EPON と GPON 光ファイバー ネットワークの違いは何ですか?

EPONとGPONは、パッシブ光ネットワーク（PON）の一般的なバージョンです。これらの光ファイバーケーブルによる短距離ネットワークは、インターネットアクセス、VoIP（Voice over Internet Protocol）、都市部におけるデジタルTV配信などに利用されています。その他、携帯電話基地局のバックホール接続、Wi-Fiホットスポット、さらには分散アンテナシステム（DAS）にも利用されています。これらの主な違いは、ダウンストリーム通信とアップストリーム通信に使用されるプロトコルにあります。

 

PONは、増幅器、中継器、シェーピング回路などの能動部品ではなく、光ファイバーとスプリッターやコンバイナーなどの受動部品のみを使用する光ファイバーネットワークです。このようなネットワークは、能動部品を使用するネットワークよりも大幅に低コストです。主な欠点は、信号強度によってカバレッジ範囲が制限されることです。アクティブ光ネットワーク（AON）は約100km（62マイル）までの範囲をカバーできますが、PONは通常、光ファイバーケーブルの長さが最大20km（12マイル）に制限されます。PONは、Fiber To The Home（FTTH）ネットワークとも呼ばれます。

 

FTTx という用語は、光ファイバーの敷設距離を表すために使用されます。FTTH では、x は自宅を表します。また、FTTP または fiber to the plexies と呼ばれることもあります。別のバリエーションとして、fiber to the building の FTTB があります。これら 3 つのバージョンは、サービス プロバイダーから顧客まで光ファイバーが敷設されているシステムを定義します。他の形式では、光ファイバーは顧客まで敷設されていません。その代わりに、近隣の中間ノードまで敷設されています。これは、fiber to the node の FTTN と呼ばれます。別のバリエーションとして、FTTC または Fiber to the Curb があります。この場合も、光ファイバーは自宅まで敷設されていません。FTTC および FTTN ネットワークでは、顧客のシールドなしツイストペア (UTP) 銅線電話回線を使用して、低コストでサービスを拡張できます。たとえば、高速 ADSL 回線は光ファイバー データを顧客のデバイスに伝送します。

 

典型的なPON構成は、ポイントツーマルチポイント（P2MP）ネットワークであり、サービスプロバイダー施設の中央光回線終端装置（OLT）が、光ファイバー回線あたり最大16～128の顧客にテレビまたはインターネットサービスを配信します（図を参照）。光スプリッタは、単一の光信号を複数の同等の低出力信号に分割する受動光デバイスであり、信号をユーザーに配信します。光ネットワークユニット（ONU）は、顧客宅でPONを終端します。ONUは通常、光ネットワークターミナル（ONT）と通信します。ONTは、PONをテレビ、電話、コンピューター、または無線ルーターに接続する独立したボックスである場合があります。ONU/ONTは、1つのデバイスである場合もあります。

 

OLTからONU/ONTへの単一波長の光によるダウンストリーム配信の基本的な動作方式では、すべての顧客が同じデータを受信します。ONUは各ユーザー宛てのデータを認識します。ONUからOLTへのアップストリームでは、時分割多重（TDM）技術が使用され、各ユーザーには異なる波長の光上のタイムスロットが割り当てられます。この構成では、スプリッタは電力結合器として機能します。バーストモード動作と呼ばれるアップストリーム伝送は、ユーザーがデータを送信する必要があるときにランダムに発生します。システムは必要に応じてスロットを割り当てます。TDM方式では、単一の伝送に複数のユーザーが関与するため、アップストリームのデータレートは常にダウンストリームのレートよりも低くなります。

 

GPON

 

長年にわたり、様々なPON規格が開発されてきました。1990年代後半には、国際電気通信連合（ITU）が長距離パケット伝送に非同期転送モード（ATM）を採用したAPON規格を策定しました。ATMは現在では使用されなくなったため、ブロードバンドPON（BPON）と呼ばれる新しいバージョンが開発されました。ITU-T G.983と呼ばれるこの規格は、下り622Mbps、上り155Mbpsの伝送速度を実現しました。

 

一部のシステムではBPONが依然として使用されていますが、現在のネットワークのほとんどはGPON（ギガビットPON）を使用しています。ITU-T規格はG.984で、下り2.488Gbps、上り1.244Gbpsの伝送速度を実現します。

 

GPONは光波長分割多重（WDM）方式を採用しているため、1本の光ファイバーでダウンストリームとアップストリームの両方のデータを伝送できます。1490nmの波長（λ）のレーザーがダウンストリームデータを伝送します。アップストリームデータは1310nmの波長で伝送されます。テレビを配信する場合は、1550nmの波長が使用されます。

 

各ONUは2.488 Mbpsのダウンストリーム速度をフルに利用できますが、GPONは時分割多元接続（TDMA）形式を用いて各ユーザーに特定のタイムスロットを割り当てます。これにより帯域幅が分割され、サービスプロバイダーの割り当て方法に応じて、各ユーザーは100 Mbpsなどの割合の帯域幅を取得できます。

 

TDMA方式では、上り速度は他のONUと共有されるため、最大値よりも低くなります。OLTは各加入者の距離と遅延時間を決定します。その後、ソフトウェアが各ユーザーの上りデータにタイムスロットを割り当てる方法を提供します。

 

1本の光ファイバーの典型的な分岐比は1:32または1:64です。つまり、1本の光ファイバーで最大32または64の加入者に対応できます。一部のシステムでは、最大1:128の分岐比が可能です。

 

データ形式に関しては、GPONパケットはATMパケットを直接処理できます。ATMは、データ用に48バイト、オーバーヘッド用に5バイトの53バイトパケットにすべてをパッケージ化することを思い出してください。GPONは、他のプロトコルを伝送するために汎用カプセル化方式も使用します。イーサネット、IP、TCP、UDP、T1/E1、ビデオ、VoIPなど、データ伝送の必要に応じて他のプロトコルをカプセル化できます。最小パケットサイズは53バイト、最大パケットサイズは1518バイトです。AES暗号化はダウンストリームでのみ使用されます。

 

GPONの最新バージョンは、10ギガビット版のXGPON（10G-PON）です。動画サービスやオーバー・ザ・トップ（OTT）TVサービスの需要が高まるにつれ、高解像度動画の膨大なデータを処理するために回線速度を向上させる必要性が高まっています。XGPONはこの目的に適っており、ITU規格はG.987です。

 

XGPONの最大速度は、下り10ギガビット/秒（9.95328）/上り2.5ギガビット/秒（2.48832）です。下り1577nmと上り1270nmの異なるWDM波長が使用されます。これにより、10ギガビット/秒のサービスを標準GPONと同じ光ファイバーで共存させることができます。光分岐比は1:128で、データフォーマットはGPONと同じです。最大伝送距離は20kmです。XGPONはまだ広く導入されていませんが、サービスプロバイダーと顧客にとって優れたアップグレードパスを提供します。

 

ほとんどのPONはこのように構成されています。スプリッターの数と分岐レベルはベンダーとシステムによって異なります。分岐比は通常1:32または1:64ですが、それ以上になる場合もあります。