FTTHネットワークにおけるGPONとEPONの技術比較

以前の記事では、次のことに言及しています 光配線盤 (ODF)は光配線網（ODN）の構成要素の1つであり、ODNはその一部である パッシブ光ネットワーク （PON）システム。PONは、FTTxを実現し、ポイント・ツー・マルチポイント（P2MP）光ファイバーアクセスを提供するための主要技術です。それでは、GPONとEPONとは何でしょうか？EPONとGPONにはどのような違いがあるのでしょうか？両者を明確に理解するために、FTTHネットワークにおけるGPONとEPONの技術についてさらに詳しく見ていきましょう。

PONとは何ですか？

PON（受動光ネットワーク）は、FTTxの基盤技術です。エンドユーザーにブロードバンドネットワークアクセスを提供する光ファイバー通信ネットワークです。この受動光ファイバーネットワークは、電力を必要とせずに信号を分岐できることを特徴としています。OLT（光回線終端装置）、ONU（光ネットワークユニット）、およびODNで構成されています。PONはP2MPトポロジーを採用しています。ポイントツーポイント（P2P）やFibre to the Curb（FTTC）スイッチなど、ほかの光ファイバーアクセスネットワークソリューションと比較して、PONアーキテクチャは、伝送コストの削減とアクセス側の故障率低減を両立する双方にメリットのあるソリューションです。

GPONとEPONの違いは何ですか？

Ethernet Passive Optical Network (EPON)とGigabit Passive Optical Network (GPON)は、どちらもPONの一種です。これらは、P2MPトポロジーを採用した光ファイバーブロードバンドアクセスネットワークを提供するために、時代ごとに異なるニーズから派生したものです。

EPON IEEE 802.3 標準に準拠した Ethernet ベースの PON 技術です。IEEE は 2004 年に初期版を公開しました。これは物理層（レイヤー 1）で PON 技術を、データリンク層（レイヤー 2）で Ethernet プロトコルを採用し、PON トポロジーによる Ethernet アクセスを実現し、Ethernet 上で複数のサービスを提供します。Ethernet と PON 技術を 1 つに組み合わせ、両者の利点を継承しています。

Ethernet PONは、WDM（波長分割多重）技術を使用して、単一の光ファイバーによる双方向伝送を実現します。下りデータにはブロードバンド技術が使用され、上りデータには時分割多元接続（TDMA）技術が採用されます。 

GPONは、ギガビットPON技術であり、ITU-TG.984.xに基づいています。これは、ブロードバンドパッシブ光ファイバーアクセスの最新規格です。GPONには、より広い帯域幅、高効率、広範なカバレッジ、および多様なユーザーアクセスインターフェースという利点があるため、通信事業者は、ブロードバンドをアクセスネットワーク事業に導入し、包括的な変革を実現するための最適なソリューションとして扱っています。

EPONとGPONの違いは何ですか？

GPONとEPONの比較 — 誕生の背景

EPONは、前世代のPONのボトルネックを打破するために登場しました。その前身であるBPONは、レイヤー2技術としてATMを使用しており、提供可能な帯域幅は最大600Mbit/sに限られます。Ethernet PONは、光ファイバーブロードバンドアクセスネットワークにEthernetを導入し、Broadband PONの2倍の速度を実現します。また、Ethernetの低コスト、プロトコルの柔軟性、技術的成熟度という利点を継承しています。そのため、EPONは幅広い市場と高い互換性を備えています。

GPONは、2つの先行技術から教訓を得て、BPONのトリプルプレイサービスを発展させ、汎用性と容量におけるEPONの不足を補っています。通信業界を対象とし、マルチサービスおよびQoSを保証したフルサービスアクセスのニーズに応えます。最適で、あらゆるサービスに対応し、最も効率的なソリューションの実現を目指しています。

GPONとEPONの比較 — 帯域幅

簡潔に言えば、GPONの最大データレートはEPONの2倍であり、その違いはダウンストリーム速度、非対称データレート、および複数のレートオプションにあります。 

EPONは、上り速度と同じ最大1.25 Gbit/sの下りデータレートを提供します。一方、GPONは3つのデータレートモードオプションに対応しています。上りと下りがともに622 Mbp/sの対称データレート、両方向がともに1.25Gbit/sの対称データレート、そして下りが2.488 Gbit/s、上りが1.25Gbit/sの非対称データレートです。第一に、3つの速度により、特定のビジネスに柔軟なソリューションを提供できます。第二に、GPONはEPONの2倍の帯域幅を提供し、PON技術に前例のない高帯域幅（下り最大2.488 Gbit/s）をもたらします。さらに、非対称という特長により、ブロードバンドデータサービスにより適しています。

GPON vs EPON — 光分岐比

分岐比は、1台のOLTが収容できるONUの数を示します。分母が大きいほど、一定数のOLTでより多くの端末を接続できます。一般に、EPONの標準分岐比は1:32です。もちろん、1:16、1:64、または1:128という、より低いまたは高い分岐比にも対応できます。GPONは一般的な分岐比として1:32または1:64をサポートし、一部のシステムでは1:128も利用できます。

