拡大する光通信技術（進化する光データリンク）

特 別 論 文 拡 大 する 光 通 信 技 術 ( 進 化 する 光 データリンク) 西 江 光 昭 Advancement of Optical Communication Technology by Mitsuaki Nishie Many countries and regions all over the world have turned into information societies, where significant volume of data is transmitted ubiquitously. Communication infrastructure that supports these information societies is largely depending on optical and wireless communication technologies. Optical transmission technology in particular is playing an important role in various applications including public communication systems, local area networks, FTTx networks, computer peripheral devices and mobile information systems. In line with this, optical data links, core parts for optical communication systems, are also expanding their application fields. This paper describes the current status of optical data links and the movement toward standardization in various application fields. Keywords: optical network, optical data link, communication, standardization, multi-source agreement 1. 緒 言 先 進 国 をはじめ 世 界 中 の 多 くの 国 地 域 が 情 報 化 社 会 に 突 入 し 何 時 でもどこでも 誰 とでも 通 信 ができることが 当 た り 前 になってきた また 新 興 国 市 場 の 立 ち 上 がりによる 通 信 ネットワークへのアクセス 人 口 の 爆 発 的 増 大 に 加 え 高 品 位 画 像 データ 等 1 度 のアクセスあたりにネットワーク に 流 れるデータ 量 も 増 大 し 通 信 ネットワークを 流 通 する トラフィックの 増 大 は 留 まるところを 知 らない 最 近 では 画 像 データ 等 がインタネットに 流 れることが 社 会 に 大 きな 影 響 をもたらすことも 周 知 の 通 りである その 情 報 化 社 会 を 支 える 通 信 インフラは 大 半 が 光 通 信 技 術 と 無 線 通 信 技 術 に 依 存 しており タブレット 端 末 ス 図 1 通 信 ネットワーク マートフォン 等 の 高 機 能 モバイル 機 器 によるインタフェー ス 環 境 の 整 備 とともに 膨 大 な 量 のデータを 扱 う 光 通 信 高 速 ネットワーク 環 境 の 更 なる 大 容 量 化 インテリジェント 化 が 推 し 進 められ 新 規 技 術 開 発 とその 応 用 製 品 の 市 場 投 入 がなされている また 光 通 信 技 術 の 応 用 は 公 衆 通 信 網 LAN システムに 留 まらず 光 アクセス 網 (FTTx システム) コンピュータ 周 辺 機 器 車 載 光 通 信 等 にも 拡 大 している ( 図 1) 光 通 信 ネットワークにおいて 光 信 号 と 電 気 信 号 の 変 換 を 受 け 持 つ 光 データリンクやそれの 構 成 部 品 ともなる 光 送 信 モジュールや 光 受 信 モジュールも 応 用 範 囲 が 拡 大 してお り 社 会 インフラとしての 公 衆 通 信 システム 用 光 データリ ンク ローカルエリアネットワーク(LAN) 用 の 光 データ リンク コンピュータ 周 辺 機 器 用 光 データリンク 車 載 用 光 データリンク 等 の 開 発 が 鋭 意 進 められている 本 稿 では このように 幅 広 く 使 用 されている 光 データリンクの 現 状 標 準 化 動 向 について 概 説 する 2. 