Open ROADMの技術について

はじめに

本記事では、光伝送に関する標準仕様であるOpen ROADMの技術についてまとめます。

本記事で取り扱う範囲

ROADMについて

ROADM（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer）は光伝送装置の一種です。多重波長の光信号を最適な伝送経路をリモートで選択・切り替えることが可能な高度なデバイスです。

ROADMには課題があります。それは、メーカーごとに独自の仕様で作られている場合、ベンダロックインが発生してしまうことです。
ベンダロックインが生じると、例えば富士通社のROADMとNEC社のROADMを直接つなぐことができなくなってしまい、柔軟性が欠けてしまいます。

Open ROADMの概要

Open ROADMは上記のような課題を解決するため、光伝送装置をメーカーに依存せず繋ぐための標準仕様のことです。Open ROADMには以下のような特徴があります。

Open ROADMの技術要素

Open ROADMを支える技術要素は、大きく分けて下記の2つに分類されます。

• 光の物理的なルール（データの送り方）
• ソフトウェアの共通言語（装置の操り方）

これらが標準化されているため、例えばA社のトランスポンダ（端末）から出た光を、B社のスイッチ（ROADM）が正しく認識して中継できます。

物理レイヤー（光伝送）の技術要素

• デジタルコヒーレント技術 (Digital Coherent):
  光の振幅だけでなく位相（波のズレ）も利用して情報を乗せる超高速伝送技術です。Open ROADMでは、400Gbpsや800Gbpsといった高速信号の変調方式（16QAMなど）を共通化しています。

• 共通FEC (Forward Error Correction / 前方誤り訂正):
  伝送中に発生したデータの化けを、受信側で計算して直す技術です。メーカーごとに計算式が違うと通信できないため、Open ROADMではoFECなどの共通アルゴリズムを採用し、他社製品間でもエラー訂正ができるようにしています。

• 波長割り当て (Flexible Grid):
  光の通り道を固定の幅で区切るのではなく、通信量に合わせて柔軟に幅（スロット）を調整する技術です。これにより、光ファイバーの帯域を無駄なく使えます。

制御レイヤー（ソフトウェア）の技術要素

• YANGデータモデル:
  装置の設定情報を記述するためのテンプレートです。Open ROADMプロジェクトでは、ROADM、トランスポンダ、光増幅器などのあらゆる装置の構成をYANGモデルで定義しています。

• NETCONFプロトコル:
  APN-C（コントローラ）が各装置（APN-G/T）に対して、YANGモデルに基づいた設定を書き込んだり、状態を取得したりするための通信プロトコルです。

• 光パスの計算アルゴリズム:
  光は物理的な性質上、距離が長くなると信号が劣化します。Open ROADMでは、信号の劣化度合い（OSNR：光信号対雑音比）を共通の計算式で予測し、接続の可否を判断できるようにしています。

ハードウェア・インターフェース

• 可変波長トランシーバ:
  出力する光の波長を自由に変えられるモジュールです。APN-Cからの指示一つで、使用する波長を瞬時に変更します。

• WSS (Wavelength Selective Switch):
  ROADMの心臓部で、特定の波長だけを取り出したり（Drop）、別の方向に曲げたり（Route）する光学素子です。

Open ROADMとIOWNの関係

IOWN Global Forum内で検討されているOpen APNはOpen ROADMの仕様をベースの一つとしています。Open APNの技術はOpen ROADMのような標準化仕様を採用しながらアーキテクチャを定義しています。