Research press release

電子工学:既存の銅線インフラが光ファイバーネットワークを補完して超高速ブロードバンドの実現に役立つかもしれない

Nature Communications

Electronics: Existing wiring could help fibre network to deliver ultrafast broadband

現在の銅線インフラが、超高速ブロードバンドに対応するかもしれないことを示唆した論文が、Nature Communications に掲載される。今回の知見は、データ通信の現在のソリューションに代わり得る低コストのソリューションが、特に光ファイバーによるブロードバンドを設置できない地域で実現する可能性のあることを意味している。

100%光ファイバーによるギガビットブロードバンドは、信頼性の高い高速インターネット接続を実現するソリューションであり、現在の銅線を光ファイバーケーブルに置き換える必要がある。しかし、歴史ある都市、大都市、地方の過疎地域などの多くの地域では、この置き換えは実現できないかもしれない。従って、将来のデータ通信には、複数の相補的技術が必要となる可能性がある。

今回、Ergin Dincたちは、ツイストペアケーブル(広く用いられている既存の銅芯ケーブル)の高周波数での挙動が、将来の通信ネットワークで求められる性能を満たすかを調べた。Dincたちは、このケーブルの性能の上限を理論的に研究した上で、必要な周波数で実験を行うのに役立つマイクロストリップバラン(平衡/不平衡モード変換器)という特別に設計したデバイスを採用した。その結果、現在の銅線インフラが1ギガヘルツ以下の帯域幅で動作するのに対して、ツイストペアケーブルは、5ギガヘルツの帯域幅に対応し得ることが明らかになった。Dincたちは、光ファイバーの敷設コストが現時点で過大な地域で現在の銅線インフラを使用すれば、光ファイバーネットワークに対応できるかもしれないという考えを示している。

ツイストペアケーブルが5ギガヘルツの帯域幅に対応できるのは短い距離に限られるが、Dincたちは、短いツイストペアケーブルを使用すれば、100%光ファイバーに基づく技術の実装に役立つかもしれないと強調している。

Current copper wiring infrastructure could support ultrafast broadband, suggests a paper in Nature Communications. The findings mean that alternative low-cost solutions for data communication may be possible, particularly in areas where fibre broadband cannot be installed.

Gigabit full-fibre broadband is a solution to providing reliable and high speed connectivity and necessitates the replacement of current copper wiring with fibre cables. However, this may not be possible in many areas, including historical and metropolitan cities and in sparsely populated rural areas, owing to the high costs involved. Future data communication may therefore require multiple complimentary technologies.

Ergin Dinc and colleagues investigate the behaviour of twisted pairs (existing, widely used cables with copper cores), at high frequencies, which meet the performance required by future communication networks. The authors theoretically study the upper limits of performance on these cables and introduce a specially designed device, a microtrip balun, which helps them perform experiments at the required frequencies. They reveal that twisted pairs can support a bandwidth of 5GHz compared to current copper infrastructure, which operates below 1GHz bandwidth. The authors suggest that current copper infrastructure could be used to support the fibre network by using it in places where fibre deployment is currently too costly.

Although the twisted pairs can only support this bandwidth over short distances, the authors highlight that the use of short segments of twisted pairs could aid the implementation of full fibre technologies.

doi: 10.1038/s41467-022-29631-8

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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