公 衆 通 信 網 / LAN 用 光 データリンク 光 通 信 技 術 は 公 衆 通 信 網 ローカルエリアネットワーク (LAN) 用 途 でいち 早 く また 幅 広 く 使 われてきた この 用 途 では 光 通 信 システム 方 式 の 標 準 化 と 平 行 して 光 / 電 気 信 号 変 換 を 行 う 光 データリンクも 標 準 化 が 進 められてき た ここでは 主 に 上 記 の 分 野 で 複 数 の 光 データリンクメー カとユーザ 間 でデファクトスタンダードとして 検 討 されて きた Multi Source Agreement(MSA)について 概 説 する 当 初 光 通 信 システムは 伝 送 速 度 光 信 号 レベル 等 が 標 2 0 1 1 年 7 月 S E Iテクニカル レ ビュー 第 17 9 号 ( 1 )

準 化 されておらず 従 って 光 データリンクを 構 成 する 部 品 である LD PD 等 の 光 半 導 体 素 子 増 幅 器 IC や 駆 動 IC 等 光 通 信 用 IC には 汎 用 品 はなく テレコム 装 置 ベンダ 各 社 が 垂 直 統 合 的 に 自 社 開 発 するという 形 が 一 般 的 であった この 場 合 には 光 送 受 信 機 能 を 担 うユニットはラインカー ドレベルのものであり 装 置 設 計 者 はそれぞれ 独 自 のパッ ケージ 形 状 やピン 配 置 を 持 つ 個 別 の 光 半 導 体 モジュール IC 類 を 使 用 してラインカードのボード 設 計 を 行 うのが 普 通 であった 一 方 データコムにおいては 1980 年 代 に 入 り FDDI 等 に 代 表 される LAN や 大 型 コンピュータと 周 辺 機 器 間 通 信 のデータ 伝 送 速 度 が 数 100Mbit/s 以 上 に 高 速 化 さ れ 自 前 の 光 半 導 体 素 子 を 持 たない 通 信 装 置 メーカは 光 半 導 体 素 子 と 周 辺 電 子 回 路 をパッケージ 内 に 一 体 実 装 した 光 データリンクの 形 態 で 光 半 導 体 素 子 メーカあるいは 光 データリンクメーカから 供 給 されるという 状 況 であった この 時 点 では ピン 配 置 やパッケージサイズ 等 に MSA と しての 厳 密 な 規 定 はなかったものの 通 信 装 置 メーカから は 光 データリンクメーカ 間 の 相 互 接 続 性 互 換 可 能 性 が 求 められ MSA の 萌 芽 が 生 まれつつあった その 後 1990 年 代 に 入 ってからは テレコム データコムに 通 称 1x9 2x9 と 呼 ばれる 形 状 の 光 トランシーバが 広 く 使 われ 始 めた MSA としての 規 格 化 は 行 われなかったものの 実 質 的 な 業 界 標 準 として 光 データリンクメーカ 各 社 に 広 く 採 用 され 1x9 タイプについては その 後 IEC JIS でもパッケージ 仕 様 が 標 準 化 されるに 至 った (1) (2) こうした 背 景 の 下 1990 年 代 半 ばになると 本 格 的 に MSA としての 標 準 化 が 開 始 され 1995 年 11 月 にはギガ ビットイーサネットやファイバチャネルに 用 いることを 目 的 とした GBIC(GigaBit Interface Converter)が ( 3) 1998 年 1 月 には 光 コネクタの 小 型 化 を 機 会 に 数 Gbit/s ま での 伝 送 速 度 向 けに 対 応 した SFF(Small Form Factor) がそれぞれ 制 定 され 広 く 普 及 するに 至 った GBIC は 光 通 信 装 置 のホストボードに 対 して 活 線 挿 抜 を 可 能 とすると いう 特 長 を 持 ち 通 信 事 業 者 にとって 保 守 性 や 機 能 拡 張 と いった 利 便 性 を 提 供 するものであった 2000 年 に 入 ると 小 型 光 コネクタ 対 応 と 活 線 挿 抜 機 能 の 両 者 の 特 長 を 併 せ 持 った 光 データリンクである SFP(Small Form Factor Pluggable)の MSA が 9 月 に 制 定 された (4) この SFP では 更 にユーザの 利 便 性 向 上 のため I2C(Inter-Integrated Circuit)インタフェースを 通 じて 光 送 信 レベル 光 受 信 レ ベル 等 をモニタできる 機 能 も 追 加 される 等 の 機 能 拡 張 も 図 られ MSA の 爆 発 的 な 普 及 をもたらすに 至 った 伝 送 速 度 の 高 速 化 が 進 み テレコム 