知識

GPONとは何ですか？

GPON (ギガビットパッシブ光ネットワーク)ポイントツー-マルチポイントのファイバー アクセス テクノロジーであり、業界の主要な標準ですPON (パッシブ光ネットワーク)システム。GPONパッシブ光スプリッタを使用して単一の光を分割しますファイバ複数のパスに分割し、複数のユーザーに高速ネットワーク アクセス サービスを提供します。{0}

GPONの主な特徴

GPON従来のアクセス方法とは次の 3 つの主な特徴によって異なります。

パッシブスプリッティングテクノロジー: ネットワークはアクティブ機器の代わりにパッシブ光スプリッター (スプリッター) を使用するため、外部電源が不要で、ネットワーク ノードの複雑さと障害率が大幅に軽減されます。

共有帯域幅モデル: 複数のユーザーがバックボーンの帯域幅リソースを共有しますファイバ時分割多重技術を通じてデータ伝送を実現し、サービス品質を確保しながら光ファイバーの利用率を向上させます。

ラストマイル: GPONのために特別に設計されていますファイバー・トゥ・ザ・ホーム (FTTH)ファイバー・トゥ・ザ・ビルディング (FTTB) シナリオでは、通常 20 キロメートル以内がカバー範囲であり、「ラスト マイル」でブロードバンド アクセスを実現するためのテクノロジーとなります。

GPONの動作原理

鍵となるのはGPON操作はポイント-から-マルチポイントにありますファイバーネットワークトポロジは、中央局からユーザーへの完全な伝送リンクを形成する 3 つの主要なコンポーネントで構成されます。

OLT層（光回線終端装置）：オペレーターの機器室に設置され、全体の「頭脳」の役割を果たします。GPONネットワーク、データ集約、帯域幅割り当て、ユーザー管理、ネットワーク スケジューリングを担当します。の光回線終端装置（OLT）波長分割多重 (WDM) テクノロジーを使用して、光信号の形式でデータを送信します。

ODN層（光分配ネットワーク）: を含むファイバーケーブルおよびパッシブ光スプリッターは、それらを接続する物理伝送媒体として機能します。OLTユーザー端末へ。信号は単一の経路に沿って伝播します。ファイバで光配信ネットワーク (ODN)、最終的には最後にあるパッシブスプリッターに到達し、その距離は最大20キロメートルになります。

ONU/オントレイヤ（光ネットワークユニット/光ネットワーク端末）: ユーザーの自宅や廊下に設置され、光{0}}から-電気信号への変換を完了し、光データ信号を電気信号に変換できるルーター、電話、セットトップ ボックスなどの端末デバイスにインターフェースを提供します。-

GPON主要機器の詳細機能

OLT (光回線端末) - 光回線端末

のOLTの中核管理デバイスとして機能します。GPON通常、サービス プロバイダーの中央オフィスまたはデータ センターに導入され、ネットワーク マネージャーとして機能するシステム。光信号をダウンストリームに送信する場合は、波長分割多重技術を使用します。-ビデオ信号は 1550nm の波長を使用し、音声信号とデータ信号は 1490nm の波長を使用し、アップストリーム信号を受信する場合は 1310nm の波長を使用します。この異なる波長設計により、信号の干渉を効果的に防止します。のOLTダウンストリームデータをすべてにブロードキャストします責任アップストリーム トラフィックを集約し、帯域幅リソースを動的に割り当ててサービス品質を確保します。バックボーン経由GPONケーブル、光スプリッタに接続して、接続されているすべてのデバイスのリモート構成、監視、障害診断を可能にします。責任同時に、上位レベルの大都市ネットワークまたはバックボーン ネットワークとの標準インターフェースを提供して、サービスの統合を完了します。{0}アンOLTポート通常は 32 ～ 128 をサポートできます責任、分割比の構成に応じて異なります。

スプリッター (光スプリッター) - パッシブ光スプリッター

光スプリッタは、「パッシブ」特性を体現する重要なコンポーネントです。GPON。電源を必要としない純粋な光パッシブデバイスとして、単一の光を分配します。ファイバからの信号OLT複数の出力に繊維特定の比率に従って、それぞれファイバ一つにつながるオント。一般的な分割比には 1:4、1:8、1:16、1:32、1:64 があり、集中分割 (複数のユーザーに 1 回の配信) またはカスケード分割 (マルチレベルのスプリッタ カスケードを通じてより柔軟なブランチ ネットワークを構築) の導入方法を採用できます。通常は、ファイバーケーブル相互接続ボックスまたは回廊配電ボックス。-分割率が大きいほど共有ユーザーが多くなり、ユーザーごとに利用可能な帯域幅が減少することに注意することが重要です。

ONT/ONU (光ネットワーク端末/ユニット) - 光ネットワーク端末

のオント光-から-への専用の変換ですモデムエンドユーザーに導入されます。オントそしてONU本質的に同じ機能を持ちますが、オント特に端末装置を指します。FTTHシナリオ、一方でONUすべてのユーザー側の光ネットワーク ユニットを指す一般用語です。{0}それは、繊維の光信号を家庭用デバイス用の電気信号に変換し、ユーザー側のデータを集約して最適化してから、データをシステムに送り返します。{0}}OLT。接続用のギガビットイーサネットポートを提供しますルーターまたはコンピュータ、固定電話を接続するための POTS ポート、セットトップ ボックスを接続するための RF ポート、その他のさまざまなインターフェースがあります。{0}ユーザー ID 認証を実行して、許可されたユーザーのみがネットワークにアクセスできるようにし、ステータス情報をOLTリモート管理と構成用。

