In den Technikräumen der Betreiber blinken Reihen von OLT-Geräte-Anzeigeleuchten rhythmisch, während in den Schwachstromschränken von Haushalten und Unternehmen zwanzig Kilometer entfernt ein Gerät arbeitet, das Glasfaserumwandlung, Routing und Switching, drahtlose Abdeckung, Sprachübertragung und Fernsehsignalverteilung geräuschlos integriert und die Gigabit-Bandbreite in die Netzwerkdienste aufteilt, die jedes Mitglied des Haushalts benötigt.
Ingenieur Li, technischer Leiter bei einem Breitbandbetreiber in Shenzhen, kümmert sich jede Woche um Dutzende solcher Geräte. Er zeigt auf ein weißes rechteckiges Gerät und sagt:
„Das heutige optische Modem ist völlig anders als vor fünf Jahren. Vorher war es nur eine einfache Konvertierungsbox von optisch{1}}zu-elektrisch. Schauen Sie sich jetzt diesen einen-Glasfasereingang an, der gleichzeitig Gigabit-Kabelverbindungen, drahtloses WLAN, hochauflösendes Fernsehen und zwei Telefonleitungen ausgibt. Ein Gerät löst alle Zugriffsprobleme.“
01 Technische Fusion: Die Kernzusammensetzung moderner XPON ONU
Glasfaser-Zugangsnetze durchlaufen einen tiefgreifenden Wandel von einer Einzelfunktion zur Integration mehrerer Dienste. In den Anfängen des Einsatzes von Fiber-to-the-Home (FTTH) waren Benutzer häufig mit einer Reihe von Geräten konfrontiert: optische Modems, Router, Telefon-Gateways und Fernsehsignalkonverter.
Diese Geräte beanspruchten nicht nur Platz, sondern erhöhten auch die Installationskomplexität und potenzielle Fehlerquellen. Das Aufkommen der multifunktionalen XPON ONU behebt dieses Problem.
XPON ist ein Sammelbegriff für GPON und EPON. GPON, basierend auf der ITU-T G.984-Standardreihe, bietet asymmetrische Übertragungskapazitäten von 2,5 Gbit/s im Downstream und 1,25 Gbit/s im Upstream und unterstützt ein Aufteilungsverhältnis von bis zu 1:128 und einen Abdeckungsradius von 20 Kilometern.
Diese Technologie bietet eine ausreichende Bandbreitengrundlage für Multifunktions-ONUs und ermöglicht ihnen die gleichzeitige Übertragung verschiedener Dienste wie Hochgeschwindigkeitsinternet, hochauflösendes Video und Sprachkommunikation.
Integrierte ONUs, ausgestattet mit 4 Gigabit-Ethernet-Ports, 2 herkömmlichen Telefonschnittstellen, CATV-HF-Ausgang und WiFi5-Wireless-Funktionalität, sind zur bevorzugten Terminalform für Betreiber geworden, die „Triple-Play“-Dienste anbieten.
02 Vollständiger Überblick über die Gerätespezifikationen: Der Hardware-Entwurf von Multifunktions-XPON ONU
Um zu verstehen, wie ein solches Multifunktionsgerät funktioniert, ist es zunächst notwendig, seine Hardwarearchitektur und Schnittstellenkonfiguration zu analysieren. Ein typisches4GE CATV POTS WiFi5 ONUverwendet eine hochintegrierte Chipsatzlösung, die mehrere Funktionsmodule in einem kompakten Gehäuse unterbringt.
Auf der Rückseite des Geräts befinden sich typischerweise die folgenden wichtigen Schnittstellen: ein SC/APC-Glasfaser-Eingangsport, der die Wavelength Division Multiplexing (WDM)-Technologie nutzt; vier 10/100/1000M-Ethernet-Ports mit automatischer -Erkennung; zwei RJ11-Telefonschnittstellen; ein CATV-HF-Ausgangsanschluss (Stecker vom Typ F-).
Aus Sicht der internen Architektur ist der Kern des Geräts der Hauptsteuerchip, der für die Protokollkonvertierung, Paketverarbeitung und Systemverwaltung verantwortlich ist. Das GPON-Modul übernimmt die optische -zu-elektrische Umwandlung und Protokollverarbeitung und entspricht den ITU-T G.984.x-Standards.
