パッシブ光ネットワーク (PON) とは? 知っておくべきことすべて

多くの読者は自宅で PON ベースの高速ネットワークを楽しんでいますが、それについてさらに詳しく知る必要があるかもしれません。この投稿は PON のトピックに焦点を当て、大切な読者にすべてを共有します。この完全なガイドは、PON についてさらに詳しく知るのに役立ちます。

さっそく始めましょう。

PONとは何ですか？

PON は、ポイントツーマルチポイント (P2MP) トポロジと光スプリッタを使用して、単一のソースから複数のユーザー端末にデータを送信するパッシブ光ネットワークです。この場合、「パッシブ」とは、ファイバーと分割/結合コンポーネントの電源がオフの状態を指します。

アクティブ光ネットワーク (AON) とは異なり、パッシブ光ネットワークでは送信ポイントと受信ポイントでのみ電力が必要です。それでも、信号がネットワークを介して送信されると、光伝送には電力が必要なくなるため、PON ではシステムコストを大幅に削減できます。

PON の種類

PON テクノロジーは 1990 年代に誕生して以来、進化を続けてきました。PON テクノロジーはいくつかの段階を経てきました。次に、これらの用語について簡単に見てみましょう。

APON (155Mbps ダウン / 155Mbps アップ): 非同期転送モード (ATM) パッシブ光ネットワークの略。最も古い PON テクノロジです。ATM はセルベースの伝送プロトコルです。アクセスネットワークに動的な帯域幅割り当てを提供できます。
BPON (下り 622Mbps / 上り 155Mbps): Broadband Passive Optical Network の略。APON をベースにしていますが、伝送速度が 622Mbps に向上しています。同時に、動的な帯域幅割り当て、保護などの機能を提供し、イーサネットアクセス、ビデオ伝送、高速専用回線などのサービスも提供します。
EPON (1.25G ダウン / 1.25G アップ): Ethernet Passive Optical Network の略。IEEE 802.3 標準で提案されており、Ethernet ネットワーク機器とシームレスに互換性があります。従来の EPON は、最大 1.25 Gbps の対称的なアップストリームおよびダウンストリーム速度をサポートできます。
10G-EPON（10Gダウン/10Gアップ、10Gダウン/1.25Gアップ）：10G Ethernet Passive Optical Networkの略。対称型（双方向10Gbps）と非対称型（ダウンストリーム10Gbps、アップストリーム1.25Gbps）の2種類があります。
GPON (2.5G ダウン / 2.5G アップ): Gigabit Passive Optical Network の略で、2.5 Gbps の高速をサポートします。GPON でのエンコードは、IP と ATM、または GPON カプセル化方式 (GEM) を介して行われます。
XG-PON (10G ダウン / 2.5G アップ): XG-PON は、単に GPON のより高速なバージョンです。GPON と同じ特性を持ち、同じファイバーを共有できます。XG-PON は、現在まで導入されていません。
XGS-PON (10G ダウン / 10G アップ): XGS-PON は、GPON の対称型で帯域幅が大きい (4 倍高速) バージョンです。GPON と同じ特性を持ち、同じファイバー上で共存できます。
NG-PON2 (10G ダウン / 10G アップ、10G ダウン / 2.5G アップ): NG-PON2 は、単に GPON の帯域幅を拡大したバージョンであるだけでなく、波長モビリティやチャネルボンディングなどの新しい特性も実現します。NG-PON2 は、GPON、XG-PON、XGS-PON と併用すると効果的です。
25G-PON（下り25G / 上り10Gまたは25G）： 非対称型、対称型を含み、住宅、ビジネス、モバイルバック/ミッドホール、その他の光ファイバーアプリケーションに適しています。25GS-PON、G-PON、XG-PON、XGS-PON、NG-PON2との共存が可能です。
50G-PON（下り50G / 上り10Gまたは25Gまたは50G）： 下り速度50Gの次期PON規格で、複数の実際の10Gサービス、5Gフロントホール、住宅サービスを単一のファイバーで提供します。この規格はリリースされていますが、サプライヤーはまず必要なチップと製品を開発する必要があります。

