地方の FTTH プロジェクトでアンバランス スプリットが合理的な理由

デザインはうまくいきました。それほど薄く分散した 32 軒の住宅を接続するのに最も効率的な方法ではありませんでした。

その会話は、私たちが見ているものの非常に典型的なものです田舎のFTTHプロジェクト。課題は技術的な実現可能性ではなく、-経済性です。そして、低密度地域での住宅当たりのコストの最適化を開始すると、不均衡な分割を真剣に検討することになります。-

それで、実際にここで何が起こっているのでしょうか？この問題は、従来の PON アーキテクチャの動作方法と地方の加入者が物理的に分散される方法の間の根本的な不一致に帰着します。

密集した地域では、スプリッター キャビネットから半径 500 メートル以内に 64 軒の住宅がある可能性があります。 1:64 スプリッターを設置し、短いドロップ ケーブルを各家庭に配線すると、経済性がうまく機能します。スプリッターのコストは 64 の加入者間で分割されます。ケーブルの配線が短いです。みんな幸せです。

ここで田舎のルートを想像してみてください。 20キロメートルの道路沿いに30軒ほどの家が建っているでしょう。交差点付近に4～6匹のグループで固まっているものもある。 40エーカーの土地に一人で座っている人もいる。集中型スプリッターを使用してサービスを提供しようとすると、サービス エリアの遠端にある家庭に到達するまでに、数キロメートルにわたって個々のファイバー ストランドを実行することになります。

典型的な田舎の建築で実際にお金が使われる場所は次のとおりです。

人件費は 2 つのシナリオ間で比較的横ばいですが、田舎ではケーブル料金が膨らむことに注目してください。それがあなたのレバレッジポイントです。ケーブルがプロジェクトコストの 4 分の 1 ではなく半分を占める場合、ファイバーの長さを追加する設計上のあらゆる決定が予算に大きな打撃を与えます。また、従来のバランス型スプリッター設計では、田舎のシナリオでは不要なファイバーが大量に追加されます。

別のアプローチ-は、モンタナ州の ISP に推奨したもので、-不均衡または非対称分割と呼ばれるものを使用します。この概念は新しいものではありません。通信エンジニアは、ケーブル TV 配信で数十年にわたり光タップを使用してきました。しかし、それは深刻な牽引力を得ています田舎のFTTHなぜなら、光ファイバーのコストの問題に直接対処できるからです。-

スプリッターの種類にあまり詳しくない方のための簡単な技術入門書:

標準PLCスプリッター構成では、入力される光パワーがすべての出力に均等に分割されます。 1:8 スプリッターは、光の 12.5% を 8 つの出力ポートのそれぞれに送信します。 1:32 スプリッターは、電力を 32 等分に分割します。これらのバランス スプリッターは、単一の場所から加入者のクラスターにサービスを提供する必要がある場合に最適です。

アンバランススプリッターは何か違うことをします。均等に分割するのではなく、設計された比率（たとえば 90/10 または 70/30）に従って電力を分割します。{1}より大きな部分はトランク ファイバを下流に進み、下流の場所にサービスを提供します。より小さい部分は、その特定の時点で加入者にサービスを提供するために利用されます。

これが田舎のネットワークにとってなぜ重要なのでしょうか?単一の幹線ファイバーに沿って複数の不平衡タップをデイジーチェーン接続できるため、各場所で地域の家庭に電力を供給するのに十分な電力を抽出し、さらに先の場所の光バジェットを維持できます。{0}

タップ比の選択に関する当社の上級エンジニアからのメモ:

90/10 と 70/30 の間で決定するとき、スプレッドシートの減衰値をただ見つめているわけではありません。常に見落とされがちな現実的な要素があります。将来のメンテナンスの余裕.

これが私たちの経験則です。現在クラスタに家が 3 軒しかないが、近くに空き地がある場合は、通常、計算で厳密に要求されるタップ比よりもわずかに大きいタップ比、たとえば 90/10 ではなく 80/20 を推奨します。{2}理由？田舎では、幹線タップを再接続するために作業員を派遣すると、最小限の電力で節約した光電力よりもはるかに多くの費用がかかります。{7}}後から大幅な変更を加えずに加入者を追加できなくなるよりは、事前に 1dB のダウンストリーム マージンを犠牲にしたほうがよいでしょう。今すぐ「プラグ アンド プレイ」ルームを構築してください。 2年後、新しい家が建つとき、あなたは自分自身に感謝するでしょう。

これが実際に現場でどのように機能するかを見てみましょう。先ほど触れたモンタナ州のプロジェクトを考えてみましょう。元の設計をレビューした後、分散型タップ アーキテクチャを使用した代替案のモデル化を支援しました。