Die vier Gigabit-Ethernet-Ports sind über einen Switch-Chip verbunden und unterstützen Layer-2-Funktionen wie VLAN-Partitionierung, Port-Isolation und Verkehrskontrolle. Das Sprachmodul bietet POTS-Schnittstellen und unterstützt SIP- oder MGCP-Protokolle zur Umwandlung von IP-Sprachsignalen in analoge Telefonsignale.
Das CATV-Modul empfängt über einen unabhängigen Fotodetektor Fernsehsignale mit einer Wellenlänge von 1550 nm, die dann verstärkt und gefiltert werden, bevor sie als HF-Signale ausgegeben werden. Das auf dem 802.11ac-Standard basierende WiFi5-Modul bietet drahtlose Abdeckung im 5-GHz-Frequenzband.
Diese Module arbeiten koordiniert zusammen, um ein hochintegriertes Design von Einzelfaser-Eingang und Multi-Service-Ausgang zu erreichen.
03 Die Kunst der Bandbreitenzuweisung: Der intelligente Übertragungsmechanismus für vier Arten von Diensten
Die größte Herausforderung für Multifunktions-ONUs besteht darin, die begrenzte Uplink-Bandbreite sinnvoll zuzuweisen, um die Servicequalität für verschiedene Arten von Datenverkehr sicherzustellen. Hier kommt die Dynamic Bandwidth Allocation (DBA)-Technologie ins Spiel.
In GPON-Systemen verwendet die Downstream-Richtung eine Broadcast-Methode, bei der die vom OLT gesendeten Daten von allen ONUs empfangen werden, aber nur die ONU, die der LLID entspricht, verarbeitet. Die Upstream-Richtung verwendet Time Division Multiple Access (TDMA), wobei jede ONU Daten in einem festgelegten Zeitfenster überträgt.
Multifunktions-ONUs stellen die Servicequalität für kritischen Verkehr durch Klassifizierung des Verkehrsflusses und Prioritätskennzeichnung sicher. Das Gerät kategorisiert den Datenverkehr typischerweise in mehrere feste Prioritätsstufen: Sprachdatenverkehr genießt die höchste Priorität, gefolgt von CATV-Videostreams, dann Internetdaten und schließlich der Managementsignalisierung.
Insbesondere im Hinblick auf die Bandbreitenzuweisung reserviert das System selbst dann, wenn die gesamte Uplink-Bandbreite vollständig ausgenutzt ist, mindestens 64 Kbit/s dedizierten Kanal für den Sprachverkehr, um sicherzustellen, dass Anrufe nicht durch Datendownloads beeinträchtigt werden. Der Videoverkehr wird durch Multicast-Technologie und IGMP-Snooping optimiert, um zu vermeiden, dass mehrere Kopien desselben Inhalts Uplink-Bandbreite belegen.
Auch das WiFi5-Funkmodul als Erweiterung des kabelgebundenen Netzwerks folgt bei der internen Planung den Prioritätsprinzipien. Die MU-MIMO-Technologie des 802.11ac-Standards ermöglicht es der ONU, Daten gleichzeitig an mehrere drahtlose Clients zu übertragen und so die Nutzung des drahtlosen Spektrums zu verbessern.
04 Anwendungsszenarien erkunden: Umfassende Abdeckung vom Eigenheim bis zum Klein- und Kleinstunternehmen
Das Design solcher Multifunktions-ONUs berücksichtigt ein breites Spektrum an Anwendungsszenarien, von normalen Haushalten bis hin zu kleinen Unternehmen und Geschäften, in denen sie ihren Nutzen finden können.
In einer Heimumgebung kann ein Gerät alle Netzwerkanforderungen erfüllen: Nach dem Glasfaserzugriff können die vier Gigabit-Ethernet-Ports jeweils mit einem Smart-TV, einer Spielekonsole, einem NAS-Speicher und einem Computer verbunden werden; Das drahtlose WiFi5-Netzwerk deckt das gesamte Haus ab und unterstützt mehrere Smartphones und Tablets für einen reibungslosen Internetzugang gleichzeitig. Der CATV-Ausgang ermöglicht den Anschluss an eine TV-Topbox zum Ansehen von HD-TV-Kanälen. Die beiden Telefonschnittstellen können für Festnetztelefone und Faxgeräte genutzt werden.