PONコンポーネント

光回線端末: OLTとも呼ばれ、パッシブ光ネットワークの心臓部であり、エントリポイントとして機能します。主な役割は、FiOSサービスプロバイダーの標準信号をPONシステムの周波数とフレームに変換することと、光ネットワーク端末(ONT)上の変換ハードウェアの多重化を調整することです。PONネットワークのコアセクターとして、その価格はONTよりもはるかに高くなります。GPONを例にとると、GPON OLTの価格は59.0ドルですが、 GPON ONTの価格は35.0ドルです。
光ネットワーク端末: ONT とも呼ばれますが、ONU と呼ばれることもあります。エンドユーザー側で光信号を電気信号に変換する特殊なモデムです。そのため、WiFi、テレビ、デスクトップなどのデバイスのブロードバンドアクセスをサポートします。また、ONT は、集約され最適化されたデータをエンドユーザーから OLT に送り返します。
光ファイバースプリッター: PON ネットワークでは、光スプリッターは 1 つのポイントツーマルチポイント (P2MP) 物理ファイバーネットワークを分割するために不可欠です。OLT および ONT に接続することで、ファイバースプリッターは 1:2、1:4、1:8、1:16、1:32 などの分割比を実現できます。

PONの利点

総コストが低い: PON はコスト効率に優れたテクノロジーです。PON テクノロジーは 1 本のファイバーを使用して複数のユーザー (ポイントツーマルチポイント) をサポートするため、アクティブなポイントツーポイントシステムよりもインフラストラクチャと材料のコストが低くなります。
信頼性の高いパフォーマンス: 光ファイバー技術を使用する PON は、他の技術よりも信頼性が高くなります。その理由の 1 つは、光ファイバーケーブルが他の種類のケーブルよりも小型、軽量、柔軟性に優れているため、家や建物内を移動しやすいことです。
メンテナンスの容易さ: 従来の銅線ネットワークと比較すると、PON ネットワークは電磁干渉やノイズの影響を受けにくくなっています。その結果、計画された距離にわたって信号の整合性が良好に維持されます。PON 要素 (OLT、ONT、ファイバースプリッター) の障害は簡単に確認して特定できるため、これらのネットワークはメンテナンスやトラブルシューティングが容易です。
電力の効率的な使用: PON ネットワークに必要な電力が削減されるため、メンテナンス作業が減り、電源装置の故障の可能性も減ります。
柔軟性と拡張性: PON の ポイントツーマルチポイント構造は、ビジネスオーナーにとって大きな利点となります。最高の柔軟性と拡張性を提供するため、ビジネスとネットワークの成長に合わせて、変化する帯域幅のニーズに対応できるサポートが得られます。

PONの限界

パッシブ光ネットワークには多くの利点がありますが、それでもいくつかの制限があります。簡単にそれらを見てみましょう。

距離: アクティブ光ネットワークとは異なり、パッシブ光ネットワークには多くの利点があるにもかかわらず、欠点もあります。アクティブ光ネットワークの範囲は最大 120 km ですが、PON の範囲は 20 ～ 40 km に限られます。そのため、長距離を必要とする一部のアプリケーションでは使用が制限されます。
診断の課題: 技術者が診断を行う必要がある場合、ONT (ホーム機器) が取り外されることがあります。さらに、故障した機器が PON 全体の一部の動作に支障をきたし、複数のクライアントに影響を与える可能性があります。
時間がかかります: ポイントツーポイント (P2P) アクティブネットワークと比較すると、パッシブ光ネットワークでは、最適なシステムを提供するために設計されたスプリッターの場所でより多くの時間を必要とします。

パッシブ光LAN（POL）とは

パッシブ光ローカルエリアネットワーク (略して POL) は、新しい PON ベースの LAN ネットワーキングソリューションです。光ファイバーと P2MP を使用することで、POL は単一の中央ポイント (OLT) を介して最大 32 のエンドユーザーに TV、電話、インターネットアクセスサービスを伝送できます。光 LAN は、屋内およびキャンパス接続とモバイルバックホール用の将来性のある大容量の常時接続ネットワークです。100 メートルごとに通信室、スイッチ、電源を設置することなく、最大 20 キロメートルをカバーできます。