FTTH-はじめに

ネットワークテクノロジーへのアクセスには、通常2つの方法があります。 修正済み*および2つ目は*ワイヤレス*方式です。このチュートリアルでは、技術的に *FTTH テクノロジーと呼ばれる「固定」方法について説明します。

FTTHとは何ですか？

*Fiber to the Home* または単に *FTTH* は、中心点から住宅施設まで光ファイバーを直接使用する技術です（次の図を参照）。 中断のない高速インターネットサービスを提供します。 ここで、「H」には家庭用と中小企業の両方が含まれます。

ファイバートゥザホーム

FTTHは、各加入者が光ファイバーに接続される究極のファイバーアクセスソリューションです。このチュートリアルで説明する展開オプションは、 Optical Line Termination （OLT）から加入者構内までの完全な光ファイバパスに基づいています。

この選択により、各顧客への高帯域幅サービスとコンテンツが容易になり、新しいサービスの将来の需要に対して最大帯域幅が確保されます。したがって、「部分」ファイバーおよび「部分」銅線インフラストラクチャネットワークを含むハイブリッドオプションは含まれません。

ファイバー経由のホームへのアクセスとして、ファイバートゥザホーム（FTTH）シナリオは主にシングルファミリーユニット（SFU）向けであり、POTS、10/100/1000 BASE-などの比較的少数のポートを提供します。 TおよびRF（18dBmV）。

光ファイバ方式は、アクティブ方式とパッシブ方式の2つの方法で展開できます。現在の大量のFTTHの展開は、パッシブ方式に基づいています。したがって、受動的方法について詳しく説明しましょう。

パッシブ方式-この方式で使用される2つの典型的なテクノロジーは、イーサネットパッシブオプティカルネットワーク（EPON）および*ギガビット対応パッシブオプティカルネットワーク*（GPON）です。次の画像を参照してください。

パッシブ光ネットワーク

非常に高いビットレートのデジタル加入者ループ（VDSL）は、55 bpsの最大ビットレートをサポートします。 VDSL2のQoSとSNRは優れています。
ADSL（非対称デジタル加入者線）は最大8 Mbpsのビットレートをサポートしますが、ADSL2は最大12 Mbpsまで可能です。
SHDSLは*対称高ビットレートデジタル加入者回線*の略です。電話の直径が大きいほど、到達できる距離は長くなります。伝送速度は、電話線の直径によって異なります。
統合サービスデジタルネットワーク（ISDN）は、回線交換ネットワークに基づいています。

FTTHを選ぶ理由

ファイバーには、以前のテクノロジー（銅）よりも多くの利点があります。最も重要なものは次のとおりです-

膨大な情報伝達能力
簡単にアップグレード可能
インストールが簡単
完全に対称的なサービスが可能
運用および保守コストを削減
非常に長い距離をカバー
強く、柔軟で、信頼できる
小径で軽量のケーブルが可能
安全で安心
電磁干渉（EMI）に対する耐性
より低いコストで

次の表に、FTTHで提供できる高度なサービスとその帯域幅を示します。

Services	Bandwidth
Data Download	10 Mbps
VoIP and video-conference	1 Mbps
Music on demand, multimedia contents	2 Mbps
On-line Gaming	1 Mbps
SD Digital TV	3 Mbps
HD Digital TV	8 Mbps
Additional TV channels	16 Mbps

FTTHとxDSL

次の表は、帯域幅と距離（最大リーチ）の観点からFTTHとxDSLデバイスの典型的な比較を示しています-

輸送

ADSL

ADSL2

VDSL

VDSL2

FTTH PON

最大帯域幅

D:8M

12M

24M

55M

100M

100+

U:1M

3.5M

1M

19M

100M

100+

距離

3-5KM

⇐ 1.3KM

⇐ 100KM

距離はxDSLのパフォーマンスに大きく影響します。
最大リーチは20 km以上なので、FTTHの場合、距離は問題になりません。
FTTHは、利用可能なすべてのサービスをサポートしています。

距離と帯域幅

次のポイントは、距離と帯域幅のパラメータを説明します-

ISDN − 2B + D = 2×64 + 16 = 144 Kbps
HDSDN-アメリカ標準0.51mm、2M最大5km。
ADSL-3-5 km 8 Mbps
ADSL2-3-5 km 12 Mbps
ADSL2 +-3-5 km 24 Mbps
VDSL-≤1.3 km、55 Mbps; VDSL2アップストリーム/ダウンストリーム100 Mbps

XDSLテクノロジー

FTTHの用語

FTTHに通常関連する用語について簡単に説明しましょう。

差動ファイバ距離

OLTはいくつかのONU/ONTに接続されています。差動ファイバ距離は、OLTから最も近いONU/ONTと最も遠いONU/ONTの距離の差です。 GPONでは、*最大差動ファイバー距離は20 kms *です。これは、レンジングウィンドウのサイズに影響し、ITU-T G.983.1に準拠しています。

論理的リーチ

論理的リーチは、光バジェットに関係なく、特定の伝送システムでカバーできる最大距離として定義されます。論理リーチは、物理層の制限を除き、ONU/ONTとOLT間の最大距離であるため-GPONでは、*最大論理リーチは60 kms *として定義されます。

平均信号転送遅延

平均信号転送遅延は、基準点間のアップストリームとダウンストリームの遅延値の平均です。この値は、往復遅延を測定し、2で割ることによって決定されます。 GPONは、1.5 Mの最大平均信号転送遅延を必要とするサービスに対応する必要があります。具体的には、GPONシステムのT-V基準点間の最大平均信号転送遅延時間は1.5 Ms未満でなければなりません。

光アクセスネットワーク（OAN）

光アクセスネットワークは、ネットワーク側へのアクセスネットワークであり、SNI（Service Network Interface）とも呼ばれます。 OLTのアップリンクポートは、アクセスネットワークのL2スイッチリングに接続します。 SNIに接続されたODF/FDMSなどの他のすべての中間コンポーネントは、Optical Access Networkの下にあります。

光配信ネットワーク（ODN）

ダウンストリーム側のPONテクノロジーでは、OLTのPONポートからONTのPONポートまでのすべてのパッシブコンポーネントは、光配信ネットワークの下にあります。通常、スプリッターとODF/FDMSはこのカテゴリーに分類されます。

光回線終端（OLT）

セントラルオフィス（CO）機器は、PONにさまざまなネットワークインターフェイスを提供します。 1つのOLTは、PONダウンストリーム送信を介して複数のONTに対応します。つまり、OLTからONTへは通常TDMです。アップストリームトラフィック、つまりONTからOLTへのトラフィックは通常TDMAです。 PONシステムは、対称または非対称のいずれかです。

光ネットワーク終端（ONT）/光ネットワークユニット（ONU）

光ネットワーク終端は、顧客にユーザーインターフェイスを提供する顧客宅内機器です。

物理的リーチ

物理的到達距離は、特定の伝送システムで達成できる最大の物理的距離として定義されます。「物理的リーチ」は、ONU/ONTとOLTの間の最大物理距離です。 GPONでは、10 kmと20 kmの2つのオプションが物理的リーチに定義されています。

サービス

サービスは、オペレーターが必要とするネットワークサービスとして定義されます。サービスは、フレーム構造名か一般名かに関係なく、誰もが明確に認識できる名前で記述されます。

ビットレート

GPONは、1.2 Gbps以上の伝送速度を目指しています。したがって、GPONは次の2つの伝送速度の組み合わせを識別します-

1.2 Gbpsアップ、2.4 Gbpsダウン
2.4 Gbpsアップ、2.4 Gbpsダウン

最も重要なビットレートは、1.2 Gbpsアップストリームと2.4 Gbpsダウンストリームであり、GPONシステムの展開および計画された展開のほぼすべてを構成します。

スプリット比

GPONの分割比が大きいほど、コストの観点から経済的です。ただし、分割比が大きいと、光パワーと帯域幅の分割が大きくなり、物理的な到達範囲をサポートするためにパワーバジェットを増やす必要が生じます。

