Research

極限環境とは，水中や深宇宙のように，通常の通信技術がそのままでは使えない環境のことです．例えば水中では電波がほとんど届かないため，音波（音響通信）や光（可視光通信）を使った通信が必要になります．一方で深宇宙では，非常に長い距離を超えて情報を伝えるために，光を用いた高効率な通信技術が重要になります．久野研究室では，この効率的な通信を行うために極限環境で送受したい情報や実現したいタスクが限られていることに着目し，AIを用いたセマンティック通信を行うことを検討しています．セマンティック通信とは，すべてのデータを正確に送るのではなく，伝えたい意味・意図を重視して情報を伝える新しい通信の考え方です．

5Gに代表されるモバイル通信システムでは，無線基地局は信号処理を担う機能部とアンテナ部に分離され，その間は光ファイバによって結ばれます．この区間はモバイルフロントホールと呼ばれ，極めて大きい通信容量が要求されます．フロントホールでは，無線信号をそのまま光の搬送波に乗せて伝送するAnalog Radio over Fiber（A-RoF）と呼ばれる方式や，無線信号を一度デジタル信号に変換するDigital Radio over Fiber（D-RoF）と呼ばれる方式など，多種多様な方式が検討されています．久野研究室では，このフロントホールの効率的な構成方法を検討しています．

光アクセス通信システムとは，通信事業者の局舎からユーザ宅までを扱う通信ネットワークシステムです．現在，マス向けにはPassive Optical Network（PON）と呼ばれる光ファイバと光スプリッタを組み合わせたネットワークが用いられています．これにより一本の光ファイバを共有することで低コスト化を図っています．将来的に，PONの大容量化が求められており，国際標準化団体であるITU-Tより，50Gbpsを超える容量を持つVery High Speed PON（VHSP）の標準化が現在進んでいます．久野研究室では，VHSPシステムに関連するシステム設計を行っています．

光ファイバ通信システムには，2010年代頃からデジタルコヒーレントと呼ばれる技術が導入されるようになりました．デジタルコヒーレント技術を利用すると，光波の複素包絡線の振幅と位相を間接的に参照できます．つまり，無線通信で用いられてきた直角位相振幅変調（QAM）方式や直交周波数分割多重（OFDM）方式の利用が可能となりました．その中でも，光固有値変調はかなり特殊な方式です．光波の固有値を利用して変調を行うと，変調信号の振幅や位相が大きく変化しても，光ファイバ中の信号歪みの影響を全く受けなくなります．このように一見すると，理想的な変調手法だと感じますが，利用するには様々な課題をクリアする必要があります．久野研究室では，その課題の中でも，どんな固有値を用いればいいかAIを使って最適化問題に取り組んでいます．

我々の身の回りに当たり前のように存在するLEDを使って通信を行う仕組みを検討しています．ヒトの目に見えない速さでLEDを点滅させ，その様子をカメラで取得すると変調された信号が浮かび上がってきます．このような通信システムは，光カメラ通信システム（OCC）と呼ばれます．久野研究室では，新たなカメラデバイスやAI技術を用いたOCCシステムの研究を行っています．