10G-EPON

10G-EPONとして知られる10 Gbit/s イーサネットパッシブ光ネットワーク規格では、通信プロバイダーインフラストラクチャを介したコンピュータネットワーク接続が可能です。この規格は、双方向で 10 Gbit/s のデータレートで動作する対称構成と、ダウンストリーム (プロバイダーから顧客) 方向で 10 Gbit/s、アップストリーム方向で 1 Gbit/s で動作する非対称構成の 2 つの構成をサポートしています。2009 年に IEEE 802.3av 規格として承認されました。EPON はパッシブ光ネットワークの一種で、ハブから顧客へのファンアウトに電源付きデバイスではなくパッシブ光ファイバースプリッターを使用するポイントツーマルチポイントネットワークです。

標準化

電気電子技術者協会（IEEE）802.3標準化委員会のイーサネット・イン・ザ・ファーストマイル・タスクフォースは、2004年にパッシブ光ネットワーク（PON）の変種を含む標準を公開しました。 ^[1]

2006 年 3 月、IEEE 802.3 は 10 Gbit/s イーサネット PON 研究グループへの参加を呼びかけました。 CFIの資料によると、以下の企業の代表者が研究グループの設立を支持した：^[2] Advance/Newhouse Communications、Aeluros、Agilent、Allied Telesyn、Alloptic、Ample Communications、Astar-ODSM、Broadcom、Centillium Communications、China Netcom、China Telecom、Chunghwa Telecom、Cisco Systems、ClariPhy Communications、Conexant Systems、Corecess、Corning、Delta Electronics、ETRI、Fiberxon、FOTEK Optoelectronics、ImmenStar、Infinera、ITRI、KDDI R&D Labs.、K-Opticom、Korea Telecom、NEC、OpNext、Picolight、Quake Technologies、Salira Systems、Samsung Electronics、Softbank BB、Teknovus、Teranetics、Texas Instruments、Telecom Malaysia、TranSwitch、UNH-IOL、UTStarcom、Vitesse。

2006年9月までに、IEEE 802.3は802.3av 10G-EPONタスクフォース^[3]を結成し、標準規格の草案を作成しました。2009年9月、IEEE 802総会は802.3の修正を承認し、802.3av修正を標準規格IEEE Std 802.3av-2009として発行しました。^[4]

主なマイルストーン:

10G-EPONの作業は、2012年3月に結成されたIEEE P802.3bk拡張EPONタスクフォース^[5]によって継続されました。このタスクフォースの主な目標には、1G-EPONと10G-EPONの両方にPX30、PX40、PRX40、およびPR40電力バジェットクラスのサポートを追加することが含まれていました。802.3bkの修正は2013年8月にIEEE-SA SBによって承認され、その後すぐに標準IEEE Std 802.3bk-2013として公開されました。^[6] 2020年6月4日、IEEEはIEEE 802.3caを承認しました。これにより、同じ電力距離スプリッタ予算で、ダウンストリーム速度25Gbit/sまたは50Gbit/s、アップストリーム速度10Gbit/s、25Gbit/s、または50Gbit/sの対称または非対称動作が可能になります。^[7]^[8]

建築

対称型（10/10G-EPON）

対称レート 10/10G-EPON は、10 Gbit/s で動作する送信および受信データパスの両方をサポートします。10/10G-EPON の主な推進力は、集合住宅(標準では Multi Dwelling Unit または MDU と呼ばれます) の顧客をサポートするために十分なダウンストリームおよびアップストリーム帯域幅を提供することでした。MDU 構成で展開すると、1 つの EPON 光ネットワークユニット (ONU) を最大 1,000 人の加入者に接続できます。

10/10G-EPON は、他のポイントツーポイントイーサネット規格に共通する多くの機能を採用しています。たとえば、64B/66B ラインコーディング、自己同期スクランブラー、ギアボックスなどの機能は、光ファイバータイプの10 ギガビットイーサネットリンクでも使用されています。