現在の技術を考えると、物理層では最大1:64のスプリット比が現実的です。*ただし、光モジュールの継続的な進化を予想して、TC層は最大1：128のスプリット比を考慮する必要があります。

データレート

PON

DS（Mbps）

米国（Mbps）

BPON

155.52

Amd 1

622.08

155.52

622.08

Amd 2

1244.16

155.52

1244.16

622.08

GPON

1244.16

155.52

1244.16

622.08

1244.16

2488.32

155.52

2488.32

622.08

2488.32

1244.16

2488.32

EPON

1250

10GEPON ^ + ^

10312.5

FTTH-PON

PONは、1対多ポイントアーキテクチャを備えた*パッシブ光ネットワーク*です。次の図に示すように、光回線終端装置（OLT）、光ネットワークユニット、およびパッシブ光スプリッターで構成されています。

パッシブ光ネットワークアーキテクチャ

PONの歴史

最初のパッシブ光ネットワーク（PON）アクティビティは、1990年代半ばにFSANグループによって開始されました。最初の標準は、 APON/BPON 標準として知られるATMに基づく155 Mbpsの伝送をカバーしていました。その後、標準は622 Mbpsをカバーするように拡張されました。

2001年に、IEEEは EPON として知られるイーサネットベースの標準の開発を開始しました。

2001年、FSANグループは、ITU-Tによって承認されるギガビット速度標準（ GPON ）の開発を開始しました。

PONの歴史

PONネットワークアーキテクチャ

次の図は、PONのネットワークアーキテクチャを示しています-

PONのアーキテクチャ

どこで、

SNI -サービスノードインターフェイス
IFPON -PONのインターフェース
UNI -ユーザーノードインターフェイス

上の図に示すように、ODNは複数のカスケードを備えた1つまたは複数のスプリッタで構成できます。

PON –多重化

PONはWDMを使用して、単一のファイバで双方向トランスポートを実現します（以下の図を参照）-

PON多重化

2つの異なる方向の信号を区別するために、2つの多重化技術が採用されています-

TDM
TDMA

私たちはそれらを詳細に議論しましょう-

時分割多重化（TDM）*ダウンストリーム用-これは、共通の信号パスを介して別々の信号を送受信する技術です。このため、伝送ラインの各端で同期スイッチを使用します。その結果、各信号はライン上に交互のパターンでわずかな時間だけ表示されます。

TDM

アップストリームの* Time Division Multiple Access（）*-この手法は、信号を異なるタイムスロットに分割することにより、多くのユーザーが同じ周波数チャネルを共有できるようにします。

TDMA

PON：ダウンストリーム

ブロードキャストモード-ダウンストリームデータはすべてのONUにブロードキャストされます。ただし、ONUでは、特定のパケットのみが処理され、残りのパケットは破棄されます。

PONダウンストリーム

PON：アップストリーム（TDMAモード）

次の図は、TDMAモードを示しています。

PONアップストリーム

次の図は、両方の技術を一緒に示しています-

PONダウンストリームおよびアップストリーム

PONの用語

PONの用語は次のとおりです-

ODN （Optical Distribution Network）-ODNは、OLTからユーザーへ、またはその逆への光伝送を実現します。受動光学部品を利用しています。
OLT （光回線終端）-OLTはPONのサービスプロバイダーエンドポイントであり、COまたはヘッドエンドに配置されます。
ONT/ONU （光ネットワーク終端）-ONTは、PONを終端し、ネイティブサービスインターフェイスをユーザーに提示するデバイスです。 ONTは通常、顧客の敷地内にあります。

PONアクセスネットワーク

パッシブ光ネットワーク（PON）は基本的に、企業と住宅の両方の顧客にトリプルプレイ（音声、ビデオ、およびデータ）サービスを提供するコスト効率の高い光ファイバーベースのアクセスシステムです。さらに、次の図に示す単純なトポロジは、PONは他のトポロジでも機能します。たとえば、バスまたはリニア、分散スプリッティングなど。

PONアクセスネットワーク

使用されるさまざまな種類のトポロジは、顧客の配布プロファイルによって異なります。

ONTはPONに任意の方法で接続できます-

ONTからOLTおよびその逆への光学予算が満たされています。
異なるONT間の最大差分距離の仕様が満たされています。
ONTからOLTまでのファイバー長は許容範囲内です。
PONシステムがサポートできるONTの最大数の制限を超えていません。

PONのパッシブモジュール

PONシステムのパッシブモジュールは次のとおりです-

WDMカプラ
1×Nスプリッター
光ファイバとケーブル
コネクタ
ODF/キャビネット/サブラック

PONのアクティブモジュール

以下は、PONシステムのアクティブモジュールです-

OLTで-*
レーザー送信機（1490-nm）
レーザー受信機（1310-nm）
CATVアプリケーションの場合
レーザー増幅器（1550-nm）
ビデオ信号を増幅するためのEDFA
ONUで-*
ONUのX`Power/Battery
レーザー送信機（1310 nm）
レーザー受信機（1490-nm）
CATV信号のレシーバー（1550 nm）

次の章では、ギガビットパッシブ光ネットワークとは何かを理解します。

FTTH-GPON

GPON（ギガビットパッシブ光ネットワーク）は、ITU-T仕様 G.984 シリーズに基づいたアクセスネットワーク用の光システムです。 1:32スプリット比のクラスB +オプティクスを使用することにより、28dBの光バジェットで20 kmの到達距離を提供できます（次の図を参照）。

ギガビットパッシブ光ネットワーク

GPONシステムは次のレートをサポートしています-

アップストリーム155 Mbps、ダウンストリーム1.24416 Gbps
アップストリーム622 Mbps、ダウンストリーム1.24416 Gbps
1.24416 Gbpsアップストリーム、1.24416 Gbpsダウンストリーム
155Mbpsアップ、2.48832 Gbpsダウンストリーム
622 Mbpsアップ、2.48832 Gbpsダウンストリーム
1.24416 Gbpsアップ、2.48832 Gbpsダウンストリーム
2.48832 Gbpsアップ、2.48832 Gbpsダウンストリーム

GPONは、ATMとGEMの両方のカプセル化をサポートしています。 GEM（GPON Encapsulation Method）は、ネイティブTDMとデータの両方をサポートしています。

GPONの機能

この進化技術はBPON GEMに基づいています。以下はその特徴です-

ダウンストリーム伝送

2.4 Gbps
1つのONTのBWは、複数のHDTV信号を供給するのに十分です
QOSは遅延に敏感なトラフィック（音声）を許可します

アップストリーム伝送

1.24 Gbps
最小帯域幅を保証できます
未使用のタイムスロットをヘビーユーザーに割り当てることができます
QoSにより、機密トラフィック（音声）を遅延させることができます

GPONを選ぶ理由

GPONは、次のような統合サービスソリューションを提供します-

トリプルプレイサービスをサポートしています。
ツイストペアケーブルを介したアクセスの帯域幅ハードルを解消するために、高帯域幅伝送をサポートしています。
ネットワークノードを削減します。
最大20 kmのサービス範囲をサポートします。

GPON規格

GPON標準は、以前のBPON仕様に基づいています。仕様は-

G.984.1 -このドキュメントでは、ギガビット対応のパッシブ光ネットワークの一般的な特性について説明しています。
G.984.2 -このドキュメントでは、ギガビット対応のパッシブ光ネットワークの物理メディア依存層の仕様について説明しています。

GPON規格

G.984.3 -このドキュメントでは、ギガビット対応のパッシブ光ネットワーク伝送収束層の仕様について説明しています。
G.984.4 -このドキュメントでは、ギガビット対応のパッシブ光ネットワークONT管理および制御インターフェイス仕様（OMCI）について説明しています。

GPONアーキテクチャ

GPON OLTは、PONポートを介して複数のONTに対応します。通常、OLTからONTへのダウンストリーム伝送はTDMです。一方、ONTからOLTへのアップストリームトラフィックは通常TDMAです。

GPONアーキテクチャ

PONシステムは、対称または非対称の場合があります。 PONおよびファイバーインフラストラクチャは、一方向の分散サービスのサポートにも使用できます。たとえば、異なる波長のビデオ。

