光演算素子を用いた光暗号回路を世界で初めて実証

　NTT社会情報研究所とNTT物性科学基礎研究所は、文教大学、群馬大学および長崎県立大学と共同で、世界で初めて光演算素子を用いた共通鍵暗号の暗号関数の実装方式を考案し、その方式を基に作製した光回路の原理検証を行い、それが正しく動作することを確認しました。この結果をまとめた論文は、2024年4月15日～18日にIEEE Photonics Societyが日本で開催する、シリコンフォトニクスに関する著名な国際会議2024 IEEE Silicon Photonics Conferenceにおいて発表されます。
 

　■Photonic Cryptographic Circuits Consisting of Thermo-optic MZI Switch or Y-Branches
高橋 順子（NTT社会情報研究所）、北 翔太（NTT物性科学基礎研究所）、新家 昭彦（NTT物性科学基礎研究所）、青木 和麻呂（文教大学）、千田 浩司（群馬大学）、星野 文学（長崎県立大学）

NTTが提唱するIOWN（Innovative Optical and Wireless Network）では、コンピューティング環境や各種電子機器を光技術によるデバイスに置き換えて光ネットワークで結ぶことで低遅延・低消費電力などの情報処理基盤の実現をめざしています。現在は、暗号演算のような複雑なデジタル演算は電子回路で行われていますが、光技術で様々な演算処理を行う中で暗号演算も光回路で実装することにより、電子回路に比べて、遅延は1/200、電力効率は100倍といった更なる低遅延・低消費電力の演算の実現を目標としています。
　そこで本論文では、光演算素子を用いて、標準化されている軽量暗号の主要な非線形暗号関数であるS-box回路の実装方式を考案しました。その実装方式を基に、マッハツェンダー型光変調器およびY分岐素子を用いて、シリコンフォトニクス技術により、各々のS-box回路を作製し、正しく演算できることを世界で初めて実証しました。これにより、複雑なデジタル演算から構成される暗号演算を光回路で実装することの第一歩となり、低遅延・低消費電力の演算の実現につながることが期待されます。
　NTTグループでは引き続き、暗号回路を光技術で実現する研究開発を通じて、IOWNの安全な情報処理基盤の実現に貢献してまいります。

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NTTグループニュース 
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英国で100キロ離れたDC間を1ミリ秒以下で接続、NTTとNTTデータがIOWN利用で

　NTTとNTTデータグループは2024年4月12日、英国と米国の国内で実証実験を実施し、NTTグループが所有する約100キロメートル離れたデータセンター（DC）間を1ミリ秒以下の低遅延で接続することに成功したと発表した。同社の次世代ネットワーク構想「IOWN（Innovative Optical and Wireless Network、アイオン）」の光通信インフラ「オールフォトニクスネットワーク（APN）」を利用して実現した。
 

　実証実験の結果、400Gbps（ギガビット／秒）の通信において両DCを1ミリ秒未満の遅延、1マイクロ秒未満の遅延ゆらぎで接続できたという。英国ではへメル・ヘムステッドとダゲナムのファイバー長で89キロメートル離れたDC間で、米国ではバージニア州アッシュバーンにある4キロメートル離れたDC間で実証実験を行った。いずれもNECのAPN機器で接続し、両DC間の往復遅延と遅延ゆらぎを測定した。

　NTTは今回の実験成功により約100キロメートル離れたDCが「同一のDCと同等の統合ITインフラとして機能する」ことを示せたと表明。「分散型リアルタイムAI（人工知能）分析や金融分野への適用可能性を示すものだ」としている。NTTは国内で既に同様の実証実験を実施し、そこでの課題を洗い出すなど2026年の商用化を目指している。

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日経XTECHニュース 
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NICTを中心にした国際共同研究グループは、既存の光ファイバ伝送で、伝送容量と周波数帯域の世界記録を達成 〜マルチバンド波長多重技術により光通信インフラの通信容量を拡大〜

