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GPON技術の概要
GPON技術の概要
パッシブ光ネットワーク(PON)技術は90年代半ばに利用可能になりました。ネットワークが大きく発展して以来、さまざまな規格が制定され、成熟してきました。PONは最初のATM PON(APON)から発展し、APONと互換性のあるブロードバンドPON(BPON)へと進化してきました。その後、イーサネットPON(EPON)とギガビットPON(GPON)が増加し、データ伝送距離と帯域幅が大幅に改善されました。この記事では、GPON技術について紹介します。
GPONの構成要素
GPONはITU-T勧告シリーズG.984で定義されています。GPONは、APONやBPONに比べて帯域幅が増加します。GPONはさまざまな分野で応用できます。ファイバ・ツー・ザ・デスクトップ(FTTD)アプリケーションでは、GPONはシングルモードのシンプレックス光ファイバコネクタで分配され、パッシブ光スプリッターは通常、精密な終端を提供するためにアングルド・ポリッシュ・コネクタ(APC)を使用します。このGPONシステムには、光回線端末(OLT)、伝送メディア(ケーブルとコンポーネント)、光ファイバスプリッター、光ネットワーク端末(ONT)の4つの主要構成要素があります。
OLT
OLTは、パッシブ光ネットワークのサービスプロバイダエンドポイントとして機能するデバイスです。OLTはアクティブ・イーサネット・アグリゲーション・デバイスで、通常はデータセンターまたは主装置室に設置されます。OLTは、ファイバで伝送される光信号を電気信号に変換し、コアイーサネットスイッチに提示します。OLTは、分散ポイントにある複数のレイヤー2スイッチに取って代わります。OLTの分配信号は、光スプリッタを介してバックボーンケーブルまたは水平ケーブルで接続され、各作業エリアのコンセントの光ネットワーク端末に接続されます。
伝送メディア
GPONは、受動的で物理的なケーブルインフラを通して信号を伝送します。伝送メディアには、銅線、光ファイバパッチコード、エンクロージャー、アダプターパネル、コネクタ、スプリッター、その他の材料が含まれます。より良いシステム・パフォーマンスを得るためには、これらすべての伝送メディア・コンポーネントをチャネル損失バジェットで考慮する必要があります。
光ファイバスプリッター
ビームスプリッターとしても知られる光ファイバスプリッターは、導波路一体型の光電力分配装置です。この光ファイバスプリッターを使用することで、1本のファイバから複数のデバイスにサービスを提供することができます。光ファイバネットワークで最も重要なパッシブデバイスのひとつで、GPON、EPON、FTTxなどで特に役立つものです。PONは通常、OLTから複数のONUに1本のファイバを接続します。OLTとONU間の接続は、ファイバ光スプリッターを使用することで実現します。スプリッターの出力数によって分割数が決まります。スプリット比は1:4、1:8、1:16、1:32、1:64が多いです。典型的な1x32光スプリッタの挿入損失は17dBから18dBです。光ファイバスプリッターには、FBT(融合バイコニカルテーパー) スプリッターとPLC(平面光波回路) スプリッターがあります。
ONT
ONTはモデムとも呼ばれ、光ファイバケーブルで終端ポイント(TP)に接続し、LAN/イーサネットケーブルでルーターに接続します。ONTは、光信号を電気信号に変換してエンド・デバイスに送ります。ONTは、CPU、電話、無線アクセスポイント、その他のビデオコンポーネントなどのIPサービスに接続するために、常に複数のイーサネットポートを備えています。
GPON損失バジェット
ONは通常、OLTとONU、そして以前から注目されているファイバケーブルやコネクタなどの光伝送媒体で構成されます。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)によって引き起こされる可能性があります。リンクロスは光アクセスネットワークを設計する上で非常に重要です。リンクバジェットを下表に示します。このバジェットは、OLTとONU間のすべての光コンポーネントをカバーします。
表1. GPONシステムの損失バジェット
帯域幅 (nm) | アイテム | 経路損失 (dB) |
---|---|---|
1310 | 最小光損失 | 13 |
最大光損失 | 28 | |
1490 | 最小光損失 | 13 |
最大光損失 | 28 |
GPONパワーバジェット
送信機のパワーと受信機の感度は、アクセスネットワークの到達距離に影響する2つのパラメータです。パワーバジェットの計算方法については次のとおりです。計算式は「P=FCA*L+SL+Penalties」です。Pはパワーバジェットを表し、FCAはファイバケーブルの減衰量(dB/m)で、Lは距離で、SLはスプリッタ損失で、最後のPenalties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、異なるGPONの構成に必要なパワーバジェットを示しています。
表2. 異なるGPON構成における最小パワーバジェット
ONU | L (km ) | 波長 (nm) | FCA (dB/m) | SL (dB) | ペナルティー (dB) | 必要なパワーバジェット (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 |
ここで、ネットワークシステムの到達距離を計算してみよう。パワーバジェットは約23dBと仮定します。波長1550nmのシングルモードファイバケーブルを使用し、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(0.5dB/コネクタ)があります。つまり、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と計算されます。
結語
GPONはすべてのPONの中で最も複雑なものですが、すべてのPONの中で最適なものでもあります。GPONには、移動や追加などの変更にかかるコストを節約可能、パッシブ・コンポーネントのポート単価が安い、設置が簡単で設置コストが低いなどの利点があります。そのため、GPONは今日の多様で変化し続けるテクノロジー・アプリケーションで人気を博しています。
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