規 格 の SDH /ソ ネット データコム 規 格 のイーサネットがともに 10Gbit/s を 超 える 時 代 を 迎 えると ボード 上 の 電 気 信 号 速 度 を 落 と してボード 設 計 を 容 易 にするために 光 モジュール 内 部 に 電 気 信 号 の 多 重 分 離 機 能 を 持 たせたトランスポンダと 呼 ばれる 形 態 の MSA が 2000 年 3 月 に 制 定 された (5) 光 モ ジュールの 電 気 ピン 数 をとって 300-pin MSA と 称 される ものである 現 在 も 長 距 離 伝 送 系 や 40Gbit/s シリアル 等 の 高 速 用 途 を 主 体 に 幅 広 く 採 用 されている 一 方 で 伝 送 装 置 全 体 のサイズ 単 位 サイズ 当 たりの 伝 送 容 量 を 重 視 するデータコム 用 途 の 通 信 装 置 業 者 を 中 心 に 光 データリンクの 小 型 化 低 消 費 電 力 化 着 脱 容 易 性 等 に 関 する 要 求 は 強 く イーサネットの 10Gbit/s への 高 速 化 (10GbE)に 対 応 した XENPAK(2001 年 5 月 )が 生 まれ (6) 続 いてこれを 小 型 化 した XPAK(2002 年 3 月 ) X2(2002 年 7 月 ) (7) 等 の MSA が 次 々と 生 まれた これら の 光 データリンクは XAUI(3.125Gbit/s 4レーン)とい う 電 気 信 号 インタフェースに 対 応 しており 何 れも 内 部 に 電 気 信 号 あるいは 光 信 号 の 多 重 分 離 機 能 を 持 っている しかし これらの 光 データリンクは XAUI に 準 拠 している ため 用 途 は 10GbE に 限 られるものであった このデータコムにおける 動 きと 並 行 して 10Gbit/s 対 応 の 光 データリンクを SDH /ソネットに 準 拠 する 公 衆 通 信 用 途 にも 適 用 する 動 きが 始 まり 電 気 インタフェースに XFI と 呼 ばれる 10Gbit/s シリアル 信 号 を 持 つ 光 データリン クの MSA(XFP)が 生 まれた(2002 年 3 月 ) (8) これは イーサネット SDH /ソネット 双 方 のアプリケーションに 対 す る マ ル チ プ ロ ト コ ル 対 応 可 能 で あ る XFP で は 10Gbit/s の 高 速 電 気 信 号 が 光 トランシーバとホストボード との 受 け 渡 しに 用 いられることになり 信 号 品 質 確 保 のた めにボード 上 配 線 の 特 性 インピーダンス 電 気 信 号 ピンの インピーダンス 電 気 コネクタ 境 界 における 電 気 信 号 波 形 などが 詳 細 に 規 定 されることになった XFP は 光 モジュー ル 内 にク ロ ッ ク 再 生 機 能 を 持 っ て お り 基 本 的 に 3R (Reshaping Retiming Regenerating) 機 能 内 蔵 光 データ リンクである 更 なる 小 型 化 要 求 低 消 費 電 力 化 に 対 応 し 4Gbit/s 以 下 の 速 度 で 広 く 用 いられるに 至 った SFP の 電 気 インタ フェースを 拡 張 し SFI と 呼 ばれる 10Gbit/s シリアル 信 号 を 取 り 扱 えるようにした SFP+ と 呼 ばれる MSA も 生 まれた (2006 年 5 月 ) (9) SFP+ はクロック 再 生 機 能 を 内 蔵 してい ない 10km までの 短 距 離 用 途 を 中 心 にイーサネット 筐 体 寸 法 表 1 10Gbit/s 対 応 光 データリンク MSA の 主 要 仕 様 XENPAK X2 XFP SFP+ 121 36.17.4mm 91 36 11 mm 91 36 13.46 91 36 22.86 78 18.35 8.5 mm 56.5 13.7 8.6 mm 光 コネクタ SC2 芯 SC2 芯 LC2 芯 LC2 芯 電 気 コネクタ 70pin 70pin 30pin 20pin 電 気 インターフェース 消 費 電 力 XAUI (3.125Gbit/s 4ch) 850,1310nm : 6W 1550nm : 10W XAUI (3.125Gbit/s 4ch) Class I : 4W Class II : 4-5W Class III :> 5W XFI (10Gbit/s シリアル) Level 1 : 1.5W Level 2 : 2.5W Level 3 : 3.5W Level 4 :> 3.5W SFI (10Gbit/s シリアル) Level 1 : 1.0W Level 2 : 1.5W ( 2 ) 拡 大 する 光 通 信 技 術 ( 進 化 する 光 データリンク)