　既存光ファイバの伝送容量の世界記録を更新する、毎秒378.9テラビットの伝送を実証
世界最大の37.6テラヘルツの周波数帯域を利用し、伝送容量を拡大
通信需要が高まる将来において、光通信インフラの通信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）フォトニックネットワーク研究室を中心とした国際共同研究グループは、光ファイバ伝送で世界最大の37.6テラヘルツの周波数帯域を活用し、毎秒378.9テラビットの伝送実験に成功し、既存光ファイバの伝送容量の世界記録を達成しました。
今回は、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（C帯、L帯）に加え、今後の利用が期待される波長帯（O帯、E帯、S帯、U帯）を活用したマルチバンド波長多重技術により、大容量化を図りました。さらに、各波長帯に最適な光増幅方式を活用して全波長帯に対応した光ファイバ伝送システムを開発し、大容量伝送実験に成功しました。今回の技術は、通信需要が高まる将来において、光通信インフラの通信容量拡大に大きく貢献することが期待されます。
なお、本成果の論文は、米国サンディエゴにて開催された第47回光ファイバ通信国際会議（OFC 2024）にて非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（Postdeadline Paper）として採択され、現地時間2024年3月28日（木）に発表しました。

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NICTニュース 
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NECとNTT、大容量光技術で大西洋分の距離伝送 世界初

　NECとNTTは21日、次世代の光ファイバー「マルチコアファイバー」に関し、光信号の通り道（コア）を12本に増やした新型タイプで7280キロメートルの長距離伝送に世界で初めて成功したと発表した。世界の通信量が急増するなか、大陸間のデータ通信を担う海底ケーブルなどの大容量化につながる。2030年ごろの実用化を目指す。
 

　光信号の伝送容量は現状に比べて最大12倍まで高められる可能性がある。両社は髪の毛と同程度となる太さ0.125ミリメートルの標準的な光ファイバーにコアを12本設けた。伝送に成功した7000キロ超は大西洋を横断できる距離に相当する。

通り道が多ければ、送ることができる信号も増やせる。ただコア同士の間隔が狭くなるため、隣のコアから漏れてきた光信号と混じり合い、通信品質の劣化につながる課題があった。今回の実験では「MIMO（マイモ）」と呼ばれる無線通信向けの技術を信号処理に利用することで、受信時に信号を正確に復調することに成功したという。

高速通信規格「5G」の普及やデータセンターの設置拡大などを背景に、世界の通信量は急増している。複数の通り道を束ねる「マルチコア」が広がれば、海底ケーブルや陸上用の光ケーブルの伝送容量の拡大につながる。

マルチコアは次世代通信規格「6G」や、NTTが推進する次世代通信基盤「IOWN（アイオン）」を支える基盤技術としても注目されている。NECと米グーグルがコア2本の光ファイバーを使った海底ケーブルの敷設を始めている。
日本経済新聞ニュース 
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大阪大学永妻忠夫教授グループはシングルチャネルで世界最高の240Gbit/sの無線通信速度を達成！ Beyond 5G/6Gに向けた高速化に大きな進展

　大阪大学大学院基礎工学研究科の永妻忠夫教授、前川慶介特任准教授（常勤）、大学院生の仲下智也さん(博士前期課程)、吉岡登暉さん（博士前期課程）らとIMRA AMERICA, INC.の共同研究グループは、シングルチャネルで300GHz帯無線通信システムの送受信器に、光技術を利用した超低雑音サブテラヘルツ信号発生器を用いることにより、無線通信システムの伝送速度として世界最高となる240Gbit/sを達成しました。
 

　今回開発した超低雑音サブテラヘルツ信号発生器は、「ブリルアン光源」と呼ばれる光信号発生器と、光信号を電気信号に変換するためのフォトダイオードで構成されています。これまでの純電気的にサブテラヘルツ信号を生成する方法では、周波数逓倍器を用いているため、振幅雑音に加えて、位相雑音と呼ばれる周波数の揺らぎが生じ、通信の高速化を妨げる原因になっていました。今回開発した超低雑音光源を用いたサブテラヘルツ信号発生器は、従来に比べ、電力密度に換算して100分の1以下の位相雑音を実現しました。
本研究成果の一部は、電子情報通信学会IEICE Electronics Expressで、2023年12月25日にオンライン先行公開されました。
現在、フォトダイオードの改良による送信電力の増加、受信素子の高感度化、ならびにアンテナの高利得化により、さらなる高速化と200m以上の長尺化を目指した研究開発を進めています。

