Ⅰ

ネットワーク基盤技術

１. ワイヤレスネットワーク技術
２.
光ネットワーク技術

高速・大容量通信を実現した新しい光無線通信装置／有本 好徳

高速・大容量通信を実現した
新しい光無線通信装置－ファイバ敷設が困難な場所でも1km以内なら高速・大容量の通信ネットワークが構築可能に－「空間光をシングルモード光ファイバに直接結合することにより、1 本の光ファイバと等価な信号伝送を実現した光無線通信装置について紹介します。
」

有本 好徳 （ありもと よしのり）
ワイヤレスネットワーク研究所
宇宙通信システム研究室 主任研究員

大阪大学大学院修了後、1979年郵政省電波研究所（現NICT）に入所。衛星管制、宇宙通信、光無線通信などの研究に従事した後、現在は光無線通信装置の開発に携わっている。装置の光学設計、電気設計、機械設計は筆者自身がおこなっている。博士（工学）。

NICT では、10,000km 以上の遠距離にある人工衛星との間で、レーザ光を使って大容量通信を実現する技術を、10 年以上にわたって研究してきました。この研究開発で蓄積したレーザ光の精密な追尾技術を活用して、光ファイバの敷設が困難な場所でも光ファイバと同等の高速・大容量の通信ネットワークが構築できる新しい光無線通信装置を開発しました。
世 界最高の通信容量を持った光無線通信装置
空間を通してレーザ光を伝送する光無線通信
は、光ファイバ通信や電波を用いた無線通信と比較すると、ケーブルの敷設や無線局免許等の手続きが不要で、相手局が見えれば数 km にわたって高速・大容量の信号が伝送できるため、今でも052光ネットワーク技術

Ⅰ−１

ワイヤレスネットワーク技術

Ⅰ−２

ネットワークセキュリティ技術

Ⅰ−３

図1 光無線通信装置（左）と遠距離用の大型望遠鏡を取り付けた場合（右）像信号の伝送等に使われています。しかしながら、角が変動するので、安定した信号受信のためにこれらの製品は波長 0.78 μm から 0.85 μm のは、これらの変動を打ち消す自動追尾システムもレーザを使っているので、送信出力を人体（目）に必要になります。

使用している光源や受光デバイスの動作速度のしてきたレーザ光の精密な指向・追尾技術を活制約から、ギガビットイーサネット（1.25Gbps）
程用することにより、光ファイバとの結合に必要度までの通信が実用上の限界でした。
さらに、ネッな精度を持った小型の光無線通信装置（図 1）をトワーク機器との接続において光電変換が必要開発しました。この装置を使って、2006 年からなため、伝送サービスごとに信号波長や変復調方現在までに、10/100 ギガビットイーサネット、式、信号形式を変えた装置を開発する必要があり

光符 号 分割多重化（CDMA: Code Divisionました。

Multiple Access）信号、さらには高密度 波 長てもシングルモード光ファイバ通信を使ったネッMultiplexing）による 1.28Tbps の大容量光信

トワークと同じように 10Gbps から1Tbps の高号が、地上の数百 m の距離にわたって光ファイ速・大容量を実現するためには、空間を伝送したバと同様に伝送できることを示してきました。

ICT

基盤技術

多重（DWDM: Dense Wavelength DivisionⅢ 未来

このような問題点を解決し、無線通信においユニバーサルコミュニケーション基盤技術

そこで、衛星間光通信のために NICT で開発

Ⅱ対して安全な数 mWに制限する必要があり、
また、Ⅰ−４

設置場所の振動や建物の熱ひずみによって入射新世代ネットワーク基盤構成技術／テストベッド技術

複数の製品が企業や大学内の LAN の拡張や映光を直接光ファイバに結合する光無線通信方式
開発した装置の概要と屋外伝送実験

Ⅳ 電磁波センシング基盤技術が 有効と考えられます。しかしながら、10 μmという微小な光ファイバの開口に光を効率良く安定に結合させる高い精度を持った光学系を実NICT で開発した光 無線 通信装置の動作原現することは容易ではありません。通信相手から理を図 2 に示します。この装置は、光アンテナ空間を伝送してきたレーザ光は大気のゆらぎに（ビームエキスパンダ）、水平・垂直の 2 方向によって到来角が変動したり、光無線通信装置のついてビームの角度を制御できる高速ミラー駆௶ၡฆఒɈ

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053

Ⅰ

ネットワーク基盤技術

１. ワイヤレスネットワーク技術
２.
光ネットワーク技術

高速・大容量通信を実現した新しい光無線通信装置／有本 好徳動機構、追尾センサを内蔵したファイバ結合光学系から構成されています。

このような単純な構成を用いているにも関わらず、追 尾サーボの帯域が 8kHz 以 上と広く、伝送に用いる波長 1.55 μm の信号光と波長装置の内部損 失も 2dB 以下と小さくできたた

0.98 μm のビーコン光の 2 種類のレーザを 1 本め、光ファイバとの直結を特徴とする数少ないのシングルモードファイバから送信しますが、対光無線通信装置の中では世界最高性能を実現向する装置では、このビーコン光の方向をファイしています。内部構造の詳細を図 3 に示します。

バ結合光学系にある追尾センサで検出し、ミラー装置 全 体の重 量は 1.2kg 以下、設置調整時のの角度を動かしてファイバの入射角を一定に保つみに使用する CCD カメラを除いた消費電力はことにより光ファイバと同等の安定した信号伝送

1.2W 以下で、電池駆動でも 24 時間以上の連を行います。

続運用ができます。

図2

新しい光無線通信装置の動作原理

光アンテナ

ミラー駆動機構

2.4cm

補促センサ
（CCDカメラ）

精追尾センサ
（4分割PD）

PIDコントローラ
シングルモード
ファイバカップラ
ビーコンID

図3054

光無線通信装置の内部構造

光ネットワーク技術

Ⅰ−１

この装置 2 台を対向させることにより、距離30m から 1km まで各種の光信号伝送を実施してきました。図 4 及び５には、2007 年にイ

光無線通信装置

タリア・ピサにあるサンタナ大学で 1.28Tbpsの DWDM 信 号 伝 送 実 験 を 実 施した 時 の 様

ワイヤレスネットワーク技術

Ⅰ−２

子を 示していま す。2009 年 にも 同じ 場 所で10Gbps のイーサネット信号伝送実験を実施しています。
最初の屋外実験から 5 年が経過しましたが、この装置を超える性能を持った光無線通信装
置は未だに開発されておらず、NICT が技術的ネットワークセキュリティ技術

Ⅰ−３に世界をリードする位置にあります。この技術を実用化するための技術移転にも取り組んでおり、製造コスト削減のための設計の見直し、設カメラ用三脚置調整の簡易化のための検討も進めております。大 型の車両や船舶・航空機に 10Gbps 以

は、本 稿で 紹介した光無線 通信方式しか解決手段がないため、情報通信技術が成熟するにつれて本研究開発成果を活用する分野が広がって新世代ネットワーク基盤構成技術／
テストベッド技術

Ⅰ−４上の伝送容量を持った通信を提供するために

図4 サンタナ大学通信研究所の屋上に設置した光無線通信装置いくものと期待しています。

Ⅱ
ユニバーサルコミュニケーション基盤技術

対向局

Ⅲ 未来

光無線通信装置

基盤技術

ICT

図５ サンタナ大学通信研究所から対向局を見た伝送路の様子

Ⅳ 電磁波センシング基盤技術௶ၡฆఒɈ჎ᅰɬȾȩɥॸ࢞ଞȹȻ

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