Das ABC des PON-Netzwerks: OLTs, ONUs, ONTs und ODNs

In den vergangenen Jahren legen Telekommunikationsunternehmen ihren Fokus immer stärker auf das Konzept des „Fiber to the Home“ (FTTH), wodurch sich die Technologien schnell und stetig weiterentwickeln. Es gibt zwei wichtige Arten von Systemen, die FTTH-Breitbandverbindungen ermöglichen: aktive optische Netzwerke (AON) und passive optische Netzwerke (PON). In diesem Beitrag stellen wir das ABC des PON-Netzwerks vor. Dieses umfasst die grundlegenden Komponenten und die zugehörige Technologie, einschließlich OLT, ONT, ONU und ODN.

 

Was ist ein passives optisches Netzwerk (PON)?

Ein passives optisches Netzwerk (PON) ist ein System, in dem Glasfaserkabel und Signale auf dem gesamten Weg oder dem Großteil des Weges zum Endnutzer zur Verfügung stehen. Je nachdem, wo das PON endet, kann das System als „Fiber to the Curb“ (FTTC), „Fiber to the Building“ (FTTB) oder „Fiber to the Home“ (FTTH) beschrieben werden. Der Unterschied zwischen WDM-PON vs GPON vs XG-PON.

 

Komponenten eines PON-Netzwerks

Ein PON besteht aus einem Optical Line Terminal (OLT) in einer lokalen Vermittlungsstelle und mehreren Optical Network Units (ONUs) in der Nähe der Endnutzer. Es gibt aktuell zwei große PON-Standards: Gigabit Passive Optical Network (GPON) und Ethernet Passive Optical Network (EPON). Aber egal um welche Art von PON-Netzwerk es sich handelt, besteht die gleiche grundlegende Topologiestruktur. Ein Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GEPON) System besteht im Allgemeinen aus einem Optical Line Terminal (OLT) in der Vermittlungsstelle des Service Providers und mehreren Optical Network Units (ONUs) oder Optical Network Terminals (ONTs) in der Nähe der Endnutzer. Zusätzlich wird ein Optical Distribution Network (ODN) bei der Übertragung zwischen OLT und ONU/ONT verwendet.

 

Optical Line Terminal (OLT)

Der OLT ist eine Apparatur, die die L2/L3-Schalterfunktion im GEPON-System integriert. OLT-Geräte enthalten im Allgemeinen ein Rack, das Steuerungs- und Schaltermodul (CSM), das EPON Link-Modul und die PON-Card (ELM), Redundanzschutz, 48V-DC-Stromversorgungsmodule oder ein 110/220V-AC-Stromversorgungsmodul sowie einen Lüfter. PON-Card und Netzteil unterstützen meißt Hot-Swaps, während andere Module fest verbaut sind. Die Hauptfunktion von OLTs besteht darin, den Informationsfluss über das ODN von einer zentralen Vermittlungsstelle aus in beide Richtungen zu steuern. Die maximale Entfernung, die für die Übertragung über das ODN unterstützt wird, beträgt 20 km. OLT hat zwei Floating-Richtungen: Upstream (Abrufen und Verteilen verschiedener Arten von Daten- und Sprachverkehr von Nutzern) und Downstream (Abrufen von Daten-, Sprach- und Videoverkehr vom Metro-Netzwerk oder von einem Langstrecken-Netzwerk und Senden an alle ONT-Module innerhalb des ODN).

 

Optical Network Unit (ONU)

ONUs wandeln optische Signale, die über Glasfaser übertragen werden, in elektrische Signale um. Diese elektrischen Signale werden dann an einzelne Teilnehmer gesendet. Im Allgemeinen gibt es eine gewisse Entfernung oder ein separates Zugangsnetz zwischen ONU und den Räumlichkeiten des Endnutzers. Darüber hinaus können ONUs verschiedene Arten von Daten, die vom Kunden kommen, senden, aggregieren und pflegen („grooming“) und sie an den OLT senden. Grooming ist ein Prozess, in dem der Datenstrom optimiert und neu organisiert wird um effizienter bereitgestellt werden zu können. OLT unterstützt Bandbreitenzuweisung, die eine reibungslose Übertragung der Daten an das OLT ermöglicht, die normalerweise in Form von Paketen vom Kunden ankommen. ONU kann mit verschiedenen Methoden und Kabeltypen wie Twisted-Pair-Kupferdraht, Koaxialkabel, Glasfaser oder Wi-Fi verbunden werden.

 

Optical Network Terminal (ONT)

Im Wesentlichen sind ONTs dasselbe wie ONUs. ONT ist ein Begriff der ITU-T (International Telecommunication Union), während ONU ein Begriff der IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) ist. Sie beziehen sich beide auf die Anwenderseite im GEPON-System. In der Praxis gibt es je nach ihrem Standort jedoch gewisse Unterschiede zwischen ONTs und ONUs. ONTs sind in der Regel direkt vor Ort beim Kunden.

 

Optical Distribution Network (ODN)

Das ODN stellt das optische Übertragungsmedium für die physikalische Verbindung der ONUs zu den OLTs bereit. Die Reichweite beträgt 20 km oder mehr. Innerhalb des ODN arbeiten Glasfaserkabel, faseroptische Stecker, passive optische PON Splitter und Hilfiber-martkomponenten eng miteinander zusammen. Die ODN beinhaltet insbesondere fünf Segmente: die Zuführfaser (Feeder Fiber), den optischen Verteilerpunkt (Optical Distribution Point), die Verteilungsfaser (Distribution Fiber), den optischen Zugangspunkt (Optical Access Point) sowie Glasfaserendkabel (Drop Fiber). Die Zuführfaser verläuft vom optischen Verteiler-Rahmen (Optical Distribution Frame, ODF) in der Leitstelle (Central Office, CO) bis zu den Verteilerpunkten für die Fernabdeckung. Die Verteilungsfaser verläuft vom optischen Verteilerpunkt zum optischen Zugangspunkt und verteilt optische Faserverbindungen auf daneben liegende Bereiche. Glasfaserendkabel verbinden den optischen Zugangspunkt mit Nutzeranschlüssen (ONTs) und schließen somit die Glasfaserverbindung bis in den Benutzerhaushalt ab. Darüber hinaus ist das ODN der eigentliche Pfad für die PON-Datenübertragung und seine Qualität wirkt sich direkt auf die Leistung, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit des PON-Systems aus.