国立研究開発法人情報通信研究機構

光パケット・光パス統合ネットワーク
原井洋明

和田尚也

サービス多様化、高速・エネルギー効率化が求められる新世代ネットワークの基幹部分への展開を目指し、我々は光パケット・光パス統合ネットワークの研究開発を行っている。開発した

100Gbps 級光パケット・光パス統合ノード、ダークファイバを用いて構築し、インターネットへも接続した光ネットワークテストベッド、ネットワークシステムの SDN への対応等、得られた成果を紹介する。

1

まえがき

統合ネットワーク（以下「光統合ネットワーク」と併用、
図 1）とそれに資する光パケット・光パス統合ノード（以下「光統合ノード」と併用、図 2）を研究開発してインターネットは今日重要な社会基盤の一部となり、今後もその重要性が増すことは周知のとおりである。
しかし、インターネット技術拡張の複雑な過程を考察すると、今後出現するであろう様々な社会問題の解決に資するか、生活の質や生産性を向上させる新しい価
値観を創造する基盤となるか疑問がある。そこで、我が国あるいは世界でインターネットに替わって問題を解決するための新世代ネットワーク（本稿では ITU-Tの「将来ネットワーク」を含める）の目標[1][2] が掲げらいる[3]–[5]。光統合ネットワークは、ユーザ視点からは高速で安価なサービスと低遅延で低データ損失なサービスを単一光ネットワークで提供し、ネットワーク事
業者視点からは、大量のデータ交換能力、省エネル
ギー、柔軟で効率的な資源利用を簡素な制御で実行するネットワークとなる。
本稿では、光パケット・光パス統合ネットワークの研究開発の概要及び我々が達成した以下の成果を紹介する。
 光パケット・光パス統合ノードの開発
 ネットワークテストベッドの構築とインターネッ
トアクセス利用 ネットワークテストベッドの大容量化
 SDN（Software Defined Networking）対応
 その他、光バッファ、宛先検索等要素技術の開発れ、本特集号で紹介されているような、インターネッ
トに替わる新世代ネットワークの実現を目指した研究開発が実施されている。
我々は ITU-T 勧告 Y.3001 に掲げられる新世代ネッ
トワークの 12 の設計目標[2] から、特に、多様なサービスへの対処、機能の柔軟性、エネルギー利用の効率化という目標に適合するネットワークの構築を目指して、特にその基幹部に適用する 光パケット・光パス

図1

図2

光パケット・光パス統合ネットワーク

1

光パケット・光パス統合ノード写真

TELECOM FRONTIER No.90 2016 WINTER

光パケット・光パス統合ネットワーク

2

多様なサービス収容への対処とエネルギー利用効率化

るエネルギーの効率利用も推し図るべきとなる。すな
わち、パケット交換及び回線交換を光化し、データ転送能力の飛躍的な増加とエネルギー利用効率化を両立する。
さらに、パケット・パス統合ネットワークは、ネッ
トワーク設備の簡素化と効率的な運用に資する。要求ごとに物理的に個別に構築されたネットワークは、イ
ンターネットに収れんされた。この歴史からわかるよ
うに、個々にネットワークを構築するのは、設備投資及び運用効率、ユーザ利便性の観点から不十分である。
特殊なハードウェア機器が提供する機能をネットワー
ク資源仮想化（NFV）技術、すなわち、機能のソフトウェア化によって資源共用化を図る動きがあるように、資源共用化によるネットワーク内の資源効率化はネッ
トワーク事業上必須であろう。さらに、その資源を簡易に制御できる SDN の仕組みを光ネットワークで利用することで、更に効率的な運用が期待できる。
まとめると、筆者らが目指す光パケット・光パス統
合ネットワークは、冒頭で述べた以下の特長を持つ。
ユーザ視点からみると、その時々の利用シーンに合わ
せて、高速で安価なサービスと低遅延で低データ損失なサービスを単一ネットワークで提供する。一方、ネッ
トワーク事業者視点からみると、大量のデータ交換能力を、省エネルギー、柔軟で効率的な資源利用を簡素な制御で実行するネットワークである。

