超大容量・空間分割多重光パス網を実現するための空間光スイッチング基盤技術の研究

• 研究課題/領域番号: 18H01443
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21020:通信工学関連
• 研究機関: 香川大学
• 研究代表者: 神野 正彦 香川大学, 創造工学部, 教授 (10503550)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 光通信ネットワーク / 光スイッチ / 空間分割多重 / 光ネットワーク

研究成果の概要

将来の光ネットワークにおいて一層の大容量化と経済化を実現するためには、波長単位だけではなくコア単位のルーティングを可能とする光ネットワークアーキテクチャが有効である。本研究はそのような光ネットワークを実現するための基本構成要素となる独自のコア選択スイッチ（CSS）を考案し、マイクロレンズアレイとMEMS（微小電気機械システム）ミラーアレイからなるCSSを試作、評価した。その結果、130 nmという非常に広い光通信波長帯域において、低損失（1.2 dBから2.7 dB）であり、偏波依存損失も極めて小さい（0.3 dB以下）であることを実験的に確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果に対して、国際会議OECC/PSC 2019 Best Paper Award、国際会議ECOC 2019 Highly Scored Paper、 国際会議OECC 2020 Best Student Paper Award、電子情報通信学会OCS奨励賞ならびにチュートリアル論文賞が授与されており、その学術的意義は高く評価されている。本研究で研究開発したCSSを基本構成要素とする空間分割多重光ネットワークは、2030年前後に提供が想定されているBeyond 5G無線通信サービスが発生する膨大なデータを経済的な転送可能と期待され、その社会的なインパクトは極めて高いと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Core Selective Switch With Low Insertion Loss Over Ultra-Wide Wavelength Range for Spatial Channel Networks (2022)
  • 著者名/発表者名: Jinno Masahiko、Urashima Itsuki、Ishikawa Tsubasa、Kodama Takahiro、Uchida Yudai
  • 雑誌名: Journal of Lightwave Technology 巻: 40 号: 6 ページ: 1821-1828
  • DOI: 10.1109/jlt.2021.3131486
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhancing the flexibility and functionality of SCNs: demonstration of evolution toward any-core-access, nondirectional, and contentionless spatial channel cross-connects [Invited] (2021)
  • 著者名/発表者名: Jinno Masahiko、Ishikawa Tsubasa、Kodama Takahiro、Hasegawa Hiroshi、Subramaniam Suresh
  • 雑誌名: Journal of Optical Communications and Networking 巻: 13 号: 8 ページ: D80-D80
  • DOI: 10.1364/jocn.423997
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spatial Channel Cross-Connect Architectures for Spatial Channel Networks (2020)
  • 著者名/発表者名: Jinno Masahiko
  • 雑誌名: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 巻: 26 号: 4 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1109/jstqe.2020.2975660
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Feasibility Demonstration of Spatial Channel Networking Using SDM/WDM Hierarchical Approach for Peta-b/s Optical Transport (2020)
  • 著者名/発表者名: Jinno Masahiko、Kodama Takahiro、Ishikawa Tsubasa
  • 雑誌名: Journal of Lightwave Technology 巻: 38 号: 9 ページ: 2577-2586
  • DOI: 10.1109/jlt.2020.2972367
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Principle, Design, and Prototyping of Core Selective Switch Using Free-Space Optics for Spatial Channel Network (2020)
  • 著者名/発表者名: Jinno Masahiko、Kodama Takahiro、Ishikawa Tsubasa
  • 雑誌名: Journal of Lightwave Technology 巻: 38 号: 18 ページ: 4895-4905
  • DOI: 10.1109/jlt.2020.3000304
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Technoeconomic analysis of spatial channel networks (SCNs): benefits from spatial bypass and spectral grooming [Invited] (2020)
  • 著者名/発表者名: Jinno Masahiko、Asano Yu、Azuma Yoshiki、Kodama Takahiro、Nakai Riku
  • 雑誌名: Journal of Optical Communications and Networking 巻: 13 号: 2 ページ: A124-A124
  • DOI: 10.1364/jocn.403968
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] エラスティシティと空間並列性を光ネットワークに導入するためのネットワーク・ノードアーキテクチャ (2019)
  • 著者名/発表者名: 神野 正彦
  • 巻: J102-B
  • 号: 11
  • ページ: 891-911
  • DOI: 10.14923/transcomj.2018JBI0001
  • ISSN: 1344-4697
  • 年月日: 2019-11-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spatial Channel Network (SCN): Opportunities and Challenges of Introducing Spatial Bypass Toward the Massive SDM Era [Invited] (2019)
  • 著者名/発表者名: Jinno Masahiko
  • 雑誌名: Journal of Optical Communications and Networking 巻: 11 号: 3 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1364/jocn.11.000001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] SDM/WDM 階層型光クロスコネクトを用いた超広波長帯域・広帯域可変幅光チャネル伝送の実験的検証 (2022)
  • 著者名/発表者名: 浦島一輝, 石川翼, 小玉崇宏, 内田雄大, 神野正彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会 フォトニックネットワーク研究会
• [学会発表] Core Selective Switch Supporting 15 Cores Per Port Using Bundled Three 5-Core Fibers (2022)
  • 著者名/発表者名: Yudai Uchida, Tsubasa Ishikawa, Itsuki Urashima, Shoma Murao, Takahiro Kodama, Yasuki Sakurai, Ryuichi Sugizaki, and Masahiko Jinno
  • 学会等名: Optical Fiber Communication Conference（OFC2022）
  • 国際学会
• [学会発表] Core Selective Switch Based Branching Unit Architectures and Efficient Bidirectional Core Assignment Scheme for Regional SDM Submarine System (2022)
  • 著者名/発表者名: Kako Matsumoto and Masahiko Jinno
  • 学会等名: Optical Fiber Communication Conference（OFC2022）
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental Demonstration of Ultrawide Bandwidth-Range Optical Channel Provisioning Using SDM/WDM Hierarchical Optical Cross-Connect (2021)
  • 著者名/発表者名: Itsuki Urashima, Tsubasa Ishikawa, Yudai Uchida, Takahiro Kodama, and Masahiko Jinno
  • 学会等名: NETWORKS 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 超広波長帯域，低挿入損失 5コア1×8コア選択スイッチ (2021)
  • 著者名/発表者名: 浦島一輝，石川翼，内田 雄大，小玉崇宏，神野正彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会 フォトニックネットワーク研究会
• [学会発表] Core Selective Switch and its Application to Space Division Multiplexing Submarine Systems (2021)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Jinno
  • 学会等名: PSC2021（Photonics in Switching and Computing 2021）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 空間チャネルネットワーク (SCN)：アーキテクチャ・実現技術・インパクト (2021)
  • 著者名/発表者名: 神野正彦
