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OPTISCHE
ANSCHLUSSNETZE
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OPTISCHE
ANSCHLUSSNETZE
Inhalt
10GPON, 10 gigabit
Ethernet PON
APON, ATM over passive
optical network
BPON, broadband passive
optical network
CWDM, coarse wavelength
division multiplex
DBA, dynamic bandwidth
allocation
DWDM, dense wavelength
division multiplexing
EFM, Ethernet in the first mile
EFMP, Ethernet first mile using
passive optical network
EPON, Ethernet passive
optical network
FTTA, fiber to the amplifier
FTTB, fiber to the building
FTTC, fiber to the curb
FTTCab, fiber to the cabinet
FTTD, fiber to the desk
FTTEx, fiber to the exchange
FTTH, fiber to the home
FTTL, fiber to the loop
FTTO, fiber to the office
FTTR, fiber to the radio
FTTT, fiber to the terminal
GPON, gigabit PON
NWDM, narrow WDM
OLT, optical line termination
Optischer Kreuzverteiler
Optisches Verteilnetz
Optisches Zugangsnetz
Ortsvermittlungsstelle
PON, passive optical network
WDM-PON, wavelength division
multiplexing PON
WDM, wavelength
division multiplexing
WWDM, wide wavelength
division multiplex
Zugangsnetz
Impressum:
Herausgeber: Klaus Lipinski
Optische Anschlussnetze
Copyrigt 2009
DATACOM-Buchverlag GmbH
84378 Dietersburg
Alle Rechte vorbehalten.
Keine Haftung für die angegebenen
Informationen.
Produziert von Media-Schmid
www.media-schmid.de
Exit
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10GPON
10 gigabit Ethernet PON
10-Gigabit-Ethernet PON
Die verschiedenen im
Anschlussbereich einsetzbaren
PON-Varianten
APON
ATM over passive
optical network
BPON
broadband passive
optical network
Passives optisches
Breitbandnetzwerk
Exit
Index
3
10GPON ist eine weitere
Gigabit-PON-Variante,
die auf 10-GigabitEthernet basiert. FSAN
und IEEE 802.3
beschäftigt sich in der
Arbeitsgruppe 802.3av
mit diesem Thema und
einer Standardisierung
von 10GPON.
Neben der 10fach
höheren Datenrate
gegenüber GPON soll
vor allem die Koexistenz
von 10GPON mit GPON
sichergestellt werden.
Als Ansätze werden eine
asymmetrische Übertragung mit 10 Gbit/s im Downstream und 1 Gbit/s im Upstream und eine symmetrische
Übertragung mit jeweils 10 Gbit/s diskutiert. Die überbrückbaren Entfernungen für 10GPON liegen bei 20 km
über Monomodefasern.
APON (ATM over Passive Optical Network) ist eine Netzkonfiguration bei der die Informationsübermittlung in
optischen Netzen mittels ATM-Protokoll erfolgt, wozu der ATM-Header um den APON-Overhead ergänzt wird.
Wird APON im Zugangsnetz eingesetzt, werden die von der Vermittlungsstelle zum Kunden übertragenen
ATM-Zellen, also Downstream, an alle Teilnehmer verteilt. In umgekehrter Richtung, Upstream, werden die
Zellen kollisionsfrei zusammengefügt und zur Vermittlungsstelle übertragen, wobei die notwendige
Synchronisation über den APON-Overhead erfolgt. APON ist eine kostengünstige Technologie für FTTH, die
sich durch die hohe Qualität von Operation, Administration, and Maintenance (OAM) auszeichnet.
Die Datenraten liegen im Downstream bei 622 Mbit/s und im Upstream bei 155 Mbit/s. APON überträgt die
Signale zwischen dem OLT und den ONTs im Wellenlängenmultiplex (WDM). Die ITU hat in der
Empfehlung G.983.3 neben dem vorhandenen Downstream-Band zwischen 1.480 nm und 1.500 nm ein
zusätzliches Wellenlängenband für zukünftige Anwendungen wie Video-Übertragungen spezifiziert. Dieses
Konzept wird in BPON realisiert und benutzt das Wellenlängenband zwischen 1.539 nm und 1.565 nm.
Broadband Passive Optical Network (BPON) ist wie Passive Optical Network (PON) eine passive optische
Technik, die im Zugangsbereich eingesetzt wird und mit ATM arbeitet. In dieser PON-Variante werden im
Downstream Übertragungsraten von 622 Mbit/s erreicht, im Upstream 155 Mbit/s. BPON benutzt für die
Videodienste einen separaten Wellenlängenbereich.
Diese Geschwindigkeiten eignen sich nur bedingt für die Übertragung von hochauflösendem Digital-TV,
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HDTV, besser ist dafür GPON geeignet. Außerdem ist die im DBA-Verfahren (Dynamic Bandwidth Allocation)
festgelegte Splitrate, das ist die Anzahl der mit der Zentrale verbundenen Kundensysteme, mit 6:1 relativ
gering. Eine höhere DBA-Rate hätte eine bessere Bandbreitennutzung zur Folge, für den angeschlossenen
Kunden allerdings auch eine geringere Datenrate.
Um Video übertragen zu können hat die ITU in den BPON-Spezifikationen eine separate Wellenlänge
spezifiziert.
