データセンターで光ファイバーを利用!光で低消費電力化!

光ファイバー

ITの進歩とともに年々通信ネットワークのブロードバンド化が進み、通信量は指数的に増大しています。光ファイバー通信ネットワークの整備、3G、4Gに続いていよいよ5Gのサービスが始まると、さらに膨大な通信需要が生まれます。それらを支えるデータセンターと光ファイバーについて紹介します。

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データセンターで光ファイバーが利用されている

高速のブロードバンド通信ネットワークが整備され、多くの人がインターネットを日常的に楽しめるようになりました。当初はテキストデータだけであったものが、写真や動画なども簡単に楽しめるようになっています。またこれまでは各事業所のネットワークにサーバーが設置されていましたが、クラウドコンピューティングに移行し始めています。これらにより、大量のデータをストレージに収め、外部からの通信によって処理するデータセンターが必要となり、年々その規模・数が増えています。5Gのサービスが開始されれば、さらに大量のデータを高速で送受信できるようになりますので、データセンターで取り扱う通信量も指数的に増えると見込まれ、ますますデータセンターの増強が必要となります。

ビジネスでは重要なデータが大量に蓄積され、それらが外部に漏れないように厳重に管理しなければなりません。したがって、データセンターがどこにあるのかも一般には公開されていません。そのため、「データセンターが増えている」と言われても実感が湧かない方もいらっしゃるかもしれませんが、その電力需要からも影響が確認できる規模のようです。東日本大震災以降、日本の多くの人々が節電に取り組み、電力需要を減らすことに成功しています。その中でもデータセンターは数が増えていることもあり電力需要が伸びています。データセンターは、24時間休まず稼働しており、多数の通信機器を高密度に設置しているため、空調などを含めても大きな電力が使用されます。そのため通信機器の消費電力削減は重要な課題となっています。

このままデータセンターが増えていくと、2025年には現在の日本の電力消費全体の6分の1がデータセンターで消費されると予想されています。そのため通信機器の低消費電力化だけでなく、データセンターの建物のエネルギー効率向上などの取り組みもすでに進められています。

通信機器においては、サーバーの消費電力の約3割に相当する配線に関する消費電力を、電気配線から光配線に置き換えることによって削減できるため、電気ケーブルを光ファイバーに置き換える取り組みが進められています。

データセンターで利用される光ファイバー

前述のようにデータセンターがどこに建設ざれて、どのようなデータが置かれているのかは秘密にされていることがほとんどですので、具体的な建物をイメージして説明することは難しいです。しかし、都心に建設されているデータセンターもあります。そのような地価の高いエリアでは、オフィスビルのように高層化して土地を有効利用していると考えられます。通常のオフィスビルよりも非常に多くの通信回線が引き込み済みになっていて、さらに耐震構造や防火設備が強化されています。基本的には人が中で長時間過ごすオフィスよりも、通信機器を収納して電力効率を高めるための構造となっているスペースが多いでしょう。

データセンターの建物内に通信ネットワークが構築されています。専門的な通信機器の種類等はここでは割愛します。ネットワークを大きな木に見立て、太い幹から枝や葉に分かれている構造をイメージしてください。

太い幹の部分には石英製のシングルモード光ファイバーが多く使われています。ネットワークの規模にもよりますが、太い枝にも同様にシングルモード光ファイバーが使われることが多いです。さらに細かい枝の部分には石英製のマルチモード光ファイバーが用いられています。マルチモード光ファイバーは、100m程度以下の光伝送に適しています。最近では10m以下の装置間にも光ファイバーが用いられ始めています。

光送受信用のモジュールと光ファイバーを一体化したアクティブ光ファイバーケーブル(AOC: Active Optical Cable)も用いられ始めています。これは電気信号を光に変換して送信し、受信後に再度電気信号に変換するケーブルで、ケーブルと接続する機器側は電気ケーブル用のコネクターのままで済むため、導入しやすくなっています。

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光ファイバーの需要動向

光ファイバーは長距離の安定した高速通信を行うためには適した伝送路で、NTT(旧 電電公社)が主導して敷設してきました。まずは日本中に多数あるNTTの電話局間を光ファイバーで結び、東京、名古屋、大阪などの都市間も結ばれました。そこで使われた光ファイバーは、もちろんそれよりも前からフジクラなどの日本の光ファイバーメーカーで研究開発されたものです。

光ファイバーは、敷設するとその後はしばらく使用しますので、ある程度敷設が終わると需要が無くなってきます。そのため光ファイバーメーカーは、上記のいわゆる「幹線系」の光ファイバーネットワークが完成に近づくと売り上げが減少してしまうわけですが、2000年代に入ると電話局から各家庭に光ファイバーを引き込んでインターネットなどのブロードバンドを楽しむサービスが開始されたため、光ファイバーの需要が生まれました。

さらに全国でケーブルテレビのサービスも始まりました。これらのサービスはケーブルで多チャンネルの番組を配信します。そして地上波デジタルが始まり、現在は4K/8K放送も始まりました。高画質な放送を配信するには光ファイバーが適しており、これらに先立って光ファイバーの需要が生まれました。

しかし、これらの光ファイバー需要も一段落しつつあり、期待されているのがデータセンターでの光ファイバー需要です。これらはすでに市場が立ち上がっているのですが、国内のデータセンターだけでなく、海外まで視野に入れて各社が事業を進めています。

まとめ

急増するデータセンターと光ファイバーの利用について紹介しました。ネットワークは末端にいくほど総延長が伸びると言われています。人間の動脈と毛細血管の関係と同じですね。

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