PON — passivt optisk netværk: introduktion, typer og anvendelser

Den PON (passivt optisk netværk) er den fiberoptiske netværksarkitektur, som hele den globale FTTH-udrulning bygger på. Dens princip — at distribuere signalet fra et centralt punkt til mange abonnenter via fuldstændigt passive splitter — har revolutioneret økonomien i adgangsnetværkene. Denne introduktionsvejledning beskriver, hvordan PON fungerer, dens udvikling fra APON til XGS-PON 10G samt kriterierne for at vælge den rigtige standard til dit projekt.

Hvad er PON?

En passivt optisk netværk er et telekommunikationsnetværk baseret på fiberoptik, der forbinder et centralt anlæg (detOLT) til flere abonnentudstyr (de FN) uden nogen elektrisk drevne komponenter i signalvejen. Signalfordelingen sker via passive optiske splitter — rent mekaniske komponenter, der fysisk opdeler lysstrålen.

Adjektivet »passiv« er PON-teknologiens centrale egenskab: Mellem operatørens central og abonnentens bolig findes der hverken switche, forstærkere eller noget udstyr, der kræver strømforsyning eller aktiv vedligeholdelse. Dette segment består udelukkende af glasfibre og optiske splitter – med en typisk levetid på 25 til 30 år uden indgriben.

PON-topologien kaldes punkt-til-multipunkt (P2MP) : En enkelt fiber fra OLT'en forgrenes gradvist via en række splittere, så den når ud til hver enkelt abonnent. Dette er det modsatte af et punkt-til-punkt-netværk (P2P), hvor hver abonnent ville have brug for sin egen dedikerede fiberforbindelse til centralen.

Med en PON-installation kan man betjene 64 abonnenter med en enkelt transportfiber i stedet for 64 — hvilket svarer til en reduktion på 98 % af den nødvendige fiber mellem centralen og den første fordelingsknude.

PON vs. AON: passivt netværk kontra aktivt netværk

Alternativet til PON erAON (Active Optical Network) — et punkt-til-punkt-netværk, hvor hver abonnent har en dedikeret fiberforbindelse og en aktiv switch med strømforsyning ved hvert fordelingsknudepunkt. Her er de grundlæggende forskelle:

I praksis dominerer PON udbygningen af FTTH-net til private husholdninger og campusnetværk på grund af de økonomiske fordele. AON er forbeholdt kritiske forbindelser, der kræver en garanteret dedikeret båndbredde — f.eks. forbindelser mellem datacentre samt industrielle eller militære infrastrukturer.

Komponenterne i et PON-netværk

Et standard-PON-netværk består af tre kategorier af udstyr:

OLT (Optical Line Terminal) — det eneste aktive udstyr på operatørsiden. Den er placeret i NRO (optisk tilslutningsknudepunkt) eller i serverrummet og styrer alle transmissioner: TDMA-synkronisering, båndbreddeallokering (DBA), autentificering af ONU'er og routing af tjenester (internet, VoIP, IPTV). En OLT med 16 PON-porte kan betjene op til 1.024 abonnenter samtidigt.

Passive optiske splitter (PLC) — kernen i PON-arkitekturen. Disse splitter, der er baseret på planarteknologi (Planar Lightwave Circuit), opdeler det optiske signal i N identiske strømme uden elektrisk konvertering. De mest almindelige konfigurationer: 1×4, 1×8, 1×16, 1×32, 1×64. To niveauer af splitter i kaskade gør det muligt at opnå forhold på 1:128 (f.eks. 1×8 + 1×16). Deres levetid er ubegrænset — ingen strømforsyning, ingen slitage.

FN / ONT (Optical Network Unit / Terminal) — aktivt udstyr på abonnentsiden. Det modtager det optiske signal fra fiberen via sin port SC/APC, afkoder det og distribuerer det via Ethernet, WiFi, telefoni eller CATV-signal afhængigt af konfigurationen. Det er det eneste aktive udstyr, som abonnenten (eller installatøren) skal håndtere på stedet.

Udviklingen inden for standarder: APON, BPON, EPON, GPON, XGS-PON

PON-teknologien har gennemgået flere generationer siden 1990’erne, og hver ny standard har forøget de tilgængelige båndbredder:

APON — ATM PON (slutningen af 1990’erne)

Den første PON-standard, defineret i ITU-T G.983. Baseret på ATM-protokollen (Asynchronous Transfer Mode) tilbød den overførselshastigheder på 155 Mbps eller 622 Mbps. Teknologien er nu forældet og er blevet erstattet i alle aktive installationer.

BPON — Broadband PON (begyndelsen af 2000)

En videreudvikling af APON, stadig baseret på ATM, men med hastigheder på op til 622 Mbps og understøttelse af yderligere tjenester (CATV, Ethernet-adgang, faste linjer). Også dette system er forældet, men findes stadig i nogle ældre infrastrukturer.

