【光Ethernetの歴史と発展】200Gのシリアルと800GのWDM、どっちが先に100万ポート出荷を実現できるのか？【ネット新技術】

新規性には乏しいが確実に実現できる「800G LR8」

　「800G LR8」は、100G×8のLWDMとなっている。このアイデアは、送信側に8対のレーザー光源（それも冷却が必要）という点ではコスト増になる。しかも、Chromatic Dispersion Limit（前回も触れた通り、あえて訳せば「色分散限界」）に引っ掛からないようするため、波長は1273.54～1309.14nmの間の35nmほどと狭い範囲に、8つの波長を通すため、各波長の差は5nm前後とかなり狭い。必然的に、WDMのMUX/DEMUXのコスト上昇につながる。

　その一方で、レーザー光源そのものは既存の800Gのものでいいし、DSPも400Gの延長で行ける（何なら400GのDSPを2個並べてもいいからだ）ということで、新規性には乏しいが、確実に実現できるソリューションである。

技術的には一番確実性が高いというか、既に実証済みの技術で固めた案と言える

低コスト化は期待できるが、大幅削減には至らない「800G LR4」

　次が「800G LR4」。こちらはレーンあたり200Gにすることで、4波長のDWM構成を取る手法である。光源は1295.56～1309.14nmと引き続きLWDM方式を取るが、波長の間隔を狭めることで、シンボルレートが上がってもChromatic Dispersion Limitの影響は最小限に抑えられるとしている。

　レーザー光源も4つで済むから、その分消費電力とコストは抑えられる。その一方、200Gを使う関係で技術的には当然チャレンジになる。レーザー光源とDSP、どちらも新規開発が必要になるからだ。WDMのMUX/DEMUXについては、波長の数が減る分低コスト化を期待できる一方で、波長の間隔はさらに厳しくなるので、大きくはコストが下がらないと想像される。

厳密に言えば「800G LR8」より波長の間隔が短い（4.5nm程度）。それもあってFECの強化が必要と予測されている。

Coherentを利用した「800G LR1」

　Coherentを利用した「800G LR1」については、前回細かく説明しているので割愛するが、C-Bandを利用できる分、光ファイバーの減衰は少なく、10kmの到達距離を確保するのはそう難しくないだろう。

　その反面、DSP周りやモジュレーター周りが高コストになることは必須だ。まだ、800Gに関してはOIF Forumでも実現していないので、技術的面でのチャレンジがある点も懸念事項の1つである。

「Coherent 400G」の2波長をWDMでやる「800G LR2」

　800G LR1をもう少し手堅い方法で実現しようというのが、第4案の「800G LR2」である。まさかのCoherent 400Gの2波長をWDMという、なんというか猛烈な力技である。

　コスト面はどう見ても800G LR1より割高になるのは間違いない（WDM MUX/DEMUXまで必要になるし、光源も2つ必要）し、消費電力も端的に言って400ZRの2倍以上になるなど、問題点は多い。

　その一方で、端的に言えば400ZRを2つ並べれば実現できる（もちろん上位層で細工は必要だが）というあたり、実現可能性が高いのは事実である（電力の問題さえ何とかなれば、という条件付きではあるが）。

ただし、C-Bandを使うとなると波長の間隔をそれほど広げられないため、この試案では1547.72nmと1548.51nmと波長の差が非常に少なくなっている

SHDを使用して、1対の光ファイバーで送受信を可能に

　5番目の案はすごいモノが出てきた。構成としては第3案に近いCoherentであるが、ここに「SHD（Self-Homodyne Detection：自己ヘテロダイン検波）」を使おう、というものだ。

　SHD自身は以前から研究されている手法であり、Coherent通信の一種である。「HD（Heterodyne Detection」に分類される第3・4案の場合は、信号光とは別に「LO（Local Oscillator）」と呼ばれる連続光を用意し、信号光とLOを干渉させることで信号光複素振幅を取り出す方式であるが、この信号光と連続光は周波数や位相が完全に一致はしていない。

　これに対してSHDは、LOの周波数や位相を完全に信号光と一致させるというものだ。その結果、信号感度は10～20dB向上し、WDMの利用時には隣接チャネルの干渉を（光→電気信号への変換後に）理想的なフィルタで除去できるため、特にDWDMにおいて有利、波長分散などに起因するひずみを電気回路で補償可能、などいくつかの大きなメリットがある。

受信側には、「ICR（Integrated Coherent Receiver）」と「SVDD（Stokes Vector Direct Detection）」を使う2案が上がっている。つまり、複数の提案が出せる程度にまだ鉄板の方式がない、ということでもある

　もっとも、DWDMを利用した長距離伝送システムならともかく、10kmオーダーの「短距離」ネットワークではまず使われたことがない方式だけに、現実的なコストでの実装が可能か？と言われるとかなり疑問符が付く。

　それはともかく、SHDを利用する方式はレーンあたり200Gとなるので、これを4波長並べてWDMのMUX/DEMUXを噛ませることで、1対の光ファイバーで送受信を可能にしよう、というものだ。

ただし、DAC/ADCの数は増えるし、DSPでの処理はさらに重くなると思われる。

　この方式と800G LR4の違いというかメリットは、波長を広く取れる（CWDMでも対応できる）というものだ。Chromatic Dispersion Limitに起因する歪みや、伝達特性の悪化に対して原理的に強い（というか、DSP段で補正ができる）ため、レーザー光源は使い慣れたものが利用できるし、WDMのMUX/DEMUXも800G LR4と比べれば安く上がると思われる。

SHDを用いると実装難易度は高い一方、難易度が低い案は部品実装レベルに難

　ここまでの5方式について、その特徴をまとめたのが以下となる。

　SHDを用いる5つ目の案は、シンボルレートが低く、自然空冷のレーザーで済むが、アルゴリズム実装の難易度はもっとも高そうだ。反対に、相対的に実装の難易度が低いのは第1・4案であるが、いずれも消費電力やモジュールサイズといった部品実装レベルでの難易度が高い。第2・3案は、ちょうどその中間というあたりだろうか。

要するに、どれを選んでもそれなりに困難さがあることをまとめたかたちだ。あとはどこでリスクを取るか、という話になる