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Fiber to the Home (FTTH)
In einem FTTH-Netz (Fiber to the Home), werden tausende private Haushalte aus einem "Central Office" (CO) versorgt. Eine dedizierte (separate) Glasfaser für jeden Haushalt, wäre vermutlich die zukunftssicherste Netzarchitektur. Diese Sternnetze, als "Point to Point" (PtP) bekannt, wären aber mit zunehmender Anzahl der Haushalte kaum vertretbar. Nicht nur die Bündeldicken, die Verlege- und die Materialkosten, auch der Platzbedarf, die Komplexität und die Equipment-Kosten im CO wären für ein FTTH-Netz einfach "unzweckmäßig".
Da diese Netzarchitektur als "PtP" bekannt ist und oft mit anderen PtP-Netzarchitekturen verwechselt wird, möchte ich sie eindeutiger "PtP-Sternnetze" oder "Glasfaser-TAL" nennen; "TAL" in Anlehnung an die Telefonnetz-Architektur / Teilnehmeranschlussleitung (TAL).
Die Glasfaser ist aber im Gegensatz zum Kupferdraht viel empfindlicher und eine "robuste" Glasfaser-Installation benötigt viel mehr Platz. Ein robuster ODF (Optical Distribution Frame) für zehntausende Glasfasern auf angemessener Fläche, nach dem HVT-Vorbild, ist unmöglich. Und ein CO immer nur für ein paar tausend Haushalte ist kostspielig. Auch die Elektronik, mit einem separaten Port für jeden Kunden, ist kostspielig.
Die Glasfaser-Anzahl im CO muss "vertretbar" bleiben!
Die zwei Lösungsansätze: AON und PON
Die zwei Lösungsansätze sind AON (Active Optical Network) und PON (Passive Optical Network). Die zwei Lösungsansätze haben eines gemeinsam: Die Verteilung der Datenpakete im "outside plant" (außerhalb der Anlage), damit die Glasfaser-Anzahl im CO vertretbar bleibt. Beim AON erfolgt die Verteilung mit Hilfe aktiver Elektronik. Die aktive Elektronik verteilt die Datenpakete an mehrere Kunden und jeder Kunde kann nur seine Datenpakete empfangen. Beim PON erfolgt die Verteilung mit Hilfe passiver Splitter. Der passive Splitter verstreut die Datenpakete an mehrere Kunden und jeder Kunde kann nur seine Datenpakete entschlüsseln.
Zur PON-Familie gehört auch WDM-PON (WDM = Wavelength Division Multiplexing). An Stelle des passiven Splitters, verteilt ein passiver "Wellenlängenmultiplexer" separate Wellenlängen an jeden Kunden. Es funktioniert, wie bei der Farbzerlegung im Prisma. Diese Technologie ist aber nicht standardisiert und benötigt teuere Halbleiterlaser. Diese Technologie könnte aber einestages bedeutend werden und die PON-Netze in eine Art "Lambda-TAL" verwandeln.
Ein PON ist, abgesehen vom WDM-PON, ein "Point-to-Multipoint" (PtMP bzw. P2MP) Netzwerk. WDM-PON ist aber ein PtP Netzwerk. Ein AON ist im Prinzip auch ein PtP Netzwerk oder etwas eindeutiger ein "PtP-Baumnetzwerk"; weil Baumtopologie und im Kontrast zum PtP-Sternnetz. Unter die Bezeichnung "PtP" wird aber "normalerweise" nur die PtP-Sterntopologie verstanden. Obwohl kein fester Zusammenhang zwischen PON und PtMP besteht und die Bezeichnung PtP mehrdeutig sein kann, wird AON oft als PtP und PON als PtMP bezeichnet und hat "manchmal" das Ziel, die Frage "PtP oder PtMP" in den Vordergrund zustellen.
Im Vordergrund steht allenfalls die Frage: Welche Netzarchitektur und Technologie wird sich für FTTH-Netze vermutlich durchsetzen? Und zwar nicht in Deutschland, sondern weltweit. FTTH-Netze sind die Zukunft und das ist ein "Massenmarkt"; vermutlich größer als DSL heute. Was nutzt mir die beste Technologie, wenn sie sich auf den Massenmärkten nicht durchsetzt. Die bessere Technologie ist nicht die Technologie, die ich als Techniker für "besser" erachte, sondern die Technologie, die sich durchsetzt, weil sie dann zu niedrigen Preisen angeboten wird und kontinuierlich weiterentwickelt wird. Auch künftige Technologien und Erweiterungen werden nicht für die besseren Netze, sondern für die verbreiteten Netze entwickelt.
