PON の仕組み：TDM、レンジング、DBA、アクティベーション、OMCI

パッシブオプティカルネットワークでは、1台の送信器がガラスとスプリッターを通じて最大 128台の受信器と通信し、逆方向では最大 128台の送信器が1台の受信器を共有します。衝突も盗聴もなく、各家庭での設定も不要にこれを成立させるのはプロトコルの仕事です。このページでは、下りのブロードキャスト、上りのタイムスロット、レンジング、動的帯域割り当て、ONU のアクティベーション、管理チャネルという各メカニズムを説明し、それぞれを OLT やスティックで実際に見える値と結び付けます。

下り：全員へのブロードキャスト

OLT は1つの波長（GPON は 1490 nm、XGS-PON は 1577 nm）で連続的に送信します。すべての ONU はすべてのフレームを受信し、自分宛てのものだけを保持します——GPON のGEM フレームではPort-ID により、XG(S)-PON ではXGEM により判別します。全員に見えてしまうため、下りのペイロードはONU ごとに暗号化されます（GPON は AES-128、 XGS-PON は AES-128/256）。鍵はアクティベーション時に交換されます。下りには、各 ONU がいつ送信してよいかを伝える帯域幅マップも含まれます。

上り：時分割によるバースト

ONU は1つの上り波長（GPON は 1310 nm、XGS-PON は 1270 nm）をTDMA で共有します。各 ONU は OLT が割り当てたスロットでのみ、プリアンブルとデリミタを伴うバースト として送信します。レーザーはバーストとバーストの間は消灯しています——これが、ONU の DDM Tx パワーがアイドル時には意味を持たない理由であり、OLT の Rx が多数の送信元の平均値になる理由でもあります（精度と限界）。OLT の受信器は、距離とパワーの異なる ONU からのバーストの間でしきい値をリセットします。

レンジング

スロットが機能するのは、すべての ONU のバーストが想定どおりのタイミングで届く場合に限られます。アクティベーション中に OLT は各 ONU への往復遅延を測定し、すべての ONU が論理的に同じ距離にあるように見えるよう等化遅延を割り当てます（差動光ファイバー距離は 20 km、オプションで 40 km）。レンジングは、温度による光ファイバー長の変化に追従するため、周期的に繰り返されます。

動的帯域割り当て（DBA）

上りの容量はT-CONT（伝送コンテナ）——ONU ごと、サービスクラスごとのキュー——に分割されます。

OLT の DBA アルゴリズムは、ONU からのステータスレポート（SR-DBA）または観測されたトラフィック（NSR-DBA、トラフィックモニタリング）に基づいて、125 µs ごとにスロットを割り当てます。上りの遅延と公平性はこのアルゴリズムに依存し、光学部品には依存しません。

フレーミングと FEC

規格の詳細：PON の規格。

ONU のアクティベーション

新しい ONU は定められた手順（GPON の状態 O1–O5）を経ます。

認証の方式には、シリアル番号のみ、LOID＋パスワード（一部の通信事業者で一般的で、スティックのファームウェアに設定する）、登録 ID があります。OLT は不正 ONU の検出も行います——スロット外で送信する ONU はその PON 上の全員を機能不全にし、 OLT はそのレーザーを停止させるよう指示できます。

OMCI：管理チャネル

O5 に達すると、OLT はOMCI（ONU Management and Control Interface、G.988）を通じて ONU を設定します。これは専用の GEM ポート上のメッセージチャネルで、ONU のサービスモデル——UNI ポート、VLAN、GEM ポート、T-CONT、QoS——をマネージドエンティティ として作り上げます。登録はされてもトラフィックが流れない ONU は、たいてい OMCI／プロビジョニングの不一致が原因です（サービスプロファイル、VLAN、あるいは OLT のプロファイルに合わない ONU モデルなど）。スティックは完全な ONU の OMCI をエミュレートするため、OLT からは見慣れたデバイスとして見えます。

波長の共存

GPON、XGS-PON、映像オーバーレイは波長が異なるため、1つの ODN を共有できます。共存素子（CEx、OLT 側の WDM フィルター）がこれらを合波し、コストは約 1–1.5 dB です。プランとフィルターについては PON の波長を参照してください。

これが光学部品に意味すること

• 下りは連続、上りはバースト：OLT の SFP はバーストモード受信器（高速リセット対応の APD）を、ONU はバーストモードのレーザードライバーを備えます——この2つの特徴が、PON モジュールを point-to-point の SFP と異なるものにしています（PON トランシーバー）。
• バジェットクラス（B+、C+、N1……）とスプリッター比が、何台の ONU をどこまでの距離でカバーできるかを決めます。 ODN クラスとバジェット。
• ホストのルーターがスティックから読み取る識別情報（SFF-8472）は、OLT が見る PON の識別情報（シリアル、LOID）とは別のものです。CodingBox は前者をコーディングします。

CodingBox では

PON のスティックや OLT モジュールについて、CodingBox は MSA の識別情報、波長コード、リアルタイムの DDM をDDMで表示します——スティックの Tx はバースト中のみ有効であり、OLT の Rx は平均値であることに注意してください。PON 側のパラメータ（シリアル、LOID）は EEPROM ではなく、スティック自身の管理インターフェースで設定します。

PON のツリー構成を、point-to-point、リング、WDM といった他の光ファイバーアーキテクチャーと並べて、FTTx のバリエーション、心線数、保護方式とともに扱います。 光ファイバーネットワークトポロジー。