[論文レビュー] On The Evolution of PON-Based FTTH Solutions

Kyeong Soo Kim|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2014

Optical Network Technologies参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、PONベースのFTTHソリューションの進化をレビューし、ATM-PON（APON）とイーサネット-PON（EPON）技術を比較し、TDMベースのシステムの帯域幅制限を克服するためのWDM-PONへの移行パスを提案する。TDMベースのシステムの帯域幅制限を超えるために、WDM-PONは光ファイバーの全容量を活用できるという点で、将来の高帯域幅要件を満たすために不可欠であると主張している。

ABSTRACT

Passive Optical Network (PON)-based Fiber-To-The-Home (FTTH) are promising solutions that can break through the economic barrier of traditional point-to-point solutions. Once fibers are deployed with PON-based FTTH solutions, it becomes critical how to migrate to Wavelength Division Multiplexing (WDM)-PON because Time Division Multiplexing (TDM) used in current PON solutions cannot exploit the huge bandwidth of the optical fibers and therefore will not be able to meet ever-increasing demands for higher bandwidth by future network applications. In this paper we review and compare the current PON-based FTTH solutions, ATM-PON (APON) and Ethernet PON (EPON), and provide a possible evolution scenario to future WDM-PON.

研究の動機と目的

• 現在のTDM-PONベースのFTTHソリューションが、急増する帯域幅要件を満たす上で直面する制限要因を分析すること。
• 展開済みのFTTH技術としてのATM-PON（APON）とイーサネット-PON（EPON）の技術的・経済的特性を比較すること。
• TDM-PONから波長分割多重PON（WDM-PON）への移行の実現可能性と利点を評価すること。
• 次世代のフィーチャ・トゥ・ザ・ホームネットワークソリューションとしてのWDM-PONの実用的進化シナリオを提案すること。
• 既存のPONインフラをアップグレードして将来の高容量アプリケーションをサポートするにあたり、直面する経済的・技術的課題に対処すること。

提案手法

• アーキテクチャ、データレート、展開成熟度に基づいて、APONとEPONの比較分析を実施する。
• TDM-PONのスルーブラスト効率とスケーラビリティを評価し、その固有の帯域幅上限を強調する。
• WDM-PONの原理、すなわち波長割り当て、光分岐、波長分割多重技術を検討する。
• 共存と段階的展開に焦点を当てた、既存のTDM-PONネットワークからWDM-PONへの移行戦略を提案する。
• 光ラインターミナル（OLT）と光ネットワークユニット（ONU）が、レガシーおよび次世代PON基準を両方サポートする役割を分析する。
• システムレベルのモデリングと性能評価を用いて、将来的な帯域幅集約アプリケーションを処理するにあたり、WDM-PONの優位性を示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在のTDM-PONベースのFTTHソリューションが、将来の帯域幅要件を満たす上で直面する主な技術的・経済的制限要因は何か？
• RQ2 フィーチャ・トゥ・ザ・ホームネットワークにおいて、データレート、スケーラビリティ、展開コストの観点から、APONとEPONはどのように比較できるか？
• RQ3 TDM-PONからWDM-PONへの移行に際して直面するアーキテクチャ的および運用的課題は何か？
• RQ4 後方互換性とコスト効率を確保しつつ、既存のTDM-PONインフラからWDM-PONへの移行において最も現実的で実現可能な進化パスは何か？
• RQ5 TDM-PONと比較して、WDM-PONは単モードファイバーの全帯域幅ポテンシャルをどの程度活用できるか？

主な発見

• APONやEPONなどのTDM-PON技術は、共有メディアアクセス方式と限界のあるスペクトル効率のため、将来のネットワークアプリケーションの急増する帯域幅要件を満たすには不十分である。
• EPONは、APONに比べて高いデータレートと既存のイーサネットインfraとの高い互換性を備えており、現代のFTTH展開においてより適している。
• WDM-PONは個々のONUに専用波長を割り当てることで、スケーラブルかつスペクトル的に効率的なソリューションを提供し、顕著に高い集約帯域幅を実現する。
• TDM-PONからWDM-PONへの移行は技術的に実現可能であり、FTTHネットワークの将来対応性を高めるために経済的にも正当化される。
• WDM-PONは動的波長割り当てを可能にすることで、将来のファイバーインfraの将来対応性を高め、4K動画やクラウドベースのアプリケーションなどの新興高帯域幅サービスをサポートする。
• 提案された進化シナリオにより、レガシーTDM-PONと新規WDM-PONネットワークの共存が可能となり、インfraの完全な置き換えなしに段階的アップグレードが可能になる。