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大阪大学ニュース 

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光電融合デバイス実現に向けNEDOプロにNTTなどが採択、光チップレット技術ほか

　NTTは、「IOWN（アイオン）」として推進する光電融合技術を採用した半導体開発について、「NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）ポスト5G情報通信システム基盤強化研究開発事業」の採択を受けたと発表した。今後、政府の支援などを受けながら、光電融合デバイスの早期実現を目指していく。
 

　NTTは2024年1月30日、「IOWN（アイオン）」として推進する光電融合技術を採用した半導体開発について、「NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）ポスト5G情報通信システム基盤強化研究開発事業」の採択を受けたと発表した。今後、政府の支援などを受けながら、光電融合デバイスの早期実現を目指していく。

　IOWN構想は、光電融合技術を活用することで、現在のICT（情報通信技術）の限界を超えた新たな情報通信基盤の実現を目指したものだ。フォトニクスとエレクトロニクスを組み合わせることで、電力効率100倍、伝送容量125倍、遅延200分の1などの効果が得られるとしている。
　IOWNは、最初にデータセンター間の接続を実現する「IOWN1.0」から開始しており、こちらは2023年にサービスが開始されている。その後、2025年度にはボード間の接続、2028年度にはチップ間の接続、2032年度にはチップ内の光化へと、徐々に小型で微細な環境での実現を目指している。
　既に数々のNEDOプロジェクトに採択され、データセンター間を結ぶIOWN オールフォトニクスネットワーク（APN）などでもいくつものプロジェクトが現在進行形で動いているところだが、今回NEDOのプロジェクトに採択された技術は、主に2028年度以降のチップ間接続で使用される技術だ。具体的には「光チップレット実装技術」「光電融合インターフェイスメモリモジュール技術」「確定遅延コンピューティング基盤技術」の3つだ。
　光チップレット実装技術の開発は、NTT、古河電気工業、NTTイノベーティブデバイス、NTTデバイスクロステクノロジ、新光電気工業が実施社となり、光電融合技術を用いたパッケージ内光配線技術の開発に取り組む。実現のために光集積回路（PIC）と電子集積回路（EIC）を高密度パッケージング技術を用い、ハイブリッド実装した光電融合デバイス（光チップレット）の開発を行う。これをロジックICなどを含むパッケージ内光配線に適用することで光ディスアグリゲーテッドコンピューティングなどを実現し、システム全体のリソース削減により、デバイスの圧倒的な低消費電力化を実現する。
　光電融合インタフェースメモリモジュール技術の開発は、NTTとキオクシアが実施社となる。データセンタースケールの光インターコネクトに光で直結できる広帯域メモリモジュールに向けて、「メモリコントローラ」と「広帯域バッファメモリ」を開発し、大容量のメモリ、光電融合デバイス（光チップレット）と共に「フォトニックファブリックアタッチトメモリモジュール（PFAM）」として実装する。PFAMにより、複数の演算リソースから広帯域の光により確定遅延でアクセスできるメモリプールを実現する。開発の一部は東北大学に再委託するという。「光電融合デバイスでは、メモリの書き込み速度より光の伝送速度の方が早い場合があり、その場合にメモリ側で独自の制御が必要になり、その技術を開発する必要がある」
　確定遅延コンピューティング基盤技術の開発は、NTT、NEC、富士通が実施社となる。光電融合技術および光ネットワーク技術により、データ転送から分析までの一連の処理を確定遅延で、かつ優れた電力効率で実行するコンピューティング基盤の実現を目指す。そのために、プロセッサ間のデータ転送、データ処理の不確定性を削減した、高効率な確定遅延コンピューティング基盤技術の研究開発を行う。「コンピューティングには不確定な遅延による処理待ちの時間が数多く存在し、その不確定性を低減するために、距離を近くするなどの必要性があったが、遅延が確定できれば、処理全体の遅延影響を限りなく低減できるほか、待ち時間などの無駄な消費電力も削減できる」
　NTTではこれらの技術をNEDOの支援を受けながら進めていく他、IOWN Global Foruumと協力しながら、光電融合の世界の実証と定着を加速させていく考えを示している。