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第41回年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] Broadcast and Select Reconfigurable Spatial Add Drop Multiplexer for Spatial Channel Ring Network (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, T. Kodama, and M. Jinno
  • 学会等名: Photonics in Switching and Computing (PSC) 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Hierarchical SDM/WDM ROADM with Any Core Access for Spatial Channel Ring Networkpdf (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, T. Kodama, and M. Jinno
  • 学会等名: OptoElectronics and Communications Conference (OECC) 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Architectures of Spatial Add/Drop Multiplexer and Cross-Connect for Spatial Channel Networks (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Jinno
  • 学会等名: Optical Network Design and Modelling (ONDM 2021)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enabling Technologies for Spatial Channel Networks (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Jinno
  • 学会等名: Summer Topicals Meeting Series, Space Division Multiplexing (SDM) 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evolution Scenarios for Spatial Channel Networks (2020)
  • 著者名/発表者名: m. Jinno
  • 学会等名: OptoElectronics and Communications Conference (OECC) 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Benefits of hierarchical spatial bypassing and spectral grooming in SCh networks.pdf (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Jinno
  • 学会等名: European Conference on Optical Communication (ECOC 2020)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Demonstration of Any-Core-Access Non-Directional Spatial Cross-Connects Based on Core Selective Switch with and without Core-Contention Constraint (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Kodama, T. Ishikawa, and M. Jinno
  • 学会等名: European Conference on Optical Communication (ECOC 2020)
  • 国際学会
• [学会発表] 空間チャネルネットワーク（SCN） ～ 来たるべき空間多重時代に向けた空間バイパスの導入 ～ (2020)
  • 著者名/発表者名: 神野正彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会 PN研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 空間チャネルネットワークに向けた コア選択スイッチの検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 石川翼，小玉崇宏，神野正彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会 OCS研究会
• [学会発表] Five-Core 1×6 Core Selective Switch and Its Application to Spatial Channel Networking (2020)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Jinno, Takahiro Kodama, and Tsubasa Ishikawa
  • 学会等名: OFC 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Spatial Channel Network (SCN): Introducing Spatial Bypass Toward the SDM Era (2020)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Jinno and Takahiro Kodama
  • 学会等名: OFC 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ２種類の新規構成空間チャネルクロスコネクトを用いた空間チャネルネッワークのコンセプト実証 (2020)
  • 著者名/発表者名: 石川翼，小玉崇宏，神野正彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会 OCS研究会
• [学会発表] Opportunities, challenges, and solutions for Spatial Channel Networks (SCNs) toward the SDM abundant era (2019)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Jinno
  • 学会等名: OECC/PSC 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Architecture and Feasibility Demonstration of Core Selective Switch (CSS) for Spatial Channel Network (SCN) (2019)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Jinno, Kosuke Yamashita, and Yu Asano
  • 学会等名: OECC/PSC 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Spatial Channel Cross-Connect (SXC) Architectures and Their Enabling Technologies for Future Spatial Channel Networks (SCNs) (2019)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Jinno
  • 学会等名: Advanced Photonics Congress 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Demonstration of spatial channel networking using two types of hierarchical optical cross-connects (2019)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Jinno, Takahiro Kodama, Tsubasa Ishikawa, Kosuke Yamashita, Yu Asano, Riku Nakai, and Daiki Suzuki
  • 学会等名: ECOC 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 超並列光ノード・ネットワーク構成技術 (2019)
  • 著者名/発表者名: 神野正彦，小玉崇宏
  • 学会等名: 電子情報通信学会 PN研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Required Link and Node Resource Comparison in Spatial Channel Networks (SCNs) Employing Modular Spatial Channel Cross-Connects (SXCs) (2019)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Jinno and Yu Asano
  • 学会等名: Optical Fiber Communication Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Spatial Channel Network (SCN) architecture employing growable and reliable spatial channel cross-connects toward massive SDM era (2018)
  • 著者名/発表者名: Jinno Masahiko
  • 学会等名: Photonics in Switching and Computing 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Added value of introducing spatial bypass into WDM/SDM networks: Gaussian-noise model analysis for spatially-bypassed and spectrally-groomed optical channels (2018)
  • 著者名/発表者名: Jinno Masahiko
  • 学会等名: 44th European Conference on Optical Communication
  • 国際学会
• [学会発表] Cost comparison of hierarchical optical cross-connect architectures for Spatial Channel Networks (SCNs) (2018)
  • 著者名/発表者名: Yu Asano and Masahiko Jinno
  • 学会等名: Asia Communications and Photonics Conference 2018
  • 国際学会
• [産業財産権] コア選択スイッチ，及び光ノード装置 (2019)
  • 発明者名: 神野 正彦
  • 権利者名: 神野 正彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-034602
  • 出願年月日: 2019