【技術】光ファイバー1本の伝送容量を6倍（576チャンネル分・総容量1.3Tbps）に拡張、Beyond 5G/6Gに向けてKDDI総研が実験成功

光ファイバー無線技術を用いた基地局アンテナの収容構成

光ファイバー伝送容量を6倍に拡張、Beyond 5G/6Gに向けてKDDI総研が実験成功
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KDDI総合研究所（以下、KDDI総研）は2022年3月23日、無線信号波形を光アナログ伝送する「光ファイバー無線技術」において、多重数を拡張することで1本の光ファイバーで伝送する無線信号の数を同社従来技術比で6倍とする伝送実験に成功したと発表した。

本実証は2021年10月に実施され、発表時点で世界最大となる576チャンネル分・総容量1.3Tbps（テラビット毎秒）の伝送に成功したという。なお、576チャンネルは、5Gのミリ波用周波数として割り当てられた28GHz帯における帯域幅400MHz、サブキャリア変調方式64QAMの無線信号を基準としたチャンネル数。

光ファイバー無線技術とは、電気-光変換器により無線信号波形を光アナログ変調することで、光ファイバー伝送路を介して無線信号を伝送する技術で、受信側では、受信した光信号を光-電気変換器により元の無線信号を再生する。

今回の実験成功により、1本の光ファイバーで最大576拠点分の基地局アンテナを一括収容できることになる。多数の基地局アンテナを分散配置することでユーザー1人ひとりに最適な通信環境の提供を目指すBeyond 5G/6G時代の無線ネットワークを、より少ない光ファイバー数で効率よく構築できることが期待される。

Cell-Free massive MIMOを支える技術に

KDDI総研ではBeyond 5G/6G時代に向けて、多数の基地局アンテナを連携させることで干渉や遮蔽による影響を最小限に抑えることができる「Cell-Free massive MIMO技術」の研究開発を進めている。この実現には、分散配置された多数の基地局アンテナをより少ないファイバー数で効率的に収容できるモバイルフロントホール回線と、その伝送技術が求められていた。

今回、KDDI総研が行った実証では、マルチコアファイバーを用いた空間多重、光の波長多重、さらに複数無線信号の周波数多重を組み合わせ、多数の基地局アンテナに向けた無線信号を1本の光ファイバーで一括送信する、光ファイバー無線技術の伝送実験に成功した。

長さ12.8kmの標準外径4コアマルチコアファイバーを伝送路に利用し、8波長多重された光アナログ変調信号を各コアで伝送。光アナログ変調信号には、5G無線システムのミリ波帯で用いられる帯域幅400MHzの無線信号18チャンネル分を周波数多重したIFoF信号を用い、合計で576チャンネル分（4コア×8波長×18チャンネル）、総容量1.3Tbpsに相当する無線信号を1本の光ファイバーで多重伝送できることを明らかにした。

これまで、5Gミリ波相当の無線信号を用いたIFoF信号多重伝送では、KDDI総研が2021年1月に実証した96チャンネルが最大だったが、今回の実証で、多重数をさらに6倍に拡大したことになる。

光ファイバー無線技術によるモバイルフロントホールは、無線信号をデジタル化せずアナログ波形のまま伝送する方式であり、KDDI総研はこの伝送方式を、デジタル化に伴うモバイルフロントホール区間の容量増大の課題を解消することができる方式としている。

今回の成果により、Cell-Free massive MIMOの基地局アンテナを多数設置するにあたり必要な光ファイバー数を大幅に削減でき、Beyond 5Gに向けた無線ネットワークの構築を低コスト化できることが期待され、また、光ファイバー無線では無線信号処理を集約局側に集中することで基地局アンテナ側の処理を軽減できることから、基地局アンテナ装置の省電力化への寄与も期待されるという。