CWDM
coarse wavelength
division multiplex
CWDM-Verfahren
Wellenlängenmultiplex
bei der CWDM-Technik
DBA
dynamic bandwidth allocation
DBA-Verfahren
Exit
Index
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Coarse Wavelength Division
Multiplex (CWDM) ist ein
Wellenlängenmultiplex für
Stadtnetze und Anschlussnetze. Die
Übertragung erfolgt in 18 Kanälen
mit Wellenlängen zwischen 1.270
nm und 1.610 nm mit einem
Kanalraster von 20 nm. Die
Kanalbreite selbst beträgt 13 nm,
die verbleibenden 7 nm sind als
Sicherheitsabstand zum nächsten
Kanal und als Toleranz für die
Laserdioden.
Die Übertragungsrate liegt bei 2,5
Gbit/s pro Kanal, so dass mit einem Vierkanal-Multiplexer maximale Übertragungsraten von 10 Gbit/s,
beispielsweise für 10GbE, möglich sind.
Bei CWDM, das in der ITU-Empfehlung G.694.2 beschrieben ist, werden VCSEL-Laser als schmalbandige
Emissionsquellen eingesetzt. Der Signal-Rauschabstand zwischen den einzelnen Kanälen ist mit mindestens
25 dB angegeben.
Der Einsatz von CWDM mit Gradientenfasern sieht den Wellenlängenbereich im unteren optischen Fenster
vor. Dabei beträgt der Kanalabstand 25 nm, die vier Wellenlängen liegen ab 780 nm aufwärts. CWDMStrecken können als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen über Entfernungen bis 50 km realisiert werden. Der
Übergang von der CWDM-Technik zur DWDM-Technik kann mittels Hybrid-CWDM/DWDM erfolgen.
Dynamic Bandwidth Allocation (DBA) ist ein statistisches Multiplexverfahren mit dem die zur Verfügung
stehende Bandbreite eines BPON-Anschlusses für den einzelnen Nutzer um einen bestimmten Faktor erhöht
wird. Das DBA-Verfahren basiert auf der Überlegung, dass nicht alle angeschlossenen Nutzer gleichzeitig die
gesamte Bandbreite benötigen, sondern immer nur einige von ihnen. Deswegen kann den anderen Nutzern
eine höhere Bandbreite zugewiesen werden.
Bei BPON sind es im Upstream 155 Mbit/s, die sich 32 Nutzer teilen. Die daraus resultierende theoretische
Datenrate wird mit dem DBA-Verfahren um den Split-Faktor erhöht. Ist dieser 1:5, dann erhöht sich die zur
Verfügung stehende Bandbreite um 20 %.
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DWDM
dense wavelength
division multiplexing
DWDM-Technik
DWDM-Spektralraster
Exit
Index
5
DWDM (Dense Wavelength
Division Multiplexing) ist ein
optisches
Wellenlängenmultiplex mit der
enormen Leistungsfähigkeit
von mehreren Tbit/s, das im
ITU-Standard G.604.1
standardisiert ist.
Bei der DWDM-Technik wird
der Wellenlängenbereich
zwischen 1.260 nm und 1.675
nm für die Übertragung im
Weitverkehrsbereich benutzt,
der in drei
Wellenlängenbänder, dem SBand, C-Band und L-Band
unterteilt ist. Als
Grundwellenlänge wird die
Wellenlänge des optischen
Fensters bei 1.550 nm
verwendet, auf die bis zu 160
unterschiedliche Wellenlängen
symmetrisch aufmoduliert
werden. Diese werden dann
über eine Glasfaser
übertragen und
empfangsseitig durch optische
Filter wieder voneinander
getrennt.
Die Kanalabstände betragen 0,8 nm. Der 0,8-nm-Abstand entspricht einem 100-GHz-Spacing zwischen zwei
Kanälen und wird als ITU-Grid bezeichnet. Weitere standardisierte Kanalabstände betragen 50 GHz, 25 GHz
und 12,5 GHz, was Wellenlängenabständen von 0,4 nm, 0,2 nm oder 0,1 nm entspricht. Marktgängig sind
derzeit Systeme mit 16 bis 64 Kanälen. Für die Reichweite hat die ITU Entfernungen optische SDHSchnittstellen von 80 km, 120 km und 160 km spezifiziert, bekannt als Long Haul, Very Long Haul (VLH) und
Ultra Long Haul (ULH).
Die Voraussetzungen für die DWDM-Technik wurden durch die moderne Halbleitertechnologie geschaffen,
die DFB-Laser mit einer geringen spektralen Bandbreite zur Verfügung stellt, damit mehrere
Übertragungskanäle in einem optischen Fenster realisiert werden können. Darüber hinaus ermöglicht die
moderne Kopplertechnik deutlich geringere Kanalabstände, weil sie steile Filterkurven und hohe
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Sperrdämpfungen aufweist. Auch bei den Faserverstärkern (OFA und EDFA) wurden wesentliche
entwicklungstechnische Fortschritte erzielt.
In der praktischen Anwendung kann die DWDM-Technik unidirektional oder bidirektional arbeiten, also nur in
einer Richtung oder auch in beiden Richtungen. Es können bis zu vierzig OC-48 mit 2,488 Gbit/s gleichzeitig
über eine Glasfaser übertragen, was einer Übertragungsgeschwindigkeit von 100 Gbit/s entspricht. Dabei
kann die DWDM-Technik unidirektional oder bidirektional arbeiten, also nur in einer Richtung oder auch in
beiden Richtungen. Im Rahmen der 10-Gigabit-Ethernet-Technologie rücken Übertragungswerte von 1 Tbit/s
in den Bereich des Möglichen, wenn man davon ausgeht, dass man 80 Kanäle mit jeweils 10 Gbit/s überträgt.