写 真 1 X2 XFP SFP+ 光 データリンク( 夫 々 左 から) 離 用 途 に 限 定 し た 他 の MSA と 異 な り 100GbE 及 び 40GbE に 限 定 されず 公 衆 通 信 網 対 応 も 目 指 して 制 定 され たものである そのため 消 費 電 力 は 8W 以 下 16W 以 下 24W 以 下 32W 以 下 の 4 つのクラスに 分 かれ パッケー ジサイズも 145mm 77mm 13.6mm と 他 の MSA に 比 して 大 きくなっており 汎 用 性 や 使 い 勝 手 に 対 しても 十 分 に 配 慮 された 仕 様 となっている 特 に 放 熱 設 計 に 関 しては MSA 文 書 の 付 録 として 熱 設 計 デザインリファレンスを 用 意 し ホストボード 設 計 者 に 対 しての 熱 評 価 及 び 熱 設 計 に 関 する 設 計 ガイドラインを 提 供 している CFP トランシーバ は 既 に 市 場 での 流 通 も 始 まっており 100GbE 用 途 の 第 一 世 代 MSA 光 トランシーバとしての 適 用 が 進 むことが 予 想 される CFP の 外 観 写 真 を 写 真 2 に 示 す (10GbE) ファイバチャネル(8GFC)への 適 用 が 始 まっ ており 更 には 実 伝 送 速 度 が 14Gbit/s に 達 する 新 しい ファイバチャネル 規 格 (16GFC)への 適 用 も 検 討 されてい る これら 10Gbit/s に 関 する 種 々の 光 トランシーバの 代 表 的 MSA 仕 様 を 表 1 にまとめる また X2 XFP SFP+ の 外 観 写 真 を 写 真 1 に 示 す 2000 年 代 後 半 に 入 り 伝 送 速 度 の 高 速 化 は 更 なる 進 展 を 迎 え 40GbE 並 びに 100GbE に 関 する 新 たな Ethernet 仕 様 IEEE802.3ba が 予 定 通 り 2010 年 6 月 に 承 認 された 光 デー タリンクに 関 連 するインタフェース 規 格 を 表 2 にまとめる 表 2 40GbE 及 び 100GbE 対 応 光 データリンク インターフェース 主 要 規 格 40GbE 規 格 名 称 40GBASE-SR4 40GBASE-LR4 100GBASE-SR10 100GbE 100GBASE-LR4 100GBASE-ER4 光 電 気 伝 送 距 離 インターフェース インターフェース 10Gbit/s (パラレル) XLAUI : 10Gbit/s 10Gbit/s (CWDM) 10Gbit/s 10 レーン (パラレル) 25Gbit/s (LAN WDM) 25Gbit/s (LAN WDM) CAUI : 10Gbit/s 10 レーン 100m (OM3 MMF) 10km (SMF) 100m (OM3 MMF) 10km (SMF) 40km (SMF) 主 な 光 データリンク QSFP+ また これに 対 応 する 光 データリンクについても 単 芯 のシングルモードファイバを 用 いる CFP (10) 複 数 芯 のマル チモードファイバを 用 いる QSFP+ (11) CXP (12) 等 各 種 の MSA が 制 定 されている これら MSA の 中 で CFP は 短 距 CFP CXP CFP CFP 写 真 2 CFP 光 トランシーバの 外 観 写 真 今 後 も 通 信 トラフィックの 爆 発 的 増 大 に 対 応 するため 高 速 化 低 消 費 電 力 高 信 頼 性 互 換 性 を 備 えた 光 データ リンクの MSA が 進 められるであろう 特 にクライアント サイド 用 途 を 考 慮 した 場 合 には 更 なる 小 型 化 低 消 費 電 力 化 の 要 求 は 必 定 であり 既 にその 議 論 が 開 始 されている 3. FTTx システム 用 光 データリンク FTTx システムでは 以 前 から SDH /ソネット 規 格 を ベースにした A-PON B-PON (13) G-PON (14) や イーサ ネット 方 式 をベースにした GE-PON (15) イーサネット 方 式 の 信 号 を 光 電 気 変 換 する 方 式 のメディアコンバータ 等 が 提 案 審 議 されてきた その 中 で 現 在 では 局 側 機 器 の 簡 素 化 と 光 ファイバ 本 数 の 削 減 が 可 能 な PON(Passive Optical Network) 方 式 で イーサネットをベースにした 1Gb/s の GE-PON が 日 本 では 主 流 となっている PON 方 式 は 一 つ の 局 側 装 置 に 光 分 岐 器 を 介 して 多 数 の 端 末 が 繋 がる 方 式 で ある (16) (17) 各 端 末 からの 局 側 への 上 り 信 号 は 光 信 号 の 衝 突 2 0 1 1 年 7 月 S E Iテクニカル レ ビュー 第 17 9 号 ( 3 )