生活の質や生産性を向上する新しい価値観を創造す
る将来、人々の要求やそれに伴ってアプリケーションが多様化することはごく自然である。例えば、今はWeb アクセス（YouTube などの映像コンテンツダウ
ンロードなど）や P2P（Peer-to-Peer）がある。21 世
紀に入り有線は FTTH（Fiber To The Home）によりブロードバンド化が進み、コンテンツの充実と利便性の向上に伴って、家庭や法人からのトラフィックは増え続けている。近年では、WiMAX（Worldwide
Interoperability for Microwave Access）
や LTE（LongTerm Evolution）など高速無線アクセスの普及によりモバイル端末によるデータの送受信も増え続けている。
今後は超大数のセンサ・アクチュエータによるデータ
送受信の出現など、単体としては少量だが発生源は増えていくだろう。これらは、ベストエフォート型サー
ビスがメインとなろう。
一方、ベストエフォートでデータ通信をすると品質が不足するアプリケーション（高品質映像によるイ
ンタラクティブな会議、遠隔外科手術、e-Science 等）もある。今のインターネットでは、一部のユーザが大量のデータを送ると、他のユーザの転送品質に悪影響を及ぼすことがある。そこで、ほぼ一定レートでデー
タを送出し高品質なデータ転送サービスをネットワー
クに望むユーザには、送受信対地間のパスを提供して
パケット交換ネットワークとのデータの分離を行い、ネットワーク利用者全員の満足度を高める。
新世代ネットワークでは、このような大量のコンテ
ンツやセンサデータの配信と高品質なデータサービスを両立するために、パケット交換と回線交換を統合したパケット・パス統合ネットワークを構築し、多様なネットワークサービスを提供する。Web アクセスや、
センサデータの転送にはパケット交換を用いる。ベス
トエフォートでデータ通信をすると品質が不足するア
プリケーションの通信にはエンドツーエンドにパスを設定してデータを転送する。
トラフィック量が増加しても単純にネットワーク機
器の消費電力が増えないよう、今以上にネットワーク
全体でのエネルギーの効率利用が必須となる。パスを設定するとパケットごとの処理が必要なデータを削減できるため、パケット交換のみではパケット処理に比例する消費電力の低減に繋がる。電子回路は省電力化が進み、アクセス系ではスリープ機能も様々な通信機器にて導入・開発が進んでいる。しかし、データが集中する基幹におけるスリープ機能の導入は難しい。そこで、電子回路をなるべく減らし、光処理の導入によ

3

光パケット・光パス統合ネットワーク

本ネットワークは、2 に述べたユーザ視点及び事業者視点からみた特長を持つネットワークである。光
パケット交換とは光パケット通信の中継点において、データ部分を電気信号に変換することなく光交換する技術や方式である。筆者らは、特に、複数の光波長を用いて構成し波長数倍に高速とした光パケットを、内部のヘッダ情報にしたがって光スイッチで交換する技術を開発している。図 3 に 10 波長で構成する光パケッ
トをイーサネットフレームのマッピングと対応づけて示す。1 波長は光電あるいは電光変換が成熟している
10 Gbps 程度であるが、技術的には 10～ 100 波を同時並列して、それぞれに偏波多重等を組み合わせて伝送し、単一スイッチで交換して、100 Gbps ～ 12.8 Tbpsの光パケット交換を可能とする[3][6]。一方、光パスは、エンドでサービス品質を保証するための媒体であり、一般には DWDM の一波により提供される。10 Gbps
を超える要求帯域を持つアプリケーションは複数の光パスを用いることも可能である。
先述の図 1 にパケット・パス統合ネットワークの概略図を示す。ネットワークの基幹部にあたりデータが
2

TELECOM FRONTIER No.90 2016 WINTER

光パケット・光パス統合ネットワーク

図3

図4

光パケット構成

集中する部分ではノード内の交換処理を光化する。図中、黄色のパケットスイッチ（矢印付の円柱）は光パ
ケット交換する機能、茶色は光信号を終端して電子処理にてパケットを交換する機能、黄茶 2 色の組からなっているものは、光パケットを送受する機能を有する。パケットスイッチと回線交換スイッチが重なっている部分がパケット・パス統合ノードである。
我 々 が 開 発 し た 光 パ ケ ッ ト・ 光 パ ス 統 合 ノ ー ド（図 2、4）[7][8] を基に構築した光パケット・光パス統合

