FTTH技術の比較：AONネットワークとPONネットワークの違いとは？

Fiber-to-the-home (FTTH)とは、中央ハブから戸建て住宅や集合住宅などの各住居へ光ファイバーケーブルを直接敷設するネットワークシステムです。FTTHの導入は大きく進展しており、加入者は銅線の代わりに光ファイバーを介してブロードバンドインターネットにアクセスできます。高速FTTHネットワークを導入する主な方式には、アクティブ光ネットワーク (AON)とパッシブ光ネットワーク (PON)の2つがあります。では、AONとPONにはどのような違いがあり、十分な情報に基づいて選択するにはどうすればよいのでしょうか？

アクティブ光ネットワーク（AON）とは何ですか？

AON（アクティブ光ネットワーク）はポイントツーポイントアーキテクチャを使用し、各加入者には光コンセントレーターで終端される専用の光ファイバー回線が割り当てられます。AONネットワークは、ルーターやアグリゲーションスイッチなどの電力駆動型スイッチング機器を使用して信号を管理・分配し、各加入者に正確に配信されるようにします。スイッチング機器のスイッチング機能により、入出力信号を宛先へ正確に転送できます。Ethernet技術を採用しているため、AONネットワークには異なるプロバイダー間で相互運用できるという利点があります。ユーザーはニーズに適したデータレートのハードウェアを選択でき、需要の増加に応じて、ネットワークを再構成することなく拡張できます。ただし、AONネットワークではユーザーごとに少なくとも1台のアグリゲーションスイッチが必要です。

アクティブ光ネットワークでは、 アンプ、トランスポンダー、および変調器は、より複雑な通信方式の実現において重要な役割を果たす不可欠なデバイスです。

増幅器

光ファイバーケーブル伝送では、増幅器によって光信号の強度を高めます。増幅器は一般に、アナログ増幅器とデジタル増幅器の2種類に分類されます。主な違いは、前者がより費用対効果の高いソリューションであり、データセンターや病院などの大規模施設を含むさまざまな環境で使用されていることです。もう一方のデジタル増幅器は、LEDエミッターではなくレーザーエミッターを使用し、一部の特定用途向けに高度な機能を提供できます。

トランスポンダ

A トランスポンダ は、信号をある形式から別の形式に変換する光リンク信号変換器です。たとえば、電話回線を使用してTV信号を伝送する場合は、まずトランスポンダーを使用してそのモデルを電話信号に変換する必要があります。この信号変換によりシームレスな接続が可能になり、電話回線を壁のジャックに直接差し込めるようになります。

変調器

変調器は、信号をフォーマットするのではなく、光信号の波長を変更するという点でトランスポンダーとは異なります。この機能は、たとえば、青色の光ファイバーを使用して赤色のレーザービームを伝送する必要がある場合に便利です。この場合、変調器は赤色のレーザービームを青色のレーザービームに変換し、光信号と光媒体との互換性を確保します。

PONネットワークとは？

前述のAONネットワークアーキテクチャとは異なり、受動光ネットワークではポイントツーマルチポイント型のネットワークアーキテクチャが採用され、受動光スプリッターを使用して光信号を分岐・集約します。光ファイバースプリッターは、PONネットワーク内の複数の加入者を1本の光ファイバーで接続し、ハブやエンドユーザーごとに個別の光ファイバーを敷設することなく、異なるサービスを提供するために使用されます。PONネットワーク内のスイッチング機器は受動型であり、電力供給を必要としません。ネットワークの一部では光ファイバー心線が共有され、電力を使用する機器は信号の送信元と受信端でのみ使用されます。

PONネットワークでは、以下の重要な製品とデバイスがPONアーキテクチャの重要なノードを構成し、効率的な光通信を実現するとともに、ブロードバンドアクセスサービスを提供するための汎用性と有効性に優れたアーキテクチャを形成します。

詳細については、この記事をお読みください： パッシブ光ネットワークガイド

OLT

OLT (Optical Line Terminal) は、加入者側との間で光信号を送受信する役割を担い、PON の中核デバイスです。PON ネットワーク全体を管理することもでき、通常はサービスプロバイダーの中央局およびデータセンターに設置されます。一部の OLT デバイスは、リアルタイムのネットワーク管理のためにネットワーク可視化 WebUI も提供できます。管理者は、オンサイトでもリモート制御でも、WEB ビューを通じてネットワークの重要なデータ、アラーム、レポートをいつでも確認できます。

ONUまたはONT 

ONT(Optical Network Unit)またはONU (Optical Network Terminal)は、住宅や商業施設などの顧客側に設置され、OLTから光信号を受信し、端末機器で使用できるように電気信号へ変換する役割を担います。ONTはホームゲートウェイとして使用でき、高品質な電話、高精細テレビ、Internetサービスなどを提供できます。OLTと組み合わせて使用することで、ONT/ONUはfiber-to-the-home(FTTH)およびマルチサービストラフィックに対応し、効率的なGPONソリューションを提供できます。