EFM
Ethernet in the first mile
Szenarien für EFM
Exit
Index
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Die Arbeitsgruppe 802.3ah des IEEE widmet sich dem Anschlussbereich. Dieser im Allgemeinen als LastMile bekannte Bereich heißt bei IEEE First Mile, weil die Betrachtungsweise vom LAN aus erfolgt. Ethernet in
the First Mile (EFM) bildet dabei einen wichtigen Standard für Ethernet-Zugangsnetze. Es wird die Ethernetbasierte Vereinheitlichung des Netzzugangs vorantreiben und andere Zugangstechniken wie die T- und EÜbertragungsschnittstellen ablösen.
Ethernet in the First Mile nutzt das Medienzugangsverfahren (MAC) von 802.3 als Zugangstechnologie im
Anschlussbereich. Durch diese Technologie entfallen aufwendige Protokollumsetzungen zwischen den
verschiedenen Zugangstechniken und die Netzwerkinfrastruktur eines Anwenders kann direkt mit der des
Service Providers verbunden werden. Anwender und Service Provider können die gleiche Technologie
verwenden.
Die EFM-Architektur unterstützt Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (P2P) über Lichtwellenleiter und auf
Kupferkabel, aber auch Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen (P2MP) auf LwL-Basis und Ethernet über passive
optische Netze, EFMP.
Bei EFM läuft der Verkehr vom
Teilnehmer immer zu einem zentralen
Verteilpunkt, dem Central Office (CO). Im
Falle der kupferbasierten Punkt-zu-PunktVerbindung, EFMC, werden Datenraten
von 10 Mbit/s über 750 m über
vorhandenes Kupferkabel erreicht. Bei
der gleichen Verbindungsart über
Lichtwellenleiter, EFMF, liegen die
Übertragungsraten bei bis zu 1000 Mbit/s
über 10 km.
Als Szenarien für die Standardisierung
gibt es: EPON, das passive optische
Netzwerk für Punkt-zu-MehrpunktVerbindungen mit Glasfaser bis zum
Heim und EoVDSL, Ethernet über VDSL.
EoVDSL ist eine Hochgeschwindigkeits-
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DSL-Technik, mit der Datenraten im Downstream von bis zu 52 Mbit/s erzielt werden.
Neben den genannten Aktivitäten gibt es noch die OAM-Arbeitsgruppe (Operation, Administration and
Maintenance), die sich mit dem Remote Error Indication, dem Remote Loopback und dem Link Monitoring
beschäftigt.
Darüber hinaus gibt es weitere Aktivitäten hin zu einem 10-Gigabit-Ethernet im Anschlussbereich, dem 10Gigabit-Ethernet PON (10GPON). Diese Aktivitäten werden von der IEEE-Arbeitsgruppe 802.3av bearbeitet.
EFMP
Ethernet first mile using
passive optical network
EPON
Ethernet passive
optical network
Konzept von EPON
Exit
Index
7
Ethernet in the First Mile (EFM) hat mehrere Topologien, die als Punkt-zu-Punkt- oder als Punkt-zuMehrpunkt-Verbindung über Glasfaser und TP-Kabel realisiert sein können.
Ethernet First File using Passive Optical Network (EFMP) arbeitet als Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung mit
Monomodefasern über Entfernungen von bis zu 10 km mit Datenraten von 1 Gbit/s. Diese Topologie basiert
auf dem passiven optischen Netz (PON).
Unter der Abkürzung EPON
(Ethernet Passive Optical
Network) ist ein optisches
Verfahren standardisiert mit
dem eine
Mehrpunktverbindung mit dem
IP-Protokoll realisiert wird.
Von der Struktur her basiert
dieses Netz auf einem Central
Office (CO), von wo die
Informationen im Broadcast
an alle Teilnehmer gesendet
werden. Ein passiver
optischer Verteiler (POS)
sorgt für die
Mehrpunktverbindung. Die Datenströme von und zu den Teilnehmern werden mit dem Multi Point Control
Protocol (MPCP) gesteuert. Der Rückkanal vom Teilnehmer zur Vermittlungsstelle arbeitet mit MultiplexTechnik, wobei jedem Teilnehmer Slots für die Übertragung zur Verfügung gestellt werden. EPON wird durch
einen optischen Splitter realisiert, der die Information über eine Glasfaser auf die angeschlossenen
Teilnehmer verteilt. Das Upstream und Downstream wird durch Wellenlängenmultiplex (1.300 nm und 1.500
nm) auf dem gleichen Lichtwellenleiter realisiert.
Als Übertragungsmedium wird eine Monomodefaser verwendet, die eine Strecke von bis zu 10 km
überbrücken kann. Die Übertragung erfolgt bidirektional mit einer Übertragungsrate von 1,244 Gbit/s. Es
sollen mindestens 16 Teilnehmer versorgt werden können.
EPON ist eine von mehreren Varianten für passive optische Netze (PON), deren Spezifikationen von IEEE
802.3ah erarbeitet wurden. Das Verfahren ist bekannt unter Ethernet in the first Mile (EFM). Es ist
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vergleichbar mit GPON, das in Europa und den USA auf ein größeres Interesse stößt.
FTTA
fiber to the amplifier
Die FTTA-Technik ist wie alle anderen FTTL-Techniken eine Glasfaseranschlusstechnik, bei der die
Glasfaser bis zum letzten Verstärker geführt wird. Von dort aus erfolgt der Teilnehmeranschluss über
Kupferkabel.