元の設計では、48- ファイバーの配線ケーブルを 18 キロメートルのルート全体に通す必要があり、加入者クラスターに到達するためにさまざまな点でファイバーが剥がれていました。設計内の総ファイバーキロメートル: 約 380。

改訂されたアプローチでは、各サブスクライバ クラスタにタップ ポイントを持つ 2- ファイバ トランク（プライマリとバックアップ）を使用しました。最初のクラスタでは、-ヘッドエンドから約 3 キロメートル-にあり、90/10 タップが光パワーの 10% を小さなクラスタに向けます。FDB/FATボックス1:8バランススプリッターを内蔵。近隣の6軒の住宅にサービスを提供している。残りの90％は幹を下っていきます。

キロメートル 7 で、別の蛇口 (この蛇口は 85/15) が 8 つの住宅のクラスターにサービスを提供しています。 12 キロメートルの地点では、80/20 タップが 10 世帯を処理します。以下同様に、適切な ONT 動作のための GPON 電力バジェットの範囲内に残っている光電力を最終クラスタが受け取るまで、ルートが続きます。{10}}

ケーブルコストの見積もりは 2024 年のバルクファイバー価格に基づいています。実際のコストは、サプライヤー、ケーブルの種類、注文量によって異なります。

の繊維の減少は約65％になりました。各クラスター ポイントでの追加のタップ ユニットとエンクロージャを考慮しても、この 18 キロメートルのルートでの正味の材料節約額は 40,000 ドルを超えました。

この ISP にとって、ケーブル料金で 40,000 ドルが節約されたということは、補助金予算では以前は「実現不可能」と考えられていたさらに 2 つの小さなコミュニティに光ファイバーの到達範囲を拡張できることを意味しました。それが本当の成果です。-単にお金を節約するだけでなく、一定の資金枠内で実際に可能なことを拡大することができます。

ISP はアンバランスな設計を進めました。私たちが供給したのは、PLCスプリッターそして彼らと協力して各ノードのタップ率の選択に取り組みました。

光パワーのバジェットに何が起こるかを理解せずに、単にファイバーに沿ってタップを接続することはできません。ここが地方への導入が技術的に興味深い点であり、-一部のネットワーク プランナーが問題に遭遇する点でもあります。

PON 内のすべてのコンポーネントには損失が発生します。ファイバー自体は、1310nm の波長で 1 キロメートルあたり約 0.35 dB で信号を減衰します。コネクタはそれぞれ 0.3 ～ 0.5 dB を追加します。スプライスは 0.1 ～ 0.2 dB に影響します。また、スプリッターはその構成に基づいて損失をもたらします。

バランス スプリッターの場合、計算は簡単です。1:8 スプリッターでは、どの出力ポートを測定するかに関係なく、約 10.5 dB の損失が生じます。すべてのポートは同じ電力レベルを参照します。

アンバランスなタップは異なる動作をします。スルー ポート（ダウンストリーム タップに電力を伝送）では、比較的低い損失が発生します。-分割比に応じて、通常は 0.5～2.5 dB です。タップ ポート（ローカル加入者にサービスを提供する）では、電力割り当てが小さいため、損失が大きくなります。

以下の表は、一般的なタップ比の典型的な挿入損失値を示しています。これらは代表的な数値です。-展開している実際のコンポーネントのメーカー仕様と照らし合わせて必ず確認してください。

出典: Corning、CommScope、およびさまざまな OEM サプライヤーを含む複数の PLC スプリッター メーカーのデータシートから編集。値は 1310/1550nm での典型的なパフォーマンスを表します。実際の仕様はメーカーによって異なります。

標準の GPON システムは、OLT トランスミッタと ONT レシーバの間に約 28 dB の光バジェットを提供します。 XGS-PON は、トランシーバー クラスに応じて 29-35 dB を提供します。あなたの仕事は、タップ チェーンの最後にある加入者を含むすべての加入者がその予算内で適切な信号を受信できるようにすることです。{6}}

現場チームからの警告:

多くのプランナーは、28dB の予算を小数点以下まで計算し、リンクから 1 キロメートルごとに可能な限り絞り出します。しかし、モンタナ州やスカンジナビア北部のような場所では、冬の損失を考慮する必要があります。

私たち自身で測定したところ、極度の寒さによってファイバー ケーブルが収縮し、低品質のアダプターでは物理的に小さな変化が発生し、9 月にはなかった追加の 0.5 ～ 1 dB の損失が発生する可能性があります。{0}私たちの設計ルールはシンプルです。-チェーン内の最後の ONT で電力を計算する場合、少なくとも 3dB のハード マージンを組み込みます。計算により最終加入者で -26dBm が示され、それが良好であると判断される場合は、サービス コールまであと 1 つ吹雪くか 1 つの老朽化したコネクタに到達します。もう 1 回タップするためだけにリンクの安定性を犠牲にしないでください。