を 避 けるため 順 序 良 く 決 められたタイミングでバースト 信 号 として 出 す 必 要 があるが 局 側 での 光 受 信 レベルは 送 信 される 各 端 末 毎 にばらつくので 光 受 信 部 には 広 いダイナ ミックレンジと 光 受 信 回 路 にとって 最 も 厳 しい 条 件 となる 大 入 力 信 号 直 後 の 小 信 号 検 出 対 応 が 必 須 となる これは 従 来 の 光 データリンクには 無 い 機 能 であり 様 々な 受 信 方 式 が 検 討 されてきた その 中 でも GE-PON で 使 われる 8B10B コーディングされた 1GbE 信 号 は SDH /ソネット 信 号 に 比 べて 1 0 の 連 続 ビット 数 が 少 なく 比 較 的 簡 単 な 受 信 回 路 で 上 記 の 要 求 を 満 たすことができた PON 方 式 の FTTx システムはいずれにしても 上 り 下 り 信 号 の 非 対 称 性 により 局 側 の 光 送 受 信 要 求 仕 様 が 特 殊 なも のになることから 光 データリンクは 個 々の PON システ ムメーカのカスタム 品 という 位 置 付 けになっており 1 章 で 述 べたようなピン 互 換 までも 含 む MSA 化 は 未 だ 進 んで いないが 今 後 FTTx システムの 普 及 と 共 にこの 用 途 の 光 データリンクの 標 準 化 が 進 むと 思 われる GE-PON の 更 なる 高 速 化 を 目 指 して 10G-EPON (18) の 開 発 が 進 められ 方 式 の 標 準 化 は 2009 年 9 月 に 完 了 してい る 10G-EPON は GE-PON に 比 べて コーディング 方 式 の 差 異 により 1 0 の 連 続 ビット 数 が 長 く ガードタ イムを 短 く 設 定 して 使 うことも 許 容 されているため 局 側 の 光 受 信 回 路 がより 高 度 になる また 光 送 受 信 器 の 能 力 の みで GE-PON と 同 等 の 光 パワーバジェットを 実 現 するのが 困 難 であるため FEC(Forward Error Collection)が 採 用 されている 今 後 従 来 の GE-PON と 共 存 可 能 な 下 りが 10Gb/s 上 りが 1Gb/s の 非 対 称 10G-EPON (19) の 実 用 化 さらには 上 り 下 り 共 に 10Gb/s のシステムが 普 及 していく ものと 思 われる FTTx システムでは 局 側 については 保 守 性 の 観 点 から システムボードに 着 脱 可 能 な SFP XFP 等 のパッケージを 使 ったバースト 対 応 光 データリンクが 今 後 使 われていくで あろう 端 末 側 については 低 コスト 化 の 観 点 から 光 送 受 信 機 能 のみをモジュール 化 するのでは 無 く 通 信 制 御 機 能 を 含 めた ONU(Optical Network Unit)としてモジュー ル 化 されていくと 思 われる 4. コンピュータ 周 辺 機 器 用 光 データリンク テレコム/データコムから 普 及 拡 大 した 光 通 信 技 術 は 近 年 のユビキタス 社 会 化 高 精 細 動 画 に 代 表 される 情 報 量 の 増 大 に 伴 い 多 様 な 分 野 へと 適 用 領 域 が 拡 大 している データセンター HPC(High Performance Computer : いわゆるスパコン)では CPU /メモリ 間 伝 送 メモリ/ メモリ 間 伝 送 の 速 度 がシステム 性 能 を 決 定 する 大 きな 要 因 となっているため 1980 年 代 から 光 通 信 方 式 が 採 用 されて おり 当 社 でも 国 内 外 のスパコン 用 にセミカスタム 仕 様 の 光 データリンクを 供 給 してきた その 当 時 当 社 で 製 品 化 し たものは 多 心 ファイバを 使 うパラレル 方 式 ではなかったが コンピュータ 用 途 ではデータバス 幅 に 近 いパラレル 方 式 が 望 ましいことから パラレル 伝 送 光 データリンクの 開 発 が 多 くのメーカで 進 められ 近 年 では 大 容 量 のパラレル 