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NTT Network Innovation Laboratories NTT未来ねっと研究所

沿革

 NTT未来ねっと研究所は、新しい通信産業の創出に資する研究開発を目指して、光・無線・ネットワーク・ソフトウェアなど、物理レイヤーからアプリケーションレイヤーまで広範囲の研究者を結集して、1999年に設立されました。平仮名「ねっと」には、『多彩な研究者の自由な発想とストレッチする活動を通じて通信新時代の創出に貢献したい』という思いが込められています。
 当研究所には、それら各分野における長年のNTT研究開発によって培われた技術と経験が脈々と継承されています。

未来ねっと研究所の沿革

 「通信のデジタル化」を目指したINS構想の時代には、光ファイバ伝送・マイクロ波中継伝送など、世界をリードする実用化開発成果をあげました。また、「21世紀のサービスビジョン」を掲げたVI&P構想の時代に手がけたSDH/SONET伝送方式・WWW・携帯電話などは、いま大きく花開いています。さらにメガメディア構想の時代には、光増幅中継・波長多重(WDM)伝送・FTTH・無線LANなど、現在の社会生活と切り離せない技術を世界に先駆けて研究開発してきました。
 こうした技術と経験を結集して、今も生活を変革するようなコミュニケーション手段の研究開発を進めています。

用語集

光通信

■光ファイバ伝送

 NTT研究所における光通信の研究開発は、1976年に32Mb/sで始まり、1982年には単一モード光ファイバを使用した400Mb/sのF400M伝送が実用化されました。その後、分散シフトファイバとDFBレーザを利用して伝送速度をあげ、1.6Gb/s、2.4Gb/s、10Gb/s、そして現在では100Gb/s以上の光伝送システムの実用化研究開発に取り組んでおり、導入されはじめています。

■光増幅中継伝送

 長距離での光伝送では、信号が弱くなる前に受信機で受けて整形し再度送信する再生中継が必要になります。光ファイバの損失が小さいにしても、100km伝わると1/100以下になり、ついには受信できなくなります。そこで光をそのまま増幅するために開発されたのが光増幅器EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)です。NTT研究所では世界初の長距離EDFA中継伝送実験(1989年)、世界初のレーザダイオード励起の小型EDFAの開発など、先駆的な研究開発を行い、光増幅器だけで320km伝送できるFA10G方式の実用化(1996年)を先導しました。

■WDM伝送(波長多重伝送)

 1本の光ファイバ中に波長(色)の異なる光を同時に通すことによって通信容量を増やす技術で、NTTでは10Gb/sで80波の伝送が実用化されており、さらに実験室では1000波以上を同時に伝えることができるようにしました。また1,000台のレーザを並べて調整するのは大変なことなので、1台のレーザーから同時に1000波以上を発生させる光源も開発しました。

■光パス制御

   WDM伝送で実現される広い伝送帯域を柔軟に割り当てして効率良く利用するために、各々の波長を仮想的なファイバとみなす「波長パス」の概念を提唱して現在のフォトニックネットワークの礎を築き、IPと光スイッチを融合させた光GMPLSルーターなどの研究開発を行ってきました。

■ディジタルコヒーレント

  光ファイバ1芯あたり100Tbps級の大容量光伝送システムの実現を目指して、大規模デジタル信号処理技術によって光の波としての性質(コヒーレンシ)を最大限に引き出し、伝送効率の飛躍的な向上を実現するデジタルコヒーレント光伝送技術の研究開発を行っています。実用化へのキーデバイスとして、極めて高速なデジタル信号処理が可能で、かつ消費電力の少ない、1億ゲートを超えた大規模DSP(Digital Signal Processor)を開発しています。

■空間多重光伝送

   既存の単一モード光ファイバの伝送容量限界(周波数利用効率の飽和、光入力パワー制限)を克服して更なる大容量化、1芯あたり1P(ペタ)bpsを超え伝送距離1000Km以上を実現するため、1芯のファイバーに多数のコアを配置するマルチコア伝送や、1つのコアに複数の伝送モードを用いるマルチモード伝送の研究を進め、システム・部品技術を検討しています。

ネットワーク・基礎

■SDH(Synchronous Digital Hierarchy)

 光ファイバを用いた高速デジタル伝送方式の規格です。Hierarchyの名が示すとおり、低速回線を階層的に積み上げて高速で信頼性に優れたネットワークを構築できる仕組みで、長距離通信網の光インタフェースとして広く普及しています。NTTをはじめ日米欧で最先端の光通信技術を保有する通信事業者がITU(国際電気通信連合)に集まり、国際標準SDHを作り上げました(1988年)。

■ATM伝送

 ネットワーク全体が同期して通信する従来のSDH伝送方式とは異なり、マルチメディア時代の様々な形式のデータを効率的に伝送できる非同期式のATM(Asynchronous Transmission Mode)方式を用いた伝送システムを開発して実用化しました。音声、映像などのさまざまな情報を「セル」と呼ばれる53Byteのブロックに分割して転送することにより、NTTグループのサービスにおける高速・広帯域の通信ニーズに対応しました。