光統合ノード構成

る光パスは波長ごとに WSS の異なるポートに振り分けられる。光パケットの 10 波長は WSS の 1
つのポートに一括して出力される。
 光統合ノードでは、ヘッダを含む波長のみを電気信号に変換し、宛先検索等のヘッダ処理を施す。光パケットスイッチは 4 × 4 構成をとっており、うち、1 ポートが、外部イーサネット信号
を 100 Gbps 光パケットに変換する光パケットト
ランスポンダと接続される。4 × 4 のスイッチテー
ブル及び宛先 IP アドレスと宛先光ノードアドレ
スの変換テーブルは外部よりコマンドを介して設定する。
 光パスはシグナリングによってコマンドを介して
WSS を操作することで設定解放される。例えば、OSPF- TE/RSVP-TE をベースとした分散制御管理システムを作り、コマンドで装置の設定をする
ことで、光パスを設定・開放できる[9][10]。同様に、ネットワークの要点を述べる。
 メッシュ構造をコンセプトとし、単一リングとマルチリング対応のノードを実装。
 パケット交換を光化し、かつ、各ノードでのパケッ
トごとの処理をしない光回線交換も統合する。この 2 つにより、ネットワーク基幹部を省電力にする。すなわち、パケット交換のヘッダ処理を省電力化するため、1 つの光パケットを各々 10 Gbpの 10 波長から構成し、1 波をヘッダとする。光
電変換はこのヘッダ波長のみとし、光パケット自体は電気に変換せず 1 つの光スイッチで複数波長を一括して交換する。電気信号への変換をパケッ
トの一部に留めることで、消費電力の大幅な低減に資する。また、品質を要求し、伝送速度が常時
1 Gbps を超えるユーザに対しては、パケット交
換せず回線交換のみによって品質を担保するとともに、省エネ化を図る。
 C バンド 100 GHz 間隔の 40 波長を用いる。10波長を 1 つの単位波長帯域とし、波長帯域ごとに光パケット交換に用いるか、光パス設定に用いるかを定める。光パケット・光パス統合ノードにて、
WSS を用いて、光パケットと光パスを多重分離する。サービス量に応じて両交換方式に割り当
てる帯域数を変更する。また、WSS で取出されSDN コントローラによる一元管理制御も可能である。

4

研究開発成果4.1 光パケット・光パケット統合ノードの開発

我々は、図 2、4 に示した光パケット・光パス統合
ノードを世界で初めて装置化した。19 インチ 2 ラック構成であり、7 個の 10 Gbps OTN（OTU2 e）の光
パストランスポンダと、1 つの 100 Gbps 光パケット
トランスポンダを備える。いずれもクライアント側は
10 Gbps イーサネット（10 GBASE-LR）である。機能概要は 3 で述べたとおりである。光パケットの信号
はバースト性を有し、また、光パスも複数波が瞬時に設定または解放されれば、光信号強度の急激な変動を招く。光信号の急激な強度変動に対応できるバースト
3

TELECOM FRONTIER No.90 2016 WINTER

光パケット・光パス統合ネットワーク
表1

波長スペクトル

光統合ネットワークのパケット誤り率性能

光パケットと光パスを多重した信号の時間波形
図5

図6

光パケットのうち 1 波を取出した信号の時間波形

光パケットと光パスの信号波形

光パケットと光パスの波長資源の動的調整

信号対応の光増幅器[11] や、クロック再生できる光バー
スト受信器等を光ノード装置に組み込むことで、光信号の受信品質を向上した。表 1 に、フレーム長 64、1518、9000 バイトのイーサネットフレームを光統合
ネットワークに送信し、光ノードを 2 または 3 回経由
した光パケットのパケット誤り率性能を示す。光パケットの誤り率が ITU-T 勧告 Y.1541 で高品質のネットワークで規定されている 10 -4 以下となり、非常に良好な性能を得た。図 5 には観測した光パケット及び光パスの信号波形を示す。
さらに、光統合ノード装置を用いて、光パケット用
資源量と光パス用資源量を動的に変更する機能を実証した。すなわち、光ファイバの波長を全サービスで共用し、図 6 に示すような動的資源変更により、パケッ
トとパスの両交換方式を柔軟に使い分ける。光パスの使用状況に応じて、光パケットと光パスの波長資源を動的調整する自律分散型制御ソフトウェアを開発し、従来技術の光パス設定または解放のシグナリングとほぼ同じ時間 500 ミリ秒で、波長資源の変更ができることを確認し[9]、その後、光統合ネットワークへソフト
ウェアを移植した[10]。さらに、自律分散型境界制御を
光統合ノードシステムに組み込み、使用中パス数に応じて自動で各リンクの境界を制御し光パケット資源量
及び光パス資源量の変更が行われることを、光スイッ
チ等の光ハードウェアの再構成も含め実証した[12]。