FTTB
fiber to the building
Die FTTB-Technik ist eine Glasfaser-Anschlusstechnik (FTTL), bei der die Glasfaser bis in das Gebäude
geführt wird. Im Gebäude wird das optische Signal über die ONU in ein elektrisches Signal gewandelt, das
über die im Gebäude vorhandene Kupferverkabelung bis hin zur Teilnehmer-Anschlussdose geführt wird. Die
überbrückbare Entfernung liegt bei ca. 500 m. Es stehen 8 bis 16 Breitbandzugänge zur Verfügung. Die
Übertragungsgeschwindigkeit liegt im Upstream und im Downstream bei 25 Mbit/s.
FTTC
fiber to the curb
Die FTTC-Technik ist wie alle anderen FTTL-Techniken eine Glasfaseranschlusstechnik, bei der die
Glasfaser im Anschlussbereich zwischen Ortsvermittlungsstelle und dem Schaltverteiler »am Bordstein«,
geführt wird. Dort erfolgt über die optische Netzwerkeinheit (ONU), die sich in dem Schaltverteiler befindet,
eine Signalumsetzung und die weitere Übertragung zum Teilnehmeranschluss über Kupferkabel.
Die überbrückbare Entfernung liegt bei ca. 550 m.
Es stehen 32 bis 64 Breitbandzugänge zur
Verfügung. Die Übertragungsgeschwindigkeit liegt
im Upstream zwischen 2 Mbit/s und 12 Mbit/s und
im Downstream zwischen 25 Mbit/s und 52 Mbit/s.
Bei der FTTCab-Technik handelt es sich um eine
Glasfaseranschlusstechnik, bei der die Glasfaser
im Anschlussbereich bis zum Kabelverzweiger
geführt wird.
Dort erfolgt über die Optical Network Unit (ONU)
eine Signalumsetzung und die weitere Übertragung
zum Teilnehmeranschluss über Kupferkabel. Die
Cabinet-Lösung (FTTCab) bietet 64 bis 128
Breitbandzugänge und
Übertragungsgeschwindigkeiten im Upstream und
Downstream von 25 Mbit/s.
FTTCab
fiber to the cabinet
Architektur des Zugangsnetzes
Die FTTD-Technik ist eine
Glasfaseranschlusstechnik, bei der die Glasfaser
bis zum Arbeitsplatz geführt wird. Die Glasfaser
kann dabei bis zur Anschlussdose geführt sein oder
aber unmittelbar bis zum Endgerät.
FTTD
fiber to the desk
Exit
Index
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Bei dieser Art der Anschlusstechnik steht dem Anwender eine hohe Bandbreite am Arbeitsplatz zur
Verfügung über die er alle Dienste und Anwendungen übertragen kann. Die FTTD-Lösung ist segmentierund skalierbar und unterliegt im In-house-Bereich kleiner Längenrestriktion, zudem ist sie immun gegen
Störstrahlungen.
FTTEx
fiber to the exchange
Exit
FTTEx (Fiber To The Exchange) ist eine der vielen FTTx-Varianten, die besagt, dass die Glasfaser des
Glasfaser-Verteilnetzes nur bis zur Vermittlungsstelle geführt wird. Diese Variante ist die derzeit einzig
flächendeckend verfügbare Technik im Teilnehmer-Anschlussbereich. Die FTTE-Lösung bietet 64 bis 128
Breitbandzugänge mit Übertragungsgeschwindigkeiten zwischen 1,5 Mbit/s und 8 Mbit/s im Downstream und
zwischen 64 kbit/s und 640 kbit/s im Upstream.
FTTH
fiber to the home
Die FTTH-Technik ist wie alle anderen FTTL-Techniken eine Glasfaseranschlusstechnik, bei der die
Glasfaser von der Ortsvermittlungsstelle bis zum Endkunden geführt wird. Mit dieser Anschlusstechnik
lassen sich alle zukünftigen, interaktiven, breitbandigen Verteildienste nutzen. Die überbrückbare Entfernung
ist bedingt durch den Einsatz von Lichtwellenleitern hinreichend.
Bei FTTH steht dem Teilnehmer ein Breitband-Anschluss zur Verfügung mit Übertragungsraten von 10 Mbit/s,
100 Mbit/s und höher für Up- und Downstream. Es gibt zwei Topologien: Ethernet Point to Point (P2P) und
Passive Optical Network (PON). Bei Ethernet-P2P wird eine feste Verbindung zwischen der
Ortsvermittlungsstelle und dem Kunden-Endpunkt geschaltet, die ein individuelles Upgrade erlaubt. Dagegen
benötigt das passive optische Netz weniger optische Ports und weniger Glasfasern und arbeitet mit Shared
Media. FTTH ist auch für 10-Gigabit-EPON interessant, mit dem sich die IEEE-Arbeitsgruppe 802.3av
beschäftigt.
Für die Belange der FTTH-Technik gibt es das gemeinnützige FTTH-Council-Europe, dem namhafte
Hersteller und Provider angehören.
http://www.ftthcouncil.org
FTTL
fiber to the loop
Fiber to the Loop (FTTL) beschreibt den Einsatz von Lichtwellenleitern im Anschlussbereich. Diese Technik,
die für Breitbandanwendungen eingesetzt wird, wird auch als Fiber in the Loop, FITL, bezeichnet. Je nach
Ausführung des Anschlusses unterscheidet man bei der FTTL-Technik zwischen FTTA, FTTC, FTTD, FTTH,
FTTB, FTTL, FTTR, FTTT und FTTO.
