グローバルスタンダード最前線

ITU-Tにおける光ファイバの標準化動向および空間分割多重技術（SDM）の標準化に向けた取り組み
さかもと坂本た い じ泰志

なかじま/中島かずひで

和秀

あ ら き/荒木のりゆき

則幸

NTTアクセスサービスシステム研究所

光ファイバの標準はITU-T（Inter-については，ITU-TのSG15（Studyよう連携して標準化が行われていnational Telecommunication Union

Group 15） WP（Working Party）

ます．

Telecommunication Standardization

2 Question 5 で議論されています．

Sector）勧告として制定されており，SMFの勧告は現在G.652〜G.657の 6

そ の 内 容 に つ い て はSG15（Study種が制定されており，システム動向にGroup 15）にて議論され，光通信シ呼応した既存勧告の最新化が主要な論表において，赤字で示しているのはステムの進展に合わせて改訂されて点となっています．また，光ファイバ近年活発に議論されている勧告です．

います．ここでは，公衆光通信網で勧 告 の 改 訂 に 合 わ せ， 試 験 法 勧 告G.652（シングルモード光ファイバ）用いられているシングルモード光（G.650.1〜G.650.3）についても適宜は，全世界でもっとも普及している汎ファイバ（SMF）のITU-T標準化動改 訂 が 行 わ れ て い ま す． 補 助 文 書

用SMFであり，G.657はG.652と同等向および，SMFの通信容量限界を超（G.Supplementシリーズ）についての特性を有しつつ，低曲げ損失特性をえた超大容量伝送が可能と期待されは，参考（非標準）文書ですが，ユー有する光ファイバです．これら 2 つのている空間分割多重（SDM）用光ファ

ザにとって勧告を利用するにあたって

光ファイバ勧告は，O〜L帯（1260〜イバの標準化に向けた取り組みを紹有益な情報をまとめています．なお，1625 nm）での伝送を想定した光ファ（1）シングルモード
光ファイバの標準化動向

光 フ ァ イ バ の 標 準 に つ い て はIECイバであり，アクセスから中継系と（International Electrotechnical

いった広いアプリケーションで用いらCommission）においても制定されれています．一方で，光ファイバの低ていますが，光ファイバの光学互換標

損失波長帯に限定し，C〜L帯（1530ITU-T（International Telecom-

準はITU，製品規格はIECで所掌して〜1625 nm）を伝送帯域とした長距

munication Union Telecommu-

おり，ダブルスタンダードにならない

離伝送用光ファイバ勧告G.654（カッ介します．

はじめに

nication Standardization Sector）では，通信ネットワークのシス
テム要求条件と機能，ならびに伝送特性の試験法を規定する標準文書
（勧告）

表
種別

勧告番号

勧告名

G.651.1

アクセス用マルチモードファイバ

G.652

シングルモードファイバ

G.653

分散シフトファイバ

G.654

カットオフシフトファイバ

G.655

非零分散シフトファイバ

G.656

広波長域非零分散ファイバ

で複数の供給元からの光ファイバで構G.657

低曲げ損失シングルモードファイバ成され得ることから，その伝送特性おG.650.1

線形パラメータ試験法

G.650.2

PMD及び非線形パラメータ試験法

G.650.3

フィールド試験法

G.Sup.40

光ファイバケーブルガイドライン

G.Sup.47

光ファイバ実使用環境特性

G.Sup.59

光ファイバケーブル信頼性ガイドラインを制定しており，通信キャリアにとっての相互接続性とサービス品質の担保に大きく寄与しています．光通信シス
テムの伝送媒体として用いられる光光ファイバ

ファイバについては，ネットワーク内よび相互接続性の標準化が不可欠であ

試験法

るといえます．現在ITU-Tにて制定されている光ファイバ勧告の一覧を表に示します．光ファイバに関する新規勧告の制定，および既存勧告の改訂
110

ITU-Tで制定されている光ファイバ技術関連の勧告

2021.1

補助文書

されているG.657カテゴリA光ファイバについても上記の波長分散特性の規パラメータ

規格値

零分散波長λ01300～1324 nm零分散スロープ
S0< 0.092 ps/nm2×km定が適用されています．
■G.654標準化動向
G.654は主に海底伝送システム用として制定された光ファイバ勧告です．

（a） 従来規格

その特長としては，光ファイバの低損（ps/nm/km）

失波長帯であるC〜L帯の利用を前提24とし，汎用SMFよりも低損失かつ大20きなMFDを有することです．図 2 に

波長分散16G.654の 2 つのサブカテゴリ光ファイ

128バの損失とMFDの規定をまとめまし4た．汎用SMFであるG.652.Dファイ

0−4−8バと比較して低損失であり，MFDが1460nm1460nm
130013501400大きいことが分かります．これは，海1450

1500

15501600 (nm)波長（b） 改訂後規格

図1

汎用光ファイバ（G.652.D）の波長分散規格

底伝送システムなどの超長距離伝送においては低損失特性および，MFD拡大による光ファイバの非線形性の低減が信号品質の向上（信号対雑音比の改善）に効果的だからです．G.654.Dファ
イバは，制定されているサブカテゴリトオフシフト光ファイバ）があります．