Welche Netzarchitekturen stehen nun zur Auswahl?
Für FTTH-Netze stehen drei Netzarchitekturen zur Auswahl:
- PtP-Sternnetz: Stern-Topologie ohne Verteil-Technik im outside-plant
- AON: Baum-Topologie mit aktiver Verteil-Technik im outside-plant
- PON: Baum-Topologie mit passiver Verteil-Technik im outside-plant
Zu Punkt 1: Eine dedizierte Glasfaser für jeden Haushalt ist "vermutlich" die zukunftssicherste Netzarchitektur. Diese Netzarchitektur ist "nach heutigem Stand der Technik" eigentlich auch technologieneutral. Sollte einestages eine PON-Technologie sich durchsetzen und quasi zum Standard werden, was wahrscheinlich ist, dann kann man die Splitter/Wellenlängenmultiplexer auch im CO verbauen. Eine PON-Netzarchitektur mit passiven Splittern im outside-plant, wäre zwar billiger gewesen, die heutige PON-Technologie ist aber relativ problemlos einsetzbar.
Für PtP-Sternnetze entscheiden sich vorwiegend kleine Netzbetreiber. Offensichtlich sind aber einige dennoch von der PON-Technologie überzeugt und wollen mit der PtP-Sternarchitektur flexibel bleiben. "Nach meiner Information", verbauen einige die Splitter "gleich" im CO und setzen die GPON Technologie ein?! Für Infos oder Korrekturen wäre ich dankbar!
Zu Punkt 2: AON für FTTH ist letztendlich ein "curb-switched network". Die Vorbehalte gegen aktive Technik (Switche) am Straßenrand (Bordstein: engl. Curb) sind aber relativ groß. Aktive Technik im outside-plant ist teuer und wartungsintensiv.
Sicherlich bietet eine aktive Verteiltechnik einige Vorteile, wenn man Sie mit passiver Verteil-Technik vergleicht. Auch ein separater Port für jeden Kunden, in einem PtP-Sternnetz, bietet Vorteile, ist aber kostspielig, übrigens auch im Stromverbrauch. Leider haben einige Hersteller für Telekommunikationsausrüstung nur auf diese Technologien gesetzt und müssen heute beobachten, wie die PON Technologie (die angefeindete "PtMP") das Rennen macht.
Zu Punkt 3: Die wichtigsten PON Technologien sind heute: EPON (Ethernet PON) und GPON (Gigabit PON). Diese zwei Technologien sind technisch sehr ausgereift und kommen weltweit zum Einsatz. Die EPON Technologie kommt oft in Fernost zum Einsatz, in Europa und Amerika entscheiden sich die Netzbetreiber für GPON. Beide Technologien wurden in den letzen Jahren speziell für die FTTH-Netze entwickelt. Die GPON Technologie hat mehr Funktionen, wie z.B. eine separate Wellenlänge für Video-Overlay. Die GPON Technologie ist ca. 2 Jahre jünger und wurde 2003 in der ITU-T Publikationen G.984.1, G.984.2, G.984.3 und G.984.4 standardisiert.
EPON und GPON versorgen bereits heute viele Millionen Haushalte weltweit. Persönlich glaube ich aber, dass die "ferne" Zukunft, nicht die nächsten 5 bis 10 Jahre, WDM-PON gehören wird. Die nahe Zukunft gehört vermutlich EPON und GPON. Die Tatsache, dass einige Netzbetreiber, insbesondere in Europa, sich für andere Netzarchitekturen entscheiden, wird vermutlich nichts daran ändern. Die PON-Netze haben weltweit einen Anteil von 86%. Künftige Technologien, WDM-PON oder auch andere Technologien, werden dann in erster Linie für die tausendfach vorhandenen PON-Netze entwickelt. Hierzu wäre die OPAL-Lektüre lehrreich.
< DSL über das Telefonnetz | Die GPON Technologie >
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