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光ファイバ通信のしくみと光スペクトル測定

2.長距離・大容量光ファイバ通信を実現させるためのキーワード

少ない光ファイバで大量のデータを送信するWDM伝送方式

大量のデータを高速に伝送するためには、伝送速度を上げる方法と、伝送路を増やす方法があります。伝送速度を上げる方法は、ある程度までならば比較的コストのかからないよい手段といえますが、これが数十ギガビット以上の伝送速度になると、現在の電子回路ではついていけないレベルとなります。それならば光ファイバを100倍に、という考えがありますが、古くから敷設されていた光ファイバケーブルは、わずか数ペアの芯線しか入っていないものでした。そこで注目を浴びた技術が、少ない光ファイバで、大量のデータを高速に伝送させることのできるWDM (Wave Division Multiplexing:波長多重方式)という技術でした。

WDM伝送方式のしくみ

それまでの光通信は、一つの光ファイバに一つの光を通し、これを点滅させて信号を送っていました。WDMは、同じ光ファイバに別の光も一緒に入れて送ります。
もちろん、波長が同じであると識別できないので、別の波長の光を入れてやります。
図10にWDMのイメージ図を示します。
赤や青や緑 (実際には可視光ではないのでこのような色はない)といった光を個別に点滅させ、これを1本の光ファイバで伝送します。こうすれば、光ファイバを増やさなくても容量を数倍、数十倍にできるという、画期的な技術です。
このWDM伝送方式は、先に説明した光ファイバアンプとの組み合わせにより、大容量・高速データ通信を実現しました。

WDMのイメージ
図10 WDMのイメージ

光合波器 / 分波器

WDM伝送方式は、1本の光ファイバに複数の波長の光を入れてやる必要があります。その働きをするのが光合波器、その逆の働きをするのが光分波器です。この部品は薄膜フィルタ (Thin Film Filter)を利用したものと、光導波路 (Allayed Waveguide Grating)を利用したものがあります。両方式ともに優れた特長があり、システム構成によって選ばれることが多いようです。

光ファイバ通信のネットワーク構成

図11に光ファイバ通信のネットワーク構成の概念図を示します。
ADSLやFTTHといった通信はアクセス回線と呼ばれています。先に説明したWDM伝送方式は、バックボーンと呼ばれるネットワークで使用されている技術です。これらのアクセス回線とバックボーンとを接続するのがメトロネットワークです。

光ファイバ通信のネットワーク構成概念図

図11 光ファイバ通信のネットワーク構成概念図

DWDM (Dense WDM):
      数十波、数百波の光を使用して、高密度(Dense)の波長間隔で多重化する波長分割多重 (WDM)システム
CWDM (Coarse WDM):
      20nm程度の粗い (Coarse)波長間隔で多重化する波長分割多重 (WDM)システム