では、分岐比は高いほど良いのでしょうか？いいえ、分岐比が過度に高いと、光モジュールのコストが上昇し、性能（通常は伝送距離）が低下します。例えば、 GPON SFP はEPON SFPよりも高価です。収容する分岐ユーザーが多いほど、PON挿入損失による光減衰は大きくなります。たとえば、分岐比が1:16の場合、最大伝送距離は20 kmですが、分岐比が1:32の場合、最大10 kmまでしか到達できません。

GPONとEPONの比較 — アーキテクチャの階層化

EPONはシンプルなネットワークアーキテクチャを備えています。データ、音声、映像を送信するためにイーサネットフレームを直接使用します。または、IPベースのデータをイーサネットフレームに格納し、その後PON経由で転送します。

GPONには3つの「レイヤー2」があります。まず、TDMおよびEthernetフレームがGEMフレームにラップされます。次に、ATMセルおよびGEMフレームがGTCフレームにカプセル化され、PON経由で伝送されます。

GPON vs EPON — 汎用性

マルチサービス 

GPONはG.984.X規格に準拠しており、データ、音声、ビデオのトリプルプレイをサポートし、キャリアグレードのフルサービスのニーズに対応します。 

サービス品質 (QoS)

GPONには本質的にQoSのフルサービス機能がありますが、EPONでQoSを有効にするには、VLANラベルを手動で設定するための追加コストが必要です。

OAMセキュリティ管理

GPONでは、OAM、PLOAM（物理層OAM）、OMCI（ONT管理制御インターフェース）というさまざまなレイヤーでの管理が規定されています。各メッセージ制御チャネルは、それぞれの役割を果たして完全なOAMセキュリティ管理を実現します。 

EPONには、FEF（遠端障害）、ループバック、監視などの簡易的なOAM機能しかありません。

GPON vs EPON — コスト

GPONとEPONのコストを比較するには、まずネットワークコンポーネントのコストを理解する必要があります。OLT、ONU、ODNは、GPONとEPONを構成するために必要な3つのユニットです。ODNの構成要素には、光ファイバー、ODF、光スプリッター、光コネクターなどがあります。ユーザー数が同じ場合、ODNのコストにはそれほど大きな違いがない可能性があります。しかし、OLTとONUに実装される光モジュールおよび特定用途向け集積回路によって、大きな差が生じます。GPONのFPGAベースのICチップは、EPONのASICベースのチップセットよりもはるかに高価です。 

ここで、思わず「EPONはGPONより安い」と口にするかもしれません。ですが、結論を急がないでください。機器コストのほかに、加入者コストもあります。GPONは、より高い分岐比、広い帯域幅、優れた伝送効率に最適化されているため、OLTの台数を削減することで多額の費用を節約できます。これはライフサイクルコストの削減にもつながります。

手早く確認できるよう、以下の表に主な違いをまとめています。

GPON対EPON：どちらが優れている？

GPONとEPONでは、どちらが優れているのでしょうか？これはインターネット上で活発な議論を巻き起こしている注目の話題です。しかし、どちらか一方が優れているという明確な結論はありません。両者にはそれぞれ利点と制約があるためです。選択は、ネットワーク構築予算、光ファイバーアクセスコスト、エンドユーザー数、QoSやセキュリティ管理などの高度な要件といった、現在の状況やビジネスニーズに基づいて行います。 

ご参考までに、EPONとGPONの長所と短所を以下に示します。

EPONの利点: 

シンプルなネットワークアーキテクチャ

コンポーネントコストの削減 

両方のストリームで暗号化をサポート

GPONの利点: 

ダウンストリームにおける最高帯域幅2.48Gbit/s

マルチサービス対応

より多くのエンドユーザーをカバーし、最大128 ONUに対応

高い伝送効率

ダウンストリームでの暗号化をサポート

大規模通信事業者にとってコスト効率が高い

EPONの制限事項: 

サービス品質 (QoS)

OAM管理

セキュリティ

GPONの制限事項： 

複雑なネットワーキング技術

GPON光学部品などの高価なGPONコンポーネント

結論

FTTH GPONとEPONを比較し、それぞれの長所と短所を挙げました。購入ガイドを手早く読みたい方のために、要点を簡潔にまとめます。

GPONは、高帯域幅、高密度アクセス、トリプルプレイのマルチサービス、およびQoS、セキュリティ、ATMなどの高度な機能をバックボーンとして必要とする通信事業者クラスのユーザーに支持されています。

EPONは、ネットワークの複雑さやコスト効率に敏感で、セキュリティ、QoS、ATMなどの高度な機能に対する高い要件がない住宅ユーザーやSMBにとって使いやすいものです。

PON の発展の歴史を振り返ると、アクセスネットワークでは、より広い帯域幅と汎用性を実現する光ファイバー伝送の導入が加速しています。現在の FTTH では、EPON と GPON が主流の技術です。今後、10G EPON と 10G GPON は、より多くのユーザーを収容しながら、より長距離でより高いデータレートを提供する FTTB（建物までの光ファイバー）市場で普及が進んでいます。近い将来、高速かつ長距離の 25G/40G/100G パッシブ光ネットワークが次世代技術となることが期待されます。

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