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GPON FTTHアクセスネットワークの概要

Worton

翻訳者 ともや
2018年10月22日 に投稿された

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GPON FTTHアクセスネットワークの概要

PON(パッシブ光ネットワーク)ベースのFTTHアクセスネットワークは、非給電型光スプリッタを使用して1本の光ファイバを32-128の敷地内で使用できるようにして、構内ネットワークアーキテクチャに対する1対多の光ファイバです。FTTHネットワークは、シングルモードファイバの低減衰と高帯域幅を利用して、既存のブロードバンド技術で現在利用可能な帯域幅よりも数倍の帯域幅を提供します。本論文では、GPON FTTHアクセスネットワークについて説明します。

GPON FTTHアクセスネットワークのコンポーネント

光回線終端装置、光スプリッタおよび光ネットワーク端末は、GPON FTTHアクセス網の3つの構成要素です。

Figure 1: Components of GPON FTTH Network

光回線終端装置(OLT)

光回線終端装置はネットワークの主要要素であり、通常はローカル交換機に設置されます。 FTTHシステムを駆動するエンジンです。トラフィックスケジューリング、バッファ制御、帯域幅割り当ては、光回線終端装置の最も重要な機能です。通常、OLTは冗長DC電源を使用して動作し、着信インターネット用に少なくとも1つのラインカード、オンボード構成用に1つのシステムカード、1つ以上のGPONカードを備えています。各GPONカードは、いくつかのGPONポートで構成されています。

光スプリッタ

光スプリッタは、信号のパワーを分割します。すなわち、スプリッタに入る各ファイバリンクは、スプリッタを離れる所定の数のファイバに分割されてもよいです。通常、3つ以上のレベルのファイバは、2つ以上のレベルのスプリッタに対応します。これにより、多くのユーザーが各ファイバーを共有することができます。受動型光スプリッタは、広い動作波長範囲、低い挿入損失および均一性、最小寸法、高い信頼性、およびネットワーク生存性および保護方針をサポートする特性を有します。

光ネットワーク端末(ONT)

ONTは顧客の構内に配置されています。光ファイバを介してOLTに接続され、能動素子はリンク内に存在しません。GPONでは、ONT内のトランシーバは、顧客構内と中央局OLTとの間の物理的接続です。

GPON FTTHアクセスネットワークのアーキテクチャ

ツリートポロジでは、GPONは最小限のネットワーク分割でカバレッジを最大化し、光パワーを低減します。FTTHアクセスネットワークは、コアネットワークエリア、中央オフィスエリア、フィーダエリア、配信エリア、ユーザエリアの5つのエリアで構成されています(下の図を参照)。

Figure 2: Architecture of GPON FTTH Network

コアネットワーク

コアネットワークには、インターネットサービスプロバイダのISP機器、PSTN(パケット交換またはレガシー回線交換)およびケーブルテレビプロバイダ機器が含まれます。

中央オフィス

中央オフィスの主な機能は、OLTおよびODF(光分配フレーム)をホストし、必要な電力供給を提供することです。場合によっては、コアネットワークのコンポーネントの一部を含む場合もあります。

フィーダネットワーク

フィーダ領域は、中央オフィスのODFから配布ポイントまで拡張されています。これらのポイント、通常は通りキャビネットは、レベル1のスプリッタが通常存在するファイバ障害フレームFDTと呼ばれます。フィーダケーブルは通常、GPONポートから始まるリングトポロジーとして接続され、タイプB保護を提供するために、上の図に示すように別のGPONポートに終端されます。

流通ネットワーク

分配ケーブルは、レベル1スプリッタ(FDT内部)をレベル2スプリッタに接続します。レベル2スプリッタは、通常、隣接の入口に配置されたファイバアクセス端末FATと呼ばれるポールマウントボックスでホストされます。

ユーザエリア

ユーザエリアでは、ドロップケーブルを使用して、FAT内のレベル2スプリッタを加入者宅内に接続します。メンテナンスを容易にするために、通常、空中線ケーブルは加入者宅の入口でターミナルボックスTBで終端され、次に屋内ドロップケーブルがTBを家庭内にあるアクセスターミナルボックスATBに接続します。最後に、パッチコードがONTをATBに接続します。

GPON FTTHネットワークにおける光パワーバジェットとコスト分析

GPON損失予算

PONは、OLTとONU、および以前に指摘されたファイバケーブルやコネクタなどの他の光伝送媒体で構成されています。リンク損失は、これらのコンポーネント(ケーブル、コネクタ、パッチコード、スプライス、カプラ、スプリッタ)によって発生する可能性があります。リンク損失は、光アクセスネットワークの設計において非常に重要です。リンクの予算は次の表のとおりです。この予算は、OLTとONUとの間のすべての光学コンポーネントを対象としています。

表1. GPONシステムの損失予算

帯域幅 (nm) アイテム パスロス (dB)
1310 最小光損失 13
1310 最小光損失 28
1490 最小光損失 13
1490 最小光損失 28

GPON電力バジェット

送信機の電力および受信機の感度は、アクセスネットワークの到達範囲に影響を及ぼす2つのパラメータです。電力予算を計算する方法はなんですか?式は「P=FCA*L+SL+ペナルティ」です。Pは電力バジェットを表します。FCAはdB/m単位のファイバケーブル減衰です。Lは距離、SLはスプリッタ損失です。ペナルティはスプライスやコネクタなどの追加損失を表します。次の表は、さまざまなGPON構成に必要な電力バジェットを示しています。

表2. 異なるGPON構成の最小電力バジェット

ONUs L (km ) 波長 (nm) FCA (dB/m) SL (dB) 罰則 (dB) 必要な電力予算 (dB)
16 10 1310 0.4 14.5 2.5 21
16 20 1550 0.3 14.5 2.5 23
32 10 1310 0.4 17 2.5 23.5
32 20 1550 0.3 17 2.5 23.5

次に、ネットワークシステムの到達範囲を計算しましょう。電力バジェットが約23dBであると仮定します。1550nmの波長で動作するシングルモードファイバケーブルが使用されます。SLは14dBで、2つのメカニカルスプライス(0.5dB/スプライス)と2つのコネクター(0.5dB/コネクター)があります。したがって、ネットワークの最大到達距離は(23-14-2*0.5-2*0.5)/0.3≒23kmとして計算できます。

結論

GPONはすべてのPONネットワークの中で最も複雑です。GPONには、移動や追加やその他の変更、パッシブコンポーネントのポートごとの低価格、簡単なインストールと低いインストールコストのためのコストを節約できるという利点があります。GPONは今日の多様で刻々と変化する技術アプリケーションにおいて人気を博しています。


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