WDM-PON、GPONとXG-PONの比較

PONの進化の方向性は、通信業界にとって重要な問題になっています。GPON、XG-PON、WDM-PONの3種類のパッシブ光ネットワークは、帯域幅やサービスサポート能力の向上、アクセスノードやサポート機器の性能向上など、多くのアプリケーションを既存のPONネットワークに提供します。この記事では、主にWDM-PON、GPON、XG-PONの違いを紹介します。

GPON、XG-PON、WDM-PONの概要

GPONはギガビット受動光ネットワークの標準です。ポイント・ツー・マルチポイント・アクセス・ネットワークの一種でもあります。主な特徴は、ファイバ分配ネットワークにパッシブスプリッターを使用することで、プロバイダーの中央オフィスから1本のファイバで複数の家庭や小規模企業にサービスを提供できます。

WDM-PONは、キャリアのインフラを大きく変える可能性を秘めたアクセスネットワーク技術です。WDM-PONは、物理的なポイント・ツー・マルチポイント・ファイバトポロジーの上に、波長ベースの論理的なポイント・ツー・ポイント・アーキテクチャを構築します。WDM多重/多重分離技術を使用し、データ信号をビルや家庭に接続される個々の送信信号に確実に分割できます。このハードウェアベースのトラフィック分離は、安全でスケーラブルなポイント・ツー・ポイントの波長リンクの利点を顧客に提供しますが、キャリアは非常に少ないファイバ数を維持することができ、運用コストを大幅に削減できます。今日のネットワークでは、WDM-PONは5Gフロントホール構築においても重要な技術です。

10G-PONとして知られるXG-PONは、GPONを拡張したもので、10Gbitsユーザーと2.5Gbitsユーザーの信号を取得するための移行メカニズムを定義しています。XGPONユーザーのダウンストリーム信号は1575nmから1580nmの範囲で定義され、ユーザーのアップストリーム信号は1260nmから1280nmの範囲で定義されます。10G-PONは、GPONのポイント・ツー・マルチポイント（P2MP）アーキテクチャに似ており、ファイバ・トゥ・ザ・ホーム（FTTH）、ファイバ・トゥ・ザ・セル（FTTCell）、ファイバ・トゥ・ザ・ビル（FTTB）、ファイバ・トゥ・ザ・カーブ（FTTCurb）、ファイバ・トゥ・ザ・キャビネット（FTTCabinet）など、多様なアクセスシナリオをサポートできます。

WDM-PON、GPONとXG-PONの比較

ここでは、GPON、10G-PON、WDM-PONの技術性能を下表にまとめました。詳細は以下の文章で説明します。

GPONとXG-PONの比較

伝送速度を向上させ、既存のファイバシステムを使い続けてコストを削減するために、XG-PONが導入されましたた。XG-PONは、アップストリームとダウンストリームの波長が異なるGPONと同様のネットワーク構造を持つが、ネットワーク事業者の投資を保護するために共存が可能です。

GPONとWDM-PONの比較

GPONとWDM-PONの違いは、主に容量とファイバ利用率にあります。

WDM-PONの1ユーザーあたりの容量は簡単に評価できます。一般に、GbE信号が各波長で伝送されるため、各エンドユーザーにはわずか1.25Gbpsの容量が割り当てられます。信号のエリアが純粋なブロードキャスト（例：従来のIP-TV）で構成されている場合、WDM-PONには特に利点がないことは注目に値します。ブロードキャスト信号は、OLTを介してすべての波長で複製され、各ユーザーに独立して送信される必要があります。ユーザー1人当たりのGPON容量の評価は、ユーザーに提供されるサービスのバンドルに決定的に依存し、多くの要素を考慮しなければならないという点で、それほど単純ではありません。

WDM-PONの例では一方向伝送が採用されているのに対し、GPONの場合は双方向伝送が採用されているため、ファイバ・インフラはGPONの方が明らかに有効です。一方向伝送はWDM-PONでも使用できますが、コストがかかります。

WDM-PONとXG-PONの比較

光リンクのバジェットはWDM-PONとXG-PONの大きな違いとなっています。WDM-PONの伝送方式は非常にシンプルです。減衰はMUX/DeMUXの損失とファイバの伝送（コネクタ、パッチパネル、アクセスインフラに存在し得る他の信号損失要素を考慮）によって与えられます。CWDM-PONを例にとって説明しよう。標準的なCWDM光学系は0dBmの送信パワーを保証できるが、受信感度は使用する検出器に依存します。PINを利用した場合、1.25Gビット/秒（GbE伝送を想定）の感度は約-18dBmとなります。

一方、XG-PONについては、標準化は、GPON B+とGPON Cに適した到達距離を持つのに十分なリンクバジェットを、XG-PONを定義するXG-PON1に指定しています。XG-PON1の波長がGPONの波長に対して実験的にわずかに高い損失と、GPONとXG-PONの間の伝送路のその他の違いを考慮すると、GPON B+またはGPON Cとの比較に応じて、29 dBと31 dBのバジェットが必要です。

また、OLT側では、共有OLTポートを使用することで、加入者ごとに1つの専用OLTポートを必要とするWDM-PONに比べ、消費電力に関してXG-PONは有利です。しかし、WDM-PONは一般的に電力バジェットが低いため（スプリッタからの損失が非常に低いため）、送信機あたりの消費電力はXG-PONよりも低くなる可能性があります。また、統合（Tx、Rxアレイ）だけでなく、オフにできる未使用のOLTポートもWDM-PONの省電力化に役立ちます。ONT側（消費電力の主な領域）では、XG-PONは冷却レーザーを必要としないことから利益を得る一方、WDM-PONは低速で低パワーバジェットのコンポーネントを利用することができます。

結語

帯域幅の爆発的な消費に伴い、ユーザーはFTTxアクセスにより多くの帯域幅を求めています。エンドユーザーアクセスとトランスポートネットワークの両方で、より多くの容量が必要とされているのは現実です。WDM-PONは、より高い帯域幅と到達距離を提供することができ、その応用に関してさらなる利点があります。加入者ごとに専用の波長チャネルを使用することで、WDM-PONはより安全であると考えられやすいです。一方、XG-PONの利点は標準化、成熟度、コスト、消費電力にあります。