PON — passivt optisk nettverk: innføring, typer og anvendelser

Den PON (passivt optisk nettverk) er den fiberoptiske nettverksarkitekturen som hele den globale FTTH-utbyggingen bygger på. Prinsippet – å distribuere signalet fra et sentralt punkt til mange abonnenter via helt passive splitter – har revolusjonert økonomien i tilgangsnettverkene. Denne innledende veiledningen presenterer hvordan PON fungerer, utviklingen fra APON til XGS-PON 10G, samt kriteriene for å velge riktig standard for ditt prosjekt.

Hva er PON?

En passivt optisk nettverk er et telekommunikasjonsnettverk basert på fiberoptikk som forbinder et sentralt anlegg (detOLT) til flere abonnentutstyr (de FN) uten noen elektrisk drevne komponenter i signalveien. Signalet distribueres via passive optiske splitter — rent mekaniske komponenter som fysisk deler lysstrålen.

Adjektivet «passiv» er den viktigste egenskapen ved PON: mellom operatørens sentral og abonnentens bolig finnes det verken svitsjer, forsterkere eller noe utstyr som krever strømforsyning eller aktivt vedlikehold. Dette segmentet består utelukkende av glassfibre og optiske splitter – med en typisk levetid på 25 til 30 år uten inngrep.

PON-topologien kalles punkt-til-flere-punkt (P2MP) : En enkelt fiber fra OLT-en blir gradvis delt opp via splitter i serie for å nå hver enkelt abonnent. Dette er det motsatte av et punkt-til-punkt-nettverk (P2P), der hver abonnent ville trenge sin egen dedikerte fiberlinje helt til sentralen.

Med et PON-nettverk kan man betjene 64 abonnenter med én enkelt transportfiber i stedet for 64 — noe som innebærer en reduksjon på 98 % i mengden fiber som trengs mellom sentralen og den første distribusjonsnoden.

PON vs. AON: passivt nettverk mot aktivt nettverk

Alternativet til PON erAON (aktivt optisk nettverk) — et punkt-til-punkt-nettverk der hver abonnent har en egen fiber og en aktiv switch med strømforsyning ved hvert fordelingsknutepunkt. Her er de grunnleggende forskjellene:

I praksis dominerer PON utbyggingen av FTTH-nettverk i boligområder og på universitetsområder på grunn av sine økonomiske fordeler. AON er forbeholdt kritiske forbindelser som krever garantert dedikert båndbredde – for eksempel forbindelser mellom datasentre, samt industriell eller militær infrastruktur.

Komponentene i et PON-nettverk

Et standard PON-nettverk består av tre kategorier av utstyr:

OLT (Optical Line Terminal) — det eneste aktive utstyret på operatørsiden. Den er plassert i NRO (optisk tilkoblingsknutepunkt) eller i serverrommet, og styrer alle overføringer: TDMA-synkronisering, båndbreddetildeling (DBA), autentisering av ONU-er og rutering av tjenester (Internett, VoIP, IPTV). En OLT med 16 PON-porter kan betjene opptil 1 024 abonnenter samtidig.

Passive optiske splitter (PLC) — kjernen i PON-arkitekturen. Disse splitterne, som er basert på planarteknologi (Planar Lightwave Circuit), deler det optiske signalet opp i N identiske strømmer uten elektrisk konvertering. De vanligste konfigurasjonene: 1×4, 1×8, 1×16, 1×32, 1×64. To nivåer med splitter i kaskade gjør det mulig å oppnå forhold på 1:128 (f.eks. 1×8 + 1×16). De har ubegrenset levetid — ingen strømforsyning, ingen slitasje.

FN / ONT (Optical Network Unit / Terminal) — aktivt utstyr på abonnentsiden. Det mottar det optiske signalet fra fiberen via sin port SC/APC, dekoder det og distribuerer det via Ethernet, Wi-Fi, telefoni eller CATV-signal, avhengig av konfigurasjonen. Dette er det eneste aktive utstyret som abonnenten (eller installatøren) må håndtere på stedet.

Utviklingen av standarder: APON, BPON, EPON, GPON, XGS-PON

PON-teknologien har gjennomgått flere generasjoner siden 1990-tallet, og hver nye standard har ført til en mangedobling av de tilgjengelige overføringshastighetene:

APON — ATM PON (slutten av 1990-tallet)

Den første PON-standarden, definert av ITU-T G.983. Den var basert på ATM-protokollen (Asynchronous Transfer Mode) og tilbød overføringshastigheter på 155 Mbps eller 622 Mbps. Teknologien er nå foreldet og erstattet i alle aktive installasjoner.

BPON — Broadband PON (tidlig i 2000)

En videreutvikling av APON, fortsatt basert på ATM, men med overføringshastigheter på opptil 622 Mbps og støtte for tilleggstjenester (CATV, Ethernet-tilgang, leide linjer). Også dette er foreldet, men finnes fortsatt i enkelte eldre infrastrukturer.