GPON物理メディア依存層

G.984.2は、GPONシステムの物理層の仕様です。物理層は次のような領域に対処します-

データレートに関する光学性能。
光ファイバコンポーネントのクラス。
光パワーのタイミングと制御。
前方誤り訂正。

光学システムの基本的な要件の1つは、光信号を期待される範囲に拡張するのに十分な容量をコンポーネントに提供することです。コンポーネントには、電力と感度に基づいた3つのカテゴリまたはクラスがあります。コンポーネントのクラスは-

クラスA光学：5〜20dB
クラスB光学系：10〜25dB
クラスCオプティクス：15〜30dB

光回線ターミナル（OLT）

OLTは、コアネットワークに向けてサービスノードインターフェイス（SNI）（通常1 Gbpsまたは10 GbpsイーサネットLANインターフェイス）を提供し、GPONを制御します。 OLTは3つの主要な部分で構成されています-

サービスポートインターフェース機能
クロスコネクト機能
光配信ネットワーク（ODN）インターフェイス

次の図は、典型的なOLT機能ブロック図を示しています。

OLT機能ブロック図

PONコアシェル

PONコアシェルは2つの部分で構成されています。最初の部分は* ODNインターフェース機能*で、一部は* PON TC機能*です。 PON TC機能には、OAM、メディアアクセス制御、フレーミング、DBA、クロスコネクト機能、およびONU管理用のProtocol Data Unit（PDU）の記述が含まれます。

クロスコネクトシェル-このシェルは、PONコアシェルとサービスシェル間の通信パスを提供します。
サービスシェル-このシェルは、PONセクションのサービスインターフェイスとTCフレームインターフェイス間の変換用です。

ONU/ONT

*Optical Network Unit* （ONU）は、リンク保護のために、単一のPONインターフェイスまたは最大2つのインターフェイスで動作します。 この場合、これらの2本のファイバーのうちのいずれか1本が切断されると、他のファイバーを介してONUにアクセスできます。 これは、PON保護またはリンク保護と呼ばれます。 リンク保護は「リンク集約」とも呼ばれ、リンクを保護すると同時にトラフィックも集約できます。

サービス MUX および DEMUX 機能は、お客様のデバイスをPON側に接続します。オプティカルネットワークターミナル（ONT）はシングルサブスクライバー用に設計されており、ONU（オプティカルネットワーキングユニット）は複数のサブスクライバー用に設計されています。スプリッタにより、PONを最大128個のONTまたはONUで共有できます。

光ネットワークユニット

ONT/ONUインターフェイス

サービスネットワークインターフェイスのアップリンク側でOLTに接続されている光ネットワーク端末（ONT）には、多くのユーザーネットワークインターフェイスポートがあります。通常、UNIに向かって4つのFE/GEポートがあります。

レジデンシャルONT用のUNIポート-通常、10/100Base-T高速インターネット（HSI）およびビデオオーバーIP、RFビデオオーバーレイシステム用RF同軸、VoIP PSTN音声用アナログFXS電話インターフェースなどの加入者サービスインターフェース。
ビジネスONT用のUNIポート-上記に加えて、10/100/100Base-TルーターとL2/L3スイッチインターフェイス、およびキーシステム用のDS1/E1 PBXも含まれる場合があります。

光ネットワークユニット（ONU）は、GPONファイバーを終端し、複数の加入者に対してはるかに多くのユーザーネットワークインターフェイス（UNI）を備えています。 UNIインターフェースは、 ADSL2 +、VDSL2、電力線、MoCA 、または HPNA であり、加入者までの距離（10/100 Base-Tは100メートル、つまり330フィートに制限されます）です。

インターフェイスポートのタイプによっては、 UN UNI はサブスクライバCPE機器に直接接続できない場合があります。この場合、UN UNIはネットワーク終端（NT）に接続します。これは、加入者の最終的な場所に配置されます。 NTは、PC、ワイヤレスルーター、電話、IPビデオセットトップボックス、セットトップボックス、RFビデオなど、加入者のCPE機器を終端します。

基本的に、ONTは、単一のデバイスにONUとNTの機能を組み合わせたものです。この2つの組み合わせ。一緒になって、ONTは、ローカルおよび単一家族、中小企業にGPONサービスを提供する最もコスト効率の高いソリューションになります。ただし、既にCAT-5銅線ケーブルが設置されている学生、ホステル、学校、大学、病院、または企業オフィスなどのキャンパスにクライアントが配置されている場合、ONUはより適切なソリューションとして機能します。

光配信ネットワーク

GPON ODN。シングルモードの光ファイバーとケーブルで構成されています。光ファイバリボンケーブル、スプライス、光コネクタ、受動光スプリッター、受動分岐コンポーネントは非常に受動的です。

光配信ネットワーク

ODN光スプリッターは、単一のファイバーを異なる建物や個々の家に向かう複数のファイバーに分割します。スプリッタは、セントラルオフィス（CO）/ローカルエクスチェンジ（LE）から顧客構内まで、ODN内の任意の場所に配置でき、どのようなサイズでもかまいません。スプリッターは[n：m]として指定されます。「n」は入力の数（OLTに向かって）= 1または2、「m」は出力の数（ONTに向かって）= 2,4,8,16です。、32、64。

GPON多重化/フレーミング

GPONの多重化またはフレーミングは、次の要因で説明されます。

GPONカプセル化方法（GEM）

これは、指定されたGPON伝送コンバージェンスレイヤーのデータ転送スキームです。 GEMは、パッシブ光ネットワーク（PON）を介したデータサービスの転送のために、接続指向の可変長フレーミングメカニズムを提供します。 GEMは、OLTのサービスノードインターフェイスのタイプおよびONUのUNIインターフェイスのタイプに依存しないように設計されています。

ダウンストリームトラフィック（ONU/ONTへのOLT）

ダウンストリームトラフィック*の場合、トラフィック多重化機能はOLTに集中化されます。 OLTによって個々の論理接続に割り当てられた12ビット番号の形式のGEMポートIDは、異なるダウンストリーム論理接続に属するGEMフレームを識別します。各ONUは、GEMポートIDに基づいてダウンストリームGEMフレームをフィルタリングし、ONUに属するGEMフレームのみを処理します。

ダウンストリームトラフィック

アップストリームトラフィック（OLUへのONU/ONT）

ONU内のトラフィックを運ぶエンティティは、OLTによってアップストリーム送信の機会（または帯域幅の割り当て）が許可されます。これらのトラフィックエンティティは、*割り当てID *（Alloc-ID）で識別されます。割り当て識別子（Alloc-ID）は、OLTがONUに割り当ててトラフィックを運ぶエンティティを識別する12ビットの番号です。 ONU内のアップストリーム帯域幅割り当ての受信者です。

異なるAlloc-IDへの帯域幅の割り当ては、ダウンストリームに送信される帯域幅マップのOLTによって指定された時間で多重化されます。各帯域幅割り当て内で、ONUはGEMポートIDを多重化キーとして使用して、異なるアップストリーム論理接続に属するGEMフレームを識別します。

送信コンテナ（T-CONT）は、論理接続のグループを表すONUオブジェクトです。 PONでアップストリーム帯域幅を割り当てるために、単一のエンティティとして表示されます。マッピングスキームに基づいて、サービストラフィックは異なるGEMポートに運ばれ、次に異なるT-CONTに運ばれます。

GEMポートとT-CONT間のマッピングは柔軟です。 GEMポートはT-CONTに対応できます。または、複数のGEMポートが同じT-CONTに対応できます。

アップストリームトラフィック

G-PON伝送収束層（GTC）

物理メディア依存（PMD）レイヤーとG-PONクライアントの間に位置するG-PONプロトコルスイートのプロトコルレイヤー。 GTCレイヤーは、GTCフレーミングサブレイヤーとGTC適応サブレイヤーで構成されます。

