EPON対GPON
次世代のサービス提供に最適な技術北米では、100メガビットと対称レートのデータサービスは、従来、ファイバーの建設とエンタープライズデータ機器のコストが高いため、大企業の顧客のみが利用できました。 小規模から中規模の企業顧客は、低対称のケーブルモデムまたはDSLテクノロジーに追いやられ、高い対称帯域幅を経済的に提供できないことが証明されています。 小規模から中規模の企業顧客がクラウドサービスなどの帯域幅集約型アプリケーションを採用するようになった今、DSLまたはケーブルモデムの価格帯での専用ファイバーイーサネットパフォーマンスの需要が急速に高まっています。 これにより、オペレーターは、この非常に収益性の高い市場のサービス需要に利益をもたらすことができるテクノロジーを調査するようになりました。 既存の専用エンタープライズイーサネットソリューションは、技術要件を満たすことができますが、中小企業の顧客の価格期待を効果的にサポートするには高すぎます。 パッシブ光ネットワーク（PON）は、サービス品質と価格の両方の点で有望な可能性を提供します。 通信事業者には、この市場に対応するための2つの有効なテクノロジーの選択肢があります：EPONとGPON。 現在、GPONは北米で広く展開されていますが、EPONに取って代わられる予定です。EPONは、住宅および中小企業のイーサネットサービスを提供するための優れた技術投資です。 このホワイトペーパーでは、EPONが大企業向けのイーサネットサービスを中小企業や住宅顧客に喜んで支払う価格で提供するために選択されるテクノロジーである理由を検証します。 DOCSIS®インフラストラクチャの制限を克服する
ケーブル事業者は、DOCSISデバイスを使用して、中小企業の顧客に長い間サービスを提供してきました。 ただし、より高速な対称サービスの提供に対する顧客の需要に対応するために必要な既存のDOCSISインフラストラクチャの抜本的な変更を実行することは、運用上および財政上非実用的であると感じています。 DOCSISを使用して対称帯域幅を提供することは、元のDOCSIS標準で定義されている利用可能なアップストリームチャネルの数が限られているため、常に課題でした。 この制限により、ケーブルモデムサービスは、多くの場合100 Mbsを超える大きなダウンストリーム帯域幅を優先するように進化しましたが、ほとんどのオペレーター製品のアップストリーム機能は10 Mbs以下に制限されていました。 DOCSIS 3.0標準では、アップストリームキャパシティの拡張を可能にする追加のRFチャネルが定義されていますが、既存のケーブルインフラストラクチャからフィルターを削除して新しい周波数範囲をサポートすることは、ほとんどのケーブルオペレーターが熱心に取り組んでいない資本集約的な運動です。 より高速で対称的な帯域幅を提供するコストを削減しながらネットワークパフォーマンスを向上させるために、ケーブル事業者は、専用イーサネットのパフォーマンスとDOCSISデバイスの低資本コストおよび運用コストを組み合わせたソリューションを求めています。 PONは、対称的なギガビット速度を提供する低コストの機器の使用、複数のサービス提供のサポート、および顧客のエクスペリエンス品質を混乱させて運用コストを増大させる可能性のある無線周波数障害に対する耐性のため、魅力的な代替手段として浮上しています。
ライバル規格：EPON対GPON
加入者サービスでのPONの主流の使用は米国では比較的新しく、Verizonは2005年に最初にFiOSサービスを提供し、2012年にカンザスシティのGoogle Fiberサービスを提供しました。 EPONポートが展開されました。 1990年代後半にITUによってATMベースのPONまたはAPONとして最初に標準化されたPONは、現在ITU（GPON）およびIEEE（EPON）から2つの競合する国際標準の実装に進化しました。 GPON規格には、北米の市場タイミングという利点があります。 ITU-T G.984.xシリーズの標準は2003年に承認されましたが、IEEEは1年後の2004年まで802.3ah標準を承認しませんでした。 GPON標準の批准のタイミング、およびネイティブTDMサービスを実行する能力は、VerizonのFiOS展開のプラットフォームとして選択する要因となりそうでした。これは、GPONが現在FTTH展開の大半を占める理由を説明しています。北米。
もともと、GPONは、その伝送コンバージェンスレイヤーがネイティブイーサネットフレームのカプセル化だけでなく、ATMセルおよびTDMサービスのカプセル化にもネイティブに対応できるという点で、技術的な市場での優位性がありました。 この機能により、音声とデータの同時サービスを顧客に提供したいキャリアにとって理想的な選択肢となりました。 テレフォニーサービスが従来のTDMからIPに移行するにつれて、EPONに対するGPONのこの技術的な利点は、その関連性のほとんどを失いました。