EPON — Ethernet PON (2004, IEEE 802.3ah)

Teknologisk skifte: Overgang fra ATM til native Ethernet. Symmetriske hastigheder på 1,25 Gbps, split-forhold op til 1:64. Dominerende i Asien (Japan, Korea, Kina), stadig i brug i Europa i visse virksomhedsnetværk. Læs vores guide: ONU, EPON, GEPON — funktioner og typer.

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

Den førende standard i Europa. Hastigheder på 2,5 Gbps nedladning / 1,25 Gbps upload, forhold på op til 1:128, det proprietære GEM-protokol. Standard, der er pålagt af Orange, SFR og Bouygues for alle FTTH-udrulninger i Frankrig. Læs vores guide: GPON-netværk — arkitektur og implementering.

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

10G-generationen af PON. XG-PON: 10G nedadgående / 2,5G opadgående (asymmetrisk). XGS-PON: Symmetrisk 10G — den version, der er standard i nye installationer. Kan fungere sideløbende med GPON på samme infrastruktur takket være forskellige bølgelængder. Freebox Ultra har brugt XGS-PON siden 2024.

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

Next Generation PON 2: kombinerer 4 XGS-PON-bølgelængder for at nå 40 Gbps pr. fiber. Der er i øjeblikket igangværende udrulninger i datacentre og 5G-mobilnetværk (fronthaul). Teknologien er stadig kun i begrænset omfang udbredt i adgangsnetværk til private husholdninger.

Sammenligningstabel over PON-standarder

Anvendelsesområder for PON: FTTH, virksomheder og universitetsområder

PON-teknologien blev oprindeligt udviklet til FTTH i boligområder, men dens fordele — lave omkostninger, passiv infrastruktur og lang rækkevidde — har gjort, at den nu anvendes i mange andre sammenhænge:

FTTH / FTTB til private — den historiske og dominerende anvendelse. Operatørerne installerer OLT’er i NRO’er og forsyner hele bydele via passive GPON-netværk. Hver bolig har en ONT eller en router med indbygget GPON-grænseflade. I Frankrig: Orange, SFR, Bouygues og Free er alle overgået til GPON/XGS-PON.

Virksomheds- og campusnetværk — PON er et fordelagtigt alternativ til etage-switche i store bygninger. En OLT i det centrale rack forsyner hvert kontor, mødelokale og fællesareal via kompakte ONU’er. Resultatet er, at der ikke er noget aktivt udstyr, der skal vedligeholdes i de mellemliggende teknikrum.

Hoteller og servicelejligheder — Hvert værelse har sit eget ONU (bredbåndsinternet, telefoni, IPTV), der styres centralt via OLT’s EMS-software. Den passive fiberforbindelse på tekniksøjlen erstatter snesevis af etageswitches.

Landdistriktsnetværk og RIP (offentlige initiativnetværk) — GPON’s rækkevidde på 20 km gør det muligt at forsyne fjerntliggende landsbyer og småbyer fra en enkelt NRO uden behov for strømforsynet mellemudstyr.

5G-fronthaul — 5G-mobilnetværk bruger PON-forbindelser (XGS-PON, NG-PON2) til at forbinde Radio Access Network (RAN)-antennerne med basestationen. PON’s båndbredde og lave latenstid gør det til et velegnet medium til denne kritiske anvendelse.

Hvordan vælger man den rigtige PON-standard?

Valget af en PON-standard afhænger af tre hovedfaktorer:

1. Den geografiske kontekst og operatøren

I Frankrig og Europa gælder følgende regel, hvis man tilslutter sig et offentligt netværk (Orange, SFR, Bouygues, Free): GPON eller XGS-PON. De har ikke noget valg — Deres FN-udstyr skal være kompatibelt med operatørens OLT. I Asien er EPON stadig udbredt.

2. De nødvendige gennemstrømninger nu og om 5 år

Til almindelig privat brug (streaming, gaming, hjemmearbejde): GPON er rigeligt på kort sigt. Til professionelle anvendelser (intensiv brug af cloud-tjenester, ekstern sikkerhedskopiering, videokonferencer mellem flere lokationer) eller for at fremtidssikre infrastrukturen: vælg direkte XGS-PON, som deler samme fiber med GPON.

3. Antallet af abonnenter og budgettet

Et privat netværk (boligblok, campus, hotel) med færre end 64 abonnenter vil være godt dækket af en 4-ports GPON-OLT. Ved flere abonnenter anbefales en 8- eller 16-ports OLT. Prisen på GPON-OLT-udstyr er i dag meget overkommelig — fra 1 700 € for en 4-ports OLT, der kan betjene 256 abonnenter.

Ofte stillede spørgsmål — passivt optisk netværk (PON)