ADVNET2009＠小柴ホール
2009年6月30日

超高速光通信による高感度VLBI観測網の構築
国立天文台光結合VLBI推進室
川口則幸、河野 裕介、小山 友明、原 哲也

ネットワークの現状

国立情報学研究所パンフレットより

光結合局と観測周波数の現状
2009年4月23日現在

SINET3で接続されている電波望遠鏡
望遠鏡名

運用周波数（GHｚ）
motohide.tamura@nao.ac.jp
２６．７

８

苫小牧１１ｍ
つくば３２ｍ

○

○

岐阜１１ｍ
山口３２ｍ

○

○

２２

備考

４３

○

2009年6月に接続予定○

２２GHｚ帯試験観測に成功○

原子時計運転休止中○

2偏波観測が可能

JGN-IIで接続されている電波望遠鏡
鹿島３４ｍ

○

○

○

○

８GHｚ帯2偏波観測が可能

ひたち３２ｍ○○○2009年7月に接続予定

たかはぎ３２ｍ○○○

2009年7月に接続予定

磁気テープ

原子時計

微弱天体の検出能力を生かして最近の観測成果

磁気テープ原子時計

同赤緯帯電波源サーベイ
大師堂テレスコープの１．４Gサーベイ天体のVLBI検出観測（2009年1月17日）

検出天体flux

ＶＬＢＩ初検出
ＶＬＢＩ検出済60

125天体の検出に成功し、そのうち63天体はVLBIで初検出

50

天体数

40
30

つくば32m
20

山口32m

1000

鹿島34m
200

400
600
flux [mJy]

800

1000以上X線と電波の共同観測
ブラックホール周辺を探る

光結合電波干渉計でCyg-X1検出
２００９年６月
鹿島３４m－つくば３２ｍ

鹿島３４m－山口３２ｍ

GbE回線３回線のリンクアグリーゲーションにより２Gbpsの伝送を目指す

苫小牧局の光接続接続系統図

苫小牧観測所
ADS-1000

HotNet２０４８Mbps

ネットワーク接続装置（VOA-200)

１０GbE

FOUNDRY
MLX-4

北海道大学情報基盤センタ

１１ｍ鏡観測データ（５１２－１０２４MHｚ）

制御計算機
GbE×３

三鷹相関局

SINET3
FOUNDRYMLX-4

１０GbE

ネットワーク接続装置（VOA-200)

バースト的なパケットフロー
リンクアグリゲーション処理により発生
VOA-200の入力（１０GbE)におけるデータフローはバースト的であることが良くわかる。到着間隔が1-2μs（2Gbpsでの平均フレーム到着間隔は5μs）で多数のフレームが着信している。

苫小牧アクセス回線試験結果
・基本伝送量（２０４８Mbps）に３２Mbps単位で付加情報を増加させ、エラーが発生するまでトータル伝送量をモニタした。
・基本観測データの伝送の他に７２０Mbpsを付加して伝送できることが分かった。

苫小牧１１ｍで観測、札幌で検出した
天体スペクトル（W49N)

512MHz

国立天文台三鷹相関局

赤で示した箇所新設

総合情報棟３F

構内ファイバ2009.4.1 N. Kawaguchi

光成端箱
OC48
X2 x3

GbE
MCMCMCVOA-100
X2

光成端箱

スバル解析棟つくば対向(2.5Gx2)(T)VOA-200
SINET3端末

北海道大学対向（GbEx3)(H)

MLX-4(H)(T)(G) (Y)

相関器

岐阜対向(2.5Gx2) (G)山口対向(2.5Gx2) (Y)JGN-II/GALAXY(K) (鹿島)
OC48 x2

三鷹接続試験• メディアコンバータとSINET3の接続に問題があった– Auto NegotiationでSINET3に接続できない– メディアコンバータ（ｱﾗｲﾄﾞﾃﾚｼｽ1005）は外部からAuto Negotiationをoffにできない– メディアコンバータの故障補償シールをはがし、中を開け、基板上にAuto Offスイッチがあった• メディアコンバータをAuto Offすることでパケット伝送が可能になった