EPONとGPONの相対的な経済的および技術的メリット
光分配装置（ファイバータイプ、スプリッター、コネクタなど）のコストは、GPONとEPONの両方でほぼ同じです。 2つの標準間の主要な技術的、したがってコストの違いは、OLTとONUに見られます。 GPONとEPONのOLTとONUの主なコンポーネントの違いは、ASIC / FPGAと光モジュールです。 市場で入手可能なGPON製品の大半はFPGAベースですが、EPON製品は主に低コストのASICを利用しています。 ASICを構築するためのツールを開発するのは非常に高価ですが、この先行投資が行われると、製造コストはFPGAチップセットよりもはるかに低くなり、製造されるチップの量に比例してコストがさらに削減されます。 これまでに数千万台が配備されたアジアでのEPONに対する高い需要により、製造業者は初期のASIC投資を償却しながら、需要、ひいては量の増加に応じてコンポーネントのコストを引き下げました。 ASICメーカーにとって、量産時のスケールメリットが優れているということは、GPON製品の価格がこれまでのEPONチップセットのように急速に低下する可能性は低いことを示しています（需要の増加に伴い継続します）。 さらに、GPONの光モジュールは、ITU-T規格で必要な高速のオンオフレーザー変調と複数のレーザーパワーレベリングにより、EPONよりも高価です。 さらに、多くのGPONメーカーで使用されている2.4 Gbpsレートは、光業界にとって標準ではないため、これらのデバイスの製造コストを削減するために必要な需要量が制限されています。 GPON機器のコストが長期的にEPONのコストと同じくらい低くなることは非常に疑わしいです。
EPONには、イーサネットフレームがパッシブ光ネットワークでネイティブに伝送されるという点で、サービスがイーサネットまたはIP over Ethernetとして定義されているネットワークにおいて、明確な技術的利点があります。 GPONでは、同じトラフィックを伝送するために2層のカプセル化が必要です。 GPONでは、イーサネットデータとTDMフレームを最初にGEMフレームにカプセル化する必要があります。GEMフレームは、PONでの転送のためにATMフレームとともにGTCフレームにさらにカプセル化されます。 このアプローチは、ネイティブのTDMおよびATMトラフィックを伝送する必要がある場合にうまく機能しましたが、オールイーサネットネットワークでは、GEMおよびGTCカプセル化を含めると、不必要な複雑さが加わり、純粋なイーサネットフレームの転送に実際のメリットはありません。
GPONは、ポイントツーポイント接続をサポートするために特別に設計されています。 したがって、イーサネットブリッジングまたはLAN / VLANサポートが必要な場合は、OLTの上流でオーバーレイ機器を使用してこれを行う必要があります。 逆に、MEF定義のサービスの配信は、EPONシステムの標準機能です。
EPONはIEEE 802.3イーサネット標準に基づいて構築されているため、キャリアネットワークを管理するためにすでに展開されているOSSシステムで十分にサポートされている標準イーサネットMIBを継承します。 さらに、EPON機器に組み込まれているCableLabs®DPoE™仕様のサポートにより、既存の標準化されたAPIを使用して、EPONインストールのプロビジョニング、管理、保守を簡単に行うことができます。 DPoEは、PONネットワーク内のOLTおよびONUデバイスがDOCSIS CMTSおよびケーブルモデムであるかのように見えるように、事業者の既存のDOCSISプロビジョニングおよび管理システムを仲介するように設計されています。 DPoEは、機器メーカーがシステムに機能を組み込み、サービスをプロビジョニングするための業界標準のAPIセットをサポートするように奨励することに注意することが重要です。 これにより、ケーブル事業者は既存のバックオフィスを使用して、反復可能で効率的な方法でイーサネットサービスのプロビジョニングを自動化できるだけでなく、すべての通信会社が使用する標準化された組み込みのプロビジョニングおよびメンテナンスメカニズムを提供します。 この利点は、GPON製品では利用できません。