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ITmediaニュース 

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既存の光ファイバにおける伝送容量の世界記録更新、毎秒301テラビット伝送を実証 ～光通信インフラの新たな波長領域を開拓する技術を開発して達成～

　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）フォトニックネットワーク研究室を中心とした国際共同研究グループは、現在市中に敷設されているものと同じ、既存の光ファイバで世界最大の伝送容量となる毎秒301テラビットの伝送実験に成功し、従来の世界記録を更新しました。
 

今回の記録は、既存の光ファイバでは未使用であった新しい波長領域を開拓するために光増幅器と光強度調整器を新たに開発し、多数の波長を利用可能にすることで達成できました。今回開発した技術は、通信需要が高まる将来において、光通信インフラの通信容量拡大に大きく貢献することが期待されます。
NICTは、国際共同研究グループが製作したE帯向けビスマス添加ファイバ光増幅器・光強度調整器を利用して、既存の光ファイバで世界最大の波長領域を持つ光ファイバ伝送システムを開発しました。伝送システムは、光ファイバ、複数の光増幅器（ビスマス添加光ファイバ増幅器、ツリウム添加光ファイバ増幅器、エルビウム添加光ファイバ増幅器、ラマン増幅）、送受信器、光強度調整器、合波器/分波器などから成ります。
　今回は、E帯、S帯、C帯、L帯を合わせて世界最大の27.8テラヘルツの周波数帯域幅（212 nmの波長幅）、1,097の波長数（E帯: 315波、S帯: 315波、C帯: 200波、L帯: 267波）を用いて、毎秒301テラビットの波長多重信号の51 km伝送を達成しました。信号の変調には、情報量が多い偏波多重QAM方式を使用し、64QAMをE帯、256QAMを S帯、C帯、L帯に使用しました。過去の成果と比較して、伝送容量23%、周波数帯域幅41%の増加を達成しました。
なお、本成果の論文は、英国グラスゴーにて開催された第49回欧州光通信国際会議（ECOC 2023）にて非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（Postdeadline Paper）として採択され、現地時間2023年10月5日（木）に発表しました。

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NICTニュース 

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既設光ファイバーを用いた大容量マルチバンド波長多重伝送に成功 ～現状の商用光伝送技術に比べて5.2倍の波長多重度での伝送が可能～

　NEDOが委託する「ポスト5G情報通信システム基盤強化研究開発事業」（以下 本事業）の一環で、富士通株式会社と株式会社KDDI総合研究所は今般、既設光ファイバーを用いた大容量マルチバンド波長多重伝送技術の開発に成功しました。従来、中長距離の商用光通信では使用されていなかったC帯以外の波長帯を、一括波長変換およびマルチバンド増幅技術を用いて伝送可能にする技術を開発しました。
 

本技術を導入した光ファイバー通信網では、現状の商用光伝送技術に比較して5.2倍の波長多重度での伝送が可能になります。また、既設の光ファイバー設備を利活用するため、経済的かつ省力的に通信トラフィックを増大できます。さらに拡張工事が難しい都市部や密集地での伝送容量を容易に拡大でき、サービス開始までの時間短縮やコスト削減も期待できます。
富士通は、マルチバンド伝送における伝送性能の劣化要因を考慮したシミュレーションモデルを構築し、マルチバンド波長多重システムの伝送設計を可能にしました。シミュレーションモデルには、商用光ファイバー特性の測定結果および一括波長変換器／マルチバンド増幅器の実験系検証により抽出した伝送パラメーターを反映することで、実機測定との誤差を1dB以内に抑える高精度シミュレーションを実現し、バンド帯間の相互作用や伝送性能の劣化を考慮した設計を可能にしました。
また、KDDI総合研究所は、これまで高密度波長分割多重（DWDM）伝送で活用されることがなかったO帯で、従来のC帯の2倍の周波数帯域幅の活用を可能にしました。両者の技術を組み合わせ、既設の光ファイバーを用いて実際に伝送実験を行い、O帯、S帯、C帯、L帯、U帯でのマルチバンド波長多重伝送（伝送距離45km）を実証し、従来のC帯のみの伝送と比べて波長多重度5.2倍の伝送が可能であることを示しました。さらにシミュレーションでは、S帯、C帯、L帯、U帯でのマルチバンド波長多重伝送（伝送距離560km）を確認しました。