物理コンポーネントは光学設計と同じくらい重要です。各タップ ポイントには、スプリッターを保護し、ドロップ ケーブルの接続ポイントを提供し、サービス地域がどんな天候に見舞われても耐えられるエンクロージャが必要です。

地方への導入の場合、これは通常、屋外定格を意味します。-FDB/FATボックスIP55以上の侵入保護を備えています。エンクロージャには、タップ スプリッタとローカル分散用の小型バランス スプリッタ (通常は 1:4 または 1:8) を収容する必要があります。ポート数は、サブスクライバ クラスタと一致し、いくつかの予備の余地がある必要があります。また、取り付けオプションは、実際の設置シナリオに適合する必要があります。-場所に応じてポール マウント、ストランド マウント、または壁面マウントなどです。

机上では適切に見えても、現場では機能しないエンクロージャーを指定して、プロジェクトがつまずいているのを私たちは見てきました。実際にドロップ ケーブルを適切に配線および管理できない場合、8 加入者ドロップに対応するボックスは役に立ちません。壁-取り付け-のみのブラケットを備えたエンクロージャは、タップの位置の半分が電柱上にある場合に問題になります。

供給するとき光ファイバー端子箱モンタナ州のプロジェクトのようなプロジェクトでは、クラスタが成長してもボックスが管理可能であることを保証するために、-アンバランス タップ モジュールの専用内部ルーティングなどの現場で実用的な機能-に重点を置いています-。特定の製品よりも重要なのは、エンクロージャの仕様を実際の現場条件に一致させることです。ほこりに対して適切に密閉されていない50ドルの箱は、最初から適切に機能する80ドルの箱よりもトラックロールではるかに高価になります。

常に浮上する質問の 1 つは、従来のバランスの取れたアーキテクチャに固執するのではなく、アンバランスの分割が実際に意味を持つのはいつですか?

正直な答えは、特定のルートの形状に依存するということです。しかし、いくつかのパターンはかなり一貫して当てはまります。

加入者密度が 15{1}}1 ルートあたり 20 世帯- キロメートル未満になると、分散型タップ アーキテクチャが有利になる傾向があります。密度が高くなると、スプリッタをどこに設置しても、すでにほとんどの加入者に比較的近い距離にいるため、光ファイバの節約は減少します。密度が低い場合、-特に住宅が長い空き道路で区切られたグループに集まっている場合、節約効果は急速に高まります。

ルートの長さも重要です。 5 ～ 8 キロメートル未満の短いルートでは、複数のタップ ポイントの管理が複雑なため、光ファイバーの節約が正当化されない可能性があります。 15 ～ 20 キロメートルを超える長距離ルートでは、多くの場合、追加の計画やコンポーネントのコストを軽く上回る大幅な節約が見られます。

アンバランスなアーキテクチャをいつやめるべきか-私たちの正直な意見:

私たちはこのアプローチが気に入っており、頻繁に推奨しています。ただし、従来の 1:32 または 1:64 のバランスの取れたデザインに固執する必要がある状況もあります。

1.「ワイルドファイア」郊外成長地域。今後 3 年間で大規模な住宅開発が行われる予定の土地をルートが通過する場合、アンバランスなタップ チェーンはすぐに飽和状態になります。後で拡張するには、光バジェット全体を再設計するか、並列インフラストラクチャを実行する必要があります。-どちらも楽しくありません。このような場合、-未使用のスプリッター ポートを点灯させるだけで済む-バランスの取れたアーキテクチャの柔軟性には、追加のケーブル費用を支払う価値があります。

2. メンテナンス チームは OTDR- に満足していません。アンバランスなネットワークのトラブルシューティングは、単純な 1:32 分割よりもはるかに困難です。損失プロファイルは OTDR トレース上の階段のように見えます。現場技術者が赤信号による視覚的障害検出器の使用方法しか知らない場合、苦労することになります。-オペレーターが分散型タップ設計を採用したものの、毎回のサービス コールに 2 倍の時間がかかり、不満を感じて 6 か月を費やしているのを私たちは見てきました。チームが学習曲線に対応する準備ができていない場合は、追加のファイバーの料金を支払い、メンテナンスを簡素化してください。

いつバランス型スプリッターとアンバランス型スプリッター危機一髪になると、私たちは通常、「加入者数の増加予測にどの程度自信がありますか?」、「現場チームのスキルはどの程度ですか?」と尋ねます。両方の答えが「かなり堅実」である場合、通常はアンバランスがコスト面で勝ちます。どちらかの答えが「正直に言って、よくわからない」の場合は、バランスをとることで適応する余地が広がります。

