Internet Infrastructure Review（IIR）Vol.69
2026年3月

IP over DWDMとは、ルータやスイッチが伝送装置を介さずに、DWDMを利用できるようになる方式です。従来は、ルータとDWDMの光伝送網の間には専用のトランスポンダや波長フィルタ及びアンプによって構成されるOLS（Optical Line System）と呼ばれる機構が必要でしたが、IP over DWDMではこれらの装置のうち、トランスポンダの部分をルータに直接挿入できるPluggable Digital Coherent Optics（DCO） にすることで、ルータと物理レイヤーをより密接に統合します。その結果、ネットワーク構成はシンプルになり、バックボーンの大容量化および増強に要するリードタイムの短縮が期待できます。IP over DWDMがもたらすこれらの効果については、後段で詳述します。IIJではこの技術の商用導入に向けて様々な検証を実施しました。

近年、QSFP-DD/OSFPなどの形態で提供されるDCOが急速に普及し、ルータへ直接挿して長距離伝送が可能となりました。400ZR/OpenZR+といった規格が整備され、専用装置で高価であった従来のトランスポンダの代替技術として注目されています。

400ZR はOIF（Optical Internetworking Forum）^（注2）、OpenZR+ （400G-ZR+）はOpenZR+ MSA^（注3）により実装合意や共通の技術仕様で開発が行われています。しかし、規格化されているからといって「挿せば動く」わけではありません。現実には以下のような課題があります。

IIJでは2021年頃から段階的に検証を開始し、2024年には複数ベンダーのOLS ／400ZRの実機試験を行いました。

JuniperとCiscoの400ZR/ZR+を組み合わせた検証では、以下のような事例が確認されました。

1.についてはDCOに限らずですが、トランシーバには相性問題が存在している場合があります。具体的にはトランシーバのベンダーにより許容される信号波形の品質に差異が存在しており、組み合わせによってはリンクが安定しないなどの問題があります。導入に当たっての検証では利用を想定しているルータとOSバージョンとDCOベンダーごとの結合試験を行いました。その中で特定ベンダーの組み合わせで相互接続した際にOSNR（Optical Signal-to-Noise Ratio）とPRS（Polarization Rotation Speed）と言う光信号品質の劣化が確認され、リンクが安定しない状況が発生しました。

2.についてはApplication Select Code（AppSel）が主に問題となりました。このAppSelと呼ばれるものは、DCOがルータへ対応しているデータレートや変調方式やFEC（Forward Error Correction）の方式をアドバタイズする仕組みです。これらはImplementation AgreementsやSpecificationに具体的な定義がなく、ルータベンダーやトランシーバベンダー実装に依存し期待どおりの変調方式が設定されない、変更できない問題が発生しました。

3.についてはDCOがルータのOS実装で成熟しきっていないなどの理由でタイミングイシュー的にチューニングが反映されない、リンクアップができないなどの事象に直面しました。

こうした挙動は商用導入時のリスクとなるため、IIJでは複数パターンを再現し、現象の切り分けと条件整理を行いベンダーへ修正の依頼や情報の提供などを行いました。

400ZRは20W前後の高発熱となることが一般的で、これらの発熱は機器前方から吸気が行われ、トランシーバのヒートシンクを経由し、機器背面のファンから排気されることで冷却されます。QSFP-DDの400ZR/ZR+ではType 2Aと呼ばれるヒートシンクが通常より分厚いモジュールが採用されることが一般的です。これらは機器前面の吸気を阻害し冷却性能に影響を与えることも分かりました。

図-2は実際に400ZRをルータへ挿入した写真で、ヒートシンクが前面の吸気口へ干渉している様子が見て取れます。これらの機器のエアフロー特性はルータ・スイッチベンダーよりアドバイザリーが出ている場合もあります。

商用環境では上下以外にも左右へ他のトランシーバが挿入されるため隣接ポートの熱がDCOへ伝搬し高発熱となるためケアが必要です。

また、DCOベンダーによる性能差も顕著でした。図-3はDCO2社の温度性能を同条件で比較したものになります。両社で8℃ほどの差が生まれています。温度に関しては搭載機器のしきい値もしくはDCOのしきい値を超えると強制停止がトリガーされるため注意が必要です。