In kleinen Unternehmensszenarien können die kabelgebundenen Ports des Geräts über Switches erweitert werden, um mehr Bürocomputer und Netzwerkgeräte anzuschließen. Die VLAN-Funktionalität ermöglicht es Unternehmen, Netzwerkbereiche für verschiedene Abteilungen aufzuteilen, und die Portisolierung erhöht die interne Netzwerksicherheit.
Die Sprachfunktion bietet ein kostengünstiges internes Telefonsystem für Unternehmen, während die CATV-Schnittstelle an Orten praktisch bleibt, an denen Zugang zu Finanznachrichten oder Überwachungskanälen erforderlich ist. Das WiFi5-Funknetzwerk deckt den mobilen Bürobedarf innerhalb des Bürobereichs ab.
Für Umgebungen mit mehreren Mietern wie Hotels und Studentenwohnungen können Betreiber eine große Anzahl von ONUs über die Fernverwaltungsplattform TR-069 zentral konfigurieren und so die Aktivierung von Batch-Diensten und Fehlerdiagnosen ermöglichen, wodurch die Betriebs- und Wartungskosten erheblich gesenkt werden.
05 Überlegungen zur Technologieauswahl: Die Positionierung von WiFi5 in der heutigen drahtlosen Umgebung
Da WiFi6 und sogar WiFi7 immer beliebter werden, basiert die weitere Wahl von WiFi5-Modulen in Multifunktions-ONUs auf praktischen Produktpositionierungen und Marktüberlegungen.
WiFi5, basierend auf dem 802.11ac-Standard, konzentriert sich auf das 5-GHz-Frequenzband und erreicht theoretische Geschwindigkeiten von bis zu 3,5 Gbit/s durch 256-QAM-Modulation und eine maximale Kanalbreite von 160 MHz. Für die meisten Heimanwendungsszenarien ist diese Leistung bereits ausreichend.
Im Vergleich zu WiFi6 ist das größte Manko von WiFi5 das Fehlen der OFDMA-Technologie und der umfassenden Unterstützung für Uplink- und Downlink-MU-MIMO, was bedeutet, dass die Netzwerkeffizienz und Latenzleistung von WiFi5 schlechter ist als die von WiFi6, wenn mehrere Geräte gleichzeitig verbunden sind.
Die Integration von WiFi5 in Multifunktions-ONUs ist eine kostengünstige Wahl. Für die preisbewusste Beschaffung großer Betreiber bleiben die Reife und Kosteneffizienz von WiFi5-Modulen weiterhin attraktiv.
In tatsächlichen Einsätzen wird die drahtlose Funktionalität solcher ONUs oft als „Basisabdeckung“ positioniert. Wenn Nutzer höhere WLAN-Anforderungen haben, können sie über die Ethernet-Ports professionellere WiFi6- oder Mesh-Router anschließen. Dieses mehrschichtige Design kontrolliert die Terminalkosten und behält gleichzeitig die Flexibilität für Netzwerk-Upgrades.
Es ist erwähnenswert, dass einige High-End-ONUs damit begonnen haben, WiFi6-Module zu integrieren, allerdings zu entsprechend höheren Preisen. Da die Kosten für WiFi6-Chips in Zukunft sinken, wird erwartet, dass mehr Multifunktions-ONUs ihre WLAN-Standards aktualisieren werden.
Mit der anhaltenden Popularität des Glasfaserzugangs verändert dieses multifunktionale XPON ONU stillschweigend die Form von Bedienterminalgeräten. In den Lagern von Telekommunikationsbetreibern sind optische Modems verschiedener Modelle ordentlich gestapelt, während integrierte Geräte, die 4GE, CATV, POTS und WiFi5 kombinieren, immer mehr Platz beanspruchen.
Diese Geräte sind nicht nur die Kristallisation von Technologie, sondern auch die Verkörperung von Geschäftsstrategien. -Betreiber binden mehrere Dienste für Benutzer über ein einziges Terminal ein, während Benutzer den Komfort einer Komplettlösung genießen.-