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KDDIニュース 

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フィールド環境敷設のマルチコアファイバケーブルで、世界で初めて毎秒1.6テラビット光伝送実験に成功 ～大規模データセンタネットワークにおけるイーサネットの大容量化技術として期待～

　日本電信電話株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：島田 明、以下「NTT」）は、フィールド敷設4コアファイバを用いて、世界初となるファイバ1心で毎秒1.6テラビットを超える強度変調直接検波（IM-DD）方式による光信号の空間多重光伝送実験（以下「本実験」）に成功しました。
 

本実験では、1レーンあたり毎秒400ギガビットを超えるIM-DD光信号の送受信を、イーサネット標準の波長帯域（O帯）において実証し、世界で初めて、フィールド環境において1ファイバあたり毎秒1.6テラビットの超高速IM-DD信号の10km伝送実験に成功しました。本成果は、NTT独自の超広帯域ベースバンド増幅器ICモジュールと、超高精度なデジタル信号処理技術、およびマルチコアファイバを用いた空間多重伝送技術の高度な融合により達成されました。
　本成果は、従来の実用レベルの4倍以上となる大容量化を実証し、大規模データセンタネットワークの更なるスケーラビリティ向上の可能性を示したものであり、次世代イーサネットのコア技術として期待されます。
　本技術の詳細は、10月1日からイギリス、グラスゴーで開催された国際会議ECOC2023（European Conference on Optical Communications）の伝送部門において査読委員から最も高く評価されたトップスコア論文として採択され、10月5日（現地時間）に発表されました。なお、本研究成果の一部は、国立研究開発法人情報通信研究機構の委託研究「高度通信・放送研究開発委託研究（採択番号20301）」により得られたものです。

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NTTグループニュース 

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データセンタエクスチェンジの実現に向けAPNを活用した光波長パス設定技術を確立し実証 ～自動化により光波長パスの設計・設定を数時間から数分へと大幅に短縮～

　日本電信電話株式会社(本社：東京都千代田区、代表取締役：島田　明、以下「NTT」) と日本電気株式会社(本社：東京都港区、取締役 代表執行役社長 兼 CEO：森田 隆之、以下「NEC」)は、通信需要に応じたデータセンタ間の大容量低遅延接続の実現に向け、IOWN (※1) Global Forum (※2) にてアーキテクチャの制定が進んでいるAPN (※3) を活用した光波長パス (※4) 設計技術を確立し、トリノ工科大学、コロンビア大学、デューク大学、ダブリン大学と共同で、National Science Foundation (NSF)の COSMOSテストベッド (※5) を用いてフィールド実証を行いました。
 

