現代のFTTHネットワークにおけるGPONの威力を明らかにする
2020年7月28日読了時間約1分
FTTH（Fiber to the Home）は、光ファイバアクセス技術の一種で、住宅や企業のユーザーに直接接続し、サービスプロバイダーからエンドユーザーへ直結するリンクを提供します。一方、GPON（Gigabit-capable Passive Optical Network）は、光ファイバを介してデータ伝送を行う技術で、FTTHネットワークで一般的に選ばれる選択肢です。この記事では、FTTHアクセスネットワークにおけるGPONの利点と、GPONネットワークのコンポーネントおよびアーキテクチャについて説明します。
GPONとは？
GPONは、光ファイバを利用したブロードバンドネットワーク技術の一種で、高速インターネット、音声、ビデオサービスを家庭や企業に提供します。GPONネットワークでは、光ファイバを使用してデータ信号を長距離伝送し、従来の銅線ベースのネットワークと比較して、より高速で信頼性の高い接続をユーザーに提供します。GPONはパッシブ光ネットワークアーキテクチャを採用しており、伝送経路において電力を必要としないパッシブ光部品（分配器や合成器など）を利用して信号を分配します。
GPONがFTTHネットワークで推奨される理由は何ですか?
ホームネットワークの接続性の向上
GPON技術は、下り速度2.5 Gbpsおよび上り速度1.25 Gbpsをサポートしており、これにより家庭内の複数のメンバーが同時にHDビデオのストリーミング、オンラインゲーム、ビデオ会議など、さまざまなオンライン活動を行うことができます。さらに、家庭内の複数のデバイスやユーザーが同時にオンラインになってもネットワークパフォーマンスが低下することなく、それぞれの家族が中断なくオンライン体験を楽しむことができます。
FTTH展開に適したカバレッジ範囲
GPON技術は長距離伝送をサポートしており、通常、中央オフィスから加入者の宅内まで最大20キロメートルまでカバーできます。この広範囲なリーチにより、サービスプロバイダーは1つの光ファイバネットワークで広い地理的エリアをカバーでき、追加のインフラ投資の必要性を最小限に抑えることができます。そのため、GPONは、特にFiber to the x（FTTx）ネットワークにおいてさまざまな展開シナリオに適しています。
パッシブアーキテクチャによるコスト効率の向上
GPONはパッシブネットワークアーキテクチャを採用しており、これにより光学機器は電源を必要とせず、エネルギーとアクティブ機器への依存を減らすことができます。また、パッシブ機器の価格と故障率はアクティブ機器よりも大幅に低いため、全体の運用コストを削減できます。さらに、GPONネットワークはパッシブスプリッターを利用してポイント・ツー・マルチポイント（P2MP）ネットワークアーキテクチャを実現し、信号品質を確保しながら展開コストを大幅に削減します。このため、GPON技術はFTTHネットワークにおいて非常にコスト効果の高いパッシブアーキテクチャを提供し、最小限の投資で最大の利益を提供します。
スケーラビリティと信頼性
GPONネットワークは高いスケーラビリティを誇り、サービスプロバイダーはユーザーベースの拡大に合わせてネットワークを容易に拡張できます。PONネットワークの進化に伴い、ユーザー宅内の光ネットワークユニット（ONUまたはONT）は、10G-GPON、XGS-PON、NG-PON2などの標準に対応する高速機器をサポートするためにシームレスに移行できます。これにより、既存の光ファイバインフラを変更することなく、帯域幅を増加させることができます。つまり、帯域幅の要求やインターネット技術が進化しても、既存のFTTHインフラは信頼性を持って適応およびアップグレードでき、効率的なネットワークサービスを継続的に提供できます。
GPON FTTHアクセスネットワークのコンポーネント
GPON FTTHアクセスネットワークには、光回線端末(OLT)、光スプリッター、光ネットワーク端末(ONT)という3つの主要コンポーネントがあります。
図1: GPON FTTHネットワークの構成要素
OLT (光回線端末)
OLTは、パッシブ光ネットワーク（PON）のサービスプロバイダー側のエンドポイントとして機能し、通常はデータセンターや主要な機器室に設置されます。FTTHシステムの重要な役割を担うOLTは、光信号を電気信号に変換し、それをコアイーサネットスイッチに送信します。このプロセスにより、OLTは分配点で複数のレイヤー2スイッチを置き換えることができます。OLTからの分散された信号は、光スプリッターを通じてバックボーンケーブルまたは水平ケーブルに接続され、個別の作業エリアアウトレットにある光ネットワークターミナル（ONT）とのリンクを確立します。
ONT/ONU（光ネットワーク端末/ユニット）