非対称（10/1G-EPON）

非対称 10/1G-EPON は、この仕様がかなり成熟した技術に依存しているため、対称オプションほど難しくないように見えます。アップストリーム伝送は、配備されたバーストモード光トランシーバーを使用して、1G-EPON (IEEE 標準 802.3ah で指定) と同じです。連続モード光学を使用するダウンストリーム伝送は、10 Gbit/s ポイントツーポイントイーサネットデバイスの成熟に依存します。

効率

すべてのEPONネットワークと同様に、10G-EPONはIEEE 802.3規格で規定されているように、最大1518バイトの可変長パケットでデータを送信します。これらの可変長パケットは、GPONなどの他のパッシブ光ネットワークで使用される固定長の53バイトセルよりもIPトラフィックに適しています。これにより、他のシステムと比較して10G-EPONのオーバーヘッドを大幅に削減できます。一般的な10G-EPONのオーバーヘッドは約7.42％です。一般的なGPONのオーバーヘッドは13.22％です。この高いデータ対オーバーヘッド比により、低コストの光コンポーネントで高い利用率も実現します。^[9]

電力予算

802.3av では、PR または PRX で示される複数の電力バジェットが定義されています。PRX 電力バジェットは、ダウンストリーム 10 Gbit/s、アップストリーム 1 Gbit/s で動作する PON の非対称レート PHY を表します。PR 電力バジェットは、ダウンストリーム 10 Gbit/s、アップストリーム 10 Gbit/s で動作する PON の対称レート PHY を表します。各電力バジェットは、クラスの数値表現でさらに識別されます。値 10 は低電力バジェット、値 20 は中電力バジェット、値 30 は高電力バジェットを表します。802.3av ドラフト標準では、次の電力バジェットが定義されています。

802.3bk では、以下に示すように、それぞれ PR または PRX PMD の新しい 10/10G-EPON および 10/1G-EPON 電力クラスのサポートが追加されました。

前方誤り訂正

10G-EPON は、リード・ソロモン (255, 223)に基づくストリームベースの 前方誤り訂正(FEC) メカニズムを採用しています。 FEC は、10 Gbit/s レートで動作するすべてのチャネル、つまり対称 10 Gbit/s EPON のダウンストリームチャネルとアップストリームチャネルの両方、および 10/1 Gbit/s 非対称 EPON のダウンストリームチャネルに必須です。非対称 EPON のアップストリームチャネルは 1 Gbit/s EPON と同じで、リード・ソロモン (255, 239) を使用したオプションのフレームベースの FEC です。

使用可能な帯域幅

10G-EPON は64B/66B ラインコーディングを使用するため、エンコーディングオーバーヘッドは 3.125% に抑えられます。一方、1G-EPON は8b/10b エンコーディングを使用しているため、エンコーディングオーバーヘッドが 25% になります。10G-EPON で使用可能な帯域幅は、10.3125 Gbit/s の帯域幅のうち 10 Gbit/s です。

下位互換性

10G-EPON 規格では、MAC、MAC 制御、および上位のすべての層を可能な限り変更せずに、新しい物理層を定義します。つまり、10G-EPON のユーザーは、ネットワーク管理システム (NMS)、PON 層の運用、管理、保守 (OAM) システム、DBA、スケジューリングなどの下位互換性を期待できます。

1G-EPONとの共存

802.3av 規格では、同じ屋外設備で 1 Gbit/s および 10 Gbit/s EPON システムを同時に運用できるようにすることに重点が置かれています。ダウンストリーム方向では、1 Gbit/s チャネルと 10 Gbit/s チャネルは波長領域で分離され、1 Gbit/s 伝送は 1480～1500 nm 帯域に制限され、10 Gbit/s 伝送は 1575～1580 nm 帯域を使用します。