ダウンストリーム方向では、GEMフレームはGTCペイロードで運ばれ、すべてのONUに到着します。 ONUフレーミングサブレイヤーがフレームを抽出し、GEM TCアダプターが12ビットのポートIDに基づいてフレームをフィルタリングします。適切なポートIDを持つフレームのみがGEMクライアント機能を通過できます。

アップストリーム方向では、GEMトラフィックは1つ以上のT-CONTで伝送されます。 OLTはT-CONTに関連付けられた送信を受信し、フレームはGEM TCアダプターに転送され、次にGEMクライアントに転送されます。

GTCレイヤーフレーミング

ダウンストリームフレーム*の持続時間は125マイクロ秒で、38880バイト長です。これは、ダウンストリームデータレート2.48832 Gbit/sに相当します。ダウンストリームGTCフレームは、物理制御ブロックダウンストリーム（PCBd）とGTCペイロードセクションで構成されます。

GPON伝送収束フレームの長さは常に125ミリ秒です-

1244.16レートで19440バイト/フレーム
2488.32レートで38880バイト/フレーム

各GTCフレームは、物理制御ブロックダウンストリーム+ペイロードで構成されます

PCBdには、同期、OAM、DBA情報などが含まれます。

ペイロードには、ATMおよびGEMパーティション（一方または両方）がある場合があります

GTCレイヤーフレーミング

上流GTCフレーム*の継続時間は125μsです。 1.24416 Gbit/sアップリンクを備えたG-PONシステムでは、アップストリームGTCフレームサイズは19,440バイトです。各アップストリームフレームには、1つ以上のONUからの多数の送信バーストが含まれます。

各アップストリーム送信バーストには、アップストリーム物理層オーバーヘッド（PLOu）セクションと、個々のAlloc-IDに関連付けられた1つ以上の帯域幅割り当て間隔が含まれます。ダウンストリームGTCフレームは、PONの共通時間基準とアップストリームの共通制御シグナリングを提供します。

GPONペイロード

GTCペイロードには潜在的に2つのセクションがあります-

ATMパーティション（Alen＆ast; 53バイトの長さ）
GEMパーティション（現在推奨されている方法）

GPONペイロード

ATMパーティション

ATMパーティションには次の特性があります。

Alen（12ビット）はPCBdで指定されます。
Alenは、ATMパーティション内の53Bセルの数を指定します。
Alen = 0の場合、ATMパーティションはありません。
Alen =ペイロード長/53の場合、GEMパーティションはありません。
ATMセルはGTCフレームに揃えられます。
ONUは、ATMヘッダーのVPIに基づいてATMセルを受け入れます。

GEMパーティション

GEMパーティションには、次の特性があります。

ATMセルとは異なり、GEMで区切られたフレームの長さは任意です。
GEMパーティションには、GEMフレームをいくつでも含めることができます。
ONUは、GEMヘッダーの12bポートIDに基づくGEMフレームを受け入れます。

GPONカプセル化モード

BPONに対する一般的な不満は、ATMセル税による非効率性でした。 GEMはATMに似ています。一定サイズのHECで保護されたヘッダーがあります。ただし、可変長フレームを許可することで大きなオーバーヘッドを回避します。 GEMは汎用です。すべてのパケットタイプ（およびTDMも）がサポートされています。 GEMはフラグメンテーションと再アセンブリをサポートしています。

GEMはGFPに基づいており、ヘッダーには次のフィールドが含まれています-

ペイロード長インジケータ-バイト単位のペイロード長。
ポートID-ターゲットONUを識別します。
ペイロードタイプインジケータ（GEM OAM、輻輳/フラグメンテーションの表示）。
ヘッダーエラー修正フィールド（BCH（39,12,2）コード+ 1b偶数パリティ）

GEMヘッダーは、送信前にB6AB31E055とXORされます。

GPONカプセル化モード

Ethernet/TDM over GEM

GEM経由でイーサネットトラフィックを転送する場合

MACフレームのみがカプセル化されます（プリアンブル、SFD、EFDなし）
MACフレームが断片化する場合があります（次のスライドを参照）。

Ethernet over GEM

TDMトラフィックをGEMで転送する場合-

TDM入力バッファは125ミリ秒ごとにポーリングされました。
TDMのPLIバイトがペイロードフィールドに挿入されます。
TDMフラグメントの長さは、周波数オフセットにより±1バイト変動する場合があります。
3ミリ秒に制限された往復遅延。

Ethernet Over GEM

TDM over GEM

TDM Over GEM

GEMは、ペイロードを*断片化*できます。たとえば、次の図に示すような断片化されていないイーサネットフレーム。

断片化されていないイーサネットフレーム

次の図は、フラグメント化されたイーサネットフレームを示しています。

断片化されたイーサネットフレーム。

GEMは、次の2つの理由のいずれかのためにペイロードを断片化します-

理由1 *-GEMフレームがGTCフレームにまたがっていない可能性があります。

GEMフラグメントペイロード理由1

理由2 *-遅延の影響を受けやすいデータの場合、GEMフレームが横取りされる可能性があります。

GEMフラグメントペイロードの理由2

GPON暗号化

OLTは、カウンターモードでAES-128を使用して暗号化します。ペイロードのみが暗号化されます（ATMまたはGEMヘッダーは暗号化されません）。暗号化ブロックはGTCフレームに揃えられます。カウンターは、次のようにOLTとすべてのONUで共有されます-

46b = 16bフレーム内+ 30ビットフレーム間。
フレーム内カウンターは、4データバイトごとに増分します。
DS GTCフレームの開始時にゼロにリセットします。

OLTと各ONUは、一意の対称キーに同意する必要があります。 OLTはONUにパスワードを要求します（PLOAMdで）。 ONUはパスワードUSを平文で（PLOAMuで）送信します-

堅牢性のためにキーを3回送信

OLTは、新しいキーの使用を開始する正確な時間をONUに通知します。

QoS – GPON

GPONはQoSを明示的に扱います。固定長フレームは、時間に敏感なアプリケーションのQoSを促進します。伝送コンテナの5種類があります-

タイプ1-固定帯域幅。
タイプ2-保証帯域幅。
タイプ3-割り当てられた帯域幅+非保証帯域幅。
タイプ4-ベストエフォート。
タイプ5-上記のすべてのスーパーセット。

GEMはいくつかのPON層QoS機能を追加します-

フラグメンテーションにより、優先順位の低い大きなフレームを横取りできます。
PLI-明示的なパケット長は、キューイングアルゴリズムで使用できます。
PTIビットは輻輳表示を伝えます。

次の章では、イーサネットパッシブ光ネットワークとは何かを理解します。

FTTH-EPON

イーサネットパッシブオプティカルネットワーク（EPON）は、イーサネットでデータをカプセル化したPONであり、1 Gbps〜10 Gbpsの容量を提供できます。 EPONはPONの元のアーキテクチャに従います。ここでは、次の図に示すように、DTEはツリーのトランクに接続され、 Optical Line Terminal （OLT）と呼ばれます。

イーサネットパッシブ光ネットワーク

通常、サービスプロバイダーにあり、ツリーの接続されたDTEブランチは、加入者の構内にある Optical Network Unit （ONU）と呼ばれます。 OLTからの信号はパッシブスプリッターを通過してONUを実現し、その逆も同様です。

最初のマイルのイーサネット

標準化プロセスは、2000年11月に Ethernet in the First Mile （EFM）と呼ばれる新しい研究グループが設立され、イーサネット銅線によるイーサネットポイントツーマルチポイント（P2MP）ファイバーの研究を主な目的として設立されました。 Ethernet over point-to-point（P2P）ファイバーおよびネットワーク操作メカニズム、管理と保守（OAM）を介して、ネットワーク操作とトラブルシューティングを容易にします。 EFMワーキンググループは、2004年6月の IEEE Std 802.3ah の批准により、正規化のプロセスを終了します。

EFMによる製品（最初の1マイルのイーサネット）。イーサネットに基づいたPONテクノロジー。これは、主要な規格であるIEEE 802.3ahに基づいています。 P2MPトポロジへのアクセスを制御するために、MAC制御サブレイヤー内の機能として定義されたマルチポイント制御プロトコル（MPCP）に基づきます。