4.2 ネットワークテストベッドの構築とイン
ターネットアクセス利用

光統合ノードを用い、5 ホップ、シングルモード光ファイバ（SMF）総長 244 km の光パケット交換・伝送を 10 -4 以下のパケット誤り率で安定的にできるようシステムを改良し[8]、その後、光統合ノードと JGN-Xの大手町–小金井間のダークファイバを用いて、光パケット・光パス統合ネットワークテストベッドを構築
した[13]。図 7 にその概要図と計測したトラフィックを示す。その際、複数リングを光統合ノードで繋ぐ複数
光リング構成による光統合ネットワークを構築し、2つのリングを繋ぐ光統合ノードには光バッファを備え
4TELECOM FRONTIER No.90 2016 WINTER

光パケット・光パス統合ネットワーク

た。なお、ダークファイバ長が 44 km であったので、テストベッドを用いた 5 ホップ時の総長は 210 km になっている。
さらに、光統合ノードの安定動作を示しつつ、改善
を通じて安定化に寄与するために、インターネットへ接続するアクセス回線と実験室ネッワークの間へ光統
合ネットワークを敷設し[4]、実験室の端末と外部サーバ等の通信時に光パケットによりデータを運ぶ実験を継続的に行っている。なお、図 8 は、その後、4.3 に述べる装置 [14] を組み込んで構築したインターネット
へ通じる実験ネットワークである。光パスの設定状態
やパス上の設備機能不全の可視化、通過した光パケッ

図7

ト数をカウントするなどの管理機能を含めたネット
ワーク管理システムも産業界との連携を通じて開発した[15]。

4.3 ネットワークテストベッドの大容量化

上述した光統合ノードのクライアント収容装置は、クライアント側に 10 Gbps のイーサネットポートを
1 つのみ備えていた[7]。そこで、光ネットワークに多くのトラフィックを収容するために、クライアント収容装置を大容量化し、12 ポートの 10 ギガイーサネッ
トインターフェイスを収容した[14]。表 2 にその諸元、
図 9 に開発した装置の写真を示す。

実験室と JGN-X を用いて構築した光ネットワークテストベッド

表2

ICMP
VLAN
クライアント IP 数
光アドレス数
取得統計情報

保持機能
IPv4、IPv6 ともに 44,000
パケット数、バイト量、廃棄パケット数

IP

ARP（Ethernet
I/F のみ）12 ポート 10GbE インターフェイスを持つ光パケット
スイッチを用いたテストベッドの向上

100Gbps 光パケット対応レイヤ 3 スイッチの諸元

Items
10 GBASE-LR
100 Gbps 光パケット
IPv4、IPv6
経路制御
表サイズ
検索
ARP
ND
テーブルサイズエージング
静的 ARP
ICMP/ICMPv6

Port

図8

5

Remarks
12 ポート1 ポート
ユニキャスト転送
スタティックのみ
12,000 エントリ
最長一致検索可能
Solicitation, advertisement
4,000 エントリ
N/A
可能
Echo Request への Echo Reply
エラーには非対応
挿入、削除、置換
ポートごと、VLAN ごと

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光パケット・光パス統合ネットワーク

図9

12 ポート 10GbE 光パケットスイッチ

4.4 SDN（Software Defined Networking）対応

図 10 RISE の OpenFlow スイッチと光統合ノードを用いて構成したネッ
トワーク及びその導通（ping）結果。最初のパケットの往復遅延が長いのは、スイッチのフローテーブルに新規にフローが設定されるため。