伝 送 光 データリンクが 実 用 化 されている 特 に 近 年 では HPC は 演 算 性 能 の 競 争 が 激 しく 年 ごと に 性 能 上 位 が 目 まぐるしく 入 れ 替 わる 状 況 である 光 通 信 は 低 消 費 電 力 化 が 期 待 できること クロストークが 極 めて 少 なく 狭 ピッチ 化 が 可 能 なことから HPC には 光 インタコ ネクトは 必 須 の 方 式 となっている (20) 2010 年 に 稼 働 した 東 京 工 業 大 学 の HPC つばめⅡ で は 演 算 性 能 2.4PFLOPS を 得 るために 総 データ 伝 送 容 量 200Tbps を 確 保 しており 主 要 なデータ 伝 送 路 にはケーブ ルコネクタ 端 末 で 電 気 - 光 変 換 を 行 なうアクティブ 光 ケー ブルが 採 用 されている 図 2 に IBTA(Infiniband Trading Association)が 公 表 しているデータ 伝 送 容 量 のロードマップを 示 す 1ch 当 たりの 伝 送 速 度 は 5Gbps(DDR)から 25Gbps(EDR) と 6 年 間 で 5 倍 となる 現 在 では 10Gbps(QDR) 12ch の 並 列 データ 伝 送 でリンク 容 量 120Gbps のものが 商 用 化 されている これらの 光 通 信 では 光 源 として 直 接 変 調 の VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER) アレイが 用 いられている BANDWIDTH PER DIRECTION (Gb/s) Per 1x Lane Bandwidth (Gb/s) DDR QDR FDR EDR 5Gb/s 10Gb/s 14Gb/s 26Gb/s 60G-IB-QDR 312-IB-EDR 168-IB-FDR 208G-IB-EDR 112-IB-FDR 60G-IB-DDR 12x 40G-IB-QDR 104G-IB-EDR 56G-IB-FDR 8x 40G-IB-DDR 20G-IB-QDR 4x 26-G-IB-EDR 20G-IB-DDR 10G-IB-QDR 14G-IB-FDR 1x 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2014 SDR : Single Data Rate QDR : Quad Data Rate EDR : Enhanced Data Rate : Next Data Rate 図 2 DDR : Double Data Rate FDR : Fourteen Data Rate : High Data Rate Infiniband ロードマップ(IBTA ホームページより) また 現 在 は 主 としてラック 間 伝 送 に 光 通 信 技 術 が 用 い られているが カード 間 伝 送 さらに 将 来 のチップ 間 伝 送 の 光 化 に 向 けた 開 発 が 盛 んに 行 なわれている 小 型 低 消 費 電 力 低 コスト 化 の 観 点 から 従 来 の 光 ファイバに 加 え て 平 面 導 波 路 シリコン 半 導 体 製 造 プロセスをベースとす る Si-Photonics 技 術 等 の 活 用 が 期 待 される 分 野 である アクティブ 光 ケーブルの 一 例 を 写 真 3 に 示 す ( 4 ) 拡 大 する 光 通 信 技 術 ( 進 化 する 光 データリンク)

よび 10Gbps 以 上 の 高 速 伝 送 が 要 求 される 場 面 では 今 後 光 通 信 が 主 流 となっていくものと 考 えられる 今 後 この 種 の 光 伝 送 部 品 の MSA が 進 められるであろう 5. 車 載 用 光 データリンク 写 真 3 アクティブ 光 ケーブル コンシューマエレクトロニクスの 分 野 では 3D-TV や 4K シネマに 代 表 される 動 画 高 精 細 化 の 流 れの 中 で 更 に 高 速 のデータ 伝 送 が 要 求 されつつある 既 に HDMI(Highdefinition Multi-media Interface)や DVI(Digital Visual Interface)といった 画 像 伝 送 インタフェースでは 数 十 m 以 上 の 伝 送 距 離 が 必 要 なところで 電 気 - 光 変 換 ユ ニットやアクティブ 光 ケーブルといった 光 通 信 技 術 が 活 用 されている( 写 真 4 参 照 ) 自 動 車 の 電 子 化 が 進 むと 共 に カーナビゲーションや 車 内 エンターテイメントの 情 報 容 量 拡 大 に 伴 い 車 載 機 