FTTO
fiber to the office
Die FTTO-Technik ist wie alle anderen FTTL-Techniken eine Glasfaseranschlusstechnik, bei der die
Glasfaser über den zentralen Gebäudeverteiler (GV) bis hin zum Endgerät im Büro geführt wird. Dem
Geschäftskunden wird damit im Büro ein breitbandiger, interaktiv nutzbarer Anschluss zur Verfügung gestellt.
Dieser kann über Switches optimiert und auch über Medienkonverter auf Kupferleitungen umgesetzt werden,
wodurch der Anwender die vorhandenen Standardanschlüsse weiter nutzen kann.
Der Vorteil der FTTO-Technik ist auch darin zu sehen, dass Gigabit-Ethernet, das immer stärker im EdgeBereich vertreten ist, über die Kernnetze direkt bis zum Endgerät geführt werden kann.
Index
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FTTR
fiber to the radio
FTTT
fiber to the terminal
GPON
gigabit PON
Gigabit-PON
GPON-Standards
Exit
Index
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Die FTTR-Technik ist wie alle anderen FTTL-Techniken eine Glasfaseranschlusstechnik, bei der die
Glasfaser von der Ortsvermittlungsstelle bis zur Sendeeinrichtung für Funkübertragungen (Basisstation)
geführt wird. Von dort aus erfolgt eine WLL-Übertragung zum Anschluss von Gebäuden.
Die FTTT-Technik ist eine Glasfaseranschlusstechnik, bei der die Glasfaser bis zum Endgerät geführt wird.
Sie entspricht im wesentlichen Fiber to the Desk (FTTD) bei dem die Glasfaser bis zum Arbeitsplatz geführt
wird.
Der Vorteil dieser Technik liegt darin, dass dem Anwender eine große Bandbreite zur Verfügung steht über
die er alle Dienste direkt auf seinem Terminal darstellen kann. Die FTTT-Anschlusstechnik ist zudem immun
gegen Störstrahlungen.
Gigabit PON (GPON) ist eine Technologie auf Basis passiver optischer Netze (PON), das sich durch
Übertragungsraten von 2,5 Gbit/s auszeichnet. Die GPON-Technik steht im Mitbewerb mit EPON, wobei
GPON in Europa und den USA präjudiziert wird.
GPON arbeitet mit einer generischen Verkapselung (GEM), mit dem Ethernet-Frames und Daten im
Zeitmultiplex (TDM) über eine GPON-Verbindung übertragen werden können. Im Gegensatz zu BPON
könnten mit GPON in beiden Richtungen Datenraten im Gigabit-Bereich realisiert werden. So definiert die
ITU-Empfehlung G.984 für den Dowstream Übertragungsraten von 1,244 Gbit/s und 2,488 Gbit/s, der
Upstream wird mit Geschwindigkeiten von 622 Mbit/s und 1,244 Gbit/s über 20 km unterstützt. Die ITU
arbeitet an höheren Zugangsraten mit 10 Gbit/s bidirektional über 20 km. Die Weiterentwicklung ist in
10GPON basierend auf 10-Gigabit-Ethernet zu sehen.
Für die Übertragung von Video hat die ITU separate Wellenlängen definiert. Da aber Videosignale auch
mittels IP-Protokoll über GPON übertragen werden können, ist es denkbar, dass die separaten Wellenlängen
ungenutzt bleiben. Gigabit PON (GPON) ist eine Technologie auf Basis passiver optischer Netze (PON), das
sich durch Übertragungsraten von 2,5 Gbit/s auszeichnet. Die GPON-Technik steht im Mitbewerb mit EPON,
wobei GPON in Europa und den USA präjudiziert wird.
GPON arbeitet mit einer generischen
Verkapselung (GEM), mit dem EthernetFrames und Daten im Zeitmultiplex (TDM)
über eine GPON-Verbindung übertragen
werden können. Im Gegensatz zu BPON
könnten mit GPON in beiden Richtungen
Datenraten im Gigabit-Bereich realisiert
werden. So definiert die ITU-Empfehlung
G.984 für den Dowstream
Übertragungsraten von 1,244 Gbit/s und
2,488 Gbit/s, der Upstream wird mit
Geschwindigkeiten von 622 Mbit/s und
1,244 Gbit/s über 20 km unterstützt. Die
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ITU arbeitet an höheren Zugangsraten mit 10 Gbit/s bidirektional über 20 km. Die Weiterentwicklung ist in
10GPON basierend auf 10-Gigabit-Ethernet zu sehen. Für die Übertragung von Video hat die ITU separate
Wellenlängen definiert. Da aber Videosignale auch mittels IP-Protokoll über GPON übertragen werden
können, ist es denkbar, dass die separaten Wellenlängen ungenutzt bleiben.
NWDM
narrow WDM
NWDM-Verfahren
NWDM, das Narrow Wavelength Division Multiplexing, ist ein Wellenlängenmultiplex (WDM) im 1.300-nmBereich, das typischerweise mit vier Wellenlängen in einem Wellenlängenabstand von 25 nm arbeitet. Im
Gegensatz dazu arbeitet Coarse Wavelength Division Multiplex (CWDM) mit 18 Kanälen und Dense
Wavelength Division Multiplex (DWDM) mit bis zu 160 Wellenlängen.
OLT
optical line termination
Der Optical Line Termination (OLT) ist die netzseitige Schnittstelle des optischen Teils des Zugangsnetzes,
die mit ein oder mehreren Optical Distribution Networks (ODN) verbunden ist.
