Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/03126.jsonl.gz/1045

PASSIVE OPTISCHE NETZE (PON)
Aufbau von PON-Netze
Ein passives optisches Netz (PON) ist ein Glasfasernetz, das eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Topologie und optische Splitter nutzt, um Daten von einem zentralen Sendepunkt an mehrere Endpunkte (Endnutzer) zu übertragen. „Passiv“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Glasfaser und die Splitter/Combiner keine eigene Stromversorgung benötigen.
Im Unterschied zu einem aktiven optischen Netz wird elektrische Energie nur an den Sende- und Empfangspunkten benötigt, so dass ein PON in Bezug auf die Betriebskosten deutliche Vorteile bietet. PON-Netze werden genutzt, um Signale gleichzeitig in beide Richtungen, d. h. im Downstream und im Upstream, zu und von den Nutzer-Endpunkten zu übertragen.
Komponenten und Geräte für PON-Netze
Die Glasfaser und die optischen Splitter sind wirklich passive PON-Komponenten, da sie völlig ohne eigene Stromversorgung auskommen. Optische Splitter sind nicht wellenlängenselektiv und verteilen einfach alle optischen Wellenlängen in Downstream-Richtung. Natürlich hat dieses Aufteilen des optischen Signals einen gewissen Leistungsverlust zur Folge, der von der Anzahl der neu entstehenden Signalpfade (Teilungsverhältnis) abhängig ist. Splitter benötigen keine Kühlung oder sonstige laufende Wartung, wie sie von aktiven Komponenten, wie optischen Verstärkern her bekannt sind. Wenn keine äußeren Störfaktoren einwirken, können sie jahrzehntelang genutzt werden. Neben den passiven Komponenten werden für ein vollständiges PON auch aktive Endgeräte benötigt.
Das PON-Netz beginnt am optischen Leitungsabschluss (Optical Line Terminal, OLT). Er ist über Ethernet-Steckmodule mit einem Switch im Kernnetz verbunden. Die Hauptfunktion des OLT besteht darin, die Signale für das PON elektrisch/optisch umzuwandeln, zu rahmen und zu übertragen sowie das Multiplexen am optischen Netzabschluss (Optical Network Terminal, ONT) für die gemeinsame Upstream-Übertragung zu koordinieren. Teilweise wird das OLT auch als optische Netzeinheit (Optical Network Unit, ONU) bezeichnet. Hierbei handelt es sich lediglich um eine unterschiedliche Terminologie der beiden wichtigsten Standardisierungsgremien. Während die ITU-T sich für den „ONT“ entschieden hat, verwendet die IEEE die „ONU“. Beide Begriffe sind im Prinzip austauschbar, aber eben von dem PON-Dienst und der verwendeten Norm abhängig (siehe unten).
Der ONT ist das am anderen PON-Ende beim Endnutzer befindliche Gerät mit eigener Stromversorgung. Es ist mit Ethernet-Anschlüssen für die Heimgeräte oder das Netzwerk ausgestattet.
Architektur von PON-Netzen
PON-Netze basieren auf einer Punkt-zu-Mehrpunkt-Architektur (P2MP), die optische Splitter nutzt, um das Downstream-Signal vom optischen Leitungsabschluss (OLT) in mehrere Signalpfade zum optischen Netzabschluss (ONT), d. h. zum Endnutzer, aufzuteilen. Die gleichen Splitter fassen in umgekehrter Richtung mehrere Upstream-Signalpfade von den Endnutzern auf dem Weg zurück zum OLT zusammen (Combiner-Funktion).
Die P2MP-Topologie wurde als die wirtschaftlichste PON-Architektur für optische Zugangsnetze ausgewählt, da sie eine vorteilhafte gemeinsame Nutzung von Glasfasern sowie einen geringen Stromverbrauch ermöglicht. Diese Architektur wurde 1998 mit der Spezifikation ATM-PON G.983.1 standardisiert.
Heute hat die Norm ITU-T G.984 für GPON die ATM-Norm ersetzt, da der asynchrone Transfermodus (ATM) nicht mehr zum Einsatz kommt.
Ein PON-Netz beginnt mit dem OLT am Standort des Serviceproviders, der zumeist als Vermittlungsstelle, gelegentlich auch als Kopfstelle bezeichnet wird. Von dort wird das Glasfaser-Zubringerkabel (oder die Zubringerfaser) ggf. zusammen mit einer Reservefaser zu einem passiven Splitter geführt. Anschließend verbinden Verteilfasern den Splitter mit dem Anschlusskasten, der sich in einem Verteiler am Straßenrand oder separat in einem robusten Gehäuse in einem Mannloch, an einem Telefonmast oder sogar an der Gebäudeseite befinden kann. Von dort aus stellen Anschlussfasern die endgültige 1:1-Verbindung vom Anschlusskasten zum ONT/ONU des Benutzers her. In manchen Fällen werden mehrere Splitter hintereinander geschaltet, was als Splitterkaskade bezeichnet wird.
Die über die Zubringerfaser übertragenen Signale können aufgeteilt werden, um bis zu 128 Benutzer zu versorgen. Dabei wandelt die ONU (ONT) die Signale um und stellt den Endnutzern den Internetzugang zur Verfügung. Die Anzahl der Aufteilungen des vom OLT kommenden Downstream-Signals für den Endnutzer wird als Teilungsverhältnis (Splitterverhältnis) bezeichnet und beispielsweise mit 1:32 oder 1:64 angegeben.
