EPONとGPONの違いとは？
EPONとGPONの概要
EPONとGPONは、パッシブ光ネットワーク（PON）の一種です。PONシステムは通常、サービスプロバイダーの局舎（CO）に設置される光回線終端装置（OLT）と、エンドユーザーの近くに設置される複数の光ネットワークユニット（ONU）で構成されます。光スプリッターを使用することで、1本の光ファイバーで複数の施設にサービスを提供できます。米国電気電子学会（IEEE）と国際電気通信連合の電気通信標準化部門（ITU-T）がそれぞれ開発したEPONとGPONは、イーサネットおよびIPサービスを提供するためのギガビット級ソリューションを実現することを目的としています。
EPONは、Ethernet in the First MileのIEEE規格に基づき、イーサネットプロトコルの機能、互換性、性能を活用します。1 Gbpsおよび10 Gbpsの速度でパケットベースの伝送を実現します。一方、GPONはSONET/SDH技術を使用し、イーサネットの伝送にGeneric Framing Protocol（GFP）を採用しています。IPベースのプロトコルで動作し、ATMまたはGPON Encapsulation Method（GEM）のいずれかの符号化方式を使用できます。GPONは、音声、データ、映像を含む「トリプルプレイ」サービスの提供を可能にし、当面の間、計画されているFiber-to-the-Premises（FTTP）用途の大半の基盤となります。
EPONとGPONは、PONの動作、光配線網（ODN）の構成、波長計画、利用シナリオなどの一般的な概念やアーキテクチャを共有していますが、動作の詳細、データプロトコル、対応機能、サービスには大きな違いがあります。
EPONとGPONの比較
EPONとGPONにはそれぞれ長所と短所があり、ある側面では相互に補完し、また競合する関係にあります。以下の比較では、EPONとGPONの違いを明らかにします。
データ速度：
EPONはIEEE 802.3規格で定義されており、1.25 Gbps（8B/10B符号化前は1.0 Gbps）については802.3ah-2004の仕様が批准され、10Gbps（10G-EPON）についてはIEEE 802.3av規格が定められています。EPONの上りと下りのデータ速度は対称です。
GPONは、同じプロトコルでさまざまなビットレートに対応しています。下りと上りの両方が622 Mbpsの対称速度、両方向が1.25 Gbpsの対称速度、下り2.5 Gbps・上り1.25 Gbpsのデータ速度などがあります。ユーザーは要件に応じて上りと下りのデータ速度を選択できるため、GPONはEPONよりも柔軟性があります。
分岐比：
分岐比は、特定のPONがサービスを提供する想定ユーザー数を表します。通常は32ですが、必要に応じて16、64、さらには128を選択することもあります。分岐比は光トランシーバーモジュールの性能に左右される場合があります。分岐比が高くなると、光トランシーバーモジュールのコストが大幅に増加し、伝送距離が短くなります。例えば、分岐比が1:16の場合、最大伝送距離は20 kmとなることがあります。しかし、分岐比が1:32になると、最大距離は10 kmに短縮されます。この点ではEPONとGPONは同じです。
EPONは一般に、少なくとも32（すなわち1:32）をサポートし、1:64や1:128も利用できるため、分岐比に制限を設けていません。サービスプロバイダーは、提供したいサービスと帯域幅に応じて分岐比を定めることができます。一方、GPONは分岐比に上限を設けており、最大128ユーザーに対応しますが、通常は64です。GPONで一般的な分岐比には、1:32、1:64、1:128があります。GPONはさまざまな分岐比を提供しますが、コスト面で大きな利点があるわけではありません。EPONは分岐比128を達成する必要がないため、光ネットワークユニット（ONU）により安価な光部品を使用できます。
階層構造とアクセスサービス：
EPONでは、階層モデルと関連する管理サービスは、直接またはIPを介してイーサネット上にマッピングされます。GPONで同じ結果を得るには、2段階のカプセル化が必要です。まず、TDMフレームとイーサネットフレームをGTC Encapsulation Method（GEM）フレームに格納します。このフレームは、GFP（ITU G.7401に由来するGeneric Frame Procedure）に似た形式を持ちます。次に、ATMフレームとGEMフレームの両方をGTCフレームにカプセル化し、PON上で伝送します。これを図2に示します。