EPON — Ethernet PON (2004, IEEE 802.3ah)

Teknologisk omstilling: ATM erstattes av native Ethernet. Symmetriske overføringshastigheter på 1,25 Gbps, delingsforhold på opptil 1:64. Dominerende i Asia (Japan, Korea, Kina), og fortsatt i bruk i Europa i enkelte bedriftsnettverk. Les vår guide: UNEPON GEPON — funksjoner og typer.

GPON — Gigabit PON (2004, ITU-T G.984)

Referansestandarden i Europa. Overføringshastigheter på 2,5 Gbps nedlastning / 1,25 Gbps opplastning, forhold på opptil 1:128, det proprietære GEM-protokollet. Standard pålagt av Orange, SFR og Bouygues for alle FTTH-utbygginger i Frankrike. Les vår guide: GPON-nettverk — arkitektur og implementering.

XG-PON / XGS-PON (2010–2016, ITU-T G.987 / G.9807)

10G-generasjonen av PON. XG-PON: 10G nedstrøms / 2,5G oppstrøms (asymmetrisk). XGS-PON: Symmetrisk 10G — den versjonen som blir standard i nye installasjoner. Kan brukes sammen med GPON på samme infrastruktur takket være forskjellige bølgelengder. Freebox Ultra har brukt XGS-PON siden 2024.

NG-PON2 (2015, ITU-T G.989)

Next Generation PON 2: kombinerer fire XGS-PON-bølgelengder for å oppnå 40 Gbps per fiber. Pågående utrulling i datasentre og 5G-mobilnettverk (fronthaul). Fortsatt i liten utstrekning i boligbaserte tilgangsnettverk.

Sammenligningstabell over PON-standarder

Anvendelser av PON: FTTH, bedrifter og universitetsområder

PON ble utviklet for FTTH i boligsektoren, men takket være fordelene – lave kostnader, passiv infrastruktur og lang rekkevidde – har det blitt tatt i bruk i mange andre sammenhenger:

FTTH / FTTB til privatbruk — den tradisjonelle og dominerende løsningen. Operatørene installerer OLT-er i NRO-er og betjener hele bydeler via passive GPON-nettverk. Hver bolig har en ONT eller en boks med innebygd GPON-grensesnitt. I Frankrike har Orange, SFR, Bouygues og Free alle gått over til GPON/XGS-PON.

Bedriftsnettverk og campusnettverk — PON er et fordelaktig alternativ til etasjeswitcher i store bygninger. En OLT i sentralrommet forsyner hvert kontor, møterom og fellesareal via kompakte ONU-enheter. Resultatet er at det ikke er noe aktivt utstyr som må vedlikeholdes i de mellomliggende tekniske rommene.

Hotell og betjente leiligheter — Hvert rom har sitt eget ONU (høyhastighetsinternett, telefoni, IPTV), med sentralisert styring via OLT-programvaren EMS. Den passive fiberkabelen i teknikksøylen erstatter dusinvis av svitsjer på etasjene.

Landlige nettverk og RIP (offentlige initiativnettverk) — GPONs rekkevidde på 20 km gjør det mulig å betjene avsidesliggende landsbyer og småbygder fra én enkelt NRO uten strømforsynt mellomutstyr.

5G-fronthaul — 5G-mobilnettverk bruker PON-forbindelser (XGS-PON, NG-PON2) for å koble Radio Access Network (RAN)-antennene til basestasjonen. PONs båndbredde og lave forsinkelse gjør det til et egnet medium for denne kritiske brukssituasjonen.

Hvordan velger man riktig PON-standard?

Valget av en PON-standard avhenger av tre hovedfaktorer:

1. Den geografiske konteksten og operatøren

I Frankrike og Europa gjelder følgende standard hvis du kobler deg til nettverket til en offentlig operatør (Orange, SFR, Bouygues, Free): GPON eller XGS-PON. Dere har ikke noe valg — FN-utstyret deres må være kompatibelt med operatørens OLT. I Asia er EPON fortsatt vanlig.

2. De nødvendige strømningsmengdene nå og om 5 år

For vanlig privat bruk (streaming, gaming, fjernarbeid): GPON er mer enn nok på kort sikt. For profesjonelle bruksområder (intensiv bruk av skytjenester, ekstern sikkerhetskopiering, videokonferanser mellom flere steder) eller for å fremtidssikre infrastrukturen: velg direkte XGS-PON, som deler samme fiber med GPON.

3. Antall abonnenter og budsjettet

Et privat nettverk (bygning, campus, hotell) med færre enn 64 abonnenter vil fungere godt med en GPON-OLT med 4 porter. For flere enn det, bør man velge en OLT med 8 eller 16 porter. Prisen på GPON-OLT-utstyr er i dag svært overkommelig – fra 1 700 € for en 4-ports OLT som kan betjene 256 abonnenter.

Ofte stilte spørsmål — passivt optisk nettverk (PON)