この標準化されたプロビジョニングフレームワークはケーブルプロバイダーに採用され始めたばかりですが、機器の製造者に関係なく十分に理解されたプロビジョニングおよび設置プロセスを使用する能力は、北米でのEPON導入の増加を促進し続けます。 これは、コストを管理し、効率と生産性を向上させる上で最も重要な要因の1つであるという意味で、ネットワーク運用は「ゴムが道路に出会う場所」であるためです。 既存のほとんどのOSSシステムは、一連の業界標準APIに準拠するように設計されているハードウェアではなく、特定のタイプのハードウェアに対応するように記述されています。 独自のOSSインターフェイスの現在の優位性ではなく、一般的なソフトウェア標準の採用により、相互運用性が促進され、サービスのプロビジョニングと配信のプロセスがスムーズになります。 最終的に、標準化されたOSS APIは、オペレーター市場の選択を改善し、ほとんどのオペレーターのネットワークで一般的な単一ベンダーに縛られるのではなく、経済的および技術的メリットに基づいて機器を選択できるようにします。 この開発の潜在的な利点は明らかです。
GPONには、公平性のために、EPONに比べてわずかな利点があります。 1つの利点は、GPONがNRZラインコーディングを使用することと、EPONが8B10Bラインコーディングを使用することです。 これが、EPONのラインレートが1.2 Gbpsであるが、GPONの最大容量が1.2または2.4 Gbpsのラインレートであるのに対し、最大容量が1 Gbpsである理由です。 両方のシステムが10 Gbpsの代替をサポートするようになったため、この利点はほとんど無関係になりました。 さらに、GPON規格は、保護切り替え、動的帯域幅割り当て、およびONU電力平準化メカニズムを定義しています。 これらはすべてオプションであるか、EPON標準で未定義であり、それらの実装はベンダー固有であり、マルチベンダーOLT / ONUインスタンス間で相互運用できない場合があります。
EPONの現在の標準開発作業は、特にケーブル事業者にとって、その魅力をさらに広げるだけです。 これらの最初はEPoC標準の開発であり、現在IEEEが実施しています。 これにより、既存の同軸ケーブルインフラストラクチャをEPONの物理媒体として使用できるため、すべての顧客にラストマイルファイバを構築する必要がなくなります。 明らかにコスト面でのメリットがあるため、ケーブル事業者がEPONのビジネスサービスと住宅展開の両方を拡大するためにケーブル事業者が活用するため、この開発は確かに広範な市場影響を与えます。 2番目の開発は、PONへのWDMの追加です。 WDM PONにより、オペレーターは特定の顧客に波長を割り当てることができ、共有メディアとしてのEPONに関する懸念がなくなります。 WDM PONにより、EPONは、セルラーバックホールと、共有メディアのオーバーサブスクリプションが望ましくない大企業インストールの両方で実行可能なソリューションになります。
EPONの総所有コストの優位性
ATMとSONETがキャリアトランスポートネットワークを支配していた1990年代後半には、今日のキャリアイーサネットの優位性を想定した人はほとんどいませんでした。 導入以来40年で、イーサネットは市場の代替品と比較してコストを自然に押し下げた柔軟性、シンプルさ、および規模の経済により、支配的なトランスポートテクノロジーとしての現在の位置を獲得しました。 これらの同じ技術的能力と市場のダイナミクスにより、引き続きEPONにGPONよりも総所有コストの優位性がもたらされます。 明らかに、EPONは技術的および経済的な利点を急速に獲得しており、オペレーターがGPONよりもそれを選択することをさらに促進します。 EPONが北米市場で勢いを増すにつれて、イーサネットトランスポートがSONETとATMに勝ったように、製造コストは、イーサネットネットワークがメトロネットワークで行ったように、時間とともに指数関数的に低下し続けます。 最終的に、市場では優れた機能と低コストを提供する製品が優位を占めており、EPONは明らかに優良なラストマイルファイバーデリバリーメカニズムになるでしょう。
頭字語
API-アプリケーションプログラミングインターフェイス
APON -ATM PON
ASIC-特定用途向け集積回路
ATM-非同期転送モード
CMTS-ケーブルモデム終端システム
DOCSIS-ケーブルサービスインターフェイス仕様上のデータ
DPoE-EPONのDOCSISプロビジョニング
EPoC -EPON over Coax
EPON-イーサネット受動光ネットワーク
FPGA-フィールドプログラマブルゲートアレイ
FTTH -Fiber to the Home
GEM -GPONカプセル化方法
GTC -GPON伝送収束
IEEE-電気電子技術者協会
IP-インターネットプロトコル
ITU-国際電気通信連合
LAN-ローカルエリアネットワーク
LTE-長期的な進化
MIB-管理情報ベース
NRZ-ゼロに戻らない
OLT-光回線終端装置
ONU-光ネットワークユニット
OSS-運用サポートシステム
PON-パッシブ光ネットワーク
SONET-同期光ネットワーク
TDM-時分割多重化
VLAN-仮想ローカルエリアネットワーク
WDM-波長分割多重
