Das ABC von PON: OLT, ONU, ONT und ODN

Fiber to the Home (FTTH) wird von Telekommunikationsunternehmen auf der ganzen Welt inzwischen sehr ernst genommen und sorgt somit für eine rasche Entwicklung der Technologien. Aktive optische Netzwerke (AON) und passive optische Netzwerke (PON) sind die beiden Hauptsysteme, die FTTH-Breitbandverbindungen ermöglichen. PON, die kostengünstige Lösungen bieten können, sind in der Mehrzahl der FTTH-Bereitstellungen allgegenwärtiger. In diesem Artikel wird das ABC von PON vorgestellt, das hauptsächlich die Basiskomponenten und die damit verbundene Technologie einschließlich OLT, ONT, ONU und ODN umfasst.

PON: Definition, Standards und Vorteile

Unter einem passiven optischen Netzwerk (PON) versteht man ein Glasfasernetzwerk, das eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Topologie und optische Splitter verwendet, um Daten von einem einzigen Übertragungspunkt zu mehreren Benutzer-Endpunkten zu liefern. Im Gegensatz zu AON werden bei einer PON-Architektur mehrere Kunden über einen Verzweigungsbaum aus Fasern und passiven Splitter/Combiner-Einheiten mit einem einzigen Transceiver verbunden, der vollständig im optischen Bereich und ohne Stromversorgung arbeitet. Es gibt zwei wichtige aktuelle PON-Standards: Passives optisches Gigabit-Netzwerk (GPON) und passives optisches Ethernet-Netzwerk (EPON). Ihre Topologiestrukturen sind im Wesentlichen die gleichen. Als erste Wahl in vielen FTTH-Bereitstellungsszenarien hat die PON-Lösung mehrere herausragende Vorteile:

• Geringerer Stromverbrauch

• Weniger benötigter Platz

• Höhere Bandbreite

• Sicherheit auf höherer Ebene

• Leichter zu installieren und zu erweitern

• Geringere Betriebs- und Verwaltungskosten

PON: Struktur und Komponenten

In einem passiven optischen Gigabit-Ethernet-Netzwerk (GEPON) gibt es ein optisches Leitungsendgerät (OLT) in der Zentrale des Dienstanbieters und eine Reihe von optischen Netzwerkeinheiten (ONUs) oder optischen Netzwerkterminals (ONTs) in der Nähe der Endbenutzer sowie den optischen Splitter (SPL). Darüber hinaus wird das optische Verteilungsnetz (ODN) auch bei der Übertragung zwischen OLT und ONU/ONT verwendet.

Optical Line Terminal (OLT)

OLT ist der Ausgangspunkt für das passive optische Netzwerk, das über Ethernet-Kabel mit einem Core-Switch verbunden ist. Die Hauptfunktion des OLT besteht darin, Signale für das PON-Netz umzuwandeln, zu rahmen und zu übertragen und die Multiplexing-Terminals des optischen Netzes für die gemeinsame Upstream-Übertragung zu koordinieren. Im Allgemeinen enthält die OLT-Ausrüstung ein Rack, CSM (Steuer- und Schaltmodul), ELM (EPON-Link-Modul, PON-Karte), Redundanzschutz -48 V DC-Stromversorgungsmodule oder ein 110/220 V AC-Stromversorgungsmodul und Lüfter. In diesen Teilen unterstützen PON-Karte und Netzteil einen Hot-Swap-Betrieb, während ein weiteres Modul eingebaut ist. Das OLT hat zwei Float-Richtungen: Upstream (Verteilung verschiedener Arten von Daten- und Sprachverkehr von Benutzern) und Downstream (Daten-, Sprach- und Videoverkehr aus dem U-Bahn-Netz oder aus einem Langstreckennetz empfangen und an alle ONT-Module im ODN senden). Die maximale Entfernung, die für die Übertragung über das ODN unterstützt wird, beträgt 20 km.

Optical Network Unit (ONU) / Optical Network Terminal (ONT)

Die ONU wandelt optische Signale, die über Fasern übertragen werden, in elektrische Signale um. Diese elektrischen Signale werden dann an die einzelnen Abonnenten gesendet. Im Allgemeinen gibt es zwischen ONU und den Räumlichkeiten des Endbenutzers ein Fern- oder weiteres Zugangsnetz. Darüber hinaus kann die ONU verschiedene Arten von Daten, die vom Kunden kommen, senden, aggregieren und aufbereiten und sie dem OLT vorgeschaltet an das OLT senden. Grooming ist der Prozess, der den Datenstrom optimiert und reorganisiert, damit er effizienter übermittelt werden kann. OLT unterstützt die Bandbreitenzuweisung, die eine reibungslose Lieferung von Float-Daten an das OLT ermöglicht, die normalerweise in Bursts vom Kunden ankommen. ONU kann über verschiedene Methoden und Kabeltypen angeschlossen werden, wie z.B. Twisted-Pair-Kupferdraht, Koaxialkabel, Glasfaser oder über Wi-Fi.

Endbenutzergeräte können auch als das optische Netzwerk-Terminal (ONT) bezeichnet werden. Eigentlich ist ONT im Wesentlichen das Gleiche wie ONU. ONT ist ein ITU-T-Begriff, während ONU ein IEEE-Begriff ist. Beide gehören verschiedenen Normungsgremien an und beziehen sich auf die benutzerseitige Ausrüstung im GEPON-System. In der Praxis gibt es jedoch je nach Standort einen kleinen Unterschied zwischen ONT und ONU.

Optical Distribution Network (ODN)

ODN, ein integraler Bestandteil des PON-Systems, stellt das optische Übertragungsmedium für die physikalische Verbindung der ONUs mit den OLTs mit 20 km oder mehr Reichweite zur Verfügung. Innerhalb des ODN arbeiten Glasfaserkabel, Glasfaserstecker, passive optische Splitter und Hilfskomponenten miteinander zusammen. Das ODN besteht insbesondere aus fünf Segmenten, nämlich Zuführungsfaser, optischer Verteilungspunkt, Verteilungsfaser, optischer Zugangspunkt und Streufaser. Die Zuführungsfaser beginnt beim optical optischen Verteilungsrahmen (Optical Distribution Frame/ODF) im Telekommunikationsraum des Hauptbüros und endet am optischen Verteilungspunkt für die Fernversorgung. Die Verteilungsfaser vom optischen Verteilungspunkt bis zum optischen Zugangspunkt verteilt die optischen Fasern für die daneben liegenden Bereiche. Die Streufaser verbindet den optischen Zugangspunkt mit den Endgeräten (ONTs), wodurch ein Glasfaserabfall in die Wohnungen der Benutzer erreicht wird. Darüber hinaus ist das ODN der eigentliche Pfad, der für die PON-Datenübertragung unerlässlich ist, und seine Qualität wirkt sich direkt auf die Leistung, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit des PON-Systems aus.

Fazit

OLT, ONU oder ONT und ODN sind die Hauptkomponenten in einem GEPON-System, die in den FTTH-Anwendungen weit verbreitet sind. Die reduzierte Verkabelungsinfrastruktur (keine aktiven Elemente) und die flexible Medienübertragung tragen dazu bei, dass sich die passiven optischen Netzwerke besser für Internet-, Sprach- und Videoanwendungen zu Hause eignen. Darüber hinaus können passive optische Netzwerke auch in Hochschulen und Geschäftsumgebungen eingesetzt werden und bieten kostengünstige Lösungen. Da sich die PON-Technologie immer weiter verbessert hat, haben sich auch die Anwendungsmöglichkeiten erweitert.