NantNovaによる宇宙データセンター向け光通信構想
提案概要とネットワーク構成

NantNovaは米国カリフォルニア州を拠点とし、目標は宇宙―地上間の完全統合リンクをマルチテラビット級で実現

宇宙データセンターは、データセンター需要、国家安全保障、エネルギーおよび冷却の観点からの将来性を指摘。

• 提案構成は、地上データセンターから地上局を経由し、Relay OCTを通じてSpace Data Center（SDC）へ接続するもの。

地上局から中継層までの距離は約500～1,000 kmで、この区間が主な技術課題。

SDCはコンステレーションとして構成し、衛星間距離は約5 kmを想定し、短距離のノード間通信ほどスループットを高められるとの考え。

地上局とコンステレーションの同期・接続が必要であり、GEOは中継に加え、テレメトリーおよび制御の機能も担いうる。

LEO、MEO、GEOは高度・速度が異なるため、将来的には3層すべてが役割を持つとの見通し。

大規模ネットワークを単一の地上局でカバーするのではなく、複数の地上局を設け、それぞれを複数のデータセンターに接続する必要があるとの提案。

通信設計と技術課題

SDC側ではラック当たり数百Tbps規模のデータレートを想定しており、現状最高水準として示された200 Gbps級リンクでは地上接続に不十分との認識。

2.56 Tbpsの宇宙光リンク設計例が紹介された。8または16波長レーザーを用い、8チャネルでは各160 Gbps、16チャネルでは各80 Gbpsとし、片方向1.28 Tbps、双方向で2.56 Tbpsとする構成。

約1,000 kmの伝送距離ではコヒーレント通信を想定し、DQPSKが有力候補とされた。ノイズ耐性とビットレート向上が期待されている。

デュアル偏波を用いることで追加の2倍化を図り、変調の生速度を40 GHzとする設計。

長距離リンクには複数開口、すなわち複数の望遠鏡が必要となる可能性があり、高出力レーザーアンプも重要であり、受信光子数がビットレートを左右する。

• 大気乱流への対策が必要。差動検波用のバランスド検出器を用いて大気乱流の影響を多く打ち消せる可能性があるとの見解。
• 地上―宇宙リンクの送信系は、16レーザー・16変調器を合成し、増幅・ビーム拡大・望遠鏡を経て送信する構成。受信系は望遠鏡、追尾機構、Fast Steering Mirror（FSM）、QPD、必要に応じたプリアンプ、波長分離、16チャネルのコヒーレント受信、DSPおよびFECを含む。

NantNovaはDP IQモジュレータを開発しており、DQPSKを可能にする構成として説明。8チャネル・各160 Gbpsの別設計でも合計1.28 Tbpsとなる。

開発中のチップは自社ファブで製造し、宇宙への搭載を想定している。チップサイズとコストの削減を狙う。

地上局コンセプトと開発ロードマップ

光地上局は、10トン超の強化コンテナに搭載する自己完結型システムとして構想されている。

望遠鏡は悪天候時に収納可能。光学テーブルからのレーザーを望遠鏡へ送り、制御、環境制御、フォトニクスおよび電源供給の各機能を備える。

ロードマップとしては、

2025年：フォトニックチップの開発を開始

2026年：サブシステム・プロトタイプを製作中であり、一部を会場近くのブースで展示

2027年：宇宙ではなく地上で地上局間リンクのデモを予定

2028年：単一衛星を用いた軌道上での宇宙デモを行い、伝送レートを試験する予定

2029年：配備および宇宙試験を実施できることを計画中