EPONテクノロジーの概要
アクセスネットワークの歴史
アクセスネットワークは、ユーザーをプロバイダーに接続する電気通信ネットワークの一部です。歴史的に、電話アクセスにはツイスト銅線が使用されていました。これらのプロバイダーは「電気通信事業者（telcos）」として知られています。別のタイプのアクセス技術は、同軸ケーブルを介して提供されるケーブルテレビサービスであり、初期の頃はテレビが唯一のサービスでした。
時間の経過とともに、アクセスネットワークは高速データ、ビデオ、音声などの他のサービスを提供する能力を持つようになりました。
- これにより、より多くの帯域幅が必要になりました。電気通信事業者向けのxDSLや、ケーブル業界のDOCSIS 3.0および3.1などの技術は、長年にわたって帯域幅を増加させ、既存のネットワークを維持してきました。しかし、これらの技術だけでは、現在、住宅および商業加入者にマルチギガビット/秒のサービスを提供するには不十分です。
ファイバーが救世主！
ツイスト銅線対や同軸ケーブルとは異なり、光ファイバーは、中央の場所から加入者まで、20キロメートル以上の距離で、現在、対称10Gbpsのデータ、音声、ビデオサービスを提供できます。
- これは、ファイバーto x（FTTx）サービスとして知られており、x = ホーム、ビジネス、構内などです。ファイバーは、ポイントツーポイント（P2P）またはポイントツーマルチポイント（P2MP）トポロジーを使用してローカルアクセスネットワークに展開でき、HUBから各エンドユーザー（加入者）への専用ファイバーランがあります。FTTHサービスを提供する1つの費用対効果の高い方法は、受動光ネットワーク（PON）を使用することです。
PONとは正確には何ですか？
PONの定義（受動光ネットワーク）
– ポイントツーマルチポイント、ファイバーツーザプレミス（FTTP）ネットワークアーキテクチャです。
– 電源のない光スプリッターを使用して、1本の光ファイバーで複数のプレミス（通常は16〜128）にサービスを提供できるため、「受動的」と呼ばれます。
– 光回線終端装置（OLT）と複数の光ネットワークユニット（ONU）で構成され、光分配ネットワーク（ODN）を介して接続されています。
– ODNは、OLTとONUの間にアクティブな電子デバイスがない光アクセスネットワークです。
PONネットワークのコンポーネント
PONテクノロジー
さまざまな標準グループがさまざまなPON標準を作成しました。
EPONとは？
• EPON（イーサネット受動光ネットワーク）は、いくつかの高レベルの要因に基づいて、MSOによって優先PONアーキテクチャとして最初に選択されました。
– より高価で複雑なGPON仕様（ATM）ではなく、イーサネットフレーミングに基づくシンプルなプロトコルであり、将来の価格に影響します。
– DOCSISベースのプロビジョニングモデルに向けてすでに勢いがついています。
– 10G仕様は2009年に完成し、現在製品が利用可能です。
• CableLabsと協力して、MSOは、EPONのDOCSISプロビジョニング（DPoE）の仕様を開発するために、貢献ベンダーと5年以上取り組んできました。DPoEは、次の概念に焦点を当てています。
– マルチベンダー相互運用性
– 商用サービス向けのメトロイーサネットサービス機能
– マルチギガビットIP/HSD住宅サービス
– 何百万ものデバイスをプロビジョニングできる
– 既存のMSOバックオフィスシステムの利用
• シンプルなプロビジョニングと10Gbpsのアクセスネットワーク速度は、既存および新規のサービスプロバイダーに対するMSOの主要な差別化要因です。
• CWDMと比較して、ファイバーの展開とフィールド内のトランシーバーの数を最小限に抑えます（より低いCAPEX）。
• フィールドにアクティブなデバイスはありません（より低いOPEX）。
EPONをユニバーサルファイバーアクセスアーキテクチャとして
• すべてのサービスタイプ
– 住宅
– ビジネス
– セルラーバックホール
• すべての構成
– MDU/MTU
– FTTH
– FTTC/FTTN
• すべてのデータレート