EPONは、GPONに比べてシンプルで分かりやすいソリューションを提供します。GPONのATM対応と二重カプセル化は、純粋なイーサネット伝送方式に対して大きな利点をもたらしません。アクセスサービスの面では、EPONはデータ専用サービスに適し、GPONはトリプルプレイサービスに適しています。EPONはイーサネットプロトコルを活用するネイティブなイーサネットソリューションであるのに対し、GPONはSONET/SDHとGeneric Framing Protocol（GFP）を使用してイーサネットを伝送します。したがって、階層構造の比較ではEPONがGPONより優れている一方、サービス提供ではGPONに利点があります。
QoS（サービス品質）：
イーサネットプロトコルには、もともとサービス品質（QoS）をサポートする機能がありません。PONシステムにはQoSが必要なため、ほとんどのベンダーはVLAN（仮想ローカルエリアネットワーク）タグを使用してEPONでQoSを実現しています。これによりQoSの問題は解決しますが、全体のコストは増加します。自動プロビジョニングがないため、VLANタグは手動で設定されることが多くあります。一方、GPONにはQoS処理が組み込まれており、QoSの面ではEPONよりも優れています。図3にこの違いを示します。
OAM（運用・管理・保守）
GPONには、OMCI（ONT管理制御インターフェース）、OAM（運用・管理・保守）、PLOAM（物理層OAM）という3種類の制御メッセージがあります。これらの制御メッセージはそれぞれ、以下に示す特定の目的を持っています。
1. OMCI：GPONのOMCIメッセージは、イーサネットまたはATMの制御チャネルを介して伝送されます。OMCIは、ONT（光ネットワーク終端装置）サービスのプロビジョニングと管理を担い、GTC（G-PON伝送コンバージェンス）より上位の層を定義します。エレメント管理システム（EMS）を通じて、ONTの設定、有効化、制御を行えるようにします。
2. 埋め込みOAM：埋め込みOAMメッセージは、GPONフレームのヘッダーオーバーヘッドに格納されます。これらのメッセージは、帯域の割り当て、暗号鍵の切り替え、動的帯域割り当て（DBA）など、さまざまな目的で使用されます。埋め込みOAMにより、GPONネットワークを効率的に管理・監視できます。
3. PLOAM：GPONのPLOAMメッセージは、ATM制御チャネルを介して伝送されます。PLOAMは、自動検出と、それ以外のすべての物理媒体依存（PMD）およびGTC管理情報の管理を担います。PLOAMメッセージは、特定のONTに送信することも、複数のONTまたはPON全体にブロードキャストすることもできます。
EPONの制御メッセージはGPONとは異なります。EPONは、プロビジョニング、障害の切り分け、性能監視にIEEE 802.3ah OAMメッセージを使用します。これらのOAMメッセージは、IETF（インターネット技術特別調査委員会）およびMIB（管理情報ベース）を通じて、SNMP（簡易ネットワーク管理プロトコル）のsetおよびget操作と併用されます。また、EPONは帯域の割り当てにMPCP（マルチポイント制御プロトコル）のGATE/REPORTメッセージを使用します。
コスト
GPONまたはEPONの導入コストは、OLT、ONU/ONT、受動光部品によって決まります。光配線網（ODN）は、光ファイバーケーブル、キャビネット、光スプリッター、コネクターなどで構成されます。ユーザー数が同じ場合、EPONの光ファイバーとキャビネットの費用はGPONと同程度です。OLTとONTのコストは、特定用途向け集積回路（ASIC）と光トランシーバーモジュールによって決まります。市場で入手可能なGPONチップセットの大半は、主にフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）をベースとしており、EPONのメディアアクセス制御（MAC）層で使用されるASICよりも高価です。また、GPONの光モジュールはEPONのものよりも高価です。GPONの導入段階では、GPON OLTの推定コストはEPON OLTの1.5～2倍高く、GPON ONTの予測コストはEPON ONTの1.2～1.5倍高くなると見込まれます。
まとめ
EPONとGPONには、それぞれ長所と短所があります。性能面ではGPONがEPONを上回りますが、導入期間とコストの面ではEPONに利点があります。現在、EPONが依然として主流の技術である一方、GPONが追い上げています。ブロードバンドアクセス市場では、両技術は今後も共存し、相互に補完する可能性が高いと考えられます。GPONは、複数サービスへの対応、高いQoS、セキュリティを必要とし、ATMバックボーンネットワークを持つユーザーに最適です。一方、コストを重視し、セキュリティ要件が少ないユーザーには、EPONの方が適している場合があります。