ODN(光配信ネットワーク) - 光配信ネットワーク

のODNは単一のデバイスではなく、デバイス間のすべての物理パッシブ ハードウェアの総称です。OLTそしてオント、フィーダーを含むファイバーケーブル(機器室から分岐点まで)、光スプリッタ、分配ファイバーケーブル(分岐点からユーザーまで)、ファイバジャンパ、アダプタ パネル、コネクタ、スプライス クロージャ、およびさまざまな伝送メディアと受動コンポーネント。設計と施工の品質ODN全体の伝送性能と信頼性を直接決定します。GPONネットワーク。建設中に、次のような重要なパラメータが設定されます。ファイバ曲げ半径、融着接続損失、コネクタ挿入損失は、光信号損失の決定と最適化に重要な役割を果たすため、厳密に制御する必要があります。良いODN計画を立てることで、信号の減衰を最小限に抑え、ユーザーが安定した信頼性の高いネットワーク サービスを確実に受けられるようにすることができます。

GPONデータ送信の仕組み

GPON時分割多重化を使用します (TDM) および時分割多元接続 (TDMA) テクノロジーを使用して双方向通信を実現します。下流方向 (OLTにONU):OLTデータをブロードキャスト方式でブロードキャストします。責任受信できますが、それぞれONUそれ自体に属するデータ フレームのみを解析し、暗号化を通じてセキュリティを確保します。上流方向 (ONUにOLT）： それぞれONUによって割り当てられたタイムスロット内でデータを送信します。OLT、衝突を避け、OLTすべての送信タイミングを調整する責任。このメカニズムにより、単一のファイバ複数のユーザーに同時にサービスを提供し、大幅なコスト削減を実現します。ファイバリソースの消費。

GPON の利点と制限

主な利点

パッシブシステムとしては、GPON動作に必要な電力は最小限で、エネルギー効率は銅線ケーブル ネットワークよりも 95% 高くなります。のスプリッターODN電源や機器室の環境は不要で、基本的にメンテナンスは不要です。{0}}オペレーターは管理するだけで済みますOLT機器を機器室の端に設置することで、電気料金と IT サポート コストを大幅に削減します。としてファイバスプリッター技術を使用して複数のユーザーを直接接続するシステム、GPON必要な機器が少なくなります。GPONは、各ユーザーに対して最大 10/10 Gbps のスムーズなトラフィック処理を提供でき、光ネットワークのスループットは 40 Gbps に達します。物理的な伝送距離は 20 キロメートル以上に達する可能性があり、ほとんどの都市および郊外のアクセス シナリオをカバーするのに十分です。セキュリティの面では、GPON高度な暗号化標準と閉回路設計を使用しており、{0}ファイバハッカーの攻撃に効果的に対抗するために信号を互いに分離します。安定性が優れた利点です。-ネットワークの混雑やトラフィック需要が高い場合でも、安定性を維持できます。光スプリッターを通じて、エンドユーザーへの帯域幅の割り当てを最小限に抑え、固有の特性を確保します。ファイバ電磁波や無線干渉の影響を受けないようにする。さらに、すべて責任によって集中管理されます。OLT現場に訪問することなく、リモートでサービスのアクティブ化、構成の変更、障害診断を行うことができるため、運用効率が大幅に向上し、大規模な導入に適しています。{0}{1}FTTHそしてFTTP。
 

実際のアプリケーションの制限

主な欠点は、GPONその特徴は、帯域幅の分割と複数のユーザー間での共有に基づいたアーキテクチャにあります。マルチ-としてのポイント-ツー-システムと比較ギガビットネットワークが徐々に主流になり、すべてのユーザーが同じ配下にポンポート合計帯域幅 (通常はダウンストリーム 2.5 Gbps) を共有するため、ピーク時にユーザーごとに実際に利用可能な帯域幅が大幅に減少する可能性があります。このため、オペレータは過剰なサブスクリプションを避けるために分割率を合理的に制御する必要があります。-物理的な脆弱性は、ファイバーケーブルこれも顕著な問題です-ファイバ曲げ、ねじれ、破損などの物理的変形に非常に敏感です。各分割により 3 ～ 4dB の電力損失が発生し、融着接続とコネクタの損失も発生します。取り付け方向が間違っていたり、保護が不十分な場合、過度の信号減衰、性能低下、さらには回線障害が発生する可能性があります。以来、ODNですパッシブネットワーク、物理的な障害が発生した場合、ネットワーク管理システムを通じて直接監視することができず、トラブルシューティングには OTDR などの専門的な機器が必要となるため、ローカリゼーションの効率が低くなります。から進化する場合GPON10Gまで-GPONまたは 50G-ポン, ODN互換性とOLTポートの共存機能も考慮する必要があります。初期計画が不適切な場合、再敷設が必要になる場合があります。-ファイバ後のアップグレード中に。長期的な運用とメンテナンスのコストは低いですが、-ファイバ敷設と機器構成への投資は多額となり、ユーザー密度が低い地域では投資回収期間が長くなります。