

分波部

Add/Drop
光スイッチ

合波部
光ファイバ

光ファイバ

方路設定
機能
CDCレス機能（トランスポンダ収容機能）
トランスポンダ

可変波長トランスポンダ（a） ２方路ROADMの構成例（b） 多方路ROADMの構成例

図４

ROADMの構成例

岐・挿入・方路選択することが可能での構成例を示します．図に示すように，と呼ばれます．CDCとは，カラーレスあり，経済的にリングネットワークシ

多方路ROADMでは複数の方路の光（ C o l o r l e s s ）， ディレクションレスステムを構築することできます．図４

ファイバに収容された信号を電気変換（Directionless），コンテンションレ（a）は，基本的な２方路のROADMのなしに，波長によって方路の変更・分ス（Contentionless）のそれぞれの構成例です．図に示すように，光合波岐挿入（光クロスコネクト動作）が可頭文字を示しています．カラーレス機器と分波器により波長の多重分離を行能です．現在は，方路の変更・分岐能とは，合分波のフィルタに波長可変い，光スイッチにより光の波長ごとに挿入機能に加え，光ネットワークの運機能を持たせることにより，ポートに分岐挿入を行います．信号を電気変換用の柔軟性を高めるために，ROADM入出力する波長を自在に割り当てる機することなく，分岐挿入が可能であるによる光クロスコネクト動作にはさら能です．物理的な接続替えをすることため，大容量の光パスを経済的に提供なる高機能化が検討されています．こなく，トランスポンダの波長を変えるすることが可能です．ROADMを構成れまでのROADMでは，トランスポンことができます．ディレクションレス機する光スイッチとして，当初は光合分ダ（光送受信インタフェース）ごとに波

能とは，トランスポンダを集約するス

波器や光スプリッタ等での導入実績が長や方路が固定されていました．これ

イッチを設けることで，従来は固定さあり，かつ，機械的駆動部分がなく信らを波長や方路の自由に設定し，波長れていた入出力方路を自由に設定でき頼性が高い石英系プレーナ光波回路による故障切り替えの実施や遠隔でのるようにする機能です．コンテンショ（ PLC: Planar Lightwave Circuit）

光パスの設定等の柔軟かつ経済的なンレス機能とは，上記の２機能を実現

ネットワークシステムを実現するCDCする際に光ノード内で波長の設定の制図４（b）に，マルチリング，メッシュ機能が検討されています．このCDC機

約なく別方路に任意の波長を割り当てネットワークを実現する多方路ROADM

能を有するROADMは，CDC-ROADMられる機能です．これらの機能により（5）技術が使用されました ．

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NTT技術ジャーナル 2013.11

特集

信号を自在に設定することができるよて，トランスポンダを集約する機能にうになります．CDC-ROADMについてついて紹介します．

は，本特集記事『より柔軟な光ノードを実現する光スイッチ技術』にて，機能を実現する構成例を示しながら詳しく説明します．

本特集の構成enabling technologies， IEEE Comm. Mag.，
Vol. 47，No.11，pp. 66-73，Nov. 2009.
（5） T. Watanabe： Silica-based PLC opticalswitches designed and fabricated for OADM
and OXC， OECC/COIN2004，Paper 13F2-3，2004.

以上述べてきたとおり，トラフィッ
ク増に対応する，柔軟かつ経済的な現在，多方路ROADMを構成するネットワークの実現にはROADMの高デバイスとしては，方路設定光スイッ機 能 化 が必 要 で す． 現 在 ， 高 機 能チとして，空間光学系技術を活用したROADMの実現に向けて，NTT未来波長選択スイッチ（WSS: Wavelengthねっと研究所，NTTマイクロシステム

Selective Switch）が主流です．波

インテグレーション研究所，NTTフォ

長多重された入力信号を回折格子によりトニクス研究所の３研究所が連携し波長分割し，MEMS（Micro Electroて，光スイッチの研究開発に取り組ん

Mechanical Systems）ミラーやLCOSでいます．本特集では３研究所の取り（Liquid Crystal on Silicon）といっ組みを紹介します．はじめに，高信頼，た空間変調デバイスを用いることで波運用性の高い光ネットワークで必要と長ごとに方路を設定することにより，なるCDC-ROADMについて，その実光信号を電気信号に変換することな

現 例 とともに説 明 します． 次 に，く，挿入・分岐，方路選択の動作をROADMの機能である波長ごとの方路

実 現 しています． M E M S ミラーや設定を実現するWSSについて紹介しま

LCOSを利用することができるようにす．WSSの一例としてMEMS型WSSなり，多方路の方路選択が可能となりを取り上げ，実現に必要な光学設計技ました．この光スイッチ技術の発展に術，実装設計技術，制御機能技術をより，光ネットワークのマルチリング化説明します．最後に，CDC機能の実が実現されています．WSSについては，現技術として，PLCを利用したマルチ（左から）福徳 光師/ 佐藤 康博/

本特集記事『ROADMを高機能化す

キャストスイッチ技術について説明し鈴木 扇太

るWSSモジュール技術』にて詳しく紹ます．

介します．
CDC機能を実現する方式としては，いくつか方式が検討されています．な
かでもPLCを用いたマルチキャストス
イッチは，シンプルな構成でコンパクトに実現できることが特徴です．本特集記事『ROADMの運用性を向上させるマルチキャストスイッチ技術』に■参考文献（1） http://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/
whitepaper/ja/h24/（2） http://www.cisco.com/web/JP/solution/isp/
ipngn/literature/white̲paper̲c11-481360.html（3） 松岡： 経済的なコア・メトロネットワークを実現する超高速大容量光トランスポートネ
ットワーク技術， NTT技術ジャーナル，Vol.23，No.３，pp. 8-12，2011.
（4） M．Jinno，H．Takara，B．Kozicki，Y.
Tsukishima，Y．Sone，and S．Matsuoka:
Spectrum-efficient and scalable elastic optical
path network: architecture，benefits，and

ますますネットワークサービスが身近なものになっていきます．充実したサービスを実現するために，高機能な光スイッチ技術に継続して取り組んでいきます．

◆問い合わせ先NTTフォトニクス研究所
企画担当
TEL 046-240-2403
FAX 046-270-3703
E-mail ph-kensui lab.ntt.co.jp

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