Einführung in die Komponenten der GPON-Technologie

Die Technologie der passiven optischen Netze (PON) wurde Mitte der neunziger Jahre eingeführt. Danach machte die PON-Technologie eine rasante Entwicklung durch - sie begann mit ATM PON (APON) und entwickelte sich dann zu Broadband PON (oder BPON). Später kamen EPON (Ethernet PON) und GPON (Gigabit PON) auf den Markt, die erhebliche Verbesserungen bei der Übertragungsbandbreite und -entfernung mit sich brachten. In diesem Beitrag werden wir die Grundlagen der GPON-Technologie erörtern.

Grundlegende Komponenten des GPON-Netzes

ITU-T G.984 bildet die Grundlage für das Gigabit Passive Optical Networking (GPON). GPON bietet mehr Bandbreite als BPON und APON und eignet sich für verschiedene Anwendungen. Im Folgenden sind die vier wesentlichen GPON-Komponenten aufgeführt;

Optisches Leitungsendgerät (OLT)

Ein Optical Line Terminal ist ein aktives Ethernet-Aggregations- oder Akkumulationsgerät. Es spielt auch die Rolle des Netzmanagers, indem es den gesamten Verkehr des GPON-Netzes in Form von Sprach-, Daten- und Videosignalen regelt. Im Allgemeinen befinden sich OLTs im Datenzentrum oder im Hauptgeräteraum.
OLTs empfangen elektrische Signale und senden diese Signale über optische Splitter in Form von optischen Signalen an die zugehörigen ONTs. Darüber hinaus wandelt er die aggregierten optischen Signale von den ONTs der Endbenutzer in elektrische Signale um und leitet sie an einen oder mehrere Core-Ethernet-Switches weiter.

Die Signale, die ein OLT von den Endnutzern empfängt, werden als Upstream-Signale bezeichnet. Die Signale, die es zu den Endnutzern sendet, werden als Downstream-Signale bezeichnet. Wir verwenden unterschiedliche Lichtwellenlängen für Upstream- und Downstream-Signale, um Interferenzen zwischen den beiden Signalen zu vermeiden. Für den Upstream-Verkehr verwenden wir 1310nm, für den Downstream-Verkehr 1490nm (für Sprache und Daten) und 1550nm (für Video).

Transportmedien - Verkabelung

GPON-Netze verwenden eine passive, physische Verkabelungsinfrastruktur für die Signalübertragung. Zu den Übertragungsmedien gehören Adapterplatten, Splitter, Steckverbinder, Glasfaser-Patchkabel, Kupfer-Patchkabel, Gehäuse, horizontale und Backbone-Kabelabdeckungen sowie Trägermaterial für die Verlegung. Alle Verkabelungskomponenten müssen bei der Validierung der Systemleistung in das Budget für Verbindungs- oder Kanalverluste einbezogen werden.

Passiver optischer Splitter

Passive optische Splitter gehören zur Gruppe der transportierenden Medienkomponenten. Diese Splitter ermöglichen die Kommunikation mit mehreren Geräten über ein einziges eingehendes Glasfaserkabel. Passive optische Splitter verwenden mehrere Siliziumdioxid-Wellenleiter, um einen einzelnen Strang in zwei Stränge aufzuteilen. Die Anzahl der Ausgänge eines passiven optischen Splitters entspricht der Anzahl der Splits. Jeder Splitter verursacht einen Signalverlust von etwa -3 dB.

Optisches Netzwerk-Terminal (ONT)

Das ONT (Optical Network Terminal) dient als Modem in einem GPON-Netz. ONTs wandeln optische Signale von OLTs in elektrische Signale um, die dann an die Endgeräte des Nutzers weitergeleitet werden. Ein ONT wird über ein Glasfaserkabel mit dem Abschlusspunkt am Standort des Nutzers verbunden und über ein Ethernet-Kabel mit dem Modem verbunden. Die meisten ONTs sind mit redundanten Ethernet-Anschlüssen ausgestattet.

GPON-Verlust-Budget

Ein PON-Netz umfasst in der Regel ONUs, OLTs und andere optische Übertragungshardware wie Splitter, Stecker und Kabel. Jede an einem GPON-Netz beteiligte Komponente bringt einen gewissen Signalverlust mit sich. Die Schätzung des Budgets für Verbindungsverluste und dessen Optimierung ist von entscheidender Bedeutung und muss während der Entwurfsphase erfolgen - lange vor der eigentlichen Bereitstellung. Die folgende Tabelle zeigt die zulässigen Kanaldämpfungen für verschiedene GPON-Anwendungen.

GPON-Leistungsbudget

Die Empfindlichkeit des Empfängers und die Leistung des Senders sind zwei Hauptparameter, die die maximale Reichweite des Zugangsnetzes bestimmen. Die Formel zur Berechnung des Leistungsbudgets lautet;

P= FCA x L + SL +Penalties

Wo:

P steht für das Leistungsbudget
FCA steht für die Dämpfung des Glasfaserkabels (in dB/m)
L steht für die Verbindungsdistanz
SL steht für die Verteilerverluste (Gesamtverteilerverluste)
Penalties stehen für zusätzliche Verluste (aufgrund von Steckern, Spleißen usw.)

Das folgende Schaubild zeigt das minimale Leistungsbudget für verschiedene GPON-Konfigurationen;

Fazit:

GPON ist die am meisten verbesserte Version unter den verschiedenen PON-Typen. Mit GPON können kommerzielle Netzbetreiber große Vorteile erzielen. In diesem Artikel haben wir die wichtigsten GPON-Komponenten und ihre Funktionen erörtert. Außerdem wurde kurz auf das Konzept der Verbindungsverluste und der optischen Leistungsbudgets eingegangen. Es ist wichtig zu verstehen, dass man mit der physischen Einrichtung einer Verbindung erst nach gründlichen Schätzungen der Verbindungsleistung und des Verlustbudgets beginnen sollte.