3.2節で述べたとおりIIJでは既存の100G DWDM網が存在しており、既存のOLSへの他社信号接続（Alien Wavelength）での検証を行いました（図-4）。

この構成のメリットは追加投資が不要で、空き波長を有効活用できました。しかし、実際に結合試験を行ったところここでもいくつかの問題点が出ました。

まずTransponderの送信光パワーは+1dBm 〜+3dBm程度に対し、DCOは-10dBm程度の設計が多く見られます。波長ごとの光信号強度に著しく差が存在する場合、アンプの調整難易度が高くなります。

また、既存OLSではColorless Add/Dropを利用していました。Colorless Add/Dropでは挿入損失（Insertion Loss）が大きく、Degreeへの光がフィルタされないため合波された光信号がそのままDCOへ送信されます。DCOは自身の波長を処理するためリンクアップや動作は可能ですが、最大受光レベルがおおむね0dBm前後を受光上限とするDCOが多いため、DCOのチャネルの信号に合わせてチューニングをすると、多くの場合超えてしまいます。

そして、この2つのDCOの送信光パワーの低さとColorless Add/Dropの特性によりBooster Amplifier（送信機側の増幅器）に求められる性能が高くなる結果となってしまいました。同時期にHigh Tx output power（+/-0dBm）タイプについても検証を行っており、そちらであればアンプ調整難易度と最大受信レベルの問題は緩和が可能でした。

検証の結果、これらの課題により既存OLSを利用した400ZR 導入には高い壁があることが確認されました。そのため新たにIP over DWDMへ最適化されたOLSの選定を行いました。最終的に検証環境においては図-5のようなOLSを構成しました。この構成により先述のTransponderとDCOの共存が可能となりました。また、AWGの利用により利用チャネル以外の信号がフィルタされるため、DCOの最大受光レベルを超える問題も解消されました。

しかし、これらの構成で最終的な試験を行っていた際に新たな問題に直面しました。障害試験の一環で片端にてAWGへ光を折り返したところ、対象ではない隣接のチャネルの波長のリンクがflapしてしまう事象が発生しました。

調査したところAWGで本来フィルタされるべき信号が隣接チャネルへ想定以上に漏えいしている事象が確認されました。これにより漏えいしたチャネルが主信号のノイズとなり、品質の劣化が発生し、flapする事象が発生しました。この問題については利用者が1チャネル間違えた波長を設定し接続してしまった場合や、波長自動設定機能のついたDCOによる波長走査スキャンの際に、隣接のチャネルへの影響が発生することになります。そのため、同機種での商用利用の際には隣接チャネルのアサインを禁止するルールの作成や、隣接アイソレーションが十分に取れたMultiplexer/DeMultiplexerの利用を推奨することとしました。

IP over DWDMは従来のDWDMシステムとは異なるいくつかの特徴を持ち、IIJが抱えていた課題の解決策として大きな期待が寄せられました。

最も大きな利点は、増強作業のリードタイムが短縮される点です。事前にOLSの整備が完了していれば、増強時にはトランスポンダと比較して短納期で調達可能な400ZRトランシーバをルータポートへ挿入し、必要な設定を施すだけで済みます。従来のように長納期となりがちなDWDM伝送装置のモジュールを新規に導入する必要がなく、部材調達や構築の期間を大幅に削減することが期待されます。

こうした構成上の変化は、バックボーンの運用コストにも好影響を与えます。従来型のDWDM装置と比較すると、機材コストの低減に加え、消費電力や設置スペースの削減が期待できるからです。た、運用面においてもメリットがあります。従来の光伝送装置は専用OSや独自の管理体系が必要であり、DWDM装置特有のノウハウを持つ運用要員を確保する必要がありました。一方、IP over DWDMでは光品質の確認や伝送状態の監視をルータ側で完結できるため、既存の運用プロセスとの親和性が高く、運用負荷の低減にもつながると考えられました。

こうした理由から、IP over DWDMはIIJが抱えていた課題を解決できるバックボーン構築手段と考え、検証を通してそれを商用ネットワークへ適用するための検討を進めました。

IIJがIP over DWDMの導入先として選定したのは、2025年に新たにコア拠点として構築した大阪北から既存拠点の大阪中央との間で用いるバックボーン回線です。この区間はフィールド検証の結果判明していた要件である、30km以内かつspan-loss 25dB以下という要件を満たしており、400ZRの導入に適した環境であることが確認されていました。また、新設拠点であることから、比較的自由度の高い機器選定・配置が可能であり、新技術の初期導入区間として最適でした。

