Passive Optical Network

Passive Optische Netze (PON), englisch Passive Optical Networks sind optische Zugangsnetze, die im Bereich zwischen der Vermittlungsstelle und dem Kundenstandort aus passiven Bauelementen bestehen, also ohne eigene Stromversorgung und ohne Switching-Funktionalität, im Gegensatz zu einem Active Optical Network.

Sie werden unter anderem zur Realisierung von sogenannten Fiber To The Home - Access Architekturen (Glasfaser bis zum Kunden) errichtet.

PONs bilden die Basis für moderne, bandbreitenstarke Zugangsnetze, die eine Grundlage für Highspeed Internet und multimediale Services (TV Broadcast, Video-on-Demand) darstellen. Durch die optische Übertragung von Signalen über Lichtwellenleiter (Glasfaser) ist es im Gegensatz zu kupferbasierenden Breitbandtechnologien wie xDSL möglich, wesentlich höhere Bandbreiten und auch Reichweiten zu erzielen. Die Glasfaser als Übertragungsmedium ist nicht nur dämpfungsunempfindlicher, sondern auch resistent gegenüber elektromagnetischen Einflüssen, die sich in einem Kupferkabel, hervorgerufen durch einen hohen Beschaltungsgrad oder den Einfluss von Sendeanlagen, auf die zu übertragenden Signale sehr störend auswirken können.

Man unterscheidet: APON (ATM-basierend), BPON (Breitband, ATM-basierend), EPON (Ethernet-basierend), GEPON (Gigabit, Ethernet-basierend), GPON (Gigabit, ATM- oder GEM-basierend) und XGS-PON (10 Gigabit Symmetric).

Aufbau und Funktionsweise

Prinzipaufbau eines Passiven Optischen Netzes

Ein PON setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen:

• OLT: Optical Line Termination oder „optischer Leitungsabschluss“ (in Vermittlungsstelle)
• optischer Splitter: Verteilelemente (in Schaltstelle, z. B. Kabelverzweiger)
• ONT: Optical Network Termination oder „optischer Netzwerkabschluss“ (alternative Bezeichnung: ONU: Optical Network Unit) beim Kunden

Das OLT bildet die übertragungstechnische Schnittstelle zwischen dem Access-Netz und dem dahinterliegenden Backbone-Netz. Vom OLT aus erstrecken sich die einzelnen PONs über einzelne Glasfasern zu den in einer Schaltstelle oder einer Muffe befindlichen passiven optischen Splittern, die eine physische Aufteilung des anliegenden optischen Signals (optische Leistungsteilung) ermöglichen. Von den Splittern, die unterschiedliche Splitting-Faktoren aufweisen können (z. B. 1:16, 1:32), verteilen sich die Glasfaserverbindungen zu den jeweiligen Kundenstandorten, an denen die optische Übertragungsstrecke in dem ONT terminiert wird. Die ONTs wandeln das optische Signal wieder in ein elektrisches Signal um und bieten dem Kunden entsprechende Schnittstellen (z. B. POTS, 10 Mbit/s, 100 Mbit/s) zur Nutzung der angebotenen Services (VoIP, Highspeed-Internet, Broadcast TV und Video-on-Demand). Sowohl das OLT in der Vermittlungsstelle als auch das ONT beim Kunden ist eine aktive Komponente, die eine Stromversorgung benötigt, lediglich die Signalaufteilung im Verteilnetz erfolgt passiv.

Optische Wellenlängen

Um auf einer einzelnen Glasfaser zwei Kommunikationsrichtungen zu realisieren werden für den Up- und den Downlink unterschiedliche Wellenlängen verwendet.

GPON: 1490nm im Downstream, 1310nm im Upstream

XGS-PON: 1577nm im Downstream, 1270nm im Upstream

Moderne optische Schnittstellen (SFPs) unterstützen GPON und XGS-PON gleichzeitig.

Standards

• ITU-T Study Group 15
  • G.983 (APON und BPON)
  • G.984 (G-PON)
    • G.984.1 (G-PON): General characteristics
    • G.984.2 (G-PON): Physical Media Dependent (PMD) layer specification
    • G.984.3 (G-PON): Transmission convergence (TC) layer specification
    • G.984.4 (G-PON): ONT management and control interface (OMCI) specification
    • G.984.5 (G-PON): Enhancement Band
    • G.984.6 (G-PON): Reach extension
  • G.987 (XG-PON)
• IEEE 802.3ah (EPON)

Literatur

• Cedric F. Lam (Hrsg.): Passive Optical Networks. Principles and Practice, Elsevier Inc., Burlington 2007, ISBN 978-0-12-373853-0.
• Kevin Roebuck: Passive Optical Network. High-impact Technology - What You Need to Know, Verlag Lightning Source, 2011, ISBN 978-1-74-304360-8.
• Laurie G. Cuthbert, Jean-Claude Sapanel. Institution of Electric Engineers, London 1993, ISBN 0-85296-815-9.

Weblinks

• Tutorial: Passive Optical Networks (englisch) (Memento vom 27. August 2018 im Internet Archive)
• DESIGN OF PASSIVE OPTICAL NETWORK (Master Thesis) (abgerufen am 26. März 2024)
• Fiber-to-the-home on passive optical networks (abgerufen am 26. März 2024)