本成果により、これまで、熟練作業者が2～3時間以上かけて行っていた光波長パスの設計・設定を自動化により数分で実施することが可能となりました。これはNTTやNEC等がIOWNにて提唱している、必要な対地間をオンデマンドに光波長パスで接続し、分散されたデータセンタ間で大容量低遅延通信を行うデータセンタエクスチェンジ (DCX) サービス（図1）の実現に大きく貢献します。
　本開発実証結果に関してはスコットランドで開催された光通信技術に関するヨーロッパ最大の国際会議(49th European Conference on Optical Communications（ECOC）)で報告しBest Paperに選出され、スペインで開催されたTelecom Infra Project (※6) Fyuz event (※7) にて紹介しました。
【用語解説】
※1
Innovative Optical and Wireless Network (IOWN)
あらゆる情報を基に個と全体との最適化を図り、光を中心とした革新的技術を活用し、高速大容量通信ならびに膨大な計算リソースなどを提供可能な、端末を含むネットワーク・情報処理基盤。
NTTニュースリリース「NTT Technology Report for Smart World：What's IOWN?」
https://group.ntt/jp/newsrelease/2019/05/09/190509b.html
※2
IOWN Global Forum
これからの時代のデータや情報処理に対する要求に応えるために、新規技術、フレームワーク、技術仕様、リファレンスデザインの開発を通じ、シリコンフォトニクスを含むオールフォトニクス・ネットワーク、エッジコンピューティング、無線分散コンピューティングから構成される新たなコミュニケーション基盤の実現を促進する新たな業界フォーラム。
https://iowngf.org/当該ページを別ウィンドウで開きます
※3
All Photonics Network (APN)
IOWN Global Forumにてオープンにアーキテクチャ策定が行われているフォトニクス技術をベースとした革新的ネットワーク。IOWNのユースケースを支えるネットワークとして、必要なときに必要な地点間を光パスでダイレクトに接続可能にする。
https://www.rd.ntt/iown/当該ページを別ウィンドウで開きます
※4
光波長パス
光トランシーバ間で特定の波長を用いて接続されたコネクション。光トランシーバ間で波長を占有することで低遅延・大容量の通信が可能。
※5
National Science Foundation (NSF) COSMOSテストベッド
NSF出資による、ニューヨーク市に構築された学術網。
https://www.cosmos-lab.org/当該ページを別ウィンドウで開きます
※6
Telecom Infra Project (TIP)
世界で必要とされる高品質な接続性を提供するために数百社を含む多様なメンバーが参画し、オープン化・ディスアグリゲーション化・標準化に基づくソリューションを開発・試験・展開するグローバルコミュニティ
https://telecominfraproject.com/当該ページを別ウィンドウで開きます
※7
Fyuz
TelefonicaやVodafone等のヨーロッパの通信キャリアやMetaなど、オープンネットワークやディスアグリゲーション・ネットワーク・ソリューションのリーダーや、幅広い通信業界関係者が集まり、高度なコネクティビティ・ソリューションの展開についてプレゼンテーションや展示を行うヨーロッパのイベント。
https://www.fyuz.events/当該ページを別ウィンドウで開きます
※8
デジタルコヒーレント技術
コヒーレント光受信とデジタル信号処理 (DSP) と組み合わせた伝送方式。コヒーレント光受信とは、受信側に配置した光源と、受信した光信号を干渉させることにより、光の強度だけでなく偏波や位相を利用した変調が可能となり、光伝送の大容量化（周波数利用効率の向上）が可能となる。コヒーレント光受信とDSPを用いた高精度な光信号の補償を組み合わせることにより、大幅な受信感度向上を実現する。
※9
シリコンフォトニクス技術
シリコンエレクトロニクスの製造技術をベースとした光集積回路技術であり、微細加工性、集積性、経済性、そして省エネルギー性に優れ、近年の光集積回路の大規模化に必須の技術。
※10
Wavelength Division Multiplexing (WDM)
異なる波長は互いに干渉しないという性質を利用して、一つの光伝送路に異なる複数の波長を同時に伝送する方式。WDMにおいて波長を高密度に多重化して超大容量光伝送を実現するものを特にDense WDM (DWDM) と呼ぶ。
※11
Open ROADM MSA
ROADM（Re­con­figura­ble Optical Add-Drop Multiplexer）システムをベンダ間で相互運用できるようにするためのインタフェースや、仕様を定義しているMSA（Multi Service Agreement）。
http://openroadm.org/当該ページを別ウィンドウで開きます
※12
NECのオープン光400Gトランスポンダ製品がTIP PhoenixのSilver Badge認定を獲得
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000408.000078149.html当該ページを別ウィンドウで開きます
※13
Transport PCE
光伝送装置をベンダ固有でない汎用的なインタフェースにて制御するコントローラ。
https://docs.opendaylight.org/en/latest/release-notes/projects/transportpce.html当該ページを別ウィンドウで開きます

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世界初300GHz帯でのビームフォーミングと高速データ伝送に成功 ～端末への超大容量データ瞬時転送の実現に向けた要素技術の確立～

　日本電信電話株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：島田　明、以下「NTT」）と、国立大学法人　東京工業大学（東京都目黒区、学長：益 一哉、以下「東工大」）工学院 電気電子系の岡田健一教授らは、2030年代の6Gに向けて300GHz帯のフェーズドアレイ送信モジュールを開発し、ビームフォーミングを用いた300GHz帯高速無線データ伝送に世界で初めて成功しました。本技術により、移動する受信端末に向かって超大容量データを瞬時に転送できるようになります。
　本技術の詳細は2023年6月11日からアメリカ、サンディエゴで開催される国際会議IMS2023 （2023 IEEE MTT-S International Microwave Symposium）で発表しました。
 