以下、OpenFlow と光パス設定の相互動作に関する実験報告を述べる[16]。前述のとおり、OFC がデー
タセンタに設置されている OFS のフローテーブルを設定する時、かつ、光統合ネットワークに適当な光パスが無い場合には、OFC が OFS 間に 光パスを設定する要求を光統合ネットワークへ送る。こうして、エンドツーエンドのデータパスを作ることができる。図 10 には エンドツーエンドのデータ到達に関する VM 間の ICMP echo request/reply による往復伝
搬遅延 RTT の測定結果を示す。光統合ネットワーク
内の経路がすでに用意されているが、OFS に適切なフロー設定が無い場合を初期状態とする。それぞれ、最初の echo の RTT は 30 ミリ秒前後で、それ以降の echo の RTT は 2 ミリ秒程度となっている。すな
わち、最初のパケットが OFS に到達した際に、適切なフローテーブル処理が行われ、かつ、その後はそのフローテーブルを参照し、パケット転送が行われていることがわかる。
上記の実験では、宛先 IP アドレスとそれに対応する光パスの波長や光パケットの ID の関係を整理した
対応表を SDN コントローラがあらかじめ保持し、必要に応じて OFS の設定をしたり、光統合ネットワー
クへ要求をしたりすることでデータパスを構築した。
より汎用性を高めるには、データセンタ間で必要な帯域と実際に確保している帯域を SDN コントローラで管理し、また、サービスの QoS 要求に対し、ネットワー
クの負荷から提供品質を計算し、適切な経路を求める
経路計算エンジンを組み込み、新たな回線が必要な場
合には 新規に光パスを要求し、そうでない場合には、
既設の光パスや光パケットの回線にデータを流すという処理をダイナミックに行う必要があり、そのシステム開発も実施した[17]。
さらに、共同研究で、光統合ノードの光パケットの経路表を SDN コントローラから設定できるようにした [18]。我々は、Web を介して光パケットやレイヤ 2
スイッチを設定できるユーザインターフェイスを開発しており[19]、その際に作成したコマンド群を SDN コ
ントローラから呼び出すようにした。さらに、図 11に述べるように、産学連携により、光統合ノードを用いたネットワークを光メトロポリタンネットワークとし、100 Gbps 級 WDM 伝送装置を用いた光コアネッ

光統合ネットワークの SDN 拡張の 1 つとして、データセンタと光統合ネットワークとの SDN による相互接続のためのフレームワークを設計実装した。SDN
コントローラが機器にフロー設定を施しデータセンタ間のデータパスを構築する。途中、データセンターエッジにある OpenFlow スイッチ（OFS）のフローテーブ
ルと光パケットの経路または、光パスの経路がマップされていなければ、SDN コントローラの命令にしたがって OFS に必要なフローテーブルの設定を行う。
さらに光パスが無い場合には SDN コントローラが光統合ネットワークのコントローラに光パス設定を要求する。こうして、SDN コントローラが光統合ネット
ワークの制御システムと連携動作することでエンド
ツーエンドのデータパスを設定できる。
図 10 にその動作実験の概要を示す。JGN-X が提供
する OFS、VM、光ダークファイバ、VLAN を用い、我々は、Trema ベースの OpenFlow コントローラ（OFC）と光統合ノードを用意した。VM（図中計算機）と OFS とで 2 箇所のデータセンタを模擬し、光統合
ノードと光ダークファイバ、VLAN の L2 リンクとで光統合ネットワークを構築した[16]。

6TELECOM FRONTIER No.90 2016 WINTER

光パケット・光パス統合ネットワーク

トワーク、エラスティック性を有する光アクセスネッ
トワークを SDN コントローラにより統合管理し、その両端にある 2 つのセンタ間に必要なパスをオンデマンドに設定し、コア・メトロ・アクセスにまたがる光
ネットワーク内に仮想ネットワークを構築するトラン
スポート光 SDN ネットワークの相互接続実証実験に成功した[20][21]。

