特集

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ワークショップ

次世代光線路技術の研究開発の取り組み
かたやまかずのり

片山和典

NTTアクセスサービスシステム研究所
プロジェクトマネージャ
NTTアクセスサービスシステム研究所では通信ネットワークの持続的発展に必要となる安心・安全な光線路技術を継続的に確立すべく，研究開発を推進しています．近年では光アクセス網の経済化・高度化に資する光線路技術の研究開発に加え，2019年NTTが提唱したIOWN（Innovative
Optical and Wireless Network）構想の 3 本柱の 1 つである オールフォトニクス・ネットワーク（APN）の実現を見据え，いつでも・どこでもつながる革新的な光線路設備の研究開発に着手しました．本稿ではこれらの取り組みについて概説します．

成する主要な技術群を図 1 に示します．光ア光アクセス網の経済化 ・高度化に向けた取り組み

クセス網は所内，所外，構内における光ファ
イバ・ケーブル，光接続部品，架空構造物なNTT アクセスサービスシステム研究所でど多くの物品・技術から構成されており，光は，多様化するネットワークサービスを支えアクセス網の高機能化や施工の簡易化，運用る光アクセス網の経済化・高度化による情報性の向上などの観点で多様な研究開発を行通信事業の持続的発展に向け，光線路設備全い，実設備として導入されています．ここで般についてコア研究から実用化開発まで一気は光線路設備技術における最近の研究開発成通貫で取り組んでいます．光アクセス網を構果の一部を紹介します．

床上

次世代所内配線技術

設備系の安全性評価

超高密度光ファイバケーブル技術
スロット（1000心）

低発熱サーバエリア

空調装置
冷却能力：中床下 冷却能力：大空調装置

支線

高発熱サーバエリア

HVDCケーブル
多心光ケーブル（先行配線）

スロットレス（2000心）200心HSケーブル（鳥獣害対策）

外層用切裂き紐

標準外径：
23 mm

外層 金属層 内層

スロットロッド

多心光ケーブル（先行配線）
光クロスコネクト

ビル
キャビネット架空光ケーブル

NTT

現場付コネクタ

戸建て

インドア
光ケーブル

MDF

多心コネクタマンホール

図1

地下光ケーブル

ハンドホール

光アクセス網の構成技術と最近の研究開発成果

2021.231

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現状の点検・更改方法による対策

傾き大

傾き大“系” に着目した点検・更改方法による対策

凡例（電柱点検結果）
：健全柱
：不良柱

傾き大電力

反力壁（小）

傾き大

凡例（電柱点検結果）：健全柱：不良柱
電力

反力壁（大）

NTT

NTT
支線設置
不可
更改

可動区間
電柱固定装置電柱固定装置（固定式）（移動式）
電柱固定装置（固定式）

更改
電力
NTT

架空構造物総合検証設備
による構造劣化要因の特定

劣化電柱
対応

支線設置で再発防止
支線設置
電力
NTT

不平衡状態に対する根本的な対策とはならない“系” として安全“系” に対する最適な対策を実施

図2

架空構造物総合検証設備

光ファイバ・ケーブルに関しては，限られす．そこで NTT ではケーブル種別や敷設条たスペースに多数の光ファイバを配置するた数などからケーブル積み上げ高を推定する方めに，光ケーブルにおける光ファイバ実装密法を考案し，空調効率を向上し消費電力を低度の向上が進められています．NTT では間減する新たな所内配線技術を確立しました．

欠接着型テープ心線とスロットレス光ケーブ

次に架空構造物の点検・補修技術の取り組

ル構造を提案，開発し，光ケーブルの極限的みについて述べます．取り組みの概要を図 2な高密度化を実現しました．同技術を最適化に示します．架空構造物を支える電柱や支線することで，従来の1000心光ケーブルと同一等の構造物における安全性評価では，支線・外径で2000心の光ファイバを実装した世界最ケーブル等で連なる複数の電柱を １ つの “ 系 ”

高密度の光ケーブルを実用化しています．さととらえた不平衡荷重を考慮する必要がある

らに細径高密度光ケーブルの適用拡大としことが，近年の検討で明らかになっています．て，鳥獣害対策用の HS 光ケーブルも実用化

しかし，図 2 左に示すように，従来行われてしています．スロットレス構造の適用とケーいる電柱等の単体の点検，更改では不平衡状ブル構造の変更により，従来と比べて細径・態に対する根本的な対策にはなりません．そ

