世界初、光パケット・光パス統合ネットワーク基盤技術を実証

近年、情報量の飛躍的な増大に応えるため光ファイバ網の整備が進められていますが、更なる高速大容量化と低消費電力化を実現するため、光ファイバ間を結ぶノードにおける交換方式を電気処理から光処理へ転換するオール光化が重要な課題となっています。光交換方式のうち光パス交換方式は一部実用化が始まっていますが、光パケット交換方式は高度な技術を要するため、NICTを中心に先端的な研究を進めています。

NICTは新世代ネットワークの構成技術として、ユーザの利用シーンに応じ光パケットと光パスの両交換方式の長所を使い分け、通信の効率的利用の追求と品質の確保という相反する要求を両立させる「光パケット・光パス統合ネットワーク」の有効性を提唱しています（図1）。今回、両交換方式の統一的な制御部分を新たに実装し、世界で初めて本格的な光パケット・光パス統合ネットワークを構成するノードプロトタイプを開発しました（図2）。

本ノードは、光交換方式により既存の交換方式と比較して極めて高速処理が可能です。また、統一制御機能の制御メッセージを利用して光パスの設定或いは解放や、光パケット・光パス各交換方式に割り当てる伝送容量を柔軟に変更出来る特徴があります。更に、制御メッセージを光パケット交換方式で送受することにより、従来の光パスネットワークで必要な制御用の別ネットワークが不要となり、設備を簡素化し、消費電力を削減します。

今後、光パケット交換部の高機能化、パケット・パス両交換部の共通化、制御システムの高機能化等のハードウェア及びソフトウェア両面の研究開発を進め、高速大容量化かつ高品質ネットワークを低消費電力で実現する光パケット・光パス統合ネットワークの実用化を目指していきます。なお、本成果は2010年6月23日(水)にNICT本部で開催する第4回新世代ネットワークワークショップにて発表及び展示(図3)を予定しています。

インターネットの改良だけでは解決が困難な社会問題の解決や、人や社会の潜在能力の開花とそれによる生活の質や生産性の向上を可能とする、白紙から新しく設計されたネットワークです。NICTを中心としたAKARIアーキテクチャ設計プロジェクトでは、2020年以降の実用化を目指して全体設計および要素技術の研究開発をすすめています。
※ 参考URL：https://akari-project.nict.go.jp/

ネットワークの接続点において、情報の伝達経路を切り替える(交換)、或いは情報の多重化や分離化、中継等の機能を持つ装置です。

ノードにおいて情報の伝達経路を切り替える方式。利用者間を結ぶ通信路（パス＝回線）を一時占有して情報を伝達するパス交換方式と、情報を小さな単位(パケット)に分割伝送し、通信路を複数の利用者で共用するパケット交換方式に大別できます。パス交換方式では、他の利用者の影響を受けずに安定で遅延が少なく高品質ですが、通信路の利用効率が低く高額なサービスとなりがちです。一方、パケット交換方式では、多くの利用者が同じ通信路を共用でき、高速かつ経済的に通信できる反面、情報量が増えると通信品質が低下します。

現在の光ネットワークでは、光ファイバ内は光信号で伝送し、ノードに入ると電気に変換した後に電気交換処理を行い、再度光信号に変換して光ファイバに送信されます。そのため、ノード内の電気処理がボトルネックとなり通信速度が制限されています。ノード内の処理を光処理にし、全て光信号で高速伝送する事をオール光化と呼んでいます。

光ファイバ網で伝送する光信号を用いるパス交換方式で、電気信号を用いる場合と比べて飛躍的に多くの情報を伝送することが可能となります。現在の光パス交換方式では、光ネットワークとは別に制御用ネットワークを介して光ネットワークに接続された装置群と制御情報をやりとりする必要があります。

光パケット交換方式では、従来のパケット交換方式と比べて飛躍的に多くの情報を効率的に転送することが可能ですが、極めて高度な光信号処理技術が必要となります。NICTでは光パケットのあて先を識別し転送する機能や、光パケットを一時的に蓄積する光バッファ機能等のオール光信号処理技術を導入した光パケット交換ノード技術の研究開発に取り組んでいます。

ユーザがネットワークを通じて情報をやりとりする際に、ネットワークに接続された装置(ノード(交換装置)や端末装置)の間で送受する制御用のメッセージ。例えば、通信相手を知らせる、ネットワークの混雑具合を知らせる、などの情報が含まれます。今回、光パケット交換方式で送受する光パス制御メッセージは、下記のとおりです。

• 送受信ノード間で光パスを設定及び解放するために交換する情報
• ノード間で定期的に交換する経路情報や使用されている光波長情報

2010年6月23日に、NICT本部にて開催されるワークショップ。今回は、多数の実機によるデモンストレーションを交えたこれまでの新世代ネットワークアーキテクチャ設計の成果報告及び新世代ネットワーク戦略プログラムとテストベッド計画を紹介します。
※ 参考URL：https://akari-project.nict.go.jp/ws4/

送信側から受信側へネットワークを経由してデータを届けるために、ネットワーク上の中継ノードや端末が保持するデータの配送先に関する情報。