なんと最大100Gbpsのアクセス回線？　IEEE「100G-EPON」が2020年に標準化、次世代PON「FOAS」の具体化はまだ先

次世代PON「FOAS」、具体化はまだ先

　「NG-PON2+」の次についても、もちろん仕様策定は始まっている。ちょっと順序が逆だが、「FSAN（Full Service Access Network）」という業界団体が、2016年11月に今後のPONと、その標準化に関するロードマップを示している。2020年には、「NG-PON2+」と並んで「XG（S）-PON+」という文言もあるが、これは要するに対称型（上り下りで同じ速度）のNG-PON2+と思われる。

次世代PONに位置付けられる「FOAS（Future Optical Access System）」に関しては、いまだに具体的な議論は始まっていない。「Alternative ODN（Optical Distribution Network）」は、要するにスプリッターである

　ちなみに以前のロードマップは以下のようなかたちで、ここで示された内容はほぼ実現している。

このロードマップで示された内容はほぼ実現している

　最初のロードマップにある「FOAS（Future Optical Access System）」に関して言えば、直接的な議論ではないのだが、イタリアの携帯電話キャリアであるTIMのTommaso Muciaccia氏が執筆した論文では、NG-PON2世代では「TWDM（Time and Wavelength. Division Multiplexing）」（時間と波長多重）で済むが、NG-PON3世代があるとしたら「DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）」（高密度の波長多重）が必要になり、さらにその先は「UDWDM（Ultra DWDM）」か「OCDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）-DWDM」「OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）-DWDM」になるとしている。

　OCDMとOFDMは、いずれも変調方式の手法で、単に0/1だけで信号を送るのではなく、1回の転送で複数bitを転送できるようにできるとする。要するに、これ以上ビットレートを上げるのは難しいため、波長を増やす（UDWDMの方向）か、1波長あたりの実効転送速度を上げる（OCDM-DWDM/OFDM-DWDM）か、という話になるわけだ。

Ultra DWDMはともかく、「Super DWDM」と称されるものは既に存在しており、1本の光ファイバーで1000波長近くを通すことが可能である

　いずれにしても、現在の技術では可能ではあるものの、非常に高価になってしまうため、PONで採用するのは難しいと考えられている。最初の図で、FOASに"Disruptive technologies, Innovative R&D"とあるのは、何か価格破壊が起き得るような革新的な技術を生み出すR&Dが必要、という意味であり、FOASの具体的な話は、まだ見えてきていない。

50Gbps×2で100Gbpsを実現する「100G-EPON」、2020年へ向け標準化

　さて、これに先立ってもう少し現実的なプランの策定も始まった。IEEEは「10G-EPON」に続き、最大100Gbpsをサポートする「100G-EPON」の仕様策定に向け、2015年5月にStudy Group（SG）を立ち上げ、2016年1月に「IEEE P802.3ca TF（Task Force）」を構成。以後、このIEEE P802.3ca TFで審議が行われている。基本的なアイディアとしては、NG-PON2+同様に1波長あたり25Gbpsとなっている。前回も説明した通り、2015年にはIEEE 802.3bmが標準化を完了しており、1波長あたり25Gbpsは技術的に十分可能、という判断があったようだ。

　IEEE P802.3caでは、速度として10Gbps/25Gbps/50Gbps/100Gbpsの4種類があり、実際には下りと上りのそれぞれで、以下7種類の組み合わせのONUをサポートする、というあたりから議論はスタートしている。

　実際には、たとえ25Gbpsであっても問題が多く、その結果、標準化の時期はどんどん後ろにずれることになった。2016年1月におけるスケジュールでは、2018年7月にDraftが完成し、10月に標準化へこぎつける予定だったが、現在のスケジュールでは、標準化作業は2020年4月までとなっており、内容にもかなりの変更があった。それが記されている2018年1月の「P802.3ca Objectives[Proposed Revision]」（PDF）を見ていこう。

2016年1月における標準化のスケジュール。2016年中にDraft 1.0が出る、というある意味きわめて楽天的な見通しだった

これは2017年7月におけるもので、今のところこれが正式なもの。ちなみにDraftは現在0.7の段階である

　資料によれば、1本の「SMF（Single Mode Fiber）」を利用しての100Gbps転送は放棄。可能性があるとすると、2本のSMFそれぞれを50Gbpsづつ通す形とする。これは、4波長の送受信を行う「PMD（Physical Media Dependent）」（物理的なトランシーバー）の開発が非常に難しい、との判断がある。

　この決断は、2017年11月のミーティングで行われた。ただ100Gbpsを完全に排除することには、「Removing the 100Gb/s objective completely is a shortsighted decision. Don't throw the baby out with the bathwater.（100Gbpsを排除するのは近視眼的な決断である。赤ん坊（＝100Gbps）を風呂に投げ込むような真似はしない）」と述べられており、当面は50Gbps×2という構成を残すことにしたそうだ。

　これは、実際にPONを利用する事業者の多くが、2本以上のファイバーを1カ所に引き込んでいるケースが多く、潜在的に可能性があるということらしい。ちなみに50Gbps×2については、単純に50Gbpsの波長多重を拡張したチャネル多重とし、物理層で同期を取るのではなく、その上の論理層でトランキングを掛ける仕組みを取るとしている。

　信号速度そのものは、10/25Gbpsの2種類とし、50Gbpsは、25Gbpsを2波長多重化する。下りは25/50/100Gbps（50Gbps×2）、上りは10/25/50/100Gbpsをサポートする。

　また、既存のPONとの互換性も“ある程度”維持する。実際には古い光ファイバーの中には、挿入ロスが許容範囲を超えるものがあり、そのため互換性を保てる光ファイバーの規格が厳密に決められている。さらに、既存の10G-EPONとXG-PON、XGS-PONと波長が重ならないようにすることで、従来のPONとの併用も可能としている。

　今のところP802.3caの議論を見ている限り、50Gbpsまでは、容易とは言わないものの技術的な難易度はそう高くなく、比較的堅実に開発できそうなメドが立っているようだ。まだ電力周りで解決すべきさまざまな問題があり、波長に関しての議論もあるものの、一応2018年5月のDraft 1.0に向けて前進し始めた、というのが現状である。

　この後は、何かとんでもない話が出てこない限り、2020年の標準化完了というスケジュールは揺るがないと思われる。その頃にはFSANが新しいロードマップを出してくるかもしれない。以前に比べると大分ペースは落ちたものの、PONは引き続き進化を続けてゆくことになる。