Glasfaser bis ins Haus (FTTH) wird von Telekommunikationsunternehmen zunehmend ernst genommen.
Weltweit entwickeln sich Schlüsseltechnologien rasant. Aktive optische Netze (AON) und passive optische Netze (PON) sind die beiden wichtigsten Systeme, die FTTH-Breitbandanschlüsse ermöglichen. PON-Systeme, die kostengünstige Lösungen bieten, sind in den meisten FTTH-Netzen weit verbreitet. Dieser Artikel erläutert die Grundlagen von PON, insbesondere die Basiskomponenten und zugehörige Technologien wie OLT, ONT, ONU und ODN.
PON erklärt: Definition, Standards und Vorteile
Ein passives optisches Netzwerk (PON) ist ein Glasfasernetz, das eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Topologie und optische Splitter nutzt, um Daten von einem einzigen Übertragungspunkt an mehrere Endgeräte zu übertragen. Im Gegensatz zu AON (Attraktive Optical Network) sind mehrere Kunden über einen verzweigten Baum aus Glasfasern und passiven Splitter-/Kombiniereinheiten an einen einzigen Transceiver angeschlossen. Die PON-Architektur arbeitet vollständig im optischen Bereich und benötigt keine Stromversorgung. Es gibt zwei gängige PON-Standards: Gigabit Passive Optical Network (GPON) und Ethernet Passive Optical Network (EPON). Ihre Topologien sind im Wesentlichen identisch. Als bevorzugte Lösung in vielen FTTH-Ausbauszenarien bietet die PON-Technologie mehrere entscheidende Vorteile:
Geringerer Stromverbrauch
Weniger Platzbedarf
Höhere Bandbreite
Höheres Sicherheitsniveau
Einfacher zu installieren und zu erweitern
Reduzierte Betriebs- und Verwaltungskosten
PON-Struktur und -Komponenten
In einem Gigabit-Ethernet-Passive-Optical-Network-System (GEPON) befinden sich in der Vermittlungsstelle des Dienstanbieters ein optisches Linienendgerät (OLT) und in der Nähe der Endnutzer mehrere optische Netzwerkgeräte (ONUs) oder optische Netzwerkendgeräte (ONTs) sowie ein optischer Splitter (SPL). Zusätzlich wird für die Übertragung zwischen OLT und ONU/ONT ein optisches Verteilnetz (ODN) verwendet.
Optischer Linienanschluss (OLT)
Der OLT (Optical Line Terminal) ist der Ausgangspunkt des passiven optischen Netzes (PON) und über Ethernet-Kabel mit einem Core-Switch verbunden. Seine Hauptfunktion besteht darin, Signale für das PON-Netzwerk zu konvertieren, zu rahmen und zu übertragen sowie das Multiplexing der optischen Netzwerkendgeräte (ONTs) für die gemeinsame Upstream-Übertragung zu koordinieren. Ein OLT besteht in der Regel aus einem Rack, einem CSM (Control and Switch Module), einem ELM (EPON Link Module, PON-Karte), redundanten 48-V-DC-Netzteilen oder einem 110/220-V-AC-Netzteil sowie Lüftern. PON-Karte und Netzteil sind im laufenden Betrieb austauschbar, und ein weiteres Modul ist intern integriert. Der OLT arbeitet in zwei Richtungen: Upstream (Empfang und Verteilung verschiedener Daten- und Sprachdaten von Nutzern) und Downstream (Empfang von Daten-, Sprach- und Videodaten aus dem Metronetz oder einem Weitverkehrsnetz und Weiterleitung an alle ONT-Module im ODN). Die maximale Übertragungsdistanz im ODN beträgt 20 km.
Optische Netzwerkeinheit (ONU) / Optisches Netzwerkterminal (ONT)
Die ONU wandelt optische Signale, die über Glasfasern übertragen werden, in elektrische Signale um. Diese elektrischen Signale werden dann an die einzelnen Teilnehmer gesendet. In der Regel befindet sich zwischen der ONU und dem Endgerät des Nutzers eine Verbindung oder ein anderes Zugangsnetz. Die ONU kann außerdem verschiedene Arten von Kundendaten senden, aggregieren und aufbereiten und diese an die OLT weiterleiten. Die Aufbereitung optimiert und reorganisiert den Datenstrom, um eine effizientere Übertragung zu gewährleisten. Die OLT unterstützt die Bandbreitenzuweisung, die eine reibungslose Datenübertragung ermöglicht. Die Daten treffen üblicherweise in Paketen vom Kunden ein. Die ONU kann über verschiedene Methoden und Kabeltypen verbunden werden, beispielsweise über Kupfer-Drahtpaare, Koaxialkabel, Glasfaser oder WLAN.
Endgeräte werden auch als optische Netzwerkterminals (ONT) bezeichnet. Im Prinzip ist ONT dasselbe wie ONU. ONT ist ein Begriff der ITU-T, ONU hingegen ein Begriff des IEEE. Obwohl sie von unterschiedlichen Normungsorganisationen stammen, bezeichnen beide die Endgeräte im GEPON-System. In der Praxis gibt es jedoch je nach Einsatzort geringfügige Unterschiede zwischen ONT und ONU.
Optisches Verteilnetz (ODN)
Das ODN (Optical Distribution Network), ein integraler Bestandteil des PON-Systems, stellt das optische Übertragungsmedium für die physische Verbindung der ONUs (Optical Network Units) mit den OLTs (Optical Landing Terminals) über Entfernungen von 20 km oder mehr bereit. Innerhalb des ODN arbeiten Glasfaserkabel, Glasfaserstecker, passive optische Splitter und Hilfskomponenten zusammen. Das ODN besteht aus fünf Segmenten: Zuleitungsfaser, optischer Verteilerpunkt, Verteilerfaser, optischer Zugangspunkt und Anschlussfaser. Die Zuleitungsfaser beginnt im optischen Verteilerrahmen (ODF) der Vermittlungsstelle und endet am optischen Verteilerpunkt für die Fernabdeckung. Die Verteilerfaser vom optischen Verteilerpunkt zum optischen Zugangspunkt verteilt die Glasfasern in die umliegenden Gebiete. Die Anschlussfaser verbindet den optischen Zugangspunkt mit den Endgeräten (ONTs) und ermöglicht so die Glasfaseranbindung bis in die Haushalte der Nutzer. Darüber hinaus ist das ODN der entscheidende Pfad für die PON-Datenübertragung, und seine Qualität beeinflusst direkt die Leistung, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit des PON-Systems.
Abschluss
OLT, ONU/ONT und ODN sind die Hauptkomponenten eines GEPON-Systems und werden mit Abstand am häufigsten in FTTH-Anwendungen eingesetzt. Die reduzierte Verkabelungsinfrastruktur (keine aktiven Elemente) und die flexible Medienübertragung tragen dazu bei, dass passive optische Netzwerke ideal für Internet-, Sprach- und Videoanwendungen im Heimbereich geeignet sind. Darüber hinaus können passive optische Netzwerke auch auf Universitätsgeländen und in Unternehmensumgebungen eingesetzt werden und bieten kostengünstige Lösungen. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der PON-Technologie haben sich auch die potenziellen Anwendungsbereiche erweitert.
Veröffentlichungsdatum: 14. Juni 2022