顧客の施設に設置されたONT/ONUは、光ファイバを介してOLTに接続され、リンクにはアクティブな要素はありません。GPONネットワークにおいて、ONT/ONU内のトランシーバーは、顧客の施設と中央オフィスOLTとの物理的な接続を確立します。ONT/ONUは、エンドユーザー向けのインターフェースとして機能し、光信号を電気信号に戻して、コンピュータ、電話、テレビなどのさまざまなデバイスへのシームレスな接続を実現します。これにより、FTTH（Fiber-to-the-Home）ネットワークでのインターネット接続が可能になります。
光スプリッター
光スプリッターとは何ですか? 光スプリッターは信号電力を分割し、スプリッターに入る単一のファイバ リンクを複数のファイバに分割できるようにします。 ファイバの複数のレベルは、多くの場合、さまざまなレベルのスプリッターに対応しており、多数のユーザーが各ファイバを共有して使用することが容易になります。 FSパッシブ光スプリッターは、幅広い動作波長範囲、低い挿入損失、均一性、コンパクトな寸法、高い信頼性、およびネットワークの存続可能性と保護ポリシーのサポートを提供します。
GPON FTTHアクセスネットワークのアーキテクチャ
ツリー トポロジを採用したGPONは、ネットワーク分割を最小限に抑えながら最大限のカバレッジを確保し、光パワー要件を効果的に最小限に抑えます。FTTH（Fiber to the Home）アクセスネットワークのアーキテクチャは、コアネットワークエリア、中央オフィス エリア、フィーダーエリア、配布エリア、およびユーザーエリア/顧客構内の5つの異なるエリアに分けることができます (下の図を参照)。
図2: GPON FTTHネットワークのアーキテクチャ
コアネットワーク
コアネットワークは、ISP機器、PSTN（公衆交換電話網）—パケット交換型または従来の回線交換型、ケーブルテレビプロバイダーの機器など、重要なコンポーネントを統合します。この集中型ハブはFTTHアーキテクチャのバックボーンを形成します。
中央オフィス
中央オフィスは重要な場所であり、光ライン端末（OLT）および光配線盤（ODF）をホストし、必要な電源を供給します。また、コアネットワークの一部を収容し、主要機能を1つの中心ハブに集約することもあります。
フィーダーネットワーク
フィーダーネットワークは、中央オフィス（CO）のODFから分配点、通常は「光分配端末（FDT）」と呼ばれる街路キャビネットまで延びており、レベル1スプリッタを含んでいます。フィーダーケーブルはリングトポロジーを採用しており、信頼性を向上させ、タイプBの保護を提供します。
分配ネットワーク
分配ケーブルは、FDT内のレベル1スプリッタからレベル2スプリッタへ接続され、これらは通常、近隣入口に設置された「光アクセス端末（FAT）」というポール取り付け型ボックス内に配置されます。このレベル2スプリッタは、信号分配をさらに細かく調整します。
ユーザーエリア
ユーザーエリアでは、ドロップケーブルがFAT内のレベル2スプリッタから加入者の宅内まで接続を確立します。メンテナンスを容易にするため、空中ドロップケーブルは端末ボックス（TB）を通じて加入者の入口で終了します。その後、屋内ドロップケーブルがTBから家庭内のアクセステーミナルボックス（ATB）に接続されます。パッチコードが接続を完了し、光ネットワーク端末（ONT）をATBに接続します。
FSの代表的なFTTHソリューションには、さまざまな専門的なPONデバイスおよびコンポーネントが含まれています。添付の図は、標準的なGPONネットワークアーキテクチャを示しています。サービスプロバイダーの中央オフィスに配置された光ライン端末（OLT）は、PONネットワークの重要な制御センターとして機能します。OLTは、単一のファイバーを介して1x32光スプリッタの片側に接続されます。スプリッタのもう一方の側は、32本のファイバーを介して光ネットワークユニット（ONU）に接続し、データ、IPTV、音声、WiFiアクセス、およびその他のサービスを32世帯の顧客に提供します。
図3: FS FTTHソリューション
概要
Gigabit Passive Optical Network（GPON）は、その多くの利点により、他の受動光ネットワークの中でも際立っています。GPONベースのFTTHネットワークアーキテクチャは、信頼性が高く、スケーラブルで、安全です。受動型ネットワークであるため、中央オフィス（CO）とエンドユーザー間にアクティブなコンポーネントがなく、これによりメンテナンスコストや運用要求が大幅に削減されます。GPONベースのFTTHネットワークは、ブロードバンドサービスを提供するための将来にわたる戦略です。ネットワークソリューションプロバイダーとして、FSは専門的な製品サポート、技術支援、カスタマイズされたソリューションを提供することに注力しています。詳細については、FSのPONネットワークをご覧ください。