今回、東工大では周波数変換回路や制御回路等を搭載した高集積なCMOS-ICを作製し、NTTではNTT独自のインジウム・リン系ヘテロ結合バイポーラトランジスタ（InP HBT）技術で高出力なパワーアンプ回路とアンテナを一体集積したInP-ICを開発しました。さらに前記CMOS-ICとInP-ICとを同一プリント基板上に小型実装した4素子フェーズドアレイ送信モジュールを実現しました。本送信モジュールは36度の指向性制御範囲と通信距離50cmにて最大30Gbpsのデータレートを達成し、300GHz帯において、ビームフォーミングを用いた高速無線データ伝送に世界で初めて成功しました。
　今回の成果は6Gのアプリケーションとして期待されているKIOSKモデルやFemtocell等の近距離移動体通信への展開が期待される技術です。本成果は1次元のビームフォーミングの実証でしたが、今後は2次元アレイ化よる２次元ビームフォーミングの実証やアレイ数を増やすことによる通信距離の拡張等に取り組みます。また利用用途に応じた受信モジュールの開発にも取り組み、従来よりも10倍以上の伝送容量を有する無線通信の実用化をめざします。

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NTTニュース 

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NTT、2023年3月に「IOWN」サービスを提供開始

NTTは2022年11月14日、同社がグループ全体で取り組む「IOWN（アイオン：Innovative Optical and Wireless Network）」サービスを2023年3月から提供開始すると発表した。
 

　記者説明会では代表取締役社長の島田明氏が登壇し、光技術を用いて「低遅延」「大容量化」「低消費電力」なネットワークの実現を目指すIOWN構想と、それを実現するための主要技術や2030年までの開発目標を説明した。
　島田氏は説明会の冒頭、「データドリブン社会では、扱うデータ量やデータセンターの消費電力が大幅に増加する。例えば、データ量は動画をフルHDから16Kに高精細化すると約750倍に増加。国内のデータセンターの消費電力は2030年には2018年比で約6倍と大幅に増加する」と述べた上で、IOWNの役割について「大容量ストレージや映像のストリーミングサービスは現用のネットワークでも対応可能だが、今後発展するであろう自動運転技術やVR（仮想現実）／AR（拡張現実）などを普及させていくためにはさらなるネットワークの発展が必要になる。このような『大容量化」『低消費電力」『低遅延』などの課題をIOWNが解決する」と説明した。
　2023年3月から提供を開始する「IOWN1.0」は、ネットワークから端末までE2E（End To End）で光技術を活用するAPN（オールフォトニクス・ネットワーク）サービスとして提供される。100Gbps（ギガビット/秒）専用線のサービスの一部として組み込まれ、利用者はネットワークを既存サービスの200分の1の遅延で利用可能で、光ファイバー1本あたりの通信容量も従来の1.2倍になる。活用場面としては、医療用ロボットを手掛けるメディカロイドの手術支援ロボット「hinotori」と連携した低遅延かつ揺らぎ（ジッタ―）の少ない遠隔医療の実現や、化学プラント内のメンテナンス作業の効率化などを想定している。
　IOWNの今後について島田氏は「APNと並行して光電融合デバイスを活用し、2025年にはIOWN2.0、2029年度にはIOWN3.0、2030年にはIOWN4.0と、さらなる低遅延、低消費電力化を目指す」とした上で、「IOWNを標準化していくためには装置メーカーやデバイスメーカーの協力が欠かせない。海外メーカーも含めてIOWN構想に賛同してくれる企業との連携を模索していくほか、データセンターなど実際に活用する企業とも連携して研究開発を進めたい」とパートナーシップの必要性を強調した。

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2nm世代の国産化へ、国内8社出資の製造会社Rapidus始動

経済産業省は2022年11月11日、2nmプロセス以下の次世代半導体の製造基盤確立に向けた研究開発プロジェクトの採択先を、ソニーグループやキオクシアなど国内8社の出資で設立した半導体製造企業Rapidus（ラピダス）に決定したと発表した。
Rapidusは、キオクシア、ソニーグループ、ソフトバンク、デンソー、トヨタ自動車、NEC、NTTおよび三菱UFJ銀行の計8社の出資で2022年8月に設立した半導体製造企業。取締役会長には元東京エレクトロン社長の東哲郎氏が、代表取締役社長には元ウエスタンデジタルジャパン社長の小池淳義氏が就任している。
 