ダ処理の研究を推進した。光パケットバッファの開発
は、進行型という特徴を持つ光信号における最も困難なハードルの 1 つである。我々は、SOA 光スイッチ
群と長さの異なる光ファイバ群を用いて、最大 4 種類[4]または 8 種類[22] の光遅延を持ち、パケットを先着順に処理する光パケットバッファを開発し、光統合ノードに組み込んだ。図 12 に、8 種類の遅延を持つ光パ
ケットバッファにおいて、30 % 程度の入力トラフィッ
クがある場合にパケット棄却率が 10 -5 程度であることを実験的に確認した結果を示す[22]。
光パケットバッファの多段化は信号の劣化を伴う。
そこで、並行して、光パケットバッファに加え、電子
パケットバッファを補助的に用いる光・電子混合バッ
ファの研究を進め、提光パケットバッファのみと比べ
約 1.7 倍の転送速度でも、電子パケットバッファのみと比較し消費電力を最大約 30 % 削減できる方式開発を実施した [23]。
光パケット交換では、光信号の高速性を活かすために、光電変換を極力減らしていることは先に述べた。
一方、光パケットのヘッダ処理は電子処理で行うため、電子処理の速度及び消費電力のボトルネックを解決する必要がある。そこで、我々は、共同研究により、TCAM（Ternary Content Addressable Memory）互換で同規模の消費電力を 5 % に減らせる検索エンジンを用い、100 Gbps の光パケット信号を最長一致検4.5 その他、光バッファ、検索等要素技術の開発

光統合ノードが解決しなければならない高速制御技
術に関して、光パケットバッファ及び光パケットヘッ

図 11

光コア、光メトロ、光アクセスネットワーク及びデータセンタをSDN で統合管理する光トランスポートネットワークの構成例。国際会議 iPOP2014 で動態展示した。報道発表資料[20] より。

8 -FDL

IN#1（Gbps）

IN#2（Gbps）

IN#3（Gbps）

IN#4（Gbps）

Total IN#1~#4（Gbps）

PacketLoss Rate#1

4.59（ 500 B）

5.74（1518 B）

1.73（64 B）

－

12.06

0

#2

8.59（1518 B）

8.69（1518 B）

1.09（64 B）

8.66（1518 B）

27.03

7.6 E-6#3

8.59（1518 B）

8.69（1518 B）

8.54（1518 B）

8.66（1518 B）

34.48

1.2 E-5

図 12

8 遅延線を持つ光バッファ構成とパケット入出力例及びパケット損失率性能

7

TELECOM FRONTIER No.90 2016 WINTER

光パケット・光パス統合ネットワーク（a）25%: 75%（b）75%:25%
図 13

最長一致宛先検索できるヘッダ処理装置とそれが制御する光スイッチ。光ノード装置に組み込んだ。

32 ビット最長一致宛先検索結果に基づく
光スイッチの結果例（最上段：入力ポート、
中段下段：出力ポート）

古 川 英 昭 主 任 研 究 員、 宮 澤 高 也 主 任 研 究 員、
平山孝弘研究員、藤川賢治主任研究員、任 衛平技術員、三上 亮技術員、上村尚久技術員、牧野 健技術員、三輪賢一郎技術員、戸室知二技術員、小針康永技術員らと実施した。また、研究開発にご協力いただいた関係各位に感謝する。

索するヘッダ処理装置を開発した[24][25]。さらに、光パ
ケットの転送実験に成功した[26]。図 13 にその開発したヘッダ処理装置と実験系に用いた装置を示す。なお、光パケットの到着からスイッチ完了までの遅延は
506 ns であった。現在は本ヘッダ処理装置を光ノードに組み込み、161 MHz で動作し、32 ビット最長一致宛先検索とその光パケット交換が可能である。つまり、IPv4 アドレスをそのまま宛先検索でき、アクセスのネットワークと同じアドレス体系でネットワークを制御することが可能となった。図 14 は、32 ビットの宛先アドレスを含むパケット列が入力され（青色）、最長一致検索により、光パケットが 2 つの出力ポートに適切にスイッチされた結果（赤色と緑色）を表示したものである。