導入に当たっては、2系統あるファイバー経路のうち片系を従来の100G DWDM装置で構築し、もう片系はIP over DWDMを用いる構成としました。これは導入初期で未知の不具合が発生する可能性を考慮したものであり、IP over DWDMで万一問題が発生したとしてもバックボーンを維持できるように冗長性を考慮した判断でした。

DCOの選定では、400ZRと400ZR+（OpenZR+）が候補として挙がり距離およびOSNR要件を満たすことからより安価な400ZRを採用しました。同時に、出力光レベルが0dBm程度のHigh Tx output power版と-10dBm程度のNormal Power版の比較検討も行いましたが、High Tx output power版ではルータメーカ純正品が存在せず障害切り分けが難しいという懸念があったことからNormal Power版を採用しました。

OLSの設計では、波長帯は一般的なC-bandを採用し波長多重に用いるPassive Filterには100GHz Gridのものを用いました。検証時に確認された隣接波長干渉のリスクを避けるため、本番環境では200GHz間隔でチャネルを使用する構成としました。また、今回のような2拠点間の単純な接続の構成において、ベンダーロックインとなる専用のコントローラを必要とせず、運用負荷を減らすためAmpの自動ゲイン調整機能を備えたOLSを選定するため、メーカエンジニアと密にディスカッションしながら最適な装置を決定しました。IIJでは、こうしたメーカやベンダーとの直接対話を重視し、導入後も技術的な疑問を迅速に解決できる体制づくりを重要視しています。

運用への組み込みにおいては、従来と異なる光品質の監視項目や、400ZR固有の品質しきい値の設定、障害切り分けプロセスの再設計など、新たな運用フローの確立が求められました。従来はバックボーンルータと光伝送装置を扱うチームが明確に分かれていましたが、IP over DWDMの導入によりルータ側が光処理も担うようになったため、使い慣れたルータで状態確認が可能となりハードルが下がった一方で、ルータ運用者にも光伝送の基礎知識が求められるという変化が生じました。このため、監視設定の標準化やトラブルシュート手順の整備が重要となりました。

このような検討・準備を経てIIJではIP over DWDMのバックボーンへの導入を行い、2026年1月現在安定して運用されています。これは事前の入念な検証と設計の検討があったからこそうまくいったものと考えています。

今回の商用導入により、IP over DWDMがIIJバックボーンに対して多くの効果をもたらすことが確認できました。コスト面では、同じ800Gの帯域を従来の100G DWDM伝送装置で実現した場合と比較して、400ZR×2波を用いたIP over DWDM構成では約52%の削減が可能であることが確認されました。これは、400ZRトランシーバ自体の低コスト性だけでなく、伝送装置の構成要素を削減できることが寄与しています。

調達面でも、400ZRは従来DWDM装置より短納期での調達が可能であり、バックボーン増強のリードタイムを大幅に向上させます。また、今回構築したOLSは商用設計で最大22波長まで多重可能であるため、当面の間はトランシーバの追加のみで増強が可能となり、OLSの同区間での追加構築はしばらくは不要と考えています。また、今回は初期から大きいトラフィックが見込まれる区間であったため400ZRを導入しましたが、直近では100G単位の増強が可能なDCOも登場しており、今後は400G未対応なルータや100Gで十分な区間での適用も期待できます。

消費電力の観点でもメリットがあり、800Gの帯域を従来のDWDM伝送装置で構築した場合と比較して、IP over DWDM構成では約10%の削減を実現しました。OLS側の消費電力は使用帯域に依存しないため、今後使用する波長数が増えると省電力化の効果は更に高まることが期待できます。

一方で省スペース性については課題も残りました。今回選定した構成は従来装置と比較して、ややラックスペースを要しましたが、これは機器選定において信頼性や機能性、検証実績を重視した結果でした。今後、既存拠点での導入に際しては設置スペースが限られることも考えられるため、より省スペースな装置選定が重要になると考えています。

総合的には、コスト削減・リードタイム短縮・運用効率化・拡張性向上のいずれにおいても高い効果が得られ、IP over DWDMがIIJバックボーンの拠点間接続を担える技術であることが確認できました。