EPON/MPCPプロトコルの基礎は、ポイントツーポイント（P2P）エミュレーションサブレイヤーにあります。その伝送速度は→対称1.25Gです。距離：10KM/20KM;スプリッター比率：> 1:32 EFMは、プロトコルの成熟度、テクノロジーのシンプルさ、拡張の柔軟性、ユーザー指向など、コアテクノロジーとしてのイーサネットに基づくEPONの多くの利点を指摘しています。

EPONシステムは高価なATMハードウェアとSONET機器を選択しないため、既存のイーサネットネットワークと互換性があります。システム構造を簡素化し、コストを削減し、アップグレードに柔軟に対応します。機器ベンダーは、機能と実用性の最適化に重点を置いています。

BPON ATMシステム

BPON ATMベースのシステムは、アクセスネットワーク上のトラフィックの大部分が大きなIPフレームと可変サイズで構成されているため、非常に効率が悪いことが証明されています。それは、純粋なイーサネットベースのEPON、* QoSを享受する* GigEパスワード*、および他の新しいイーサネット機器との費用効果の高い統合の開発の機会を生み出しました。イーサネットは、IPトラフィックの理想的なトランスポーターであることが長い間実証されてきました。

したがって、IEEE 802.3ah標準802.3は、「ファーストマイルのイーサネット」ワーキンググループに、ポイントツーポイントおよびポイントツーマルチポイントアクセスネットワークの標準の開発を指示しました。後者はイーサネットPONを示しています。 EPONは現在、イーサネット標準の一部です。

パッシブ光ネットワーク（GPON）の開発ギガビット装備の標準（G.984シリーズ）は、ATM/Ethernet PONソリューションに対する* FSANメンバー（クアンタムブリッジ、Al）*の提案の後、実際に始まりました。プロトコルに依存しないGbpsは、IEEE 802.3ahワーキンググループ内ではあまり一般的ではありませんでした。 FSANは、これをITUとは異なる競合標準として追求することを決定しました。

EPONとGPONは、BPONの標準であるG.983から、うまく機能する一般的な概念（PON Optical Distribution Network （ODN）、波長計画、およびアプリケーションの運用）に大きく依存しています。どちらも独自の拡張機能を提供して、可変レートGbpsでより良いサイズのIP/Ethernetフレームに対応します。

IEEE 802.3ahイーサネット規格はアクセスネットワークを指定し、ファーストマイルのイーサネットとしても知られています。 IEEE802.3ahのセクション5は、サービスとプロトコル要素の定義に対応するIEEE Std 802.3を構成しています。加入者アクセスネットワークのステーション間でIEEE 802.3形式のフレームを交換できます。

EPONのコンセプト

EFMは、ポイントツーマルチポイント（P2MP）ネットワークトポロジがパッシブ光スプリッターで実装されるEPONの概念を導入しました。ただし、イーサネットポイントツーポイントファイバは、合理的なコストで最高の帯域幅を提供します。イーサネットポイントツーマルチポイントファイバは、比較的高い帯域幅を低コストで提供します。 IEEE Std 802.3ahの目的は、イーサネットのアプリケーションを拡張してアクセス加入者ネットワークを含め、運用と保守の機器コストを最小限に抑えながらパフォーマンスを大幅に向上させることでした。

IEEE 802.3ah EFM規格の結論は、アクセスおよびメトロネットワークで使用するためのイーサネットトランスポートの範囲と範囲を大幅に拡大します。この規格により、サービスプロバイダーは、アクセスおよびメトロネットワークでブロードバンドイーサネットサービスを提供するための、柔軟で費用効果の高いさまざまなソリューションを利用できます。

EFMは、メディアのタイプと信号速度が異なる一連のテクノロジーをカバーします。タイプまたは複数のFSMメディアのネットワークに展開され、10/100/1000/10000 Mbの混合と相互作用するように設計されています。/sイーサネットネットワーク。 IEEE 802.3で定義されているネットワークトポロジは、加入者の構内で使用し、イーサネット加入者アクセスネットワークに接続できます。 EFMテクノロジーにより、さまざまなタイプのトポロジーで最大限の柔軟性を実現できます。

IEEE Std 802.3ah

IEEE Std 802.3ahは、加入者のイーサネットアクセスネットワークの仕様を含み、IEEE Std 802.3ah EPONは、各チャネルで約1 Gb/s（10 Gb/sに拡張可能）の公称レートをサポートします。これらは、2つの波長で定義されます：*ダウンストリーム波長*と、ユーザーデバイス間で共有される*アップストリーム*方向用です。

EFMは全二重リンクをサポートしているため、全二重簡易メディアアクセス制御（MAC）を定義できます。イーサネットアーキテクチャは、物理層を Physical Medium Dependent （PMD）、 Physical Medium Attachment （PMA）、および Physical Coding Sublayer （PCS）に分割します。

EPONはP2MPネットワークトポロジを実装し、アンダーコートおよび調整サブレイヤMAC制御への適切な拡張、およびこのトポロジをサポートするための光ファイバアンダーレイヤ物理メディア依存（PMD）を備えています。

物理層

P2MPトポロジの場合、EFMは1000BASE-Xから派生した物理層用のシグナリングシステムのファミリを導入しました。ただし、RS、PCS、およびPMAの拡張機能が含まれており、オプションの*前方誤り訂正*（FEC）容量があります。 1000BASE-X PCSおよびPMAサブレイヤーは、インターフェイスの特性をマッピングします。 PMDサブレイヤー（MDIを含む）は、アンダーコートの調整によって期待されるサービスです。 1000BASE-Xは、他の全二重メディアをサポートするように拡張できます。環境がPMDのレベルと一致していることのみが必要です。

中負荷インターフェース（MDI）

これは、PMDと物理メディアの間のインターフェースです。信号、物理メディア、機械的および電気的インターフェースについて説明します。

物理メディア依存（PMD）

PMDは、伝送媒体へのインターフェースを担当します。 PMDは、接続されている物理メディアの性質に応じて電気信号または光信号を生成します。 PONを介した少なくとも10キロメートルおよび20キロメートル（1000BASE-PX10および1000BASE-PX20 PMDのアンダーコート）への1000BASE-X接続は、P2MPを提供します。

PONイーサネットでは、DおよびUサフィックスはリンクの各端のPMDを示し、これらの方向で送信および反対方向で受信します。つまり、単一のダウンストリームPMDは1000BASE-PX10-Dおよびアップストリーム1000BASE-PX10 Uとして識別されますPMD。同じ繊維が両方の方向で同時に使用されます。

1000BASE-PX-U PMDまたは1000BASE-PX-D PMDは、適切なPMA 1000BASE-Xに接続され、MDIを介してサポートされます。 PMDは、オプションで、管理インターフェイスを介してアクセスできる管理機能と組み合わされます。 10 kmまたは20 km Ponsの場合のアップグレードの可能性を可能にするために、1000BASE-PX20-D 1000BASE-PX10 PMDとPMDUの両方を相互運用できます。

物理媒体添付ファイル（PMA）

PMAには、送信、受信、クロックリカバリ、および調整機能が含まれます。 PMAは、ビット指向の一連の物理メディアシリーズの使用をサポートするために、PCSに独立した中間方法を提供します。物理コーディング（PCS）のサブレイヤーは、コード化ビット機能で構成されています。 PCSインターフェースは Gigabit Media Independent Interface （GMII）であり、1000 Mb/s PHYのすべての実装に対してReconciliationサブレイヤーへの均一なインターフェースを提供します。

ギガビットメディア独立インターフェイス（GMII）

インターフェイスGMIIは、*ギガビットMACレイヤー*と*物理レイヤー*間のインターフェイスを指します。複数のDTEを、速度ギガビット*物理層*のさまざまな実装と混合できます。 PCSサービスインターフェイスにより、1000BASE-X PCSはPCS顧客と情報をやり取りできます。 PCSのお客様には、MAC（調整のアンダーコート経由）およびリピーターが含まれます。 PCSインターフェースは、Gigabit Media Independent Interface（GMII）として正確に定義されています。