Bei komplexeren Konfigurationen, wenn HF-Video parallel zu PON-Datendiensten oder zusätzliche PON-Dienste auf dem gleichen PON-Netz übertragen werden, kommen in der Vermittlungsstelle passive Combiner zum Einsatz, welche die Video-Overlay-Wellenlänge und die zusätzlichen Wellenlängen der PON-Dienste im Multiplexverfahren zusammen über die zum OLT führende Zubringerfaser übertragen.
Betrieb von PON-Netzen
Eine Voraussetzung für den Betrieb von PON-Netzen ist das innovative Wellenlängen-Multiplexverfahren (Wavelength Division Multiplexing, WDM), das die Datenströme in Abhängigkeit von der Wellenlänge (Farbe) des Laserlichtes aufteilt. So ist es möglich, die Downstream-Daten über die eine Wellenlänge zu übertragen, währen die Upstream-Daten bei einer anderen Wellenlänge gesendet werden. Welche Wellenlängen verwendet werden, ist von der jeweiligen PON-Norm abhängig, von denen mehrere parallel auf der gleichen Faser umsetzbar sind.
Eine andere Methode ist das Zeitmultiplexverfahren (Time Division Multiple Access, TDMA). Es erlaubt ebenfalls, jedem Endnutzer für einen bestimmten Zeitraum eine definierte Upstream-Bandbreite zuzuweisen. Das Management erfolgt über den OLT, so dass Wellenlängen-/Datenkollisionen an den PON-Splittern oder dem OLT durch mehrere gleichzeitige ONT/ONU Upstream-Datensendungen verhindert werden. Diese Vorgehensweise wird auch als Übertragung im Burst-Modus für den PON-Upstream bezeichnet.
Arten von PON-Diensten
Seit ihrer Einführung in den 1990er Jahren hat sich die PON-Technologie immer weiter entwickelt. Daher wird sie in unterschiedlichen Ausführungen eingesetzt. Die ursprünglichen PON-Normen APON und BPON haben schrittweise neueren Versionen mit größeren Bandbreiten und allgemeinen Leistungsvorteilen Platz gemacht.
Anwendungen für PON-Netze
Ein PON-Netz wird gelegentlich als „letzte Meile“ zwischen dem Serviceprovider und dem Kunden (Endnutzer) bezeichnet. Die übliche Abkürzung für die jeweiligen Implementierungen lautet „FTTx“ (Fiber to the x). Das „x“ steht hier für „Home“ (FTTH - Wohnung), „Building“ (FTTB ‒ Gebäude), „Premises“ (FTTP ‒ Grundstück) oder einen anderen Standort, je nachdem, wo die Glasfaser endet. Bisher ist FTTH die wichtigste Anwendung für PON-Netze.
Die weniger umfangreiche Kabelinfrastruktur (keine aktiven Komponenten) und die flexiblen Übertragungseigenschaften der passiven optischen Netze lassen sie zu einer idealen Lösung für Internet-, Sprach- und Video-Anwendungen im Wohnbereich werden. Mit der Weiterentwicklung der PON-Technologie sind auch neue potenzielle Anwendungen entstanden.
Die Einführung von 5G hat gezeigt, dass PON-Netze im 5G-Fronthaul einen neuen Einsatzbereich gefunden haben. Mit Fronthaul wird die Verbindung zwischen dem Basisband-Controller und dem RRH-Funkmodul (Remote Radio Head) an der Mobilfunk-Basisstation bezeichnet.
Aufgrund der hohen Bandbreiten- und Latenzanforderungen von 5G kann der Einsatz von PON-Netzen für die Fronthaul-Anbindung die Anzahl der benötigten Glasfasern verringern und die Effizienz erhöhen, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Ähnlich wie bei der Signalaufteilung für die Benutzer bei FTTH ist es möglich, die Signale der Basisband-Geräte auf mehrere RRH-Funkmodule aufzuteilen.
Zu weiteren Anwendungen, die sich für PON-Netze anbieten, gehören Campus-Netze von Bildungseinrichtungen sowie Unternehmensumgebungen. Bei Campus-Anwendungen bieten PON-Netze nicht nur in Hinblick auf Geschwindigkeit, Energieverbrauch, Zuverlässigkeit und Reichweite, sondern insbesondere bei den Kosten der Installation/Bereitstellung und für den laufenden Betrieb einige Vorteile.
PON-Netze erlauben, Campus-Funktionen, wie Gebäude-, Sicherheits- und Parkmanagement mit einem geringeren Aufwand an Spezialtechnik, Verkabelung und Managementsystemen zu implementieren. Mittlere bis große Unternehmen profitieren ebenfalls von PON-Netzen. Hier wirken sich die niedrigeren Installations- und Wartungskosten direkt auf das Betriebsergebnis aus.
Vorteile von passiven optischen Netzen
Beschränkungen passiver optischer Netze
Insgesamt gesehen, wiegen die zahlreichen Vorteile der passiven optischen Netze jedoch diese Beschränkungen auf.
Mit der weiteren Verbesserung der PON-Technologie werden ihre strategischen und wirtschaftlichen Vorzüge an Überzeugungskraft gewinnen. Zu den Herausforderungen, mit denen die Entwickler zukünftiger PON-Generationen konfrontiert sind, gehören eine längere Reichweite sowie größere Teilungsverhältnisse, die den Verkabelungsaufwand weiter verringern. Diese Verbesserungen in Verbindung mit den Datenraten, die heute bereits 10 Gbit/s erreichen, werden die Verbreitung von PON-Netzen in „smarten“ Städten, Universitäten, Krankenhäusern und Unternehmen der vernetzten Zukunft fördern.
Passive Optische Netze (PON)
Gerne möchten wir mehr Information
erhalten.
Poster
Spleiss- und Messlösunge für PON-Netze
Anfrage