Die Rolle der PON-Technologien der nächsten Generation in FTTX

Nov 14, 2023

Für neue Formen passiver optischer Netzwerke sind fortschrittliche Testgeräte erforderlich, sagt Richard Martin von Electro Rent.

Familie gemischter Abstammung teilt Zeit im Wohnzimmer. Ein kaukasischer Vater arbeitet mit einem Notebook, ein Halb-Thai spielt und malt unter dem Schreibtisch, während eine asiatische Mutter mit Laptop auf dem Sofa ihrer Arbeit nachgeht.

Die Verbreitung glasfaserorientierter Kommunikationsinfrastruktur nimmt auf dem gesamten europäischen Kontinent weiter zu. Ein aktueller Bericht des Marktberatungsunternehmens iDate prognostizierte, dass die Zahl der Fibre-to-the-Home (FTTH)- und Fibre-to-the-Building-Abonnenten in der EU/im Vereinigten Königreich von heute 49 Millionen auf 148 Millionen im Jahr 2026 steigen wird.

Die Zahl der Haushalte, in denen Glasfaser bis zum Bordstein verfügbar ist, wird sich in diesem Zeitraum fast verdoppeln, wobei ein Anstieg von 105 Millionen auf 202 Millionen erwartet wird. Großbritannien, Deutschland und Italien gehören zu den Ländern, in denen ein Großteil der geplanten FTTX-Investitionen (alle Arten von Glasfaserinfrastruktur) getätigt werden soll.

Die Technologie des passiven optischen Netzwerks (PON) war ausschlaggebend dafür, dass Breitbandbetreiber große FTTX-Projekte durchführen konnten, und stellt eine unkomplizierte und kostengünstige Möglichkeit dar, mit der Implementierungsarbeiten durchgeführt werden können. Da sich dieses Medium mit dem Aufkommen von Derivaten der nächsten Generation weiterentwickelt, werden die Datenraten und Split-Verhältnisse, die PON-basiertes FTTX unterstützen kann, dramatisch ansteigen. Es verschärft jedoch auch die erheblichen Testherausforderungen, die ohnehin mit PON verbunden sind.

Die zugrunde liegende Dynamik, die die FTTX-Einführung vorantreibt (z. B. mehr angeschlossene Geräte pro Haushalt sowie die wachsende Beliebtheit von Online-Gaming, 4K/8K-Video-Streaming und Cloud-Diensten), war bereits offensichtlich. Es müssen jedoch noch andere Faktoren in die Mischung einbezogen werden. Beispielsweise werden die Veränderungen der Arbeitskultur im Zuge der weltweiten Covid-19-Pandemie sicherlich auch langfristig erhebliche Auswirkungen haben. Ein größerer Anteil der Bevölkerung arbeitet mittlerweile von zu Hause aus und es ist wahrscheinlich, dass viele in Zukunft zumindest teilweise von zu Hause aus arbeiten werden. Der Breitbandbedarf für Privathaushalte wird daher weiterhin hoch bleiben, und als Reaktion darauf wird sich die Geschwindigkeit der FTTX-Einführungsaktivitäten mit ziemlicher Sicherheit erheblich beschleunigen.

Gigabit PON (GPON) wurde 2003 eingeführt. Dies hatte die inhärenten Vorteile von PON bei gemeinsam genutzten Punkt-zu-Multipunkt-Fasern und die Möglichkeit, mehr Teilnehmer durch eine gegebene Infrastrukturinvestition zu bedienen, während gleichzeitig die unterstützten Datenraten deutlich anstiegen. Es hatte Downstream-Geschwindigkeiten von bis zu 2,5 Gbit/s und Upstream-Geschwindigkeiten von 1,25 Gbit/s.

Im Laufe der nächsten Jahre folgten auf GPON weitere asymmetrische Standards. Der stetig steigende Bandbreitenbedarf machte höhere Geschwindigkeiten erforderlich. Mit der Änderung des Nutzerverhaltens wurde die Unterscheidung zwischen Upload- und Download-Anforderungen weniger deutlich. Dies würde den Bedarf an symmetrischen Standards erhöhen.

Die Einführung von XGS-PON (das symmetrische Datenübertragungsraten von 10 Gbit/s unterstützen kann) ermöglichte durch den Einsatz von Wellenmultiplex eine einkanalige Datenübertragung mit 10 Gbit/s in beide Richtungen. Danach kam NG-PON2, was bedeutet, dass der symmetrische Betrieb nun über vier bzw. acht Downstream- und Upstream-Kanäle bereitgestellt werden kann. Dies entspricht einer Gesamtkapazität von bis zu 80 Gbit/s, die über eine einzelne Glasfaser verfügbar ist. Der Schlüssel zu dieser Technologie ist der Einsatz von Zeit- und Wellenmultiplex und die Integration abstimmbarer Laser in das System.