波長多重回線でダークファイバ1本で双方向２Gbps回線２回線を実現
フォトニクス中継器の特性を活用し、原子時計信号の伝送に挑戦

茨城局接続

茨城３２ｍアンテナ

たかはぎ３２ｍ

第５アンテナ

第４アンテナ
ひたち３２ｍ

茨城県内大型望遠鏡アレイ
北茨城３２ｍ

８６ｋｍ
８２ｋｍ
つくば３２ｍ
鹿嶋３４ｍ５４ｋｍ

光結合の可能性
国土交通省開放光ファイバの利用

日立市→水戸市（国道６号線）
水戸市→鹿嶋市（国道５１号線）
鹿嶋→（JGN)→小金井→武蔵野→三鷹の既設回線を利用して結合茨城局ー鹿島局回線
茨城局

鹿島局
ひたちなか中継局

水戸中継器の設置

中継器

鹿島、高萩
接続装置と総合結合試験

2009年4月15日

茨城-鹿島回線接続構成

Λ４、λ６

VOA-100

D1D２・特定の周波数の２偏波・同一周波数２アンテナ・同一アンテナ、同一周波数の２ｃｈ広帯域化

Λ４、λ６

λ２

1波長を増設し、アナログ信号として周波数基準信号を伝送

鹿島局

λ３、λ５
Λ４、λ６

λ２

波長多重装置

２．５G
SDH

λ３、λ５

波長多重装置λ３、λ５

ひたちなか局
波長多重装置

茨城局

λ３、λ５
Λ４、λ６

VOA-100

鹿島HM
鹿島局
観測データ

光ファイバ、伝送装置も自前で調達することで初めて可能に！

C1 C2

D1 D2 D３ D４

VOA-200
１０GbE
To NICT小金井

波長多重装置（WDM Caster)
http://www.awg-star.com/awg-star/index.html

CWDM-AIF（高機能スロット） 、NEL WDM8X-S（本体）

２R中継と３R中継に使用可能

WDMでは，ビットレートに無関係にそのまま中継する2R（Regenerating, Reshaping）と，クロックを再生してタイミングを取り直し，再度光に変換する3R（Regenerating,Reshaping, Retiming）とがある．前者は，SONET/SDHやギガビットイーサネットなどのどのような信号でも通すことができるが，多段接続では品質が落ちる．しかし，後者はフォーマットを選ぶものの信号の品質を高く保つことができる
http://www.cqpub.co.jp/interface/toku/200109/toku1_3.htm

VLBI観測システムの２大障壁（高速大容量データ記録装置、原子周波数標準器）の解消を目指して標準周波数信号の遠距離中継伝送光通信回線での周波数伝送

NICTホームページより
http://www2.nict.go.jp/w/w114/stmp/research/opfiber.html

By 藤枝美穂 氏

試験系統図
NICT光・時空標準グループの実験システムに国立天文台が茨城中継局で使用しているAWG-CASTERの波長変換ユニット（AIF）を組み込み実験

1.55μmE/O
Ortel10371A

SignalGenerator

H
O/E
Ortel10455A

Phase
Detector
Anritsu-SD5V01A

1.3μm

AIF

λ５実験状況の写真

ＡＩＦ光入力レベル（－５ｄＢｍ）
光入力強度が十分高い時のＡＩＦ出力安定度100秒付近で見られるフリッカ揺らぎは、周囲の環境変動のためと思われる。

典型的な水素メーザ原子時計の安定度特性

ＡＩＦ最小入力レベル（－１５．５ｄBm)
AIFの最小入力レベル（リンクランプが消灯する直前）時に再計測
最初のー１５ｄBmじよりなぜか安定度が良くなったが、十分な光強度の時よりやや安定度は务化している。

都市部、山岳地におけるラストワンマイル問題解消を目指して

光空間伝送

光空間伝送情報通信研究機構（小金井）

国立天文台三鷹子午環ドーム５ｋｍ

光空間伝送（都市部）
国立天文台三鷹子午環ドーム天頂より小金井タワーを望む

NICT小金井タワー

臼田光空間伝送（山岳地）
臼田ロケットタワーと光空間伝送装置

臼田６４mアンテナの遠望（１２ｋｍ）

まとめ• 超高速光通信回線を最大限利用する研究、計画を進めている– SINET3のオンデマンド接続を定常的に運用中– JGN-II１０GbE回線で８Gbpsの観測に成功（WR)• 高感度の電波干渉計を形成することに成功– 微弱天体を多数検出することに成功• 微弱天体の検出には成功したが、天体像の合成までには至っていない– 光結合局の局数を増やすことが重要– アクセス回線の構築に全精力が費やされている