*Reconciliation sublayer* （RS）は、サービスアクセス制御メディアを定義するGMIIシグナルのマッチングを保証します。 GMIIとRSは独立したメディアを提供するために使用されるため、アクセスコントローラの同一のメディアをあらゆるタイプの銅および光PHYで使用できます。

データリンク層（マルチポイントMAC制御）

MAC制御プロトコルがサポートされるように指定され、同時に新しい機能が実装され、標準に追加されました。これは、マルチポイント制御プロトコル（MPCP）の場合です。 P2MPの管理プロトコルは、マルチポイント制御プロトコルで定義されている機能の1つです。

マルチポイントMAC制御機能は、マルチポイントを指す物理層デバイスを含む加入者のデバイスにアクセスするために実装されます。一般的に、MACエミュレーションの管轄はOLTとONUの間のポイントツーポイントサービスを提供しますが、追加のインスタンスが、一度にすべてのONUの通信目標に含まれるようになりました。

MPCP（マルチポイント制御プロトコル）

MPCPは非常に柔軟で、実装が簡単です。 MPCPは5種類のメッセージ（各メッセージはMAC制御フレーム）を使用し、ONU/ONTは複数のパケット境界を報告し、OLTはパケット境界で許可します-描写オーバーヘッドはありません。

MPCPは、OLSTと、Point-to-Multi-Point（P2MP）PON部分に関連付けられたONU間のシステムを示し、UPSTREAMヘディングで情報の生産的な送信を許可します。

MPCPは次の機能を実行します-

MPCPは自動検出プロセスを制御します。
ONTへのタイムスロット/帯域幅の割り当て。
ONTを同期するために提供されるタイミング基準。

MPCPは5つの新しいMAC制御メッセージを導入しました-

ゲート、レポート
登録済みREQ
登録
登録済みACK
自動検出

メッセージ検出シーケンスの概要

次の図は、メッセージ検出シーケンスの概要を示しています。

メッセージ検出シーケンスの概要

DBA EPON

EPONでは、OLTとONY間の通信はダウンストリームと見なされ、OLTは帯域幅全体を使用してダウンストリームデータをONTにブロードキャストし、もう一方の端ではイーサネットフレームで利用可能な情報を使用してフレームを受信します。 ONTからOLTへのアップストリームは、単一チャネル通信を使用しています。これは、1つのチャネルが複数のONTによって使用されることを意味し、データの衝突を意味します。

この問題を回避するには、有効な帯域幅割り当てスキームが必要です。これにより、リソースをONTに均等に割り当てると同時にQoSを確保できます。このスキームは、動的帯域幅割り当て（DBA）アルゴリズムと呼ばれます。 DBAは、レポートおよびゲートメッセージを使用して、ONTに伝達される送信スケジュールを作成します。

DBAの特性

EPONの重要な機能は、現在および将来のアプリケーションの需要を満たすために、さまざまなDBA割り当てを使用して、最適なQoSと帯域幅の効果的な割り当てをさまざまなサービスに提供することです。

現在、EPONで利用できるDBAアルゴリズムの2つの異なるタイプは次のとおりです-

1つ目は、トラフィックの変動に対応するためのものです。
2つ目は、さまざまなタイプのトラフィックにQoSを提供することです。

他の特徴は、フレームコリジョン、QoSを介したリアルタイムトラフィックの管理、各サブスクライバの帯域幅管理、および低優先度トラフィックの遅延の減少を回避することです。

EPONフレーム形式

EPON操作はイーサネットMACに基づいており、EPONフレームはGbEフレームに基づいていますが、拡張が必要です-

* 64節*-* M * ulti-* P oint C ontrol P * rotocol PDU。これは、必要なロジックを実装する制御プロトコルです。
* 65節*-ポイントツーポイントエミュレーション（調整）。これにより、EPONはポイントツーポイントリンクのように見え、EPON MACにはいくつかの特別な制約があります。
CSMA/CDの代わりに、許可されると送信します。
MACスタックを通過する時間は一定でなければなりません（±16ビットの持続時間）。
正確な現地時間を維持する必要があります。

EPONヘッダー

標準イーサネットは、本質的にコンテンツのない8Bプリアンブルで始まります-

1と0が交互に並ぶ7B 10101010
SFD 10101011の1B

新しいPONヘッダーを隠すために、EPONはプリアンブルバイトの一部を上書きします。

LLIDフィールド*は次の要因が含まれています-

モード（1b）-

ONUの場合は常に0
OLTユニキャストの場合は0、OLTマルチキャスト/ブロードキャストの場合は1

実際の論理リンクID（15b）-

登録済みのONUを識別します
放送用7FFF

CRCは、LLID（バイト7）を介してSLD（バイト3）から保護します。

EPONヘッダー

セキュリティ

ダウンストリームトラフィック*はすべてのONUにブロードキャストするため、悪意のあるユーザーがONUを再プログラムして、必要なフレームをキャプチャすることが容易になります。

アップストリームトラフィック*は他のONUに公開されていないため、暗号化は必要ありません。 EPONは標準の暗号化方式を提供しないため、ファイバータッパーを考慮しないでください。

IPsecまたはMACsecで補うことができ、
多くのベンダーが独自のAESベースのメカニズムを追加しています。

BPONは churning と呼ばれるメカニズムを使用しました— Churningは、次のようないくつかのセキュリティ上の欠陥がある低コストのハードウェアソリューション（24bキー）でした-

エンジンは線形でした-単純な既知のテキスト攻撃。
24bキーは512回の試行で導出可能であることが判明しました。

そのため、G.983.3にはAESサポートが追加され、現在ではGPONで使用されています。

QoS – EPON

多くのPONアプリケーションでは、高いQoS（例： IPTV）とEPONはQoSを次のような上位層に残します-

VLANタグ。
PビットまたはDiffServ DSCP。

これらに加えて、LLIDとPort-IDの間には重大な違いがあります-

ONUごとに常に1つのLLIDがあります。
入力ポートごとに1つのポートIDがあります-ONUごとに多数ある場合があります。
これにより、ポートベースのQoSをPONレイヤーで簡単に実装できます。

EPON対GPON

次の表は、EPONとGPONの比較機能を示しています-

	GPON(ITU-T G.984)	EPON(IEEE 802.3ah)
Downlink/Uplink	2.5G/1.25G	1.25G/1.25G
Optical Link Budget	Class B+:28dB;Class C: 30dB	PX20: 24dB
Split ratio	1:64 -→ 1:128	1:32
Actual downlink bandwidth	2200~2300Mbps 92%	980Mbps 72%
Actual Uplink bandwidth	1110Mbps	950Mbps
OAM	Complete OMCI function + PLOAM + embed OAM	Flexible and simple OAM function
TDM service & synchronized clock function	Native TDM, CESoP	CESoP
Upgradeability	10G	2.5G/10G
QoS	DBA schedule contains T-CONT,PORTID; fix bandwidth/guarantee bandwidth/non-guarantee bandwidth/best-effort bandwidth	Support DBA, QoS is supported by LLID and VLAN
Cost	10%~20% higher cost than EPON currently, and almost same price in large volume	—

次の画像は、EPONとGPONの異なる構造を示しています-

EPON vs GPON

FTTH-XPON評価

次の図は、XPON評価を示しています。

XPON評価

次の表は、XPON評価のさまざまな方法を説明しています。

マルチプレックスモード

典型的な技術

方法A *

TDM

40G TDM PON

OFDM PON

方法B *

WDM

PtP WDM

メソッドC *

TDM + WDM

40G TWDM PON

NG-EPON

GPONの開発後、FSAANとITU-Tは次の機能を備えたNG-PONの作業を開始しました-

低価格の製品
大容量
広いカバレッジ
下位互換性

NG-PONは、現在のアプリケーションの需要と技術に基づいて、FSANによって2つのフェーズに分けられます-

NG PON1 -NGPON1は、レガシーGPON ODNと下位互換性があります。 NG-PON1には、10Gダウンストリーム/ダウンロードおよび2.5Gアップストリーム/アップロード速度の非対称10Gシステムがあります。このNG-PON1は、GPONの拡張TDM PONシステムです。
NG PON2 -NGPON2は長期のPON評価であり、新しいODNを介してサポートできるだけでなく、展開することもできます。