器 間 通 信 の 伝 送 速 度 も 高 速 化 されている (21) 車 載 ネットワーク 規 格 として 様 々な 方 式 が 提 案 されてきたが 光 通 信 とし ては 既 に 欧 州 を 中 心 に POF(Plastic Optical Fiber)を 用 いた MOST 25(Media Oriented Systems Transport 25Mb/s) 規 格 が 実 用 化 されている( 写 真 5) MOST 25 のシステムでは LED 光 源 と 大 口 径 のステップインデック ス 型 光 ファイバを 用 いるため 伝 送 速 度 25Mbps という 制 約 が あ る が さ ら に 高 速 伝 送 を 追 求 す る 動 き が 有 り MOST 150(150Mb/s) IDB1394(100Mb/s 1Gb/s) 等 が 検 討 されている 通 信 速 度 の 高 速 化 には 光 源 として VCSEL 伝 送 路 としてグレーデッド 型 光 ファイバを 用 いる のが 有 力 である (22) 近 い 将 来 Gbps クラスの 車 載 光 デー タリンクを 用 いた 光 LAN が 実 用 化 されることになるであ ろう 写 真 5 MOST 用 光 コネクタと 光 データリンク 写 真 4 HDMI 用 電 気 光 変 換 ユニット USB は ほ と ん ど の パ ソ コ ン に 標 準 搭 載 さ れ て お り 2008 年 に 規 格 化 された USB3.0 は 伝 送 速 度 5Gbps をサ ポートしているが ケーブル 長 が 最 大 3m という 制 約 があ る これに 対 し 2011 年 2 月 にインテル 社 /アップル 社 が 発 表 した Thunderbolt は コネクタインタフェースとし ては 電 気 信 号 であるが 物 理 的 にはメタルケーブル アク ティブ 光 ケーブルの 双 方 に 対 応 できるものとなっている 伝 送 速 度 は 10Gbps で HD 映 像 の 映 画 を 30 秒 で 伝 送 でき る 能 力 がある ケーブル 長 さが 一 定 以 上 に 必 要 な 用 途 お 6. 結 言 光 データリンクの 現 状 標 準 化 動 向 を 大 まかな 分 野 毎 に 述 べた 特 に 光 データリンクの MSA に 関 しては ユーザ にとっては 複 数 のベンダから 相 互 互 換 な 光 データリンクを 調 達 できるというメリットは 非 常 に 大 きく 光 部 品 市 場 の 成 長 拡 大 に 大 きく 寄 与 してきたといえる その 一 方 で 最 も MSA 化 が 進 んでいる 公 衆 通 信 網 / LAN 用 光 データリンクに 関 しても 高 速 化 や 管 理 機 能 活 線 挿 抜 機 能 の 追 加 等 に 代 表 される 高 機 能 化 に 伴 い MSA で 2 0 1 1 年 7 月 S E Iテクニカル レ ビュー 第 17 9 号 ( 5 )

全 てのインタフェースを 一 義 的 に 決 めることが 困 難 になっ てきているという 側 面 もあり 市 場 での 流 通 に 際 しては 汎 用 化 とカスタマイズ 化 の 両 面 をにらみながら 製 品 化 を 進 めるというのが 実 際 のところである 今 後 飛 躍 的 に 技 術 が 進 展 すると 思 われる FTTx システム コンピュータ 周 辺 機 器 車 載 用 途 等 に 於 いては 様 々な 仕 様 の 標 準 化 MSA 化 が 試 みられると 思 われるが 今 後 とも 光 通 信 システムの 発 展 光 部 品 市 場 の 一 層 の 拡 大 に 向 けては 光 部 品 のコモ ディティ 化 を 推 し 進 めることが 必 須 であり MSA 文 書 内 容 の 充 実 や 仕 様 作 成 時 の 事 前 実 験 など ユーザ メーカ 双 方 での 努 力 が 今 後 とも 続 けられていくであろう イーサネットは 富 士 ゼロックス の 登 録 商 標 です T hunderbolt は 米 国 Intel Corporation の 米 国 及 びその 他 の 国 における 商 標 又 は 登 録 商 標 です 参 考 文 献 (1) JIS C5952-5 光 伝 送 用 能 動 部 品 パッケージ 及 びインタフェース 標 準 第 5 部 : SC(F04 形 )コネクタ 付 1 9ピン 光 送 信 受 信 モ ジュール 及 び 光 トランシーバ (2) IEC62148-5:2003, Fibre optic active components and devices Package and interface standards Part5: SC 1x9 fibre