PONトランシーバー

PONトランシーバーは、OLTおよびONU機器で使用され、両者の間で光信号を送受信できます。PON光モジュールを拡張することで、ネットワーク事業者はネットワーク容量を容易に拡張できます。

PLCスプリッター

PLCスプリッタは、光信号を1つの出力に合波したり、入力された光信号を複数の独立した出力に分配したりできます。言い換えると、PONのスプリッタは機能的に双方向で使用でき、中央局から下り方向に光ファイバー信号を分配してすべての加入者に配信したり、加入者から上り方向に送られた信号を合波して中央局と通信したりできます。

AONネットワークとPONネットワークの違いは何ですか？また、どのように選べばよいですか？

FTTHシステムにおける異なる光ファイバーバックボーン方式として、PONとAONはいずれも加入者や企業によるネットワークへのアクセスを可能にします。次のセクションでは、適切な選択に役立つよう、PONとAONの違いを紹介します。

信号分配

AONネットワークとPONネットワークの主な違いは、FTTHシステムにおいて光信号を各加入者へ分配する方法です。AONシステムでは、各加入者に専用の光ファイバーチェーンが割り当てられ、共有されない独立した帯域幅を利用できます。PONシステムでは、ユーザーが光ファイバーチェーンの一部を共有します。この違いにより、アクティブ光ネットワークはパッシブ光ネットワークよりも効率が高く、AONネットワークはより多くのユーザーにも対応できます。

コスト

電源設備費と保守費は、ネットワーク運用費の大部分を占めます。AONは給電を必要とするネットワークですが、PONは受動デバイスを使用します。そのため、PONは保守費と電源費の面で優位性があり、そのコストはAONよりも低くなります。

到達距離と用途

AONは最大90 kmの距離をカバーできますが、PONは通常、20 kmの光ファイバーネットワークでしか導入できません。そのため、PONユーザーは地上拠点にある送信機の信号源により近い場所にいる必要があります。

特殊な事情やビジネス関連の側面を考慮し、RFおよび映像サービスを展開する必要性など、ほかにも検討すべき要素がある場合、PONが唯一適用可能なソリューションです。ネットワーク上のサービスがすべてインターネットプロトコルに基づいている場合は、PONとAONのどちらも適用可能です。長距離伝送が必要で、現地のインフラストラクチャに電力や冷却を提供することが困難な場合は、PONの方が適しています。企業ユーザーの場合、または複数住戸にネットワークを展開する必要がある場合は、AONネットワークの方が適しています。

ネットワーク拡張

ネットワークの拡張が必要な場合、AONネットワークでは、光の方向性を高めるために、支線ノードに光インターフェースボードを設置する必要があります。一方、PONネットワークでは、光スプリッタを交換するだけでよく、分岐数の多い光スプリッタを使用することで光の方向性を向上させることができます。したがって、ネットワーク拡張の点では、PONはAONよりも便利であり、拡張コストも低くなります。

ネットワークセキュリティメカニズム

ネットワークセキュリティメカニズムに関して、PONはより安定したネットワークセキュリティメカニズムを備えており、単一ノード保護とネットワーク全体の保護によってネットワークを包括的に保護します。単一ノード保護により、ネットワーク内のノードで機器障害が発生しても他のノードに影響を及ぼさず、複数のノードで障害が同時に発生した場合にもネットワークを維持できます。ネットワーク全体の保護では、厳密な二重光プレーン保護メカニズムを使用して、1+1チャネル保護と1+1回線保護を提供し、光プレーンを自動的に切り替えることで、ネットワークセキュリティを効果的に保証します。

AONネットワークとPONネットワークの比較：FTTHにはどちらが適しているか？

FTTHを選択する際、AONとPONはいずれも効果的なソリューションです。両者の違いは、それぞれ異なる利用シーンと、用途ごとに固有の利点がある点にあります。ネットワークソリューションを選択する際には、地理的位置、アプリケーション要件、コストなど、さまざまな要素を評価する必要があります。

AONはコストが高いものの、より効率的なネットワーク接続を提供し、医療、エンターテインメント、教育業界などの高帯域幅かつ低遅延のネットワークアプリケーションに最適です。これらの業界ではインターネットアクセスに対する需要がより高く、顧客のニーズを満たし、優れたユーザーエクスペリエンスを確保するうえで不可欠です。

PONは、ポイントツーマルチポイントおよび帯域幅共有という特性を備えており、単一の受動光スプリッターを介して広範なユーザーにデータを分配・配信できるという利点を生かして、都市部や人口密集地域に広範なインターネットアクセスを提供するとともに、光ファイバーリソースの必要量とコストを削減できます。

結論

AONとPONのどちらかを選択する必要がある場合は、具体的なニーズを評価してください。どちらにもそれぞれ長所と短所があり、FTTHソリューションを選択する際には、導入環境の固有性に伴う変化を考慮する必要があります。QSFPTEKは、ネットワークソリューションに関する無料コンサルティングサービスを提供しており、当社のエンジニアがお客様向けに高品質なPONネットワークソリューションをカスタマイズできます。PONまたはAONについてご質問がございましたら、お気軽にお問い合わせください。