世界記録達成、国際標準に準拠した光ファイバで毎秒430テラビット伝送を実現

2025.12.22 14:00

新しい伝送技術により既存光通信インフラの性能を飛躍的に向上

2025年12月22日
国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）

ポイント

■　国際標準に準拠した光ファイバにおける伝送容量の世界記録となる毎秒430テラビットを達成

■　カットオフシフト光ファイバの特定波長帯域の伝送容量を約3倍にする伝送技術を開発

■　通信需要が高まる将来において、既存の光通信インフラの伝送容量拡大に大きく貢献

　国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT（エヌアイシーティー）、理事長: 徳田英幸）を中心とした国際共同研究グループは、国際標準に準拠したカットオフシフト光ファイバの伝送容量を拡大する新しい伝送技術により、毎秒430テラビットの伝送実験に成功しました。この結果は、国際標準準拠の光ファイバにおける伝送容量の世界記録となります。

　この伝送技術は、既存の光通信インフラで利用されている光ファイバでも、特定の波長帯の利用可能容量を約3倍に拡張できる革新的な方法です。カットオフシフト光ファイバは、元々、商用の長距離光ファイバ伝送システムで利用されている波長帯において光ファイバ内の伝送経路がただ一つとなるように設計されていました。今回、研究グループは、今後の利用が期待され、長距離伝送で未利用の短い波長帯において、複数の伝送経路を用いた伝送を実現する技術を開発し、カットオフシフト光ファイバの元来の設計を超えた大容量伝送実験に成功しました。今回の伝送技術は、通信需要が高まる将来において、既存の光通信インフラの伝送容量拡大に大きく貢献することが期待されます。

　なお、本実験結果の論文は、デンマーク・コペンハーゲンにて開催された、第51回欧州光通信国際会議（ECOC 2025）にて非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（Post-deadline Paper）として採択され、現地時間2025年10月2日（木）に発表しました。

背景

　AIをはじめとするデータ駆動型のインターネットサービスの急速な普及により、光通信インフラの伝送容量の需要が急増しています。近年、光ファイバ通信で利用可能な波長帯を広げるマルチバンド波長多重（WDM）技術の研究が進展しています。この技術により、既存の光通信インフラに新しい波長帯を追加することで、光ファイバケーブルを増設することなく伝送容量を拡大できるため、経済的な大容量化手法として注目されています。

　NICTはこれまで、商用の長距離光ファイバ伝送システムで一般的に利用されるC帯及びL帯の波長帯に加え、今後の利用が期待されるS帯やE帯などの波長帯を活用できるシステムを開発し、大容量伝送の実証に成功してきました。さらに、より大きな伝送容量を実現するため、O帯やU帯の利用にも取り組み、波長帯の拡大を進めています。しかし、既存の光ファイバにおける低損失で利用可能な波長帯には限界があり、更なる伝送容量の拡大には、新しい光ファイバ伝送技術の開発が不可欠です。

今回の成果

　今回、NICTは国際共同研究グループとともに、国際標準に準拠したカットオフシフト光ファイバにおいて、長距離光ファイバ伝送システムで利用されるC帯やL帯より短波長のO帯でマルチモード（3モード）伝送が可能であることを世界で初めて実証し、O帯の伝送容量を従来比で約3倍に拡大しました。

図1　本実証で用いた波長帯（3モード伝送のO帯と単一モード伝送のE,S,C,L帯）

　さらに、O帯での3モード伝送とE帯、S帯、C帯、L帯の単一モード伝送を組み合わせるため、カットオフシフト光ファイバを用いた広帯域WDM対応の単一モード・マルチモード統合光伝送システムを開発しました。図1に示すように、3モード伝送が可能なO帯に209波長、単一モード伝送のE帯、S帯、C帯、L帯に706波長を配置し、総周波数帯域幅30.1テラヘルツ（1,280.4 nm～1,608.9 nm）に及ぶ広帯域WDM光信号を生成しました。この光信号は、偏波多重のQPSK、16QAM、64QAM、256QAM方式を用いることで高いビットレートを実現しました。この光信号をカットオフシフト光ファイバで10 km伝送し、受信した光信号から理想的な誤り訂正符号の適用を仮定して推定したデータレート（一般化相互情報量（GMI:Generalized Mutual Information））は毎秒430.2テラビットに達し、国際標準準拠の光ファイバにおける伝送容量の世界記録を達成しました。また、一般的に使用される誤り訂正符号の場合のデータレートは、毎秒398.6テラビットとなりました。表1は、今回の成果と過去の単一モード伝送のみを用いた広帯域WDM伝送実験の比較を表しています。これらの結果は、マルチモード伝送技術によって、より少ない波長数・狭い周波数帯域で大容量伝送が可能であることを示しています。この伝送技術は、既存の光ファイバケーブルを増設することなく伝送容量を拡大できる経済的な手法となります。

表1　今回と過去の広帯域WDM伝送実験との比較

今後の展望

　Beyond 5G以降の光通信インフラを支えるため、NICTは超大容量を実現する革新的な光ファイバ伝送技術の研究開発を継続的に推進し、超大容量光伝送システムの伝送距離を拡大していきます。さらに、導入コストや期間を抑えるため、既存の光通信インフラとの高い互換性を確保することを目指します。

　なお、本実験結果の論文は、光ファイバ通信関係最大の国際会議の一つである第51回欧州光通信国際会議（ECOC 2025、開催地：デンマーク・コペンハーゲン、9月28日（日）〜10月2日（木））で非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（Post-deadline Paper）として採択され、現地時間10月2日（木）に発表しました。

採択論文

国際会議: ECOC 2025 最優秀ホットトピック論文（Post-deadline Paper）

論文名: 430 Tb/s GMI data rate over a standard G.654 fiber using few-mode O-band and single-mode ESCL-band transmission

著者名: Ruben. S. Luis, Daniele Orsuti, Robert Emmerich, Aleksandr Donodin, Menno van den Hout, Stefano Gaiani, Besma Kalla, Lucas Zischler, Robson A. Colares, Julian Schneck, Shin Sato, Yuki Kawaguchi, Takemi Hasegawa, Tetsuya Hayashi, Simon Gross, Mark Bakovic, Michael Withford, Nicolas K. Fontaine, Mikael Mazur, Lauren Dallachiesa, Haoshuo Chen, Georg Rademacher, Roland Ryf, David Neilson, David A. Mello, Cristian Antonelli, Sergey Turitsyn, Tom Bradley, Pierpaolo Boffi, Chigo Okonkwo, Ronald Freund, Colja Schubert, and Hideaki Furukawa