Leitfaden für passive optische Netzwerke

Die Passive-Optical-Network-(PON)-Technologie wird von Kommunikationsbetreibern häufig eingesetzt, um Endverbrauchern Glasfaserübertragung anzubieten. Das Aufkommen des PON-Netzwerks löst den Engpass beim Bandbreitenzugang der Nutzer, und ISP (Internet Service Provider) löst das Problem der Glasfaseranbindung auf der letzten Meile zu den Kunden; diese Architektur bietet die Vorteile hoher Effizienz und Kosteneffektivität. Gleichzeitig gibt es viele Arten passiver optischer Netzwerke mit unterschiedlichen FTTx-Anwendungen. Die passiven optischen Netzwerke bieten Betreibern innovative Methoden zur Signalübertragung. Dieser Artikel bietet Ihnen ein ausführliches Highway-Netzwerk-Tutorial über passive optische Netzwerke.

Passive Optical Network Wiki

Verschiedene Formen von Glasfasernetzen verwenden unterschiedliche Datenübertragungsmethoden; die Übertragung in passiven optischen Netzwerken erfolgt in einer Punkt-zu-Mehrpunkt-Topologie. Im Übertragungsprozess werden optische Splitter eingesetzt. Über den optischen Splitter werden die Daten vom OLT an mehrere  ONT übertragen; gleichzeitig kann das passive optische Netzwerk Signale sowohl in Upstream- als auch in Downstream-Richtung zu und von Endnutzern übertragen.

Das größte Merkmal des PON-Netzwerks ist „passiv“, was bedeutet, dass dieses Netzwerk zwischen der Glasfaser und den Aufteilungs-/Kombinationskomponenten nicht mit Strom versorgt wird. Darüber hinaus ist im PON-System keine elektrische Ausrüstung erforderlich.  Das passive optische Netzwerk ist außerdem stabiler als die Kupfernetzwerkverbindung. Wenn wir Kupfer als Medium zur Übertragung elektrischer Signale verwenden, erzeugt es viele elektromagnetische Störungen, was die Bitfehlerrate erheblich erhöht. Die Nutzung von PON-Netzwerken bringt größere Vorteile bei ausgezeichneter Signalintegrität; dies kann natürlich nur innerhalb der spezifizierten Übertragungsdistanz erreicht werden.

Die WDM- und TDMA-Technologie im PON-System

Das PON-Netzwerk kann Wellenlängen unterscheiden, und die beiden Wellenlängen sind getrennt für die Upstream-Datenübertragung und die Downstream-Datenübertragung verantwortlich. Das PON-System verwendet WDM-Technologie (Wavelength Division Multiplexing), die durch die Fähigkeit gekennzeichnet ist, den aufgeteilten Signalfluss zu übertragen. Der Datenstrom wird durch den Betrieb des passiven optischen Netzwerks entsprechend der Laserwellenlänge (Farbe) getrennt.  Das PON-Netzwerk hat viele verschiedene Standards, daher hat jeder unterschiedliche Standard unterschiedliche dedizierte Wellenlängen. Bei der Zuweisung von Uplink-Bandbreite für jeden Benutzer am Terminal oder am passiven optischen Netzwerksplitter zu einem bestimmten Zeitpunkt müssen wir TDMA-Technologie (Time Division Multiple Access) verwenden. Die Verwendung von TDMA-Technologie kann die Übertragung stabiler machen, und während mehrere Geräte Datenströme übertragen, werden die Datenkollisionen nicht an einem Terminal oder PON-Splitter belegt.

Wiki zur Architektur passiver optischer Netzwerke

Optical Line Terminal (OLT) und Optical Network Unit (ONU) oder Optical Network Terminal (ONT) bilden zusammen ein PON-System, wobei sich das OLT in der Vermittlungsstelle des Betreibers befindet und sich die mehreren Optical Network Units oder Optical Network Terminals in der Nähe des Endbenutzers befinden. Diese optische Verbindung wird über ein Optical Distribution Network (ODN) verbunden.

Passive optische Netzwerke können erhebliche Glasfaserkosten einsparen, da das Netzwerksystem ein Punkt-zu-Mehrpunkt-Übertragungsverfahren (P2MP) verwendet, bei dem nur eine Glasfaser erforderlich ist, um mehrere Endpunkte von einem Betreiber aus zu verbinden, während eine Punkt-zu-Punkt-Architektur eine separate Glasfaser zwischen jedem Hub und dem Kunden erfordert. Ein passives optisches Netzwerk kann mit nur wenigen Glasfasern und einer Vermittlungsstelle durch das Punkt-zu-Mehrpunkt-Übertragungsverfahren aufgebaut werden.