軽量化と施工性の向上を実現しました．今

こで NTT では，図 2 中央に示す架空構造物

後，細径高密度光ケーブル構造は光ネット

総合検証設備を構築し，架空構造物の “ 系 ”ワークにおける光ケーブルの主流となると考としての検証を行っています．実環境を模しえられます．

た検証系で不平衡荷重を引き起こす真因を解

また所内・構内光配線では，近年のデータ明し，図 2 右のように，最適な対策を考案・センタ等における光ファイバ接続需要の増加実施することで，“ 系 ” 全体の長期安全利用により，光ケーブルの輻輳による空調効率のを実現できます．また本取り組みは，昨今の低下が課題となっています．特に二重床下配激甚化する自然災害への対策としても非常に線では，床下空間の配線状況が不明である有効です．

ケースが多く，輻輳が生じやすくなっていま

32“系” として不安全2021.2以上，光アクセス網の経済化・高度化を実特集

現する光線路設備の最近の研究開発成果につ検討している光アクセス線路設備の将来像

いて説明しました．情報通信事業の持続的発を図 ₃ に示します．光アクセス線路設備は長展を支えるべく，NTT アクセスサービスシ期的な利用を前提としており，パッシブな設ステム研究所では安心・安全な光線路技術を備としての技術的中立性やオープン性の確保継続して創出していきます．

が必要となります．さらにスマート社会におけるサービスの多様化・高度化や5G/₆G（第IOWN 構想と光アクセス網の将来像

5 / ₆ 世代移動通信システム）等の高速無線

201₉年 NTT は，スマート社会における処通信の展開にも対応する必要があります．こ理限界・消費電力の増大とインターネットののような次世代通信サービスを支える光アク遅延限界をかんがみ，IOWN（Innovativeセス線路設備を実現するために，「既存光ファ

Optical and Wireless Network）構想をイバ限界の克服」「線の制約を意識しない柔提唱しました．IOWN 構想は，ネットワーク軟な心線リソースの提供」「新たなリーチ先から端末までフォトニクス技術を活用し大容に対する光提供拡大」の ₃ つの方向性を定量・低遅延・低消費電力を実現するオールめ，研究開発を推進しています．

フォトニクス・ネットワーク（APN），現実

まずはじめに，「既存光ファイバ限界の克空間をデジタル化しサイバー空間で新たな価服」については，伝送容量需要が毎年指数関値を創出するデジタルツインコンピューティ数的に増大しており，2020年代後半には必要

ング（DTC），これら 2 つの要素を構成するとなる伝送システム容量が既存シングルモー

ICTリソースを最適運用するコグニティブファ

ドファイバ（SMF）の伝送容量限界であるウンデーション（CF），の ₃ つで構成されま

約100 Tbit/s を超えると懸念されています．

す．NTT アクセスサービスシステム研究所

そこで，時間，波長に加え新たな多重軸としでは，APN の実現に必要となる革新的な光て空間を加えた空間分割多重（SDM）技術

線路技術の確立に向け，研究開発を推進してが，近年世界的に高い関心を集めています．

います．

SDM 伝送では 1 心に複数の空間チャネルを海底ネットワーク

コアネットワーク（Dense SDM）

①既存光ファイバ限界の克服

メトロネットワーク（SDM）
所内ノード
API
Ctrl
・プロビ機能・経路管理・リソース管理 光パス

固配光パス（予備）スター配線②“線” の制約を意識させない
柔軟な心線リソースの提供

FTTH（電話ベースの光展開）

光パス（部分提供）

ループ配線

リモートノード

増設

農場
工事現場

コンパクトシティ③新たなリーチ先に対する光提供機会の拡大
インフラ未整備

モバイルフロントホール（トラフィックベースの光展開） バス型・引込み

心線リソースの有効活用
設備状況（全国マクロ）

FAN・ローカル5G

インフラシェアリング

空き心線
使用済み心線
新規構築（未整備）
従来の人口カバーエリア（居住エリア）
面積メッシュカバーエリア（ 5G等で産業展開可能性のあるエリア）

図₃

光アクセス網の将来像

2021.233

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従来
光ファイバ

マルチコア

超高密度SDM

マルチモード

図₄

モード多重方式では各モードの伝送時間差による分散の増大が課題

SDM 光ファイバ

バンドル
ファイバユニット

光ファイバ

バンドルテープ

実際の様子

単一コア型張力

結合コア型
コア間隔の最適化による分散の低減

図₅3₄

張力

細径高密度ケーブル内で曲がりやねじれなどの実装状態を制御

光ファイバ・ケーブルの同時最適による空間多重特性制御

有する SDM ファイバが必要となります．

SDM 光ファイバでは一般的に，光信号が空SDM ファイバの概要を図 ₄ に示します．

間チャネル間で混ざり合いながら伝送し，受SDM ファイバは，複数のコア領域を有する信端の信号処理で復調する方式となり，空間マルチコア， 1 つのコアに複数の空間チャネチャネル間の伝送遅延差が伝送特性を劣化す

