近年では、光ファイバー通信技術は急速に発展し、通信分野で輝かしいハイライトとなっています。光ファイバー通信は、広帯域幅、大容量、電磁干渉に対する耐性、低コストなどの独自の利点により、急速にさまざまな通信ネットワークの主要な伝送方式になりました。光ファイバー通信の将来の発展には依然として大きな可能性が秘められています。
ネットワーク、大容量、高速
我が国の主要な光ファイバー通信バックボーンが完成し、その容量はTbit/(s・km)に達し、ほとんど未使用となっています。 1980 年代半ば、デジタル光ファイバー通信の速度は 144 Mbit/s に達し、1980 本の電話回線を伝送できるようになり、同軸ケーブル キャリアの速度を超えました。その結果、光ファイバー通信が主流の技術となり広く採用され、伝送バックボーンのケーブルに完全に取って代わりました。波長分割多重（WDM）技術の発展により、現在の実用レベルは40×10 Gbit/sに達しています。実験室レベルはこれをはるかに上回り、80×40 Gbit/sの伝送実験はすでに完了しています。 WDM 技術の開発は急速に進んでおり、160 × 40 Gbit/s の商用技術が近い将来現実になると推定されています。
ロングウェーブレット化
石英光ファイバの最小損失値はすでに理論値に近づいています。長距離通信を実現するには、新しい光ファイバー材料が必要です。-一般に、2μm以上で損失が極めて低い光ファイバを超長波長光ファイバ(または赤外光ファイバ)と呼び、このようなファイバで構築されたシステムを超長波長光ファイバ通信システムと呼びます。{4}
IP-ベースの配信サービス
近年、インターネットの急速な発展に伴い、IPサービスが爆発的に成長しています。 IP は音声、画像、データなどのさまざまなサービスを伝送し、将来の情報ネットワークの基盤を形成すると予測されています。同時に、WDM を中核とし、インテリジェント オプティカル ネットワーク (ION) を目標とする光トランスポート ネットワークは、光レイヤに制御シグナリングをさらに導入し、多粒度の情報交換に対する将来のネットワークの需要に応え、リソースの利用率とネットワーク アプリケーションの柔軟性を向上させます。{2}したがって、IP サービスを効果的にサポートできる次世代の光ネットワークを構築する方法が広く議論されるトピックとなっています。{4}
従来のサービスと比較して、IP サービスは大幅な自己類似性、データの非対称性、サーバーの輻輳を示します。{0}したがって、IP サービスを伝送する光ネットワークにとって、次の大きな課題は、超大容量とブロードバンド アクセスに対する明白な要求だけでなく、光レイヤがより高度なインテリジェンスを提供し、光ノードで光スイッチングを実装する必要性でもあります。{2}}その目的は、情報伝送および交換システムの IP サービスの要件を満たす、光層と IP 層の適応と統合を通じてサービス QoS をサポートする、経済的で効率的で柔軟に拡張可能な光ネットワークを確立することです。インテリジェント光ネットワークは、IP ネットワークのインテリジェント機能を活用し、既存の光トランスポート ネットワークにコントロール プレーン層を追加します。
このコントロール プレーンは、ユーザーへの接続の確立、サービスの提供、基盤となるネットワークの制御を行うだけでなく、高い信頼性、拡張性、高効率などの優れた特性を誇ります。さまざまな技術ソリューションと多様なサービス要件をサポートし、次世代光ネットワーク構築の開発方向を表しています。-
したがって、衛星サービスからの帯域幅需要の急速な増加と、WDM 伝送技術によって提供される超大規模な帯域幅リソースという二重の刺激によって、従来の光ネットワークが IP サービスの伝送に適した新世代の光ネットワークに進化することは避けられません。{0}さらに、世界の通信業界とその関連分野が直面する熾烈な競争により、大手通信大手や通信機器メーカーは、インターネット サービス向けのより柔軟で信頼性が高く、低コストの次世代光ネットワークの研究と革新を戦略的な開発レベルにまで高めています。{2}}国内外の有名な大学や研究機関も、次世代光ネットワークとその主要なサポート技術に研究を集中させています。-従来の光通信ネットワークから次世代光ネットワークへの進化のペースは加速しており、より高速、より広範囲、より柔軟、より効率的、よりインテリジェントな次世代光ネットワークをインターネットに提供することを目指しています。-
完全に光化学的
従来の光ネットワークはノード間の完全な光接続を実現しますが、ネットワーク ノードでの電子コンポーネントの使用により、現在の通信ネットワークの総容量の増加が依然として制限されます。したがって、真の全光ネットワークは非常に重要な研究テーマとなっています。-全光ネットワークは電気ノードを光ノードに置き換え、ノード間の通信も完全に光です。-情報は常に光の形で伝達され、交換されます。スイッチはユーザー情報を少しずつ処理するのではなく、波長に基づいてルーティングを決定します。すべての光ネットワークは、優れた透明性、オープン性、互換性、信頼性、スケーラビリティを備えており、膨大な帯域幅、超大容量、非常に高い処理速度、低いビットエラー率を実現します。-ネットワーク構造はシンプルであり、ネットワークは非常に柔軟であるため、信号交換装置や処理装置を設置することなく、いつでも新しいノードを追加できます。もちろん、すべての光ネットワークの開発は、多数の通信技術から独立して行うことはできません。-インターネット、ATM (現金自動預け払い機) ネットワーク、移動体通信ネットワークなどと統合する必要があります。現在、すべての光ネットワークの開発はまだ初期段階にありますが、すでに有望な見通しを示しています。-開発の観点から見ると、主に WDM と光スイッチング技術に基づいた真の光ネットワーク層の形成、純粋な光ネットワークの確立、電気光ボトルネックの排除は、将来の光通信の発展において避けられない傾向となっています。-それは将来の情報ネットワークの中核であり、通信技術開発の最高レベルであり、理想的なレベルです。
デバイスの統合
光ファイバ通信技術の発展は光電子デバイスの進歩に依存するため、光電子デバイスおよび集積型光電子デバイスの開発を強力に推進する必要がある。
ネットワーク速度の継続的な増加に伴い、単一波長の電子速度が 40 Gbit/s の光通信システムがすでに市販されており、研究室では 160 Gbit/s のシステムが開発中です。{0}したがって、光電子デバイスは、高速変調レーザーの開発を含め、これらの速度に適応する必要があります。- ROADM (再構成可能な光アド-ドロップ マルチプレクサ) を実現するには、波長-調整可能な光フィルタ、波長-調整可能なレーザー、および光スイッチの開発が必要であり、革新の余地が大きくあります。
多くの個別の光電子デバイスを統合すると、豊富な機能、小型、高速、高信頼性などの利点を備えた統合型光電子デバイスが作成されます。小規模な集積光電子デバイスはすでに存在していますが、より大規模な集積光電子デバイスを開発する必要があります。-集積光電子デバイスには、モノリシック集積とハイブリッド集積という 2 つのプロセスがあります。ハイブリッド統合により複雑さが軽減され、歩留まりが向上します。ハイブリッド統合の主要なテクノロジは、個別の光電子デバイスを実装できる光導波路を備えたプリント基板であるプレーナ光波回路 (PLC) です。現在、市販されている集積光電子デバイスには、8 波長レーザー モジュール、100 波長を超える波長を備えた AWG 光フィルター、AWG+ 光減衰器、および 32×32 光スイッチが含まれます。集積光電子デバイスの開発は現在初期段階にあり、我が国はこの分野での探査と研究を強化する必要がある。