5

図 14【参考文献】
1 Nozomu Nishinaga, "NICT new-generation network vision and five
network targets," IEICE Transactions on Communications, Vol.E93-B,
No.3, pp.446–449, March 2010.
2 Future Networks: Objectives and Design Goals, Recommendation ITU-T
Y.3001, 2011.
3 Hiroaki Harai, "Optical Packet & Circuit Integrated Network for Future
Networks," IEICE Transactions on Communications, Vol.E95-B, No.3,
pp.714–722, March 2012. （invited paper）
4 Hiroaki Harai, Hideaki Furukawa, Kenji Fujikawa, Takaya Miyazawa,
and Naoya Wada, "Optical Packet and Circuit Integrated Networks andSoftware Defined Networking Extension," IEEE/OSA Journal of Lightwave
Technology, Vol.32, No.16, pp.2751–2759, Aug. 2014. （invited paper）
5 NICT 報道発表 ,“「光パケット・光パス統合ネットワーク」の実用化に向けて大きく前進 ,”http://www.nict.go.jp/, June 14, 2011.
6 S. Shinada, J. D. Mendinueta, R. Luís, and N. Wada, “Operation of a
12.8 Tbit/s DWDM Polarization Division Multiplexing 16-QAM Optical
Packet Switching Node after 50-km of Fiber Transmission,” ECOC 2014
Technical Digest （We.3.5.4）, Sept. 2014.
7 Hideaki Furukawa, Hiroaki Harai, Takaya Miyazawa, Satoshi Shinada,
Wataru Kawasaki, and Naoya Wada, "Development of optical packet
and circuit integrated ring network testbed," Optics Express, Vol.19,
No.26, pp.B242–B250, Dec. 2011.
8 H. Furukawa, S. Shinada, T. Miyazawa, H. Harai, W. Kawasaki, T. Saito,
K. Matsunaga, T. Toyozumi, and Y. Wada, “A Multi-Ring Optical Packet
and Circuit Integrated Network with Optical Buffering,” Optics Express,
Vol.20, No.27, pp.28764–28771, Dec. 2012.
9 Takaya Miyazawa, Hideaki Furukawa, Kenji Fujikawa, Naoya Wada,and Hiroaki Harai, "Development of an Autonomous Distributed Control
System for Optical Packet and Circuit Integrated Networks," IEEE/OSA
Journal of Optical Communications and Networking （JOCN）, Vol.4, No.1,
pp.25–37, Jan. 2012.
10 Takaya Miyazawa, Hideaki Furukawa, Naoya Wada, and Hiroaki Harai,"Experimental Demonstration of an Optical Packet and Circuit Integrated
Ring Network Interoperated with WSON," IEICE Transactions on

まとめサービス多様化、高速・エネルギー効率化が求められる新世代ネットワークの基幹部分への展開を目指
し、我々は光パケット・光パス統合ネットワークの研究開発を行っている。開発した 100 Gbps 級光パケッ
ト・光パス統合ノード、ダークファイバを用いて構築
し、インターネットへも接続した光ネットワークテス
トベッド、ネットワークシステムの SDN への対応等、得られた成果を紹介した。今後、本ノード装置をネッ
トワークテストベッドのインフラとして実用する予定である。