うな背景にかんがみ，汎用的に用いらの中でももっとも低損失かつ大きなこれらの光ファイバ勧告について，昨れ て い るG.652の サ ブ カ テ ゴ リD光

MFDを有する光ファイバであり，大今の陸上 ・ 海底システムの大容量化にファイバ（G.652.Dファイバ）におい容量海底伝送システムでの利用を想定伴い，それらの要求条件に対応するたて，波長分散特性の詳細化が行われましています．一方で，陸上システムにめの既存勧告の最新化が活発となってした．結果を図 1 に示します．図 1（a）

おいても高速化が進み，特に基幹系おり，以降で標準化動向を紹介します．に示すとおり従来は，波長分散がゼロネットワークにおいて同様に低損失 ・■G.652/G.657標準化動向となる波長（零分散波長）および，そ低非線形性を有する光ファイバが求めここでは，汎用SMFであるG.652/の波長における分散スロープ（波長分られています．そこで，G.654としてG.657の標準化動向を紹介します．光散の波長に対する傾き）の最小値 ・ 最は初めて陸上システムを想定したサブ

ファイバ勧告では，伝送特性として損大値を規定するのみでしたが，O〜LカテゴリE光ファイバ（G.654.Eファ失，モードフィールド径（MFD） ，帯を連続的にカバーする波長分散の最イバ）が2016年に制定されました．

波長分散，曲げ損失などが規定されて大値 ・ 最小値の境界が規定されまし100 Gbit/sを 超 え る 大 容 量 基 幹 系います．近年，伝送システムの高速化た．図 1（b）にその最大値 ・ 最小値のネットワークでの利用を前提としておに伴ってより詳細なシステムの設計が境界を示した波長分散特性を示しまり，汎用SMFより低損失特性を有し，必要となってきており，光ファイバのす．1260 〜 1460 nm，1460 〜 1625

異なるベンダプロダクトの相互接続を伝送特性においても同様に伝送特性のnmのそれぞれの領域で最適な近似関詳細化が必要となってきています．特数を用いて波長分散の上限と下限を規に，大容量化に向けては波長分割多重定しています．これにより，O〜L帯（WDM）技術の利用は必須であり，の全域において連続的に波長分散特性光ファイバの各種特性の波長依存性のが規定されることとなりました．
なお，明確化が重要となっています．このよG.652と同じ伝送特性を有することと＊1＊1

モードフィールド径（MFD）：ファイバのコア領域を伝搬する光の広がりを示す値．
その値は接続特性に大きく関係し，MFD値が異なるファイバを接続すると接続損失が大きくなります．また，MFDが大きいとファイバ内の非線形現象の発生が低減され，伝搬信号光の信号対雑音比の改善に寄与します．

2021.1111

グローバルスタンダード最前線

前提とし，MFD範囲を他のサブカテ

失，遮断波長など）の測定法が規定さすることが重要といえます．G.650.1ゴリと比較して狭窄化していること，れています．本勧告においても，これの損失特性試験法には，特定の波長におよび陸上システムで用いられているまで述べた光ファイバの波長依存性のおける損失を測定し，その測定値を用ケーブルの適用を想定して汎用SMF詳細化に対応して改訂が行われましいて特定の波長帯の損失を推定する試と同じ曲げ損失特性を有していることた．各種光ファイバ勧告では，波長帯験法が存在します．その概要を図 3 にが挙げられます．

域もしくは特定の波長における最大損示します．a（λx）は波長λxにおけ■試験法勧告G.650.1の標準化動向

失が規定されていますが，光ファイバる損失の測定値であり，複数の測定値G.650.1では，各種光ファイバ勧告の損失は波長依存性を有し，伝送シスa（λx）〜a（λz）と（推定波長数）で規定されている線形パラメータ（損テム設計においてはその依存性を把握×（測定波長数）の行列を用いてその他の波長における損失を推定する手法
であり，図に示す 3 つの波長における汎用光ファイバ

G.652.D（0.30 dB/km）

海底システム用光ファイバ

G.654.D（0.20 dB/km）

陸上システム用光ファイバ

G.654.E（0.23 dB/km）
891011

推定例から分かるとおり，限定された測定値から広い波長帯の損失値を簡易に推定できます．行列の値についてはプロダクトによって異なり，精度良く損失を推定するために 3 〜 5 の測定値を用いて光通信波長帯（例えばO〜121314MFD

