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世界をリードするNTTが考えるIOWN
世界をリードするNTTが考えるIOWN

3 IOWN への期待とわが社の取り組み

IOWN 光電融合技術の核となるデバイスの開発
NTT エレクトロニクスは電子デバイス技術と光デバイス技術を融合したプロダクトを市場へ提供し、IOWN が目指すオールフォトニクスネットワーク構想を推進します。

NTT エレクトロニクス株式会社
取締役

IOWN 推進担当

窪薗 竜二

IOWN では、電子デバイスと光デバ

IOWN を支える光電融合技術

デジタルコヒーレント LSI「ExaSPEED」

イスが融合する新しい光電融合デバ
イスの実現を目指し、図１に示す技

NTT が提唱する IOWN の構成要術ロードマップを策定しています

素であるオールフォトニクスネット

従来の光通信システムは、デジタ（図１）。

ワークは、光ファイバから伝送装置・

ル信号の「1」、「0」を光の「ON」、

NTT エレクトロニクス（NEL）は、 「OFF」の強度に変換して情報を伝送半導体、さらにはネットワーク端末

研究所の先端デバイス技術を活かししていましたが、100Gbps を超えるまでに「フォトニックベースの技術」たハードウェア製品を開発し、世界高速通信では光ファイバ中を伝搬すを積極的に導入し、革新的ネット中の通信機器メーカ様に提供するこる際に信号が大きく歪んでしまうたワークを実現することを目標としてとを通じて、NTT ネットワークのめ、長距離伝送が難しいという課題います。

進展に貢献してきました。IOWN にがありました。この問題を解決する

これまで、FTTH に代表されるアおける光電融合技術による最初のデため、従来は無線通信の分野で実用クセスネットワークや長距離・大容バイスは、NEL が製品化してきた化されていた技術を光通信の分野に量通信を担うコアネットワークにおデジタルコヒーレント用の LSI およ応用し、デジタル信号を位相情報にいては、多くの NTT 研究所の技術びシリコンフォトニクス技術による変換して送信し、光ファイバ中で受が導入されてきました。デバイス技

C O S A（C o h e r e n t O p t i c a l S u bける信号歪みを受信側のデジタル信術は LSI に代表される電子デバイAssembly）を核とし、研究所とと号処理によって補償するデジタルコ

ス、FTTH の光分岐カプラに代表さもに製品化を目指します。

ヒーレント光通信が実用化されまし

れ る 光 デ バ イ ス に 大 別 さ れ ま す。

た。半導体プロセスの微細化に支え光のレイヤー

超低消費電力化
超高速処理
電気のレイヤー

チップ間光伝送QSFP-DD-DCO

チップ内のコア間光伝送
チップ内の光信号処理

チップ周辺の接続

COSA

Source: QSFP-DD MSA QSFP-DD Hardware Speciﬁcation for QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 5.0 July 9, 2019http://www.qsfp-dd.com/wp-content/uploads/2019/07/QSFP-DD-Hardware-rev5p0.pdf

図122

光電融合技術ロードマップ

ビジネスコミュニケーション2020 Vol.57 No.8

ホスト電気信号入出力

デジタルコヒーレント
トランシーバ

COSA

送信光出力
レーザ光入力
受信光出力

光信号入出力光電融合モジュール

図2

DSP

PM-IQ
Mod.

DRV

DAC

Dual PolPDMixer

TIA

ADC

送信電気入力（Host）MODEM

PM-IQ Mod. : Polarization Multiplexed - IQ Modulator
Dual Pol Mixer : Dual Polarization Mixer
PD : Photo DiodeDRV : Driver
TIA : Trans-Impedance Ampliﬁer

Client
受信電入力（Host）DAC : Digital Analog Converter
ADC : Analog Digital Converter
MODEM : 信号歪補償ブロック
Client : 収容クライアント処理ブロック

光電融合モジュールとデバイス

られ、信号歪みを補償する膨大な規性として、通信波長帯（1.5μm 帯）す。NEL では、1 波長で 100Gb/s

模の回路をひとつの LSI として実現において透明です。このことを利用伝送へ適用する COSA を製品化して可能になったためです。

すると、光ファイバ同様に光信号をおり、現在は 1 波長で 400Gb/s にNEL では、NTT 研究所及び国内通す光導波路が形成でき、これを用対応する COSA を開発中です。

パートナー各社との研究開発成果をいた光デバイスを作ることができま

基 に、2010 年 に 世 界 に 先 駆 けす。この光デバイスを CMOS の製100Gbps 用デジタルコヒーレント用造技術を活用して実現できるのが、の LSI である「ExaSPEED」を商品シリコンフォトニクス技術です。

光電融合技術の実現に向けてこれまで光通信システムは、トラヒッ化しました。当初は 1 波長当たり最COSA と は、Coherent Optical

クが集まる長距離・大容量のコアネッ

大 100Gbps の通信レートをサポート

Sub Assembly の略称です。デジタ

トワークに使われてきました。今後は、しておりましたが、今日では 1 波長

ルコヒーレント LSI を用いた光トラン５G の普及に伴い、ネットワークのエッ当たり最大 600Gbps の大容量通信がシーバへの適用を想定し、シリコンフォジ側でも光通信システムの利用が進実現できるものが製品化されていまトニクス技術によって実現した超小型むことが想定されます。また、 膨大

す。さらに大容量通信をサポートすの光デバイスです。 通信ネットワークなデータを扱うデータセンタ内外でもる LSI についても検討が始まっていを支える伝送装置やデータセンタ内大容量の光通信システムが利用されます。また、その適応領域も拡大しのサーバに実装される光トランシーバ始めており、大容量通信を可能にすており、従来はテレコムの数百 kmは、通信容量の増大に伴って高速化

るデジタルコヒーレント光トランシーバから数千 km の長距離伝送向け専用が求められるだけでなく、サイズ（光は、更なる高速化と小型化・低消費通信装置が主な適用先でしたが、近トランシ ー バ の 規 格：QSFP-DD、電力化が求められています。NEL で年ではデータセンタ間の短距離伝送OSFP など）が小さく、 消費電力がは、これまで実用化してきたデジタル用途向けや、モバイルネットワーク少ないことが必要です。 従来の技術

コヒーレント LSI 技術、シリコンフォトの基幹網に利用されはじめています。

では光トランシーバの機能ごとに個々ニクス技術を活かし、 電子デバイスの光デバイスを用いていたため、 小と光デバイスの機能がより一体化し型化が困難でした。COSA は、図 2て集積された光電融合デバイスの実に示すように光トランシーバに必要な現を目指し、IOWN 構 想 が 掲げる

シリコンフォトニクスとは，LSI光デバイスの機能である、光信号をオールフォトニクスネットワークに貢献によって培われてきた CMOS の微送信する光変調器と光信号を受信すしていきたいと考えております。

細加工技術を用い、光デバイスを実るコヒーレント受信器をシリコンフォト現する技術です。LSI のベースとなニクス技術によって 1 チップ上に集積るシリコンウェハーは、光学的な特しているため、 小型化を実現できま

シリコンフォトニクス「COSA」

ビジネスコミュニケーション

2020 Vol.57 No.8

連絡先
IOWN 推進室
ml-nel-rdsalest@ntt-el.com

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