[DZS NEWS] DZS Optical Transport and SDN/NFV Platforms Honored as High Score Recipients in 2024 Lightwave Innovation Review

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概要

10G+ PON

パッシブオプティカルネットワーク(PON)システムは、お客様にギガビットクラスおよびマルチギガビットのオプティカルブロードバンドサービスを提供するために最も多く利用されているテクノロジーであり、xDSL やその他の電話回線を利用したテクノロジーよりも高い性能を示します。

過去 20 年間に、ファイバーベースのブロードバンドサービスを提供するための様々なテクノロジー基準が存在しました。この間に、これらのシステムの能力はギガビット未満の速度からギガビット レベルへと進歩し、現在では 10 ギガビット以上のシステムが生まれています。

DZSは、業界最先端のパフォーマンスや、ソフトウェアを利用した柔軟性、新たに登場する基準に対応できる拡張可能な設計によって、現在商業的に成功している PON テクノロジーを実装するプラットフォームや、様々なソリューションを提供しています。

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パッシブオプティカルネットワークを選択する理由

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マルチギガビット光回線のパフォーマンス

オプティカルブロードバンドは、電話回線ベースのテクノロジーが持つ物理的制約を受けることなく、メタバース時代の低遅延で高パフォーマンスのブロードバンドネットワークを提供します

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費用対効果の高い、広く普及しているオプティカルブロードバンド

単一光回線双方向パッシブネットワークテクノロジーでは、機器やインフラを設置するコスト、複雑性、時間が最小限に抑えられます

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未来への道筋

PON テクノロジーは進化し続けており、パフォーマンスや容量を高めるための選択肢をさらに増やして、現在のオプティカルネットワークを将来も活用できるようにします

GPON - G.984

2003 年に初めて登場し、2004 年に実用化されたギガビットパッシブオプティカルネットワーク(GPON)は、現代のパケットベースのオプティカルブロードバンドネットワーク用の主要テクノロジーとなっています。ITU-T G.984 ファミリー仕様は、このテクノロジーの一般的特徴、物理(PMD)層、伝送変換(TC)層、および運用面を定義しています。

多くのパッシブオプティカルネットワーク(PON)システムと同様に、GPON では WDM テクノロジーを使用してアップストリーム信号とダウンストリーム信号を 1 本のファイバーネットワークにまとめており、これがサービスプロバイダーサイト(光回線ターミナル(OLT))にあるアクセスコンセントレータから各加入者のサイド境界デバイス(オプティカルネットワークターミナル(ONT))に到達します。

これは、トラフィックの上り方向と下り方向に対応する異なる波長で同時に送受信できる、特別な双方向光送受信機を使用して実現されています。GPON の場合、ダウンストリーム波長は OLT から ONT まで 1490nm で送信され、ONT から OLT に使用されるアップストリーム波長は 1310nm です。各チャネルに対して、指定された中心波長周辺の指定許容範囲には、スペクトル線の幅および伝送レーザーの周波数安定性の差異が含まれ、差異は実際に指定波長の上下 10-20nm となる場合があります。ただし、仕様では上下に最大 50 nm の差異が許容されます。

GPON の下りの最大ビットレートは 2.488 Gbps であり、一般的に使用される上りの速度は 1.244 Gbps です。このため、GPON はダウンストリームのトラフィックの割合が高く、一般に非対称のトラフィック パターンを示す高速インターネットアクセス(HSIA)やレジデンシャルブロードバンドアプリケーションに適しています。

GPON 用の光分岐ネットワーク(ODN)は、OLT デバイスまたはポート間のファイバー接続、また最大 64 台の関連 ONT デバイスの集合体です。通常はプレーナ光波回路技術を使用するパッシブ光回線スプリッタ成分を使用して、OLT 受信機から加入者が利用する ONT デバイスに接続される 2、4、8、16、32 または 64 個のポートまで、単一光回線インターフェイスから発せられる光を分割します。

ODN は、複数の端末にサービスを提供する単一の共有オプティカルネットワークなので、GPON 伝送変換(TC)層には、ネットワーク内の上り帯域幅と下り帯域幅の配分を制御する機能が含まれ、個々の加入者の接続に規定のサービス品質を提供します。これらのポリシーは伝送コンテナ(T-CONT)に適用され、各コンテナは GPON カプセル化法(GEM)のフレームを使用してパケットトラフィックを伝送する個々の論理結合と結び付けられます。

XGS-PON - G.9807

2.4Gbps/1.2Gbps の GPON 実装の後継となるパッシブオプティカルネットワークで高パフォーマンスを実現するため、2010 年頃に標準化活動の中で 10 ギガビットの PON テクノロジーが登場し始めました。この中でもっとも普及しているのは、XGS-PON と呼ばれる完全に対称な 10Gbps の双方向 PON サービスであり、ITU-T G.9807 ファミリー仕様で定義されています。