Verschiedene Arten passiver optischer Netzwerktypen

Mit den unterschiedlichen Anforderungen des Netzwerks gibt es immer mehr verschiedene Netzwerktopologien. Im folgenden Abschnitt werden mehrere gängige Typen passiver optischer Netzwerke vorgestellt.

APON/BPON

Der Buchstabe A steht für ATM (Asynchronous Transfer Mode), der Buchstabe B steht für Broadband. Das APON-System ist das erste passive optische Netzwerk, das in der Kommunikationsbranche kommerziell eingesetzt wurde. Sein Übertragungsmodus ist ATM, und BPON verwendet als erweiterte Version WDM-Downstream-Übertragung. BPON verfügt über dynamischere Bandbreitenzuweisung und Schutzmechanismen als APON. Ebenso ist BPON als erweiterte Version heute beliebter als APON. Es wird im Allgemeinen für Ethernet-Zugang, Videoübertragung und High-Speed-Standleitungen verwendet.

GPON

GPON (Gigabit PON) übernimmt den ITU-T-Standard. Dieses Netzwerk ist eine neue Generation des passiven optischen Breitbandzugangs. GPON kann für Netzwerkverbindungen eine Downlink-Rate mit hoher Bandbreite von 2.5Gbps bereitstellen. Es weist außerdem asymmetrische Eigenschaften auf. Um den Anforderungen von Breitband-Datendiensten gerecht zu werden, ist dieser Standard eine Carrier-Class-Technologie. Gleichzeitig kann das GPON-Netzwerk auch die Ebene des Zugangsnetzes schützen und verfügt über eine vollständige OAM-Funktion. Dieses Netzwerk wird derzeit in großem Umfang im FTTH-Netzwerk eingesetzt.

EPON

Der Buchstabe E in EPON steht für Ethernet. Dieses Netzwerk verwendet Ethernet-Pakete, sodass es gut mit Ethernet-Geräten kompatibel sein kann; diese Methode hat sich als praktikabel erwiesen. Gleichzeitig kann EPON auf Basis des IEEE 802.3-Standards Geräte ohne zusätzliche Kapselungs- und Konvertierungsprotokolle für die Upstream- und Downstream-Übertragungsrichtungen des Ethernet-Netzwerks verbinden. Im Allgemeinen beträgt die Übertragungsrate von EPON 1.25Gbps symmetrisch sowohl für Upstream als auch für Downstream. Wenn ein IT-Techniker daher vor der Wahl unterschiedlicher Datenraten, Split-Verhältnisse, Schichtung und Zugangsdienste, QoS, OAM und Kosten steht, gibt es zwei gängige Optionen, GPON vs EPON, um seine Ausbauanforderungen zu erfüllen.

10G-E-PON

Das Funktionsprinzip dieser Struktur ist dasselbe wie bei EPON. Der 10G-E-PON-Standard ist eine erweiterte Version von EPON. Seine Upstream- und Downstream-Geschwindigkeiten können 10Gbps erreichen. In Downstream-Richtung beträgt seine Betriebswellenlänge 1577nm. Die Betriebswellenlänge beträgt 1270nm, was sich von EPON unterscheidet, sodass ein PON-Gerät sowohl für E-PON als auch für 10G-E-PON verwendet werden kann.

Warum müssen wir ein passives optisches Netzwerk verwenden?

Die Verwendung eines PON-Systems ermöglicht aufgrund des Prinzips, keine Stromversorgung zu benötigen, eine effizientere Energienutzung. Bei der Installation der Infrastruktur müssen keine Verkabelungsschränke, Kühlinfrastruktur oder Midspan-Elektronik installiert werden. Sowohl passive als auch aktive PON-Komponenten verfügen über ein leicht erkennbares Merkmal, das es dem Personal ermöglicht, bei Wartung und Fehlerbehebung noch mehr zu sparen. Wenn der Druck besteht, das Netzwerk aufzurüsten, reicht es aus, OLT, ONT und ONU zu ersetzen. Diese Vorteile ermöglichen es dem PON-Netzwerksystem, das Budget zu senken, wenn der Betreiber das Netzwerk aufbaut.

Fazit

Mit der Entwicklung der PON-Netzwerktechnologie haben Dienstanbieter eine gute Wahl, wenn sie vor dem Engpass der "letzten Meile" stehen. Laut der Einführung in diesem Artikel wissen Sie auch, dass passive optische Netzwerke auch in Bezug auf Geschwindigkeit, Energieverbrauch und Zuverlässigkeit wertvoll sind. Wenn Sie Fragen zum PON-Netzwerk haben, können Sie sich beraten lassen das technische Support-Team von QSFPTEK über [email protected], QSFPTEK Das technische Support-Team wird Ihnen sehr professionelle Vorschläge unterbreiten.