modules (3) INF-8053i Specification for GBIC (Gigabit Interface Converter) (4) INF-8074i Specification for SFP (Small Formfactor Pluggable) Transceiver (5) http://300pinmsa.org/html/documents.html Reference Document for 300PIN 10Gb Transponder (6) INF-8474i A Cooperation Agreement for 10 Gigabit Ethernet Transceiver Package (7) INF-8476i Specification for X2 10 Gigabit Ethernet Transceiver (8) INF-8077i 10 Gigabit Small Form Factor Pluggable Module (9) SFF-8431 Spcifications for Enhanced 8.5 and 10Gigabit Small Form Factor Pluggable Module SFP+ (10)http://www.cfp-msa.org/documents.html (11)SFF-8436 Specifications for QSFP+ Copper and Optical Modules (12)Supplement to InfiniBand architecture Specification Volume 2 Release 1.2.1 Annex A6: 120 Gbit/s 12 x Small Form-factor Pluggable (CXP) (13)ITU-T Recommendation G.983.1 (1998), Broadband optical access systems based on Passive Optical Networks (PON). (14)ITU-T Recommendation G.984.1 (2003), Gigabit-capable passive optical networks (GPON): General characteristics. (15)IEEE Std 802.3ah -2004: Amendment to IEEE Std 802.3-2003: Media Access Control Parameters, Physical Layers, and Management Parameters for Subscriber Access Networks, now part of IEEE Std 802.3-2008 (16) 辻 他 GE-PON 装 置 用 光 IF の 開 発 SEI テクニカルレビュー 第 164 号 P.51(2004 年 3 月 ) (17) 村 田 他 GE-PON システムの 開 発 SEI テクニカルレビュー 第 168 号 P.42(2006 年 3 月 ) (18)IEEE Std 802.3av -2009, Amendment 1 to IEEE Std 802.3-2008: Physical Layer Specifications and Management Parameters for 10 Gb/s Passive Optical Networks (19) 大 道 他 非 対 称 10 G-EPON システムの 開 発 SEI テクニカルレ ビュー 第 175 号 P.103(2009 年 7 月 ) (20) 中 川 光 インタコネクト 技 術 電 子 情 報 通 信 学 会 誌 P.1042 Vol.93 No.12(2010) (21) 各 務 車 載 ネットワークの 最 新 動 向 電 子 情 報 通 信 学 会 誌 P.851 Vol.93 No.10(2010) (22) 加 藤 他 車 載 光 LAN 用 光 学 部 品 信 学 技 報 P.69 Vol.110, No.436,2011 執 筆 者 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 西 江 光 昭 :フェロー 材 料 技 術 研 究 開 発 本 部 技 師 長 光 データリンク 開 発 に 従 事 フォトトランスミッション 研 究 所 長 伝 送 デバイス 研 究 所 長 解 析 技 術 研 究 センター 長 を 経 て 現 職 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ( 6 ) 拡 大 する 光 通 信 技 術 ( 進 化 する 光 データリンク)