研究課題/領域番号 |
18K13756
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研究機関 | 名古屋大学 |
研究代表者 |
森 洋二郎 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10722100)
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研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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キーワード | 情報通信 / 光ファイバ通信 / 光ネットワーク / 信号処理 |
研究実績の概要 |
情報通信社会の進展に伴い,光ファイバ通信需要が急増している.この通信需要の増加に費用効率よく対応するために,情報基盤であるフォトニックネットワークの大容量化が必要不可欠である.しかし,フォトニックネットワークにおいて実現可能な通信容量は,光ノードで生じるスペクトル狭窄効果によって厳しく制限されている.この制限を超えてフォトニックネットワークの大容量化を実現するには,光信号の物理的伝送特性とネットワークの信号制御を同時に考慮した適応的ネットワーク運用が求められる.本研究は,スペクトル狭窄効果緩和のための新規技術の創出,評価及び応用によりフォトニックネットワークの大容量化を実現するものである.本研究において解決すべき課題は以下の5つに集約される.ネットワークのサブシステムである(A)送信器,(B)光ノード,(C)受信器におけるスペクトル狭窄効果補償技術の開発,(D)補償技術を考慮した伝送特性の解析,および(E)伝送特性に基づく適応的ネットワーク制御により大容量化を行う.R1年度は,課題B,課題D及び課題Eについて検討した.課題Bに関して,光ノードを構成する波長選択スイッチの温度特性を解析し,伝送特性評価に必要となる情報を取得した.課題Dについて,送受信器におけるディジタル信号処理を統合し,相互作用を考慮しつつ最適化することで,飛躍的な伝送特性の向上を実現した.課題Eに関しては,変調方式,信号経路および周波数帯域を適応的に割り当てることで周波数利用効率向上を確認した.以上の成果に関して,R1年度の研究期間において,学術論文誌論文(英文)2件,国際会議論文5件の発表に至った.これにより,本研究課題における成果報告の累計は,学術論文誌論文(英文)5件,国際会議論文11件,国内会議論文7件となった.さらに,本成果に関する学術雑誌論文が評価され,電気通信普及財団より表彰を受けた.
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究において解決すべき課題は,(A)送信器,(B)光ノード,(C)受信器におけるスペクトル狭窄効果補償技術の開発,(D)補償技術を考慮した伝送特性の解析,および(E)伝送特性に基づく適応的ネットワーク制御である.研究期間全体に対する現在の達成度は,課題Aは100%,課題Bは90%,課題Cは100%,課題Dは90%,課題Eは90%であり,当初の研究計画に先行する成果が得られている.R1年度は,課題B,課題D,課題Eを中心に取り組んだ.超高密度波長分割多重システムでは多重信号間のガードバンドが極めて狭いため,光ノード部品の周波数特性の僅かな変動がシステム性能に深刻な影響を与えることが懸念されていた.このため,課題Bとして,光ノード部品である波長選択スイッチの環境変化による伝送特性の分散を評価した.恒温恒湿試験器を導入し,波長選択スイッチの特性を解析した.その後,得られた伝送特性の分散がネットワークにどのような影響を与えるかを検証した.本研究成果に関して,国際会議OptoElectronics and Communications Conference / International Conference on Photonics in Switching and Computing (OECC/PSC 2019)において口頭発表を行った.続いて,課題Dに関して,提案するディジタル信号処理アルゴリズムを用いて,種々のパラメータを変更しつつ伝送特性を評価した.さらに,課題Eに関して,超広帯域波長分割多重システムについて検討を行った.成果の一部について,光ファイバ通信分野における世界最高峰会議European Conference on Optical Communication, ECOC 2019のWorkshopにおいて,招待講演として発表した.
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今後の研究の推進方策 |
最終年度は,本研究の完遂に向けて,以下の手順で研究を進める.第一に,課題Bに関して,光ノードにおけるスペクトル狭窄効果の補償技術を完成させる.これには,課題A,課題Cの解決過程で得た知見を活用する必要がある.その後,課題Dに関して,全ての補償技術を取り入れた際のフォトニックネットワークの伝送特性を評価する.ここで,伝送特性評価のためには莫大な数のデバイス特性パラメータが存在することから,並列計算機による広範なシミュレーションを実施する.続いて,課題Eとして,課題AからDの取り組みによって得られた技術および知見を駆使した適応的ネットワーク制御方式の有用性を示す.この評価は大規模なネットワークシミュレーションにより実施される.最後に,伝送実験により提案方式の性能を評価する.光ファイバ伝送路と光ノードを用いてフォトニックネットワークを構築し,これまで得られた結果の妥当性を伝送実験による信号品質評価を通じて実証する.既に,評価システムの整備は完了しており,実験を開始できる状況にある.ここで,伝送距離が数10㎞~数100kmの都市規模ネットワークおよび数100㎞~1,000㎞超の基幹回線ネットワークを模擬した光ファイバ伝送路を使用して実験を行う.さらに,変調方式,信号速度,周波数帯域を変更し,それぞれの伝送特性を包括的に評価する.この評価を通じて,当初の計画で予定していた「現行フォトニックネットワークの5倍の周波数利用効率」という数値目標を達成する.本研究が完遂することにより,次世代情報通信社会を支える大容量フォトニックネットワークの実現が期待できる.
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