NG-PON1とは異なり、NG-PON2を開発して、帯域幅レートを10Gから40Gに改善する多くの方法があります-

NG-PON1で使用されているのと同じTDMテクノロジーを使用します。
WDM PON（粗波長分割多重化（CWDM）または高密度波長分割多重化（DWDM）を使用）。
ODSM PON（TDMA + WDMA）。
OCDMA PON（CDMAテクノロジーを使用）。
O-OFDMA PON（FDMAテクノロジーを使用）。

共存– NG-PON1

NG-PON1の主な機能は、GPONよりも高い帯域幅を同時に提供することです。既存のGPONネットワークとの下位互換性が必要です。これにより、オペレーターのコストが削減されます。 FSANおよびITU-Tによって定義されたこのNG-PONは、 XG-PON1 として知られています。

FSANおよびITU-Tは、XG-PON1について次のデータレートを定義しています-

ダウンストリームデータレート-10G
アップストリームデータレート-2.5G

2.5Gのアップストリームデータレートは、GPONのアップストリームデータレートの2倍です。 GPONのすべての要素とは別に、ODN（光配信ネットワーク）はXG-PON1ネットワークで再利用できます。

既存のGPON OLTに10Gダウンストリームカードのみを追加することにより、GPONはXG-PON1に拡張されました。

ネットワークアーキテクチャと共存

上記のように、XG-PON1は既存のGPONの拡張機能であり、次のような異なるGPON展開をサポートできます-

GPONのポイントツーマルチポイント（P2MP）アーキテクチャ
ファイバートゥザホーム（FTTH）
ファイバーからセル（FTTCell）
建物へのファイバー（FTTB）
縁石への繊維（FTTCurb）
キャビネットへのファイバー（FTTCabinet）

次の図は、XG-PON1を使用してさらに強化できるさまざまなGPON展開を示しています-

異なるGPON展開

一般的に、展開には2つのタイプがあります-

グリーンフィールド展開
ブラウンフィールド展開

グリーンフィールドは、完全に新しい展開が必要な場所で使用されますが、ブラウンフィールド展開では、既存のインフラストラクチャが使用されます。したがって、ブラウンフィールド（GPONネットワークのみ）の展開では、XG-PON1を使用できます。銅線ネットワークをファイバーネットワークに置き換える必要がある場合、既存のネットワークが新しいネットワークに完全に置き換えられるため、グリーンフィールドネットワークの下で考慮されます。

物理層

XG-PON1の物理層の仕様は10月に縮れました。 2009年および2010年3月にITU-Tによって公開されました。 1575-1580 nmのダウンストリーム波長がFSANによって選択されます。 Cバンド。アップストリーム波長の選択では、LバンドとOバンドが比較されましたが、RFビデオチャネルとのオーバーラップによりCバンドは排除されました。 Lバンドでは十分なバンドガードが利用できなかったため、これも削除され、O +にはフィルターの要件が高いため、O-バンドの賛否両論に関するすべての比較が選択されました。

Item	Specifications
Optical Fiber	ITU-T G.652
Upstream Wavelength Plan	1260 to 1280 nm
Downstream Wavelength Plan	1575 to 1580 nm
Power Budget	XG-PON1: 14 to 29dB XG-PON2：16から31 dB
Data Rate	Upstream: 2.48832 Gbps ダウンストリーム：9.95328 Gbps
Maximum physical reach	20 Km
Maximum logical reach	60 Km

上記の表にあるように、XG-PON1のダウンストリームレートは10 Gbpsで、データレートは9.5328 Gbpsです。IEEE10GE-PONである10.3125 Gbpsとは異なる標準的なITU-Tレートとの一貫性を保ちます。

HTCレイヤー

伝送層（TC層）は、XGTC（XG-PON1）伝送収束層として知られ、基本的な処理メカニズムを最適化します。伝送収束層は、フレーミング構造、アクティブ化メカニズム、およびDBAを強化します。

XG-PON1フレーミング構造の強化は、XG-PON1のレートを一致させることにより、フレームとフィールドの設計をワード境界に合わせることです。 DBAメカニズムはアップグレードにより柔軟です。一方、アクティベーションメカニズムはGPONの同じ原理に従います。

XGTCレイヤーの2つの重要な機能は-

省エネ
セキュリティ

データ暗号化はGPONのオプション機能でしたが、xG-PON1には認証のための3つの方法があります-

1つ目は、登録ID（論理ID）に基づいています
2番目はOMCIチャネルに基づいています（GPONから継承）
3つ目は、IEEE 802.1xプロトコルに基づいています。これは、新しい双方向認証スキームです。

アップストリーム暗号化とダウンストリームマルチキャスト暗号化もXGTCレイヤーを介して提供されます。

管理と構成

管理と構成のために、ITU-T（G.984.4）勧告がXG-PON1で採用されました。これもGPONとの下位互換性があります。 GPONは管理と構成にOMCIテクノロジーを使用しているため、同様にXG-PON1は90％を使用し、ITU-T（G.984.4）にわずかな変更を加えています。

両方の場合（GPONおよびXG-PON1の場合）、下位層の技術が採用されることは、サービスに関する限り大きな問題ではありません。重要な要素は、サービスデータの適切な転送のためにレイヤ2チャネルを設定することです。ネットワーク側からユーザー側へのすべてのL2構成は、OMCI L2モデルの対象です。

ネットワーク側とユーザー側の定義は両方のテクノロジーで同じであるため、OMCI L2モデルは両方のテクノロジー、つまりGPONとXG-PON1に使用されます。

相互運用性

GPONとXG-PON1の最も印象的な部分は相互運用性です。 XG-PON1はGPONと下位互換性があります。つまり、GPON OLTに接続されたONT/ONUはXG-PON1 OLTでも動作します。 2008年にFSANがOISG（OMSI Implementation Study Group）として知られるグループを設立しました。

このグループは、ONT管理および制御チャネル（OMCC）、QoS管理、マルチキャスト構成、S/Wバージョン更新、およびL2構成のOMCI相互運用性に関する推奨事項（G.984.4）を研究するために制限されていました。 [G.984.4]の公式番号は[ITU-T G.impl984.4]であり、OMCI実装ガイドとも呼ばれます。

WDM-PON

次の図は、導波路回折格子（AWG）の配列も示しているWDM-PON用です。これらは、MUXおよびDEMUX波長に使用されます。

WDM-PON

P2MP WDM-PON

WDM-PONでは、ONTごとに異なる波長が必要です。各ONTは排他的な波長を取得し、その波長の帯域幅リソースを利用します。つまり、WDM-PONは論理的な Point-to-Multi Point （P2MP）トポロジで動作します。

WDM-PONでは、OLTとONTの間にAWGが必要です。 AWGの各ポートは波長に依存し、各ONTの光トランシーバーは、AWGのポートによって決定される指定された波長で光信号を送信します。

WDMテクノロジでは、指定された波長のトランシーバーは*色付き光学トランシーバー*と呼ばれ、任意の波長に使用できるトランシーバーは*無色トランシーバー*と呼ばれます。カラー処理された光トランシーバーの使用には複雑さがあり、その処理サービスはストレージのプロビジョニングと考案です。

これにより、AWGコンポーネントは温度に敏感です。WDMPONには、光トランシーバーと接続AWGポートの波長間、およびローカルAWG（COのポートの波長間）のリアルタイムの一貫性に対処するための特定の課題があります。およびリモートAWGのポート。

ODSM-PON

ODSM-PONでは、1つの変更（アクティブなWDMスプリッター）を除き、ネットワークはCOからユーザーの施設まで変更されません。パッシブスプリッターの代わりに、OLTとONTの間にWDMスプリッターが配置されます。 ODSM-PONでは、ダウンストリームはWDMを採用し、ONTに向かうデータは異なるONTに異なる波長を使用し、アップストリームでは、ODSN-PONは動的TDMA + WDMAテクノロジーを採用します。