謝辞
本 研 究 は、 品 田 聡 主 任 研 究 員（ 現 在 総 務 省 ）、
8

TELECOM FRONTIER No.90 2016 WINTER

光パケット・光パス統合ネットワーク

原井洋明

Communications, Vol.E97-B, No.7, pp.1325–1333, July 2014.
11 Y. Awaji, H. Furukawa, N. Wada, P. Chan, and R. Man, “Mitigation ofTransient Response of Erbium-Doped Fiber Amplifier for Traffic of High
Speed Optical Packets,” CLEO 2007, No.JTuA133, 2007.
12 Hideaki Furukawa, Takaya Miyazawa, Naoya Wada, and Hiroaki Harai,“Moving the Boundary between Wavelength Resources in Optical
Packet and Circuit Integrated Ring Network,” Optics Express, Vol.22,
No.1, pp.47–54, Jan. 2014.
13 Hiroaki Harai, “Optical Packet and Circuit Integrated Networks,” ONDM
2013 （17th International Conference on Optical Network Design andModeling）, pp.76–81, April 2013 （invited talk）.
14 Kenji Fujikawa, Hideaki Furukawa, Kazuo Sugai, Takayuki Muranaka,and Hiroaki Harai, "Developing Layer 3 Switch with 100 Gbps Optical
Packet Interface,” HPSR 2015, July 2015.
15 Takaya Miyazawa, Hideaki Furukawa, Tatsuya Torita, Masaru Sugawara,
Manabu Kinugasa, Emiko Yashima, and Hiroaki Harai, "Management
Architecture against Hardware Failures in an Optical Packet andCircuit Integrated Network," IFIP/IEEE Integrated Network Management
Symposium （IM 2015）, pp.665–671, May 2015.
16 T. Miyazawa, H. Furukawa, N. Wada, H. Harai, H. Otsuki, and E. Kawai,“Experimental Demonstrations of Interworking between an Optical
Packet and Circuit Integrated Network and OpenFlow-based Networks,”
IEEE GLOBECOM 2013 Workshop on Software-Defined Networking（SDN） on Optics, Dec 2013.
17 Takaya Miyazawa, Takahiro Hirayama, and Hiroaki Harai, "OpenFlowbased Automatic Wavelength Selection for an Optical Packet and Circuit
Integrated Network," to be presented at IEEE Globecom 2015.
18 Xiaoyuan Cao, Noboru Yoshikane, Takehiro Tsuritani, Itsuro Morita,
Masatoshi Suzuki, Takaya Miyazawa, Masaki Shiraiwa, and Naoya Wada,"Dynamic Openflow-controlled Optical Packet Switching Network", IEEE/
OSA Journal of Lightwave Technology, Vol.33, No.8, pp.1500–1507,
April 2015.
19 Hiroaki Harai, “Optical Packet and Circuit Integrated Networks and
SDN Extension,” ECOC 2013 （39th European Conference on OpticalCommunication）, Mo.4.E.1, Sept. 2013 （invited talk）.
20 NICT 報道発表ほか ,“100 ギガビット級コア・メトロ・アクセス光ネッ
トワークの Software Defined Transport Network 技術による相互接続に成功 ,”2015 年
21 KDDI R&D Labs, Mitsubishi Electric, NICT, Keio University, Ixia
Communications, and TOYO Corporation, "Successful interoperability
among 100Gbit-class core, metro and access optical networks with
Software Defined Transport Network technology," iPOP 2014 White
Paper, May 2014.
22 Hideaki Furukawa, Satoshi Shinada, Takaya Miyazawa, Takahiro
Hirayama, Naoya Wada, and Hiroaki Harai, “Demonstration and Network
Scalability Analysis of 8-Fiber-Delay-Line SOA-Based Optical Buffer
Embedded Optical Packet Switching,” OFC 2014 （W2A.19）, March
2014.
23 Takahiro Hirayama, Takaya Miyazawa, and Hiroaki Harai, “Design of
Optical and Electronic Combined Buffer Architecture for Optical Packet
Switches,” IEEE GLOBECOM 2014, pp.2089–2094, Dec. 2014.
24 Hideaki Furukawa, Takaya Miyazawa, Hiroaki Harai, Yasuto Kuroda,
Shoji Koyama, Shin’ichi Arakawa, and Masayuki Murata, "Developmentof Onboard LPM-Based Header Processing and Reactive Link Selection
for Optical Packet and Circuit Integrated Networks," IEEE ICC 2014,
pp.3283–3288, June 2014.
25 Hiroaki Harai, “Optical Packet and Circuit Integrated Network:
Development and Deployment,” Networks 2014 （16th International
Telecommunications Network Strategy and Planning Symposium）, Sept.
2014 （invited）.
26 Hideaki Furukawa, Hiroaki Harai, Yasuto Kuroda, and Shoji Koyama,"Demonstrating 100 Gbps Optical Packet Switching using 16-bit Longest
Prefix Matching Forwarding Engine,” ONDM 2015, May 2015.

（はらい

ひろあき）

光ネットワーク研究所ネットワークアーキテ
クチャ研究室室長／ネットワーク研究本部
ネットワークシステム総合研究室研究マネージャー
博士（工学）
ネットワークアーキテクチャ、光ネットワーク

和田尚也

（わだ

なおや）

光ネットワーク研究所フォトニックネット
ワークシステム研究室室長／ネットワーク研
究本部ネットワークシステム総合研究室研究マネージャー
博士（工学）
フォトニックネットワーク

国立研究開発法人情報通信研究機構発行の技術情報誌｢情報通信研究機構研究報告｣
Vol.61 No.2 2015年11月発行の記事を、筆者及び情報通信研究機構の承諾を得て掲載しています。体裁、内容を一部加筆修正しています。
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TELECOM FRONTIER No.90 2016 WINTER