パッシブ光ネットワークガイド

パッシブ光ネットワーク（PON）技術は、エンドユーザーに光ファイバー伝送を提供するために通信事業者によって広く使用されています。PONネットワークの登場により、ユーザーの帯域幅アクセスにおけるボトルネックが解消され、ISP（インターネットサービスプロバイダー）は顧客までのラストマイルの光ファイバーに関する問題を解決できます。このアーキテクチャには、高効率で費用対効果に優れるという利点があります。同時に、さまざまなFTTx用途に対応する多くの種類のパッシブ光ネットワークがあります。パッシブ光ネットワークは、事業者に革新的な信号伝送方式を提供します。この記事では、パッシブ光ネットワークに関する詳細なハイウェイネットワークのチュートリアルを紹介します。

パッシブ光ネットワークWiki

光ファイバーネットワークの形態によってデータ伝送方式は異なり、パッシブ光ネットワークの伝送方式はポイント・ツー・マルチポイントトポロジーです。伝送プロセスでは光スプリッターが使用されます。光スプリッターを介して、OLTからのデータは複数の  ONTに伝送され、同時にパッシブ光ネットワークはエンドユーザーとの間で上り方向と下り方向の両方の信号を同時に伝送できます。

PONネットワークの最大の特徴は「パッシブ」であることです。これは、光ファイバーと分岐／結合コンポーネントの間に電源が供給されていないことを意味します。さらに、PONシステムには電気機器が不要です。  パッシブ光ネットワークは、銅線ネットワークリンクよりも安定しています。銅線を媒体として電気信号を伝送すると、大量の電磁干渉が発生し、ビットエラー率が大幅に増加します。PONネットワークを使用すると、優れた信号整合性による多くのメリットが得られますが、もちろん、これは定格伝送距離内でのみ実現できます。

PONシステムにおけるWDMおよびTDMA技術

PONネットワークは波長を識別でき、2つの波長がそれぞれ上りデータ伝送と下りデータ伝送を担います。PONシステムはWDM（波長分割多重）技術を使用しており、分割された信号フローを伝送できることが特徴です。データストリームは、レーザーの波長（色）に応じてパッシブ光ネットワークの動作によって分離されます。  PONネットワークにはさまざまな規格があるため、規格ごとに専用の波長が異なります。特定の時点で端末またはパッシブ光ネットワークスプリッターにおいて各ユーザーへ上り帯域幅を割り当てる際には、時分割多元接続（TDMA）技術を使用する必要があります。TDMA技術を使用すると伝送がより安定し、複数のデバイスがデータストリームを伝送している間も、端末またはPONスプリッターでデータ衝突が発生することはありません。

パッシブ光ネットワークアーキテクチャ Wiki

光回線終端装置 (OLT) と光ネットワークユニット (ONU) または光ネットワーク終端装置 (ONT) が一体となってPONシステムを構成します。OLTは通信事業者の中央局に設置され、複数の光ネットワークユニットまたは光ネットワーク終端装置はエンドユーザーの近くに設置されます。この光リンクは光分配ネットワーク (ODN) によって接続されます。

パッシブ光ネットワークでは、ネットワークシステムがポイント・ツー・マルチポイント（P2MP）伝送方式を採用しており、通信事業者側から複数のエンドポイントへの接続に必要な光ファイバーは1本のみであるのに対し、ポイント・ツー・ポイント構成では各ハブと顧客の間に個別の光ファイバーが必要となるため、光ファイバーのコストを大幅に削減できます。パッシブ光ネットワークは、ポイント・ツー・マルチポイント伝送方式により、わずかな本数の光ファイバーと中央局だけで構築できます。

さまざまな種類の受動光ネットワーク

ネットワークのさまざまなニーズに伴い、さまざまなネットワークトポロジーがますます増えています。以下の部分では、いくつかの主流のパッシブ光ネットワークタイプを紹介します。

APON/BPON

文字AはATM（Asynchronous Transfer Mode）を意味し、文字BはBroadbandを意味します。APONシステムは、通信業界で商用展開された最初のパッシブ光ネットワークです。その伝送方式はATMであり、拡張版であるBPONは下り伝送にWDMを使用します。BPONはAPONよりも動的帯域幅割り当てと保護メカニズムが多く備わっています。同様に、拡張版として、BPONは現在APONよりも普及しています。一般的に、イーサネットアクセス、映像伝送、高速専用線に使用されます。

GPON

GPON（Gigabit PON）はITU-T規格を採用しています。このネットワークは、次世代のブロードバンド受動光アクセスです。GPONは、ネットワークリンクに2.5Gbpsの高帯域幅ダウンリンク速度を提供できます。また、非対称という特性も備えています。ブロードバンドデータサービスのニーズを満たすため、この規格は通信事業者向けの技術となっています。同時に、GPONネットワークはアクセスネットワーク層を保護することもでき、完全なOAM機能を備えています。このネットワークは現在、FTTHネットワークに大規模に導入されています。

EPON

EPONのEはEthernetを表します。このネットワークはEthernetパケットを使用するため、Ethernetデバイスとの互換性に優れており、この方式は実現可能であることが実証されています。同時に、IEEE 802.3標準に基づくEPONでは、Ethernetネットワークのアップストリームおよびダウンストリーム伝送方向に追加のカプセル化および変換プロトコルを使用せずにデバイスを接続できます。一般的に、EPONの伝送速度はアップストリームとダウンストリームの両方で対称型の1.25Gbpsです。そのため、IT技術者が異なるデータレート、分岐比、階層化とアクセスサービス、QoS、OAM、コストを選択する際には、構築ニーズを満たすための主流の選択肢としてGPONとEPONがあります。

10G-E-PON

この構造の動作原理はEPONと同じです。10G-E-PON標準はEPONの拡張版です。その上りおよび下り速度は10Gbpsに達します。下り方向では、動作波長は1577nmです。動作波長は1270nmで、EPONとは異なるため、1台のPONデバイスをE-PONと10G-E-PONの両方に使用できます。

なぜ受動光ネットワークを使用する必要があるのでしょうか？

PONシステムを使用すると、電源を必要としないという原理により、電力をより効率的に使用できます。インフラストラクチャの設置時に、配線室、冷却設備、または中間区間の電子機器を設置する必要はありません。PONのパッシブコンポーネントとアクティブコンポーネントには、どちらも容易に識別できる特徴があるため、保守やトラブルシューティングにかかるコストをさらに削減できます。ネットワークのアップグレードが必要になった場合も、OLT、ONT、およびONUを交換するだけで十分です。こうした利点により、通信事業者がネットワークを構築する際、PONネットワークシステムは予算を削減できます。

結論

PONネットワーク技術の発展により、サービスプロバイダーは「ラストワンマイル」のボトルネックに直面した際に、優れた選択肢を得られるようになりました。この記事の説明から、パッシブ光ネットワークが速度、エネルギー消費、信頼性の面でも優れていることがお分かりいただけたでしょう。PONネットワークについてご不明な点がある場合は、ご相談いただけます QSFPTEKのテクニカルサポートチーム [email protected]経由で、 QSFPTEK テクニカルサポートチームが、非常に専門的な提案をいたします。