XGPON規格

次の表は、XGPON標準について説明しています。

	Release Time	Version
G.987	2010.01	1.0
	2010.10	2.0
	2012.06	3.0
G.987.1	2010.01	1.0
G.987.1Amd1	2012.04	1.0amd1
G.987.2	2010.01	1.0
	2010.10	2.0
G.987.2Amd1	2012.02	2.0amd1
G.987.3	2010.10	1.0
G.987.3Amd1	2012.06	1.0amd1
G.988	2010.10	1.0
G.988Amd1	2011.04	1.0amd1
G.988Amd2	2012.04	1.0amd2

*GPON* -2005年に標準化されたITUおよびFSAN、G.984×シリーズ標準に準拠。

*NGPON1 −*

G.987/G.988 XGPON標準は2011年にリリースされました。
2.5 Gbpsアップストリーム/10 GbpsダウンストリームでXGPONを標準化しました。
GPONとXGPONは、1つのネットワークで共存するために異なる波長を使用します。
```
*NGPON2 −*
```
PONテクノロジーのよりオープンな標準である既存のODNネットワークとの互換性を考慮しないでください。
次に、WDM PONと40G PONに注目します。

XG-PON1の主な機能

次の表に、XG-PON1の主な機能を示します。

Item	Requirement	Remark
Downstream (DS) speed	Nominal 10 Gbit/s
Upstream (US) speed	Nominal 2.5 Gbit/s	XG-PON with 10 Gbit/s US speed is denoted as XGPON2. It is for future study.
Multiplexing Method	TDM (DS)/TDMA (US)
Loss Budget	29 dB and 31 dB (Nominal Classes)	Extended class is for future study.
Split Ratio	At least 1:64 (1:256 or more in the logical layer)
Fiber Distance	20Km (60 Km or more logical distance)
Coexistence	With GPON (1310/1490 nm) With RF-Video (1550 nm)

XG-PON光パワークラス

次の表に、XG-PON光パワークラスの最小および最大損失を示します。

	'Nominal1' class (N1 class)	'Nominal2' class (N2 class)	'Extended1' class (E1 class)	'Extended2' class (E2 class)
Minimum loss	14 dB	16 dB	18 dB	20 dB
Maximum loss	29 dB	31dB	33 dB	35 dB

FTTH-光配信ネットワーク

この章では、Optical Distribution Network（ODN）のスプリット比、最大リーチ、およびトラフィック管理について説明します。

OLT光ポートからONT入力への最大許容光パワー減衰は28dBであり、これはいわゆるクラスB光ネットワーク要素を利用することによるものです。 ODNクラスA、B、およびCは、主に「光送信機の出力」と「ビットレートの光受信機の感度」で区別されます。クラスAは光予算が最も少なく、クラスCは最高です。同じ順序。スプリット比を最大1:64にするには、一般にクラスBの光学機器を商用ベースで展開します。

クラスA、B、およびC ODN光学系の比較は、以下の表に示されています-

ODNクラスA、B、およびC光学の比較

S.No.

パラメータ

Unit

クラスA

クラスB

クラスC

備考

1

減衰範囲（ITU-T Rec。 G.982）

dB

5 – 20

10〜25

15〜30

2

2488 Mbpsダウンストリーム方向*
```
*2.1*
```
OLTトランスミッター*

2.1.1

平均起動パワーMIN

dBm

0

+5

+3

シングルファイバー

2.1.2

平均発売パワーMAX

dBm

+4

+9

+7

シングルファイバー

2.1.3

平均起動パワーMIN

dBm

0

+5

+3

デュアルファイバー

2.1.4

2.1.4平均起動パワーMAX

dBm

+4

+9

+7

デュアルファイバー

*2.2*

ONUレシーバー*

2.2.1

最小感度

dBm

-21

-28

シングルファイバー

2.2.2

最小オーバーロード

dBm

-1

-8

シングルファイバー

2.2.3

最小感度

dBm

-21

-28

デュアルファイバー

2.2.4

最小オーバーロード

dBm

-1

-8

デュアルファイバー

3

1244 Mbpsアップストリーム方向*
```
*3.1*
```
ONUトランスミッター*

3.1.1

平均起動パワーMIN

dBm

-3

-2

+2

シングルファイバー

3.1.2

平均発売パワーMAX

dBm

+2

+3

+7

シングルファイバー

3.1.3

平均起動パワーMIN

dBm

-3

-2

+2

デュアルファイバー

3.1.4

平均発売パワーMAX

dBm

+2

+3

+7

デュアルファイバー

*3.2*

OLTレシーバー*

3.2.1

最小感度

dBm

-24

-28

-29

シングルファイバー

3.2.2

最小オーバーロード

dBm

-3

-7

-8

シングルファイバー

3.2.3

最小感度

dBm

-24

-28

-29

デュアルファイバー

3.2.4

最小オーバーロード

dBm

-3

-7

-8

デュアルファイバー

光信号分割

OLTから始まる単一のファイバは、パッシブ光スプリッターによって分割され、64の顧客宅内ONTに対応します。同じファイバーは、ダウンストリーム（OLTに向かうOLT）およびアップストリーム（OLTに向かうONT）ビットストリーム、つまり2.488 Mbps/1490 nm（1480-1500nmウィンドウ）および1.244 Mbps/1310 nm（1260-1360nmウィンドウ）の両方を伝送します。。

TVサービスのRFオーバーレイ

TV信号（サテライトヘッドエンドから派生）は、オプションで、RFオーバーレイサブシステムを介してFTTxシステムに導入された同じ（または追加の）ファイバーで、1550nmの第3の光波長でブロードキャストされます。 CATV信号は、EDFAによる増幅後にGPON信号と結合できます。 1550 nmの波長に変調されたRF CATV信号。 De-mux機能を介して抽出され、ONT内に構築され、STB/TVのバックプレーンサービス接続にルーティングされます。 Ftth-interview-questions

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FTTHの用語

差動ファイバ距離

論理的リーチ

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光アクセスネットワーク（OAN）

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光回線終端（OLT）

光ネットワーク終端（ONT）/光ネットワークユニット（ONU）

物理的リーチ

サービス

ビットレート

スプリット比

データレート

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PONの歴史

PONネットワークアーキテクチャ

PON –多重化

PON：ダウンストリーム

PON：アップストリーム（TDMAモード）

PONの用語

PONアクセスネットワーク

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PONのアクティブモジュール

FTTH-GPON

GPONの機能

ダウンストリーム伝送

アップストリーム伝送

GPONを選ぶ理由

GPON規格

GPONアーキテクチャ

GPON物理メディア依存層

光回線ターミナル（OLT）

PONコアシェル

ONU/ONT

ONT/ONUインターフェイス

光配信ネットワーク

GPON多重化/フレーミング

GPONカプセル化方法（GEM）

ダウンストリームトラフィック（ONU/ONTへのOLT）

アップストリームトラフィック（OLUへのONU/ONT）

G-PON伝送収束層（GTC）

GTCレイヤーフレーミング

GPONペイロード

ATMパーティション

GEMパーティション

GPONカプセル化モード

Ethernet/TDM over GEM

Ethernet over GEM

TDM over GEM

GPON暗号化

QoS – GPON

FTTH-EPON

最初のマイルのイーサネット

BPON ATMシステム

EPONのコンセプト

IEEE Std 802.3ah

物理層

中負荷インターフェース（MDI）

物理メディア依存（PMD）

物理媒体添付ファイル（PMA）

ギガビットメディア独立インターフェイス（GMII）

データリンク層（マルチポイントMAC制御）

MPCP（マルチポイント制御プロトコル）

メッセージ検出シーケンスの概要

DBA EPON

DBAの特性

EPONフレーム形式

EPONヘッダー

セキュリティ

QoS – EPON

EPON対GPON

FTTH-XPON評価

共存– NG-PON1

ネットワークアーキテクチャと共存