ルを有するマルチモード，さらにこれら 2 つることが知られています．ここでは光ファイを組み合わせ，超高密度 SDM を実現するマ

バ自体の構造設計により伝送遅延差を最小化

ルチモード・マルチコアに大別されます．既するとともに，光ケーブル内における光ファ

存 SMF と同等の光学特性を複数有するマル

イバの曲げやねじれを制御することでも伝送チコアファイバについて，近年 NTT は既存遅延差を制御できることを示し，光ファイバの光ファイバ標準や光設備との互換性を考慮と光ケーブル構造の同時最適で空間チャネルした光ファイバ・ケーブルを提案し，マルチ間の特性差を制御できることを世界で初めてコアファイバ線路の実用展開加速に向け積極実証しました．

的に検討しています．また，さらなる超高密次に「線の制約を意識しない柔軟な心線リ度化・大容量化をめざし，超高密度 SDM 光ソース提供」については，特に将来の5G/₆Gファイバ・ケーブル技術とその周辺技術につ基地局の展開を考慮すると，従来の世帯分布いても併せて研究開発を推進しています．

ベースの固定的な心線リソース提供では十分超高密度 SDM ファイバを実装した光ファな対応ができない可能性があり，必要なときイバ・ケーブルを図 ₅ に示します．超高密度に必要な量の心線リソースを提供できるネッ

2021.2

特集

将来の光需要は世帯分布に無依存

配線系設備

収容局
NTT

幹線系設備

機能的光ノード（所外）

機能的光分岐光パスを自動管理・オーケストレータ制御

機能的光ノード（所外）

Ctrl

図6

光パスを現場で簡易に引落し光パスを遠隔から自在に切替

多段ループアクセスネットワークにおける⼼線切替機能

トワーク構成が必要となります．さらには自かつ効率的な光ファイバ・ケーブルの敷設方動運転などサービス断が許容されないサービ法について，新たに検討を進めています．

ス利用も想定すると，ネットワークの信頼性確保も重要となります．そのため，多段ルーまとめと今後の方向性

プアクセスネットワーク構成の検討に着手しNTT アクセスサービスシステム研究所でました（図 6 ）．このネットワーク構成は，ルーは，情報通信事情の持続的発展に貢献すべ

プ型の網構成をベースとし，心線レベルで光く，安心・安全な光線路技術の研究開発と確パスを遠隔から自在に切り替えられる機能的立に継続的に努めていきます．特に近年激甚光ノードを新たに備えます．本技術を既存ア化する自然災害への対策についても考慮する

クセスネットワーク上にオーバレイすること必要があり，前述した内容と併せて取り組みで，空き心線を有効活用できるほか，ネットを進めます．また IOWN 構想の実現に向けワークの冗長化による信頼性向上も実現するては，いつでも・どこでもつながる光線路設ことができます．

備の実現に向けた研究開発の推進とともに，最後に「新たなリーチ先に対する光提供機会の拡大」について，5G 基地局は都市部にスマートな設備運用技術の実現にも取り組んでいきます．

限らず，産業可能性のあるルーラルエリアにまた，タイムリーな成果創出に努めながら，おいても配備を実施することとなっていま

IOWN 構想実現とのつながりを意識した研究す．しかし，ルーラルエリアでは光未提供エ開発を推進していきます．

リアも存在し，光設備を経済的・効率的に敷設する方法が課題となります．都市・郊外部
では基地局の張り出し増加，非居住地域等では心線需要の拡大が想定されますが，特に光未提供エリアでは新たな光設備設置のコスト負担が大きな課題です．そのため，これまで考慮されていなかったエリアに対する経済的◆問い合わせ先NTT アクセスサービスシステム研究所
アクセス設備プロジェクト
TEL 029-868-6443
FAX 029-868-6400
E-mail takashi.matsui.uh hco.ntt.co.jp

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