Bei GPON werden die Wellenlängen 1490 nm und 1310 nm für den Downstream bzw. den Upstream verwendet. Für NG-PON2 werden 1600 nm für den Downstream- und 1530 nm für den Upstream-Verkehr verwendet, während XGS-PON auf 1577 nm für den Downstream und 1270 nm für den Upstream angewiesen ist. Die Fähigkeit dieser beiden neueren Standards, mit GPON zu koexistieren, ist wichtig. Dies bedeutet, dass Betreiber unterschiedliche Service-Level-Anforderungen ihrer Kunden erfüllen und gleichzeitig weitgehend dieselbe Infrastruktur nutzen können, um frühere Investitionen zu schützen. Dies bedeutet auch, dass Betreiber, wenn schließlich ein Upgrade erforderlich ist, ein GPON-Netzwerk problemlos auf XGS-PON oder NG-PON2 migrieren können, wobei der Großteil der eingesetzten Hardware (insbesondere die verlegten Glasfasern) und nur bestimmte optoelektronische Geräte unverändert bleiben ersetzt werden müssen.

Die Tatsache, dass XGS-PON und NG-PON2 beide auf Downstream-Wellenlängen basieren, die höher sind als bei herkömmlichem GPON, hat gewisse Nachteile. Vor allem sind sie dadurch größeren Leistungsverlusten ausgesetzt. Auch die Verwendung mehrerer Wellenlängen erhöht die Komplexität von Testverfahren erheblich. Es gibt noch weitere potenzielle Probleme, mit denen man sich auseinandersetzen muss, wie z. B. eine erhöhte Anfälligkeit des Ausgangs für Biegungen in der Faser, die durch eine schlechte Installation verursacht werden.

Es gibt Geräte, die sowohl für die PON-Infrastruktur der alten als auch der nächsten Generation geeignet sind. Ein Beispiel ist das FTTH-Bausatzpaket P-174631 von Exfo. Es besteht aus dem EX1 GPON-Tester im Taschenformat, einem OX1-Fehlerdetektor und einer FIP-4858-Faserinspektionssonde.

Der tragbare Glasfasertester SmartOTDR von Viavi analysiert Netzwerke, die die neuesten PON-Standards verwenden. Dank seiner optischen Zeitbereichsreflektometrie und visuellen Fehlerortungsfunktionen ermöglicht es die Durchführung detaillierter Fehlerbehebungsarbeiten und kann bis zu 256.000 Datenpunkte verarbeiten. Die Smart Link Mapper-Software des Unternehmens soll die Interpretation von Testdaten für den Mitarbeiter erleichtern – so werden Testvorgänge schneller abgeschlossen und das Risiko von Fehlern auf ein Minimum reduziert. Das Gerät verfügt über integrierte Leistungsmessfunktionen mit kalibrierten Wellenlängen von 1310 nm, 1490 nm, 1550 nm, 1625 nm und 1650 nm.

Die Einführung von XGS-PON und NG-PON2 hat die Glasfaservernetzung auf eine neue Ebene gehoben und ermöglicht die Bereitstellung symmetrischer 10-Gbit/s-Dienste für Privathaushalte. Dennoch sind ausgefeiltere Testverfahren sowie der Zugang zu Instrumenten mit allen entsprechenden Funktionen erforderlich. Aufgrund der schnellen Entwicklung des FTTX-Sektors (Glasfaser bis zum Ziel der Glasfaserleitung) muss die Infrastruktur innerhalb kurzer Zeit aufgebaut werden.

Darüber hinaus bedeutet das regelmäßige Aufkommen neuer Standards, dass der direkte Kauf neuer Geräte möglicherweise keine finanziell sinnvolle Strategie ist. Es kann sinnvoll sein, stattdessen alternative Beschaffungsmethoden in Betracht zu ziehen.

Durch die Implementierung einer effektiveren Teststrategie, die die verschiedenen Methoden zur Gerätebeschaffung umfasst, sollte sichergestellt werden, dass der verfügbare Bestand besser an die aktuellen Anforderungen angepasst wird (und anschließend angepasst wird, wenn sich diese ändern). Durch die Vermietung können Geräte, die nicht mehr verwendet werden, schnell gegen andere Artikel aufgerüstet werden, für die ein dringender Bedarf festgestellt wurde. Ebenso kann die Anzahl der Einheiten vergrößert oder verkleinert werden, um eventuellen Nachfrageschwankungen im Laufe der Zeit Rechnung zu tragen.