アップストリーム方向では、1 Gbit/s と 10 Gbit/s の帯域が重なっています。1 Gbit/s 帯域は 1260 ～ 1360 nm に広がり、10 Gbit/s 帯域は 1260 ～ 1280 nm の帯域を使用します。これにより、両方のアップストリームチャネルが低波長分散を特徴とするスペクトル領域を共有できますが、1 Gbit/s チャネルと 10 Gbit/s チャネルを時間領域で分離する必要があります。異なる ONU からのバースト送信は異なる回線速度になる可能性があるため、この方法はデュアルレート TDMAと呼ばれます。

さまざまな OLT 実装では、ダウンストリーム方向のみ、アップストリーム方向のみ、またはダウンストリームとアップストリームの両方向で 1 Gbit/s および 10 Gbit/s の伝送がサポートされる場合があります。次の表は、さまざまな OLT 実装で同時にサポートされる ONU タイプを示しています。

参照

参考文献

^ 「IEEE P802.3ah Ethernet in the First Mile Task Force」。公式ウェブサイト。IEEE 802 LAN/MAN 標準化委員会。2011 年 7 月 17 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年8 月 28 日閲覧。
^ EPON 向け 10Gb/s PHY – 関心表明プレゼンテーション
^ 「10Gb/s Ethernet Passive Optical Network: IEEE P802.3av Task Force」公式ウェブサイト。2009年10月14日。2011年6月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年5月7日閲覧。
^ IEEE Std 802.3av-2009、IEEE イーサネット標準 - 修正 1: 10 Gb/s パッシブ光ネットワークの物理層仕様および管理パラメータ。IEEE。2009 年。2013 年 12 月 17 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ 「IEEE P802.3bk 拡張 EPON タスクフォース」。
^ IEEE Std 802.3bk-2013、IEEE イーサネット標準 - 修正 1: 拡張イーサネットパッシブ光ネットワークの物理層仕様および管理パラメータ。IEEE。2013 年。2013 年 12 月 17 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ 「IEEE 802.3ca-2020 - IEEE イーサネット標準修正第9版」。IEEE。2020年7月3日。
^ Knittle, Curtis (2020 年 7 月 23 日)。「25G/50G-EPON 規格がゴールラインを越える – ケーブルの 10G プラットフォームの一部としてファイバー導入を強化」CableLabs。
^ 「EPON とは何か?」。New Wave の設計と検証。

外部リンク

「10Gb/s EPON の現状、要件、アプリケーションの概要」(PDF)。Ethernet Alliance。2009 年 5 月。2011 年5 月 7 日に閲覧。

[1] 「IEEE P802.3ah Ethernet in the First Mile Task Force」。公式ウェブサイト。IEEE 802 LAN/MAN 標準化委員会。2011 年 7 月 17 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年8 月 28 日閲覧。

[2] EPON 向け 10Gb/s PHY – 関心表明プレゼンテーション

[3] 「10Gb/s Ethernet Passive Optical Network: IEEE P802.3av Task Force」公式ウェブサイト。2009年10月14日。2011年6月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年5月7日閲覧。

[4] IEEE Std 802.3av-2009、IEEE イーサネット標準 - 修正 1: 10 Gb/s パッシブ光ネットワークの物理層仕様および管理パラメータ。IEEE。2009 年。2013 年 12 月 17 日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[5] 「IEEE P802.3bk 拡張 EPON タスクフォース」。

[6] IEEE Std 802.3bk-2013、IEEE イーサネット標準 - 修正 1: 拡張イーサネットパッシブ光ネットワークの物理層仕様および管理パラメータ。IEEE。2013 年。2013 年 12 月 17 日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[7] 「IEEE 802.3ca-2020 - IEEE イーサネット標準修正第9版」。IEEE。2020年7月3日。

[8] Knittle, Curtis (2020 年 7 月 23 日)。「25G/50G-EPON 規格がゴールラインを越える – ケーブルの 10G プラットフォームの一部としてファイバー導入を強化」CableLabs。

[9] 「EPON とは何か?」。New Wave の設計と検証。