■高速データ転送処理

 ブロードバンドサービスを実用にするためには、光伝送技術の進化により通信帯域を広げることと共に、端末・アプリケーションまでを含めた通信システム全体の高速化技術が重要です。計算機システム同士のメモリ空間で直接データ転送を行うことでCPUボトルネックを解消する技術の開発や、ATM伝送やIP伝送における通信プロトコル処理のハードウェア実装による高速化技術の研究開発を行いました。

■超高精細映像伝送

   医療や印刷、映画のような精緻な映像を通信するために、HDTVの4倍の空間解像度と2倍の時間解像度を持つ超高精細画像(SHD:Super High Definition Image)を提唱し、その伝送に必要なリアルタイムコーデック、ロバストIP伝送システムを研究し開発しました。この技術は4Kディジタルシネマに発展し、その普及に大きく貢献しました。また4Kライブ伝送のために開発した誤り訂正符号はMPEGの次世代トランスポート国際規格MMTにも採用されました。

■NW仮想化

   柔軟かつ迅速なサービス提供や設備/運用コストの低減を目指し、SDN(Softweare Defined Networking)やNFV(Network Function Virtualization)など、ネットワークのソフトウェア化の研究開発を進めています。SDNの代表的なプロトコルであるOpenFlowに対応したソフトウェアスイッチ「Lagopus(ラゴパス)」は、ハードウェアスイッチに匹敵する10GbE超級の高速性を実現し、産業や公共の基盤、医療や防災などの多様な用途に合わせて、ICT環境を動的かつ迅速に構築することを可能にします。

■エッジコンピューティング

  ネットワークの周縁部(エッジ)など、センサなどの端末の至近に演算処理リソースを配備し、クラウド/データセンタや端末と処理を分担・連係させることで、映像解析による制御など大量情報を地域毎に処理することが求められるIoTアプリケーションの世界に対して、低遅延化や通信トラフィック最適化といった課題を解決する技術の研究開発を進めています。端末−エッジ−クラウド/データセンタの垂直分散コンピューティングによりICTリソースを高度に活用する新たな垂直分散処理システムプラットフォームと、その上で動作するサービスを効率的に開発する支援技術の開発に取り組んでいます。

無線

■マイクロ波中継

 山頂付近の塔の上にいくつかのアンテナが反対方向を向けて据え付けてあるのが、マイクロ波回線用のアンテナです。電話中継やテレビジョン中継に用いられ、日本の情報通信を支えています。1968年には世界で初めてのデジタル方式を、1989年には世界初の256QAM変調を用いたマイクロ波システムを開発し、実用化しました。

■衛星通信

 1983年に日本最初の商用通信衛星CS-2が打ち上げられ、世界で最初の準ミリ波帯(30/20GHz帯)を用いた衛星通信方式を実用化しました。さらに小笠原諸島への安定な通信手段の提供を実現し、この衛星回線によって自動即時方式となり、これによって全国のダイヤル即時化が完了しました。1995年にはNTTの所有する通信衛星N-STARが打ち上げられ、衛星通信の大容量化・経済化を可能とするマルチビーム衛星通信技術が用いられています。

■モバイル通信

 移動通信の研究開発は1950年後半に開始され、1979年に800MHz帯自動車電話を実用化しました。1980年当時の移動機は体積1500ccの大きさでありましたが、1989年には400cc/600gの携帯電話機、1990年にはさらに各部品の小型化・LSI化など徹底的な小型化を進めて150ccの世界最小・最軽量(当時)のムーバを開発し、携帯電話の爆発的な普及のきっかけとなりました。さらにPHS(Personal Handy phone System)を開発し、1995年にサービスを開始しました。これによって「いつでも、どこでも、だれとでも」電話をすることが可能となりました。ケータイ、PHSの技術はNTTドコモに引き継がれています。

■無線LANアクセス

 インターネットの普及に伴って無線アクセスシステムのブロードバンド化が必要になりました。その代表的なものが高速の無線LANです。1999年に米国標準化組織であるIEEE802委員会で、高速無線LANの標準規格として5GHz帯を使用するIEEE802.11aが承認されました。この規格は、NTTと他社との共同提案に基づいたOFDMという無線伝送技術が採用されています。

■IoT/M2M無線アクセス

 無線アクセスをどこでもあまねく使える:ユビキタス化するための基盤技術の研究開発を進めています。IoT向けの無線アクセスとして広域・低速で通信可能なLPWA(Low Power Wide Area )の利用期待が高まっています。LPWAの通信の信頼性を高め、人と違い動かないIoT端末の圏外状態をなくす電波到達性向上技術に取り組んでいます。さらに画像分析技術の発展とともに高まる高精細映像をIoTとして活用すべく、ミリ波伝搬制御技術に取り組んでいます。

■ミリ波非接触伝送

 無線アクセスをさらにブロードバンド化する研究開発を進めています。小型・高集積ミリ波無線モジュールを用いた無線装置の研究開発を推進し、ギガバイト級の大容量コンテンツを携帯端末に瞬間転送可能なミリ波(60GHz)非接触高速転送を実現しました。さらに無線通信の容量を飛躍的に拡大する軌道角運動量(OAM: Orbital Angular Momentum)を活用する伝送技術の研究開発を行い、テラビット級無線伝送の実現を目標に技術課題にチャレンジしています。

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