Der OLT hat als optischer Leitungsabschluss die Aufgabe der optisch-elektrischen bzw. der elektrischoptischen Signalwandlung. Ein solcher O/E-Wandler bildet den Anschlusspunkt zwischen der
Vermittlungsstelle und dem Glasfaser-Anschlussnetz und hat im Allgemeinen eine Kapazität von 1.664
Kanälen mit 64 kbit/s.
Optischer Kreuzverteiler
OXC, optical crossconnect
Optisches Verteilnetz
ODN, optical distribution
network
Exit
Index
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Optical Crossconnects (OXC) sind optische Schalter, die in optischen Netzen und Kernnetzen eingesetzt
werden und als blockierungsfreie Vermittlungssysteme zwischen beliebigen (STM)-Schnittstellen fungieren.
Ein optischer Kreuzverteiler ist eine Funktionseinheit, die aus einem optischen Schalter, einem
Wellenlängenschalter und einem Wellenlängen-Konverter besteht. Er kann ankommende Lichtwellenleiter auf
jede beliebige ausgehende Faser schalten; in diesem Fall arbeitet er als optischer Raumswitch. Er kann im
Wellenlängen-Switching einzelne Wellenlängen von einer ankommenden Faser auf jede ausgehende Faser
schalten, was der Funktion des Wellenlängenmultiplex entspricht, und darüber hinaus kann ein OXC
Wellenlängen konvertieren und diese auf eine Ausgangsfaser legen. Mit der OXC-Technik können optische
Netze in vermaschten Topologien aufgebaut werden. Ein optischer Crossconnect, auch bekannt als Fiber
Crossconnect (FXC), arbeitet mit Wellenlängen (Lambdas). Dabei entspricht ein optischer Pfad einem durch
MPLS Traffic-Engineering signalisierten Label Switch Pfad (LSP).
Ein optischer Crossconnect besteht aus zwei Komponenten: der Kontroll-Komponente und der ForwardingKomponente. Die Kontroll-Komponente steuert den Verkehrsfluss, sie findet Ressourcen im optischen Netz,
wie freie Wellenlängen, sammelt Topologie- und Zustandsinformationen, übernimmt die Pfadwahl und das
Verbindungs-Management im optischen Netz und sorgt für Ausfallsicherheit.
Die Forwarding-Komponente wird durch den Aufbau von Switching-Tabellen im Cross-Connect gesteuert.
Diese beinhalten das eingehende Interface, die eingehende Wellenlänge sowie das ausgehende Interface
und die ausgehende Wellenlänge.
Das optische Verteilnetz (ODN) erstreckt sich zwischen dem optischen Leitungsabschluss (OLT) und der
optischen Netzwerkeinheit (ONU), der sich beispielsweise bei FTTH im Firmengebäude des Kunden
befindet.
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OPTISCHE
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Die Daten werden im optischen Verteilnetz bidirektional über optische Medien übertragen. Der OLT und die
ONU sind über eine Glasfaser miteinander verbunden; die maximale Entfernung zwischen beiden Einheiten
liegt bei ca. 20 km.
Optisches Zugangsnetz
OAN, optical access network
In der ITU-Empfehlung G.902 wird das hybride Zugangsnetz, das Optical Access Network (OAN), wie es für
die xDSL-Verfahren benutzt wird, unterteilt in das optische Zubringersystem, das bis zur optischen NetzwerkEinheit (ONU) reicht, und das teilnehmerseitige Zubringersystem, das mit verdrillten Kupfer-Doppeladern
(UTP, STP) arbeitet.
Die begrenzenden Referenzpunkte für das teilnehmerseitige Übertragungssystem sind das Service Node
Interface (SNI) und das User Network Interface (UNI).
Das optische Zugangsnetz nutzt den Lösungsansatz von einem passiven optischen Netz (PON) und benutzt
ausschließlich passive optische Komponenten.
Ortsvermittlungsstelle, OVSt
local exchange, LEX
Die Ortsvermittlungsstelle (OVSt) bildet in der Fernnetz-Hierarchie die unterste Hierarchie-Ebene. Es handelt
sich dabei um einen Vermittlungsknoten eines Ortsnetzes im öffentlichen Telefonnetz, der an die
Knotenvermittlungsstellen (KVSt) angeschlossen ist und den Anschluss von Endsystemen (Telefone)
unterstützt.
Diese Ortsvermittlungsstellen versorgen typischerweise ein Gebiet im Radius von 3 bis 5 km mit
Teilnehmeranschlüssen. Die Teilnehmeranschlüsse, die Ortsverbindungsleitungen, werden sternförmig in der
Ortsvermittlungsstelle an einen Verteiler angeschlossen. Mehrere Ortsvermittlungsknoten können zu einem
Ortsnetz zusammengefasst werden, das sich in der Regel an politischen Stadt- und Gemeindegrenzen
orientiert und dessen Teilnehmer unter einer gemeinsamen Ortsnetzkennzahl (z.B. 0221 für Köln) zu
erreichen sind.
Darüber hinaus unterstützt die Ortsvermittlungsstelle das ortsnetzüberschreitende Fernnetz mit den
Fernvermittlungsstellen.
Wie die Struktur des Ortsnetzes im Detail aussieht, ist abhängig von der eingesetzten Vermittlungstechnik.
Während im analogen Fernsprechnetz ein direkter Zusammenhang zwischen der Ortsnetzkennzahl und dem
Netzaufbau besteht, ist dies bei digital arbeitenden Ortsnetzen nicht zwangsläufig so. Hierbei bilden die
lokalen Vermittlungsknoten so genannte Teilnehmervermittlungsstellen, die jeweils einen Bereich versorgen
und sich im Unterschied zu analogen Ortsnetzen auch über verschiedene Ortsnetze erstrecken können.
