100Gテクノロジーが直面するコストの課題

高解像度 (HD) ビデオ、オンライン ゲーム、ビデオ会議などの高帯域幅サービスが従来のネットワークに挑戦する中、ネットワーク帯域幅を緩和するテクノロジーとしての 100G は、オペレータの新たな希望となっています。

100G産業チェーンは成熟し、すべてのコンポーネントとサブシステムは複数のメーカーによって商用化され、市場も100Gシステムのサポートを必要としています。バックボーンネットワークは100G時代へと完全に移行していくでしょう。2013年初頭から、100Gの焦点は実験段階から100Gネットワークの導入へと移り、商用化が始まりました。

100Gの4つの技術的課題

100Gはすでに実現されていますが、100G伝送技術には4つの技術的課題があります。

まず、消費電力が高い。100G技術の実現メカニズムは複雑で、光受信機はコヒーレント受信とDSP処理を必要とし、キーチップにはASICが搭載されていないため、100Gシステム全体の消費電力が高くなる。100G技術を大規模商用化する際には、波長ごとの平均消費電力が依然として解決を待つ問題となっている。現在、波長あたりの消費電力は200Wを超え、フレームあたりの平均消費電力は7000Wで、3つのフレームが必要となる。明らかに、28nmプロセスは消費電力の削減に役立つが、28ナノメートルの100Gソリューションは存在しない。また、光エネルギーの消費量は大きくないが、次世代光ファイバトランシーバの使用量が大幅に増加するため、消費電力の削減が不可欠となっている。

2つ目は、特に光回路と光電統合の分野における統合です。レーザー、光ファイバー増幅器、波長分割多重（WDM）、送受信機といった大容量の能動・受動光デバイスをネットワークに導入することで、高度な統合を実現するにはどうすればよいでしょうか？半導体技術を用いてCWDMとレーザーを統合することは可能でしょうか？

3つ目はテストです。100Gテストの課題には、導入された100Gシステム信号の品質評価と、導入後のシステム保守が含まれます。100Gは偏波多重方式を採用しており、信号スペクトルが広いため、一般的なOSDRなどのテスト機器ではリアルタイムテストが不可能で、レーザーを遮断する方式しか採用していません。リアルタイムテストをどのように実現するかは、業界の今後の研究課題であり、今日の多くのオンラインテストシステムは研究する価値があります。

4つ目は、将来的な研究が少ないことです。現在の伝送システムを、従来のネットワーク管理からユーザー指向の管理へと段階的に移行させるにはどうすればよいでしょうか？物理リソースを迅速かつ効率的に割り当てるにはどうすればよいでしょうか？

鍵となるのはコストの問題だ

100Gが現在大規模に導入されていない主な理由は、機会費用が相対的に高すぎることです。100G時代の光モジュールのコストは非常に高く、主流のCFPモジュールの実売価格は1万ドルを超えています。光モジュールのコストという点では、100Gモジュールは10G光モジュールの数倍も高くなります。そのため、メーカーはチップの統合、統合型光モジュールの小型化、そしてシステム設計に継続的に取り組み、製品全体のコスト削減を実現する必要があります。

特に光モジュール技術に関しては、この部品のコストが 100G システム全体のコストの鍵となり、光モジュール自体は消費電力の制御やボード統合の向上といった課題に直面しています。