図215（μm）

L帯）の損失推定が行われます．近年勧告化されたG.654.Eファイバにおい光ファイバ勧告のモードフィールド径と損失規格ても，G.652と同様に陸上伝送システ
ムを設計するにあたり損失の波長依存性を把握することは重要であり，C〜L帯の推定において 2 波長の測定値に（A（λ1）（C11） （C12） （C13）（A（λ2）（α（λ ）（α（λ ）（C 1） （C 2） （C 3）（A（λ）（α（λ ）

基づく推定の適用性が確認され，その結果を2020年の勧告改訂で反映しました．
以上，SMFの標準化動向としては，伝送システムの高速化に対する光ファ推定値

推定行列推定値の高速化に従って各種勧告の改訂が検λ1〜λ討されるものと思われます．

損失SDM技術標準化に向けた取り組みλ
測定値λから他の波長の値λを推定（b）損失推定のイメージ図

図3112

G.650.1（線形パラメータ試験法）に記載の光ファイバの損失波長特性推定法の概要

2021.1

イバの伝送特性の詳細化が主な方向性であり，今後もさらなる伝送システム（a）推定計算式

通信容量は年率数10％で増加し続けており，2020年代にはSMFの容量限界が顕在化するといわれています．
このような背景からSDM技術は次世代の通信技術と位置付けられ，近年盛んに検討されています．SDM伝送用
光ファイバの概要を図 4（a）に示しま200μm

被覆光が伝搬する複数のコアが存在

同一コア内に複数のモードが伝搬

マルチコアファイバ
（MCF）

細径高密度
光ケーブル技術

クラッド
コア
細径被覆
SMF

数モードファイバ（FMF）（a） SDM伝送用光ファイバ（b） 広義のSDM技術

図4

空間分割多重（SDM）技術の概要

す．大きく分類すると，ファイバ内にすような，SMFを用いて同じく空間としたSMFの伝送特性の詳細化につ複数のコアを有するマルチコアファイ領域で多重数を向上させる高密度ケーいて議論されると思われます．SDM

バと，コア内に複数のモードが伝搬す

ブルや細径被覆光ファイバといった広伝送用光ファイバの標準化について．

義のSDM技術との比較も必要とされは，2022年に制定予定のSDMに関すそれぞれ，複数のコア/モードを用いています． 2 番目は，SDM用光ファる技術レポートが，以降のSDMファて複数の信号を並列伝送することで，イバの分類と特長の議論です．これまイバ勧告制定に向けての大きなステッSMFでは実現できない大容量伝送がで多種多様なSDM用ファイバが提案プとなると考えられます．なお，IEC

実 現 で き る と 期 待 さ れ て い ま す．

されていますが，現状はMCFとFMFにおいては，ITU-TのSDM技術の標

SDM伝送用光ファイバの実用展開にをベースに分類することとし，それぞ準化に向けた取り組みと協調して，向けては，SMFと同様にITU-Tにおれに対して規定すべき特性パラメータ

MCFコネクタおよびSDM増幅器にける標準化議論が必須と考え，2020や試験法について今後議論が進むもの関する議論が進んでおり，周辺技術を

年 1 月のITU-T会合においてSDM伝と思われます．

含めてITU-TとIECが連携してSDMる数モードファイバがあります＊2

送用光ファイバ ・ ケーブルの技術レ

以上，SDMに関する技術レポート

ポート（TR.sdm）の作成検討開始

は2022年での制定を目標に議論が進を提案し合意されました．現状では文んでいます．国内においては，本取り書の内容は議論中ではありますが，光組みに先んじてSDM技術の標準化をファイバのみならず，ケーブル ・ 接見据えた各種関連技術の現状と課題に続 ・ 敷設技術などの周辺技術全般を含ついて議論がなされ，一般社団法人情む方向で進んでいます．本技術レポー

報通信技術委員会（TTC）が発行す

ト に お け る 主 な 議 論 ポ イ ン ト は，る技術レポートTR-1077〔空間分割多SDM技術の適用アプリケーションと重（SDM）技術に関する技術レポー

効果，SDM技術の概要と分類です．

ト〕としてまとめられています ．

技術の標準化が進むことが期待されます．
■参考文献（1） h t t p s : / / w w w . i t u . i n t / e n / I T U - T /studygroups/2017-2020/15/Pages/default.
aspx（2） h t t p s : / / w w w . t t c . o r . j p / d o c u m e n t _ d b /information/view_express_entity/1238（2）

SDMの適用アプリケーションや適用効果に関して共通の認識を得ることが重要であるとされ，特に図 4（b）に示

今後の展開
ITU-TにおけるSMFの標準化は既＊2伝搬モード：ファイバのコア領域を伝搬する光の伝搬状態により規定されるもの．
SMFでは一種類のモードのみが伝搬可能．

存勧告の改訂が中心であり，今後も100 Gbit/s超の伝送システムを前提

2021.1113