Passives optisches Netz
PON, passive optical network
Passive optische Netze (PON), auch als optische Zugangsnetze (OAN) bezeichnet, arbeiten ausschließlich
mit passiven optischen Komponenten. PONs bilden die Basis für die hybriden Zugangsnetze (OAN), sie sind
in Baumstruktur aufgebaut und haben als Zweige ODNs, optische Verteilnetze.
Die PON-Technologie gibt es in den verschiedensten Varianten und Implementierungen, so das Broadband
Passive Optical Network (BPON), das wie die ATM-Implementation, das APON, eine Übertragungsrate von
622 Mbit/s hat. Eine Steigerung auf 1 Gbit/s kann mit dem EPON, einer Ethernet-Implementierung erreicht
werden und mit dem Gigabit-PON (GPON) sogar Übertragungsraten von 2,5 Gbit/s. Mit dem 10-GigabitEthernet PON, 10GPON, wird der Anschlussbereich für 10-Gigabit-Ethernet geöffnet.
Exit
Index
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OPTISCHE
ANSCHLUSSNETZE
Die verschiedenen im
Anschlussbereich einsetzbaren
PON-Varianten
WDM-PON
wavelength division
multiplexing PON
Exit
Index
13
Im PON-Konzept
können verschiedene
Teilnehmer über eine
Glasfaser an eine
AnschlussVermittlungsstelle
angeschlossen werden,
an dem verschiedene
Dienste - Sprache,
Video, Daten bereitgestellt werden.
Die Anzahl der
möglichen Teilnehmer
wird durch die Splitrate
bestimmt, die bei PON
bei 32:1 oder sogar
64:1 liegen kann.
Das PON kann als Punkt-zu-Punkt-Verbindung auf SDH-Basis oder als Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung mit
optischen Strahlteilern strukturiert werden. In dieser Konfiguration kommt das Signal vom Optical Line
Termination (OLT), wo es in Lichtsignale umgewandelt wird oder wo die SDH-Signale von einem Optical
Crossconnect (OXC) übernommen werden. Der OLT ist für das Traffic-Sheduling zuständig und mit
mehreren ONTs verbunden, in denen die Daten in einer Warteschlange verwaltet werden. Die Übertragung
arbeitet mit Wellenlängenmultiplex (WDM), wobei die Übertragungsrichtungen durch die Nutzung
verschiedener optischer Fenster getrennt sind. Der Uplink erfolgt auf der Wellenlänge 1.310 nm, der
Downlink auf 1.490 nm.
In PON-Systemen kann über passive optische Koppler an beliebigen Stellen des Übertragungsmediums
optische Energie ein- bzw. ausgekoppelt werden. Die Systeme arbeiten bidirektional und sind für
Datenübertragung von 64-kbit/s-Diensten und TV-Verteildiensten geeignet. Sie bilden die Basis für die
FTTx-Anschlusstechnik (FTTH, FTTB, FTTC, FTTE, usw.). Die Übertragung erfolgt im Zeitmultiplex oder mit
TDMA. PON wird vor allem im Privatkundenbereich eingesetzt, wo bei den interaktiven Verteildiensten sehr
unsymmetrische Verkehrsflüsse in Abwärts- und Aufwärtsrichtung auftreten.
Es gibt mehrere PON-Alternativen, die mit standardisierten Protokollen wie arbeiten, so EPON, das mit dem
IP-Protokoll arbeitet, oder APON oder BPON mit ATM.
Neben der auf Ethernet basierenden 10-Gigabit-Variante 10GPON beschäftigt sich FSAN mit einem
weiteren 10-Gigabit-PON-Konzept mit Wellenlängenmultiplex: WDM-PON. Bei diesem PON-Konzept soll
jeder Teilnehmer eine Wellenlänge zur Verfügung gestellt bekommen.
In Südkorea und Japan werden entsprechende WDM-PON-Pilotprojekte für FTTH getestet. Dabei wird auch
untersucht inwieweit BPON und EPON gemeinsam auf einer Glasfaser übertragen werden können.
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OPTISCHE
ANSCHLUSSNETZE
Wellenlängenmultiplex
WDM, wavelength
division multiplexing
WDM-System
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Wellenlängenmultiplex (WDM) ist eine optische Multiplextechnik, die zu einer besseren Ausnutzung der
Lichtwellenleiter-Kapazität führt. Bei der WDM-Technik werden unterschiedliche Lichtwellenlängen zur
parallelen Übertragung von mehreren Signalen genutzt. An Wellenlängen könnten praktisch alle Wellenlängen
der optischen Fenster bei 850 nm, 1.300 nm und 1.550 nm genutzt werden. In der Praxis erfolgt die
Übertragung in dem optischen Fenster bei 1.550 nm, in dem verschiedenfarbige Lichtsignale übertragen
werden. Diese optische Mehrkanaligkeit, bei der die Kanalzahl immer ein Vielfaches von zwei beträgt, also 2
Kanäle, 4, 8, 16, 32, 64 usw., wird durch einen minimalen Sicherheitsabstand zwischen den einzelnen
Wellenlängen erreicht.
Dadurch werden auf konventionellen Glasfasern Übertragungsraten von 10 Gbit/s bei einem
Frequenzabstand von 50 GHz technisch realisierbar. Die gleichzeitige Übertragung kann sowohl in einer
Übertragungsrichtung erfolgen, aber auch in entgegengesetzten Richtungen.