– 1Gb/s（802.3ah 2004）
– 10/1および10/10（802.3av 2009）
• すべて同じでサポートされています
• 屋外プラント（ODN）
EPONテクノロジーロードマップ
EPON標準の進化：
– 802.3ah：1G/1G仕様（2004）
– 802.3av：10G/10G仕様（2009）
– DPoEv1：EPON上のDOCSISプロビジョニング（2011）
– DPoEv2：（2012）
– SIEPON：イーサネット受動ネットワークにおけるサービス相互運用性（2013）
– NG-EPON：IEEEは、40または100Gbpsの速度の次世代EPONをすでに開発しています。
EPONコンポーネント
典型的なEPONシステムは、OLT、いくつかのONU、およびODNで構成されています。
– OLT（光回線終端装置）は、MSOのハブ、またはMDUに配置され、光アクセスネットワークをコアに接続します。OLTはスイッチまたはルーターであり、EPONインターフェースを含んでいます。これは、CMTSの光学的同等物です。
– ONU（光ネットワークユニット）は、エンドユーザーの場所（顧客構内）に配置され、光トランシーバーを備え、音声、データ、ビデオなどのサービスを提供します。これは、ケーブルモデムの光学的同等物です。
– ODN（光分配ネットワーク）は、OLTとONUを接続します。ODNでは、1本のファイバーがWDMを使用してDSおよびUS信号を伝送します。次に、ファイバーが分割され、個々のONUにサービスを提供します。光スプリッターは、単純なパッシブデバイスです。
EPON US/DS波長
EPONシステムは、単一のファイバーで双方向通信を実現するために、波長分割多重化（WDM）を使用します。
EPONアーキテクチャモデル
- ツリー型トポロジー（a）は、物理層の回復性の要件がない住宅およびビジネス顧客向けに、中国、米国、およびヨーロッパで一般的に使用されています
- バス型トポロジー（b）は、日本では一般的に使用されています（ほとんどのファイバーが空中バス型アーキテクチャで展開されています）
- リング型トポロジー（c）は、高い回復性を持つネットワークで一般的に使用されます（SIEPONの下でのツリー/トランク保護）
- EPONプロトコルは、任意のODN（光分配ネットワーク）アーキテクチャで動作します
光パワーレベル
802.3ah（1ギガEPON）
1000BASE-PX20トランシーバー
OLT：
• TX波長：1480〜1500nm
• TX：+2〜+7dBm
• RX：-6〜-27dBm
ONU：
• TX波長：1260〜1360nm
• TX：-1〜+4dBm
• RX：-3〜-24dBm
=============================
802.3av（10ギガEPON）
10GBASE–PR–D3トランシーバー
OLT：
• TX波長：1575〜1580nm
• TX：+2〜+5dBm
• RX：-6〜-28dBm
ONU：
• TX波長：1260〜1280nm
• TX：+4〜+9dBm
• RX：-10〜-28.5dBm
ダウンストリームトラフィック
OLTはすべてのONUにデータをブロードキャストします
• ONUは、登録時に論理リンクID（LLID）を受信します（複数のLLIDが存在する可能性があります）。これは、DOCSISで一対のサービスフロー（US/DS）を受信するケーブルモデムに似ています。
• ONUは、アクティブなLLIDのセットにのみトラフィックを転送します。
• すべてのONUにデータをブロードキャストするために、OLTはTDM（時分割多重化）を使用します
アップストリームトラフィック
• ONU登録中に、OLTはONUからの遅延時間（距離）を計算し、その送信パラメータを調整するように指示します。
• 各ONUは、OLTから割り当てられたタイムスロット中にのみ送信します
• 各ONUからの送信は、衝突なしでOLTに到着します
• 接続されているすべてのONUに対して単一のファイバーリンクへの複数のアクセスを提供するために、時分割多重アクセス（TDMA）アーキテクチャがアップストリームチャネルに実装されています