FTTxネットワークの包括的な理解

FTTxのコンセプト

FTTx を簡単に理解すると、Fibre to the x です。ここでの x は、H は自宅、B は建物、C は縁石、W は無線などと置き換えることができます。これは、今日のネットワークで使用されている新しいテクノロジーです。ご存知のように、銅線やデジタル無線と比較して、光ファイバーの高帯域幅と低減衰は、その高コストを容易に相殺します。自宅やユーザーの職場まで光ファイバーを敷設することは、常に光ファイバー業界の目標でした。加入者まで光ファイバーが敷設されることにより、在宅勤務、遠隔医療、オンラインショッピングなど、自宅でより多くのサービスをこれまでにない高速で楽しむことができます。帯域幅の需要が急上昇しているからこそ、FTTx テクノロジーは今や人々の間で非常に人気があり、不可欠なものとなっています。

FTTx実現技術

アーキテクチャ
さまざまな終端場所に応じて、一般的な FTTx アーキテクチャには次のタイプが含まれます。

1. FTTC: ファイバー・トゥ・ザ・カーブ（またはノード、FTTN）

ファイバー・トゥ・ザ・カーブは、光ファイバーをカーブまで、あるいは通りのすぐ先まで敷設します。これは、既に家庭に接続されている銅線でDSL（デジタル加入者線）を伝送できる距離です。実際には、FTTCの帯域幅はDSLのパフォーマンスに依存しており、ノードから家庭までの長距離では帯域幅が低下します。FTTCのコストは初回設置時はFTTHよりも低くなりますが、家庭内またはその付近に敷設されている銅線の品質と、ノードから家庭までの距離によって制限されます。そのため、多くの先進国では、FTTCからFTTHへのアップグレードが徐々に進んでいます。

2. FTTHアクティブスターネットワーク

FTTHアクティブスターネットワークとは、各家庭に1本の光ファイバーを専用回線として設置するホームラン型アクティブスターネットワークを指します。これは、光ファイバーを家庭に敷設する最もシンプルな方法であり、最大限の帯域幅と柔軟性を提供します。ただし、このアーキテクチャは、両端の電子機器と各家庭専用の光ファイバーの両方の要件を満たす必要があるため、一般的にコストが高くなります。

3. FTTH PON（パッシブ光ネットワーク）

FTTHアーキテクチャは、パッシブ光ネットワーク（PON）で構成されており、アクティブコンポーネント（光-電気-光変換によって光を生成または変換するコンポーネント）を必要とせずに、複数の顧客が同じ接続を共有できます。このアーキテクチャでは、通常、PONスプリッタが必要です。PONスプリッタは双方向性があり、信号を中央局から下流に送信してすべてのユーザーにブロードキャストするとともに、ユーザーからの信号を上流に送信して1本のファイバーに結合し、中央局と通信することができます。PONスプリッタは、FTTHネットワークで使用される重要なパッシブコンポーネントです。パッシブ光スプリッタには主に2種類あります。1つは、FBTカプラまたはFBT WDM光スプリッタとして知られる従来の溶融型スプリッタで、価格競争力があります。もう1つは、PLC（平面光波回路）技術に基づくPLCスプリッタで、小型で高密度アプリケーションに適しています。共有によってリンクコストを大幅に削減できるため、このアーキテクチャはアーキテクチャを選択する際により好まれています。

FTTx/PONプロトコル

現在、PON規格にはGPON（ギガビット対応PON）とEPON（イーサネットPON）の2つの主要な規格があります。GPONはIPベースのプロトコルを使用し、元々はATMプロトコルに基づいていましたが、最新のバージョンではカスタムフレーミングプロトコルであるGEMを使用しています。EPONは、ファーストマイルにおけるイーサネットのIEEE規格に基づいており、より安価な光コンポーネントとイーサネットのネイティブ利用をターゲットとしています。さらに、BPON（ブロードバンドPON）があり、これは当初、現在のPONアプリケーションの中で最も普及していました。こちらもプロトコルとしてATMを使用しています（BPONのデジタル信号は、155、622、1244MbpsのATM速度で動作します）。

展開

FTTxの展開技術は、一般的に光ファイバーケーブルの展開を意味します。光ファイバーケーブルの展開において、光ファイバーケーブルの終端処理は通常、重要な部分です。光ファイバーの終端処理を開始する際、接続は必須のステップの1つです。光ファイバー接続には、融着接続と機械接続が含まれますが、現在では、優れた性能と簡単な操作性から融着接続がより広く使用されています。さらに、光ファイバーの終端処理では、切断、研磨、端部洗浄も重要です。光ファイバーの終端処理に必要なステップに加えて、適切なコネクタ、ピグテール、光ファイバー端子箱（FTB）、およびツールキットも、光ファイバーの終端処理に不可欠な部品です。

FTTxネットワークのテストと試運転

FTTxは光ファイバーの使用コストを削減しますが、他のネットワークと比較してコンポーネントは高価です。一方で、ネットワークが正常に動作することを確認するには、ネットワークのテストとコミッショニングが必要です。FTTxネットワークのテストは他のOSP（Out Side Plant）テストと似ていますが、スプリッターとWDMが複雑化します。一般的に使用されるテスターには以下のものがあります。

VFL – VFL（Visual Fault Locatorの略）は、光ファイバーの断線、曲がり、またはひび割れ箇所を特定できる装置です。また、OTDRデッドゾーンの障害箇所を特定し、光ファイバーの端から端まで識別することも可能です。FC、SC、STユニバーサルアダプターを備えたこの光ファイバーテスト用赤色光は、他のアダプターを必要とせず、最大10kmの光ファイバーケーブルの障害箇所を特定できます。コンパクトで軽量、赤色レーザー出力を備えています。

パワーメータと光源– パワーメータは受信信号パワーを測定するために使用され、光源は変調波および非変調波の光を試験対象光ファイバーに入射するために使用されます。通常、光源は光ファイバーパワーメータと併用され、光ファイバーネットワークの運用において経済的かつ効率的なソリューションとして機能します。これは光ファイバーの損失を試験する最も簡単な方法です。

光時間領域反射率計（OTDR） – OTDRは、光ファイバの特性評価に使用される光電子計測機器です。試験対象システム全体の概要を把握でき、光ファイバーの長さや、接続損失やコネクタ接続損失を含む全体的な減衰量を推定できます。また、断線などの障害箇所の特定や、光反射損失の測定にも使用できます。ただし、OTDRは高価なテスターであり、使用には高度なスキルが必要です。

OCWR（光連続波反射計） – OCWRは、光ファイバーリンクの特性評価に使用される機器です。この機器では、変調されていない信号をリンクに伝送し、その結果生じた散乱光と反射光が入力光に戻ってくる様子を測定します。部品の反射率やリンクの光反射損失を推定するのに役立ちます。

光ファイバースコープ– 光ファイバースコープは、光ファイバー終端部の検査に使用され、光ファイバーとその端面の最も重要な視野を提供します。コネクタ端面の目視検査と、傷や汚れなどの異常の有無の検査が可能です。倍率は最大400倍です。

将来の動向
FTTx技術は間違いなく普及し続けるでしょう。ネットワーク速度への要求が高まるにつれ、FTTxに対する要求も技術的にもコスト削減的にも向上しています。また、10G GEPON、WDM PONといった次世代PONも、FTTxの発展において重要な役割を果たしています。いつの日か、FTTd、つまりFiber to the Desk（光ファイバー・トゥ・ザ・デスク）の恩恵を受け、多様な最新ネットワークサービスを享受できるようになるかもしれません。