Dem Prinzip nach wird beim Wellenlängenmultiplex jedes zu übertragende Signal einer Lichtfrequenz
aufmoduliert. So können bei der Nutzung von drei Lichtfrequenzen gleichzeitig drei Signale übertragen
werden.
Das optische Koppelelement, der Wellenlängenmultiplexer, bündelt die verschiedenen Lichtwellenlängen
und überträgt den gesamten Lichtstrom, der alle diskreten Wellenlängen enthält, über einen Lichtwellenleiter
zum Empfangsort, wo er mittels Filtertechniken in die einzelnen Kanäle separiert wird.
Die WDM-Technik, die in optischen Kernnetzen und im Anschlussbereich mit PON oder APON, eingesetzt
wird, wurde von der ITU für diese
Anwendungen in den
Spezifikationen erweitert (ITU
G.983.3). Dafür wurde dem
Downstream-Bereich neben dem
Wellenlängenbereich zwischen
1.480 nm und 1.500 nm ein
weiteres Wellenlängenband
zwischen 1.539 nm und 1.565 nm
für Video-Übertragungen
hinzugefügt.
Die DWDM-Technik erlaubt in den
verschiedenen Verfahren - CWDM, DWDM, NWDM, WWDM - Übertragungsraten bis in den Terabit-Bereich.
Bei fester Übertragungsgeschwindigkeit (z.B. Lichtgeschwindigkeit c) stimmt Wellenlängenmultiplex (WDM)
mit Frequenzmultiplex (FDM) überein, weil c = f ist.
Eine interessante Anwendung des Wellenlängemultiplex ist die Energieversorgung von Komponenten über
die Glasfaser. Bei dieser Technik, die ideal in explosionsgefährdeten Umgebungen oder solchen mit
elektromagnetischer Beeinflussung eingesetzt werden kann, wird die Versorgungsenergie über ein
Lichtsignal gesendet, dass empfangsseitig in eine Gleichspannung demoduliert wird und die Komponente
versorgt.
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OPTISCHE
ANSCHLUSSNETZE
WWDM
wide wavelength division
multiplex
WWDM-Verfahren
Wellenlängenmultiplex (WDM) dient der Erhöhung der Übertragungskapazität von Lichtwellenleitern. Das
WWDM-Verfahren arbeitet im Gegensatz zum CWDM-Verfahren im zweiten optischen Fenster und wurde im
Rahmen der 10-Gigabit-Ethernet-Standardisierung, 10GbE, diskutiert.
Die Kanalabstände von WWDM (Wide Wavelength Division Multiplexing) betragen 50 nm und mehr; zur
Übertragung werden die optischen Fenster von 1.300 nm und 1.550 nm benutzt.
Zugangsnetz
AN, access network
Für das Zugangsnetz, auch als Anschluss- oder Access-Netz (AN) bezeichnet, gibt es verschiedene
Szenarien.
Nach ITU-T G.982 handelt es sich um ein hybrides Netzwerk, bestehend aus dem optischen
Zubringersystem (OAN), das die Anbindung an das Kernnetz realisiert, und die Anbindung an den
Endkunden, die durch eine Kupfer-Doppelader erfolgt. Die Referenzpunkte des optischen Zugangsnetzes
sind kernnetzseitig der Interface-Knoten (SNI) und anwenderseitig die Teilnehmer-Netz-Schnittstelle (UNI).
Das Netz besteht aus dem optischen Verteilnetz (ODN), das vom optischen Leitungsabschluss (OLT) und
von der optischen Netzwerkeinheit (ONU) begrenzt wird. Diese Einheiten können bis zu 20 km voneinander
entfernt liegen.
In einem anderen Szenario ist das Zugangsnetz unmittelbar über die Teilnehmer-Vermittlungsstelle (LEX) mit
dem Kernnetz verbunden. Ein solches Netz hat keine Vermittlungsfunktionen und basiert in aller Regel im
Anschlussbereich auf der vorhandenen Kupferverkabelung des Telefonnetzes.
Generell soll das Zugangsnetz dem Teilnehmer die Nutzung aller zukünftigen, interaktiven Verteildienste wie
Video-on-Demand, Information-on-Demand, Videogames, Teleshopping sowie die selektiven Videodienste
ermöglichen und daher über eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit verfügen.
Für dieses Netzsegment wurden verschiedene xDSL-Verfahren entwickelt, die eine breitbandige,
bidirektionale Übertragung auf Kupfer-Doppeladern gewährleisten. Präferiert werden die Verfahren ADSL und
HDSL.
Neben der Nutzung der vorhandenen Telefonkabel-Infrastruktur werden im Access-Bereich, der »Last Mile«,
zunehmend Glasfasern in
Form von passiven
optischen Netzwerken (PON)
eingesetzt. Es gibt
entsprechende GlasfaserKonzepte für den direkten
Anschluss der letzten 100
Meter zum Teilnehmer.
FTTT, FTTH, FTTB und
FTTC sind einige davon.
Darüber hinaus gibt es im
Zugangsbereich die
breitbandige drahtlose
Teilnehmeranbindung mittels
Referenzmodell des
Zugangsnetzes
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OPTISCHE
ANSCHLUSSNETZE
WiMAX oder WiBro, die breitbandige Satellitenanbindung und die Ethernet-Anbindung mit Ethernet in the
First Mile (EFM) und Long Reach Ethernet (LRE).
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