インタビュー1990 年代に音声ネットワーク上で動作するモデムとして初めて一般市場に登場した技術が、まもなく世界中の海底光ファイバーの速度を向上させることになるでしょう。
ノキア ベル研究所の光ネットワーク符号化部門長、ローラン・シュマーレン博士は、Vulture South のインタビューで「星座形成」と光ファイバー研究の将来についてこのように語りました。
シュマーレン氏は、ベル研究所が現在考えている疑問は 2 つあると説明した。光ファイバーの究極の限界は何か、そして近い将来に達成できる高速化は何か、である。
シュマーレン博士は、近い将来、フェイスブックと共同で最近テストした衛星群形成技術が有望だと語った。
シュマーレン博士は、この検査は「2～3年かけて開発してきた技術の集大成であり、今ではかなり成熟している」と語った。
コンステレーション シェーピングは、利用可能な周波数の一部を無視することでチャネルのパフォーマンスを向上させるため、直感に反しているように見えます。
シュマーレン博士は、90 年代のモデムの動作に役立った QAM (直交振幅変調) 16 または QAM 64 の従来の星座の使用では、各「スロット」が均等に使用されると説明しました。
いくつかの「星」は他の星よりも均衡が保たれています。星座形成は、それらの中から最適なものを選び出します。画像：ウィキメディア
星座の形成では、「悪い」ポイントではより高い送信電力が必要になるため、「星座の下部にあるポイントよりも、星座の中央に近いポイントをより頻繁に使用します」。
「最良」のポイントを使用することで、設計者は「同じ送信エネルギーで衛星群を拡張」することができます。
これにより、「衛星群は騒音に対してより耐性を持つようになる」と彼は付け加えた。
これはシャノン時代の情報理論に戻ります。「悪い」チャネルを使用することの欠点は、高い送信電力が必要となるため、システム全体のノイズフロアが上昇することです。これには「良い」チャネルで観測されるノイズも含まれます。
シュマーレン博士は再び次のように述べています。「同じ送信エネルギーで衛星群を拡張し、衛星群のノイズ耐性を高めることができます。これは 1 dB のゲインであり、既存のシステムのパフォーマンスが向上します。確率をスイープし、最も有利な条件をより頻繁に使用するだけで実現できます。」
「確かに少しは諦めなければなりませんが、得られるものは諦めた分を上回ります。」
エンドポイントのみ
衛星群の形成に関する研究が盛んに行われているもう一つの理由は、これをエンドポイントにのみ展開すれば良いという点です。これは、既存の海底システムからより多くの成果を引き出す方法を検討する場合に非常に重要な考慮事項です。
「すべてがエンドポイントで行われるため、既存のシステムをアップグレードできます。リピーターを変更する必要はありません」とシュマーレン博士は述べています。
「3月のFacebookのテストでは、ケーブルには一切変更を加えずに使用しました。陸側のみのアップグレードでした。」
ワイヤレスからの借用
シュマーレン博士はまた、 The Registerで時々取り上げられる話題についても話しました。それは、研究者が無線技術にルーツを持つマルチ入力マルチ出力 (MIMO) 技術を借用していることで、「光ケーブルの容量を向上させる最も有望な方法の 1 つ」です。
これは長期的な目標です。ファイバーを交換する必要があるからです。現在のファイバーには単一の物理パスしかありませんが、空間多重化には複数のパスが必要です。
しかし、高密度波長分割多重 (DWDM) が容量にかなり近づいているため、これは必要なことでもあります。これは主に、光増幅器の限界に近づいているためです。
「宇宙は十分に開発されていない」と彼は言った。
ファイバー自体については、マルチモード ファイバーで大きなメリットが得られる一方で、長期的にはマルチコア ファイバー (単一のファイバー内に複数の個別の光路がある) が最も有望であると思われます。
シュマーレン博士によると、2つの主な研究優先事項は、コア間のクロストークをキャンセルすることと、完全に統合された増幅器（つまり、単一のデバイスで複数の信号を処理できる増幅器 - 「コストを大幅に増やすことなく、同時に6つのファイバーコアを増幅できるアレイ」）を作成することです。
NTTの2016年の19コア光ファイバー：
離れたコアは干渉しない
ノキア・ベル研究所は約3年前に6x6 MIMOイコライザーを既に実証しているが、光ファイバーの開発は既にそれを上回っていると彼は述べた。現在、20コア以上の光ファイバーが存在し、近い将来には50コアの光ファイバーも実現可能だという。
幸いなことに、すべてのファイバーが互いに干渉するわけではないため、50 x 50 MIMOイコライザーは必要ありません。個々のパスは、近くのパスにのみクロストークを引き起こします。
テラビットを超えて
しかし、物理層には限界が存在します。「シャノンの法則を破る」とよく言われますが、物理層の開発には、シャノンの研究の基盤となる要素である、新しいチャネルの追加とノイズの低減の組み合わせが不可欠です。
シュマーレン博士は、不要なトラフィック、つまりオーバーヘッドと重複を削減するために、業界は「ネットワーク全体の全体像を把握する」必要があると述べた。
「言い換えれば、MAC 層に注目し、物理層 (レイヤー 1) からネットワーク層 (レイヤー 3) までのテクノロジーを組み合わせてパフォーマンスを最大化します。」
パケット光ネットワークは、「レイテンシとスループットの両方で大きな改善が得られる」ため、重要な研究分野の一つです。®