XGS-PON の実装は、X-GEM フレーム構造を使用した GPON と似た MAC および TCレイヤーの手順を引き継いでいます。PMD/PHY レイヤーは、9.953 Gbit/s のアップストリーム速度とダウンストリーム速度を使用して対称操作に拡大されます。

XGS-PON と GPON の同じ ODN での同時操作を有効にするため、GPON に割り当てられる波長とは異なる波長群が使用され、XGS OLT、ONT 用のトラフィックとデバイスが、既存の GPON OLT、ONT と「共存」することができます。GPON に使用されるダウンストリーム波長 1490nm であるのに対し、XGS-PON に使用されるダウンストリーム波長は 1577nm であり、対応するアップストリーム波長は 1310nm ではなく 1270nm です。指定される波長間のこの分離によって、共存するテクノロジーのフィルタリングが簡単になり、アップストリームチャネルとダウンストリームチャネルそれぞれに誤差が許容されます。

XGS-PON のさらなる機能強化には、2 つの新しい拡張パワークラスがあります。これによって、光分岐ネットワークトポロジーの到達範囲が広がり、GPON で使用される分割比は最高で 2 倍になります。E1 および E2 の拡張パワークラスによって、光路の最大損失はそれぞれ 33dB と 35dB となります。これによって、ODN ごとの総加入者数を増やして、増加した帯域幅すべてを活用することができるので、OLT ポートごとの最大理論値は 256 になります。

50G-PON - G.9804

2021 年後半に、TDM PON 基準の ITU の枠組み内で XGS-PON の後継となる新しいテクノロジーを導入するため、最初の仕様が制定されました。50G-PON の ITU-T G.9804 ファミリー基準は、「G.hsp」または「高速 PON」とも呼ばれます。これはプロジェクトの策定中に使われていたものです。

50G-PON の PMD/PHY 層の定義では、49.7664Gbps の下りビットレートを使用し、上りビットレートは 12.4416Gbps または 24.8832Gbps から選択できます。この標準は、49.7664Gbps の上りビットレートでの対称操作も想定していますが、このモードの仕様や手順はまだ定義されていません。

過去のケースと同様に、50G-PON は他の ITU-T TDM PON 基準と似た MAC 層および TC 層手順を維持していますが、大きな変更点もあります。たとえば、前進型誤信号訂正(FEC)用の高パフォーマンス低密度パリティ検査(LDPC)アルゴリズムが追加され、光学分散効果を緩和し、高い下りビットレートに対する実効信号対雑音比(SNR)が改善されます。

50G-PON に指定されるダウンストリーム波長は 1342nm であり、アップストリーム波長では 2 つの選択肢がサポートされています。1 つ目の選択肢は 1270nm で、1310nm のアップストリーム波長を使用する従来型の GPON サービスと共存することができます。50G-PON のアップストリーム波長の 2 つ目の選択肢は 1300nm で、アップストリーム波長が 1270nm の XGS-PON ODN と共存することができます。
これまでに 50G-PON に設定された基準は、時分割多重化(TDM) PON テクノロジーに焦点を当てています。このテクノロジーでは、一般的な ODN 上の各デバイスに対する間隔での帯域幅の割当は、XGS-PON および GPON と同様に伝送変換(TC)層によって実装されます。

他の PON テクノロジー

50G-PON ファミリー基準も、将来的な TWDM PON の容量追加を想定しており、何度も繰り返し直線的に総容量を高めるために、複数の追加波長を ODN にオーバーレイできます。

50G-PON テクノロジーの標準化と実用化はまだ実現していませんが、最初は 2020 年後半に 25GS-PON MSA グループが合意した、25GS PON といった他の暫定テクノロジーの開発が続けられています。このテクノロジーは、IEEE EPON 基準から PHY 層およびトランシーバー技術を採用するための変更以外は、XGS-PON の MAC/TC 層手順を維持しています。

この文で取り上げられているすべての TDM および WDM PON テクノロジーは、光学トランシーバーの設計において、スループット、到達範囲、柔軟性など複数の点で拡張可能性の根本的な制限がある、強度変調-直接検出(IM-DD)法を利用しています。100Gbps 以上で運用される高次の PON システムを追求すると、高度変調法の使用および/またはこうしたシステムを技術的に実現可能にするコヒーレント検出を含む、コヒーレントオプティクスや DWDM ドメインを採用する必要性が高まります。新たに登場するテクノロジー向けの予備基準フレームワークが現在開発中であり、こうしたコンセプトの一部はすでに初歩の技術的実証が可能になっています。

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