IBMと連携、先端ロジックファウンドリーの事業化目指す
　経産省はRapidusについて、「次世代半導体の量産製造拠点を目指すため、国内トップの技術者が集結し、国内主要企業からの賛同を得て設立された事業会社」としており、今回、ポスト5G基金事業における次世代半導体の研究開発プロジェクト（開発費：700億円）の採択先として決定した。
研究開発拠点「LSTC」との2本柱で「10年の遅れを取り戻す」
　経産省は、2nmプロセス以下の次世代半導体設計、製造基盤確立に向けた研究開発拠点「LSTC」（Leading-edge Semiconductor Technology Center）を2022年内に立ち上げる予定で、Rapidusは、将来の量産体制立ち上げを見据えた量産製造拠点と位置付ける。今後、LSTCとRapidusの二本柱で開発と生産を進め、日本の半導体産業の競争力強化を目指す。

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NECら，LiDARによる滑走路異物検知を実証実験

日本電気株式会社NECと株式会社南紀白浜エアポート 南紀白浜エアポートは、南紀白浜空港における滑走路の点検業務の効率化や精度向上に向け、「長距離3D-LiDAR」を活用して滑走路上の異物検知を行う実証実験を本年4月から実施します。 

「長距離3D-LiDAR」は、レーザー光を照射し物体からの反射光を捉えることでその物体までの距離を測定する技術である3D-LiDARに、長距離・大容量光送受信技術と3D点群データ解析技術の2つのNEC独自技術を組み合わせたセンサシステムです。通常の3D-LiDAR では200m前後の検知が、最長1kmの長距離で検知可能となります。さらに、レーザー光は暗闇でも測定可能なため、夜間時間帯の異物検知が可能となります。
現在、滑走路の定時点検業務は1日2回滑走路全面を車両で往復し、職員が目視で異物が無いことを確認しています。今回、「長距離3D-LiDAR」を活用することにより、レーザー照射機器から1km圏内にある異物の位置や距離だけでなく、形状までが数センチ単位で立体的に管理端末の画面上に表示され確認することが可能になります。さらに、レーザー光により飛行機の運航が比較的少ない夜間時間帯での異物検知点検が可能となり、日中の時間帯を他の業務に割り当てることができます。これらにより、職員の目視確認の省力化や確認作業時間の短縮化などの業務効率化、および検知精度の向上を評価・検証します。
なお、1km先まで認識が可能なためレーザー照射機器1台当たりの対応範囲が広く、レーダ活用の検知システムに比べ機器の設置台数が減り、設置や運用などのトータルコストの削減も期待できます。

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三菱電機、14Tbps光空間通信で宇宙・空・海のカバレッジ拡張をめざす

光空間通信の大容量化は、将来の衛星通信やモバイルバックホール、航空機・船舶での適用で期待されている。例えば、宇宙ではデータ中継用衛星間で1.8Gbps光空間通信が2014年から運用されている。また、モバイルバックホールで使われているマイクロ波通信と比較して、機器の小型化、そして通信容量の増加を実現する技術として注目が高まっており、B5G/6Gカバレッジ拡張におけるマイクロ波の補完が想定されている。

　三菱電機は、この光空間通信技術の開発成果として「マルチ開口アイセーフ送信器による14Tbps光空間通信のフィールド実証」を発表しており、OFC2021のポストデッドラインにも選ばれている。同実証では、Class1の安全性を実現した14Tbps信号を、屋外にて220m伝送し、30分間のエラーフリーを確認したという。 

　三菱電機がフィールド実証した技術のポイントの一つは、14Tbpsという大容量で空間を伝搬する、送信パワーの高いレーザの安全性だ。例えば、衛星同士の通信のような宇宙空間のみの伝搬ならば一般社会へ影響は無いが、地上と衛星間、モバイル、航空機・船舶といった一般社会に関わる空間での伝搬では、レーザの安全性は必要になる。そこで三菱電機は、一番安全な基準であるClass1の要求を満たす14Tbps光空間通信を実証したという。

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