不平衡ネットワークのテストと認証には、標準の PON 手順からの調整が必要です。複数のスプリット ポイントにより、従来の単一スプリッタ アーキテクチャとは異なる OTDR トレースが作成されるため、技術者は何が表示されているかを理解する必要があります。-

各タップは、OTDR トレース上で個別の損失イベントとして表示されます。スルー ポートの損失は比較的小さい (ほとんどの比率で 2 dB 未満) のに対し、タップ ポートは設計された比率に対応してより大きな損失を示します。このアーキテクチャに慣れていない技術者は、これらの予想される損失を障害として誤解することがあります。

VIAVI およびその他のテスト機器メーカーは、テーパー/アンバランス スプリッター ネットワークの特性を評価するための特定のモードを追加しました。 VIAVI の技術文書によると、同社の PON OTDR 製品には、特に分散型タップ アーキテクチャのテスト要件に対処するための「アンバランス スプリッタ サポート」が含まれています。

分散型タップ設計では、文書化がより重要になります。各エンクロージャには、そのタップ比とその時点までの累積光損失を示すラベルを付ける必要があります。技術者が設置から 2 年後にサービス コールに応答する場合、全体の予算を最初から再計算することなく、その場所で予想される電力レベルを迅速に把握する必要があります。

連邦政府の資金提供を求める米国のネットワーク事業者にとって、田舎のFTTHプロジェクトは多くの場合、USDA ReConnect の助成金や融資の対象となります。このプログラムは 2018 年以来 50 億ドル以上を投資し、サービスが十分に行き届いていない地方にブロードバンドをもたらしてきました。現在の要件では、バランス型アーキテクチャを使用しているかアンバランス型アーキテクチャを使用しているかに関係なく、100 Mbps の対称サービス機能が義務付けられています。-適切に設計された GPON または XGS ネットワークでは十分に到達可能な範囲内です-。

重要な制約は、設計が実際にすべての加入者施設に適切なサービスを提供していることを実証することです。光バジェットの計算では、最も離れた場所でも十分なマージンを示す必要があります。アンバランスなアーキテクチャは基本的なパフォーマンス要件を変更しません。-要件を効率的に満たすために光パワーを割り当てる方法が変わるだけです。

を計画している場合は、田舎のFTTH導入とルートでは、農業地域に特有の分散してクラスタ化された加入者パターンが示されており、不均衡な分割は真剣な評価に値します。ファイバー ケーブルのコストを 30 ～ 50% 削減できる可能性は、特にビジネス ケースが既に厳しい場合には、プロジェクトの実行可能性に直接影響します。

技術的な要件は珍しいものではありません。品質が必要ですPLCスプリッターバランス構成とアンバランス構成の両方で検証済みの仕様を持つコンポーネント。屋外用-の定格が必要ですFDB/FATボックス設置シナリオに適したエンクロージャを選択してください。また、すべての加入者が適切な信号を受信できるようにするには、慎重な光バジェット エンジニアリングが必要です。

農村部の導入の成功と困難を分けるのは、通常テクノロジーではありません。{0}都市部の想定を根本的に異なる環境に移植するのではなく、ネットワーク設計が農村部の現実を考慮しているかどうかです。

最も価値のある最初のステップは何ですか?実際の加入者の位置とルートジオメトリをマッピングします。正しいアーキテクチャの選択は、標準テンプレートの適用からではなく、その分析から導き出されます。現在田舎のルートをマッピングしていて、計算が合わない場合は、ルートのジオメトリを送信してください。お客様の特定のプロジェクトについて、バランスのとれたアーキテクチャとアンバランスのアーキテクチャの簡単な比較分析を実行できます。-条件はつきません。私たちのチームにお問い合わせください-これはまさに私たちが取り組みたい種類の問題です。

参考文献

VIAVI ソリューション。 「ファイバー構築、パート 3: アンバランス スプリッター アーキテクチャによる PON の認定」。

伊勢マガジン。 「地方向けFTTHソリューション」

USDA 農村開発。 「リコネクト融資および助成プログラム」。

光ファイバー協会。 「PON 用光ファイバー スプリッター」

データ免責事項

コスト削減率、光学仕様、およびプロジェクトの例は、典型的な業界の価値と例示的なシナリオを表しています。モンタナ州のプロジェクトの例では、地方での一般的な展開パターンに基づいた代表的な数値を使用しています。実際の結果は、特定のルートの形状、加入者の分布、コンポーネントの選択、および現地の人件費によって異なります。光損失値は、特定のコンポーネントのメーカーのデータシートと照合して検証する必要があります。 USDA の資金提供額は、2024 年後半時点の公式プログラム文書に基づいています。