[논문 리뷰] On The Evolution of PON-Based FTTH Solutions

Kyeong Soo Kim|arXiv (Cornell University)|2014. 04. 09.

Optical Network Technologies참고 문헌 4인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 PON 기반 FTTH 솔루션의 진화를 검토하며, ATM-PON(APON)과 이더넷-PON(EPON) 기술을 비교하고, TDM 기반 시스템의 대역폭 한계를 극복하기 위해 WDM-PON으로의 이행 경로를 제안한다. 이는 광섬유의 전체 용량을 활용할 수 있는 능력 덕분에 향후 고대역폭 수요를 충족시키기 위해 WDM-PON이 필수적이라고 주장한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 현재 TDM-PON 기반 FTTH 솔루션의 증가하는 대역폭 수요를 충족시키는 데 있어 가지는 한계를 분석하기 위해.
• 현실에서 구현된 FTTH 기술로서 ATM-PON(APON)과 이더넷-PON(EPON)의 기술적 및 경제적 특성을 비교하기 위해.
• TDM-PON에서 파장 분할 다중화 PON(WDM-PON)으로의 전환 가능성과 이점 평가하기 위해.
• 향후 세대 솔루션으로서 WDM-PON을 구현하기 위한 실용적인 진화 시나리오 제안하기 위해.
• 기존 PON 인프라를 업그레이드하여 향후 고용량 응용 프로그램을 지원하기 위한 기술적 및 경제적 과제 해결하기 위해.

제안 방법

• 아키텍처, 데이터 전송 속도, 구현 성숙도를 기반으로 APON과 EPON 간의 비교 분석을 수행한다.
• TDM-PON의 스펙트럼 효율성과 확장성을 평가하며, 내재된 대역폭 한계를 강조한다.
• WDM-PON의 원리, 파장 할당, 광 분배 및 파장 분할 다중화 기법을 검토한다.
• 기존 TDM-PON 네트워크에서 WDM-PON으로의 이행 전략을 제안하며, 공존 및 점진적 구현에 중점을 둔다.
• 기존 및 차세대 PON 표준을 지원하기 위해 광선로 단말기(OLT)와 광 네트워크 단말기(ONU)의 역할을 분석한다.
• 시스템 수준의 모델링과 성능 평가를 통해 향후 대역폭 집약적 응용 프로그램 처리에서 WDM-PON의 열등성을 입증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현재 TDM-PON 기반 FTTH 솔루션의 핵심 기술적 및 경제적 한계는 향후 대역폭 수요를 충족시키는 데 있어 무엇인가?
• RQ2 파일럿-투-홈 네트워크에서 APON과 EPON은 데이터 전송 속도, 확장성, 구현 비용 측면에서 어떻게 비교되는가?
• RQ3 TDM-PON에서 WDM-PON으로의 전환 과정에서 발생하는 아키텍처적 및 운영적 과제는 무엇인가?
• RQ4 기존 TDM-PON 인프라에서 WDM-PON으로의 가장 실현 가능한 진화 경로는 무엇인가? 이는 후행 호환성과 비용 효율성을 보장해야 한다.
• RQ5 TDM-PON에 비해 WDM-PON는 단일 모드 광섬유의 전체 대역폭 잠재력을 얼마나 잘 활용할 수 있는가?

주요 결과

• 공유 매체 액세스 방식과 제한된 스펙트럼 효율성으로 인해 APON 및 EPON과 같은 TDM-PON 기술은 향후 네트워크 응용 프로그램의 증가하는 대역폭 수요를 충족시키기에 부적절하다.
• EPON은 APON에 비해 더 높은 데이터 전송 속도를 제공하고 기존 이더넷 인fra와의 호환성이 뛰어나 현대의 FTTH 구현에 더 적합하다.
• 개별 ONU에 전용 파장을 할당하여 WDM-PON이 확장성과 스펙트럼 효율성을 확보함으로써 상당히 높은 집합 대역폭을 제공한다.
• TDM-PON에서 WDM-PON으로의 전환은 기술적으로 가능하며, 향후 대비 가능한 FTTH 네트워크를 위해 경제적으로도 타당하다.
• WDM-PON는 동적 파장 할당을 지원하고 4K 영상 및 클라우드 기반 응용 프로그램과 같은 신규 고대역폭 서비스를 지원함으로써 광섬유 인프라의 미래 지향적 강화를 가능하게 한다.
• 제안된 진화 시나리오는 기존 TDM-PON와 신규 WDM-PON 네트워크의 공존을 가능하게 하여 전체 인프라 교체 없이 점진적 업그레이드를 실현한다.