Optischer Linienterminal (OLT) - Kern des optischen Zugangsnetworks

OLT-Optikleistungs-Budget-Management ist eine Grundvoraussetzung für den zuverlässigen Betrieb von passiven optischen Netzen (PON), da es sicherstellt, dass die optischen Signale das Netzwerk mit ausreichender Stärke durchlaufen, um die Datenintegrität zwischen dem optischen Linienterminal (OLT) und den optischen Netzwerk-Einheiten (ONUs) aufrechtzuerhalten. Das optische Leistungsbudget repräsentiert den maximal zulässigen Verlust zwischen dem Sendeeingang des OLT und dem Empfangsausgang der ONU. Es berechnet sich aus der Differenz zwischen der minimalen Sendeleistung des OLT und der minimalen Empfangsempfindlichkeit der ONU, ergänzt um einen Sicherheitspuffer zur Kompensation variabler Verluste. Ein effektives Management dieses Budgets ist entscheidend, um die Netzleistung zu optimieren, die Serviceabdeckung zu erweitern und Ausfallzeiten zu minimieren. Wichtige Faktoren, die das Leistungsbudget beeinflussen, sind die Dämpfung der Glasfaserkabel, Verluste durch Spleiße und Steckverbindungen, Splitter sowie Umwelteinflüsse wie Temperaturschwankungen und mechanische Belastungen auf die Faser. Die Dämpfung der Glasfaser, üblicherweise in Dezibel pro Kilometer (dB/km) gemessen, variiert je nach Fasertyp: Einzelmode-Fasern (SMF), die in PONs verwendet werden, weisen eine geringere Dämpfung auf (ca. 0,2 dB/km bei 1310 nm und 0,18 dB/km bei 1550 nm) im Vergleich zu Multimode-Fasern, wodurch sie für Langstreckenübertragungen geeignet sind. Jeder Spleiß oder Steckverbinder verursacht zusätzliche Verluste – mechanische Spleiße können 0,1–0,3 dB hinzufügen, während Fusionspleiße geringere Verluste aufweisen (0,05–0,1 dB). Splitter, die das optische Signal auf mehrere ONUs aufteilen, tragen erheblich zu Signalverlusten bei; ein 1:32-Splitter verursacht beispielsweise etwa 16 dB Verlust. Das OLT-Leistungsbudget-Management beginnt mit einer genauen Berechnung während der Netzplanung. Ingenieure müssen alle möglichen Verluste berücksichtigen: Gesamtkabellänge multipliziert mit der Dämpfung, Anzahl der Spleiße und Steckverbinder multipliziert mit den jeweiligen Verlustwerten sowie der Splitterverlust basierend auf dem Teilungsverhältnis. Ein Sicherheitspuffer von 3–5 dB wird hinzugefügt, um Alterungseffekte der Bauteile, zukünftige Netzwerkerweiterungen oder unerwartete Verluste durch Faserbiegungen oder Degradation auszugleichen. Ein typisches GPON-System (Gigabit PON) könnte beispielsweise eine OLT-Sendeleistung von +2 bis +7 dBm und eine ONU-Empfangsempfindlichkeit von -27 dBm aufweisen, was zu einem theoretischen Budget von 29–34 dB führt. Nach Abzug eines 3-dB-Sicherheitspuffers und Verlusten durch einen 1:32-Splitter (16 dB), 10 km SMF (2 dB) und 5 Steckverbinder (insgesamt 1 dB) bleibt ein ausreichendes Budget für einen zuverlässigen Betrieb. Auch das dynamische Management in installierten Netzen ist von großer Bedeutung. Mit Leistungsüberwachung ausgestattete OLTs messen kontinuierlich die Sende- und Empfangsleistungen, sodass Betreiber Anomalien wie erhöhte Verluste durch beschädigte Spleiße oder falsch ausgerichtete Steckverbinder erkennen können. Moderne OLTs mit automatischer Leistungsanpassung können die Sendeleistung optimieren, um geringfügige Verluste auszugleichen und somit die effektive Reichweite des Budgets zu vergrößern. Zudem ermöglichen regelmäßige Tests mit optischen Zeitbereichsreflektometern (OTDR) die Identifizierung von Verluststellen und damit eine proaktive Wartung. Zu den Herausforderungen im Leistungsbudget-Management zählt das Gleichgewicht zwischen Abdeckung und Kapazität. Höhere Teilungsverhältnisse (z. B. 1:64) erhöhen die Verluste und verringern dadurch die maximale Reichweite, während niedrigere Verhältnisse (z. B. 1:8) mehr Budget für längere Distanzen erhalten, jedoch die Anzahl der angeschlossenen ONUs begrenzen. Netzwerkbetreiber müssen auch wellenlängenabhängige Verluste berücksichtigen, da PONs unterschiedliche Wellenlängen für den Upstream (1310 nm) und Downstream (1550 nm) verwenden, die jeweils unterschiedliche Dämpfungseigenschaften aufweisen. Temperaturschwankungen können die Faserdämpfung und die Splitterleistung beeinflussen, wobei die Verluste bei extremer Hitze oder Kälte zunehmen, weshalb in rauen Umgebungen temperaturkompensierte Designs erforderlich sind. Ein effektives OLT-Optikleistungs-Budget-Management wirkt sich direkt auf die Servicequalität aus und ermöglicht höhere Datenraten, unterstützt mehr ONUs pro OLT und stellt eine gleichmäßige Konnektivität für Dienste wie Hochgeschwindigkeitsinternet, IPTV und VoIP sicher. Durch die Kombination präziser Designberechnungen, Echtzeitüberwachung und proaktiver Wartung können Betreiber die Effizienz des Leistungsbudgets maximieren, Betriebskosten senken und die Gesamtzuverlässigkeit von PON-Netzen verbessern.