Optischer Linienterminal (OLT) - Kern des optischen Zugangsnetworks

OLT-Upstream-Bandbreitenplanungsstrategien sind entscheidend, um die Leistung von passiven optischen Netzen (PONs) zu optimieren. Sie stellen sicher, dass der von den optischen Netzwerkeinheiten (ONUs) zum optischen Linienterminal (OLT) übertragene Upstream-Verkehr effizient verwaltet wird, um Benutzeranforderungen gerecht zu werden, Latenzzeiten zu minimieren und Überlastungen zu vermeiden. Im Gegensatz zur Downstream-Bandbreite, die vom OLT an alle ONUs ausgestrahlt wird, wird die Upstream-Bandbreite in einem TDMA-Format (Time Division Multiple Access) unter den ONUs geteilt. Dies erfordert eine sorgfältige Zuweisung, um Kollisionen zu vermeiden und eine faire Ressourcenzuteilung sicherzustellen. Eine effektive Planung umfasst das Verständnis von Verkehrsmustern, den Einsatz dynamischer Bandbreitenvergabe (DBA) sowie die Abstimmung der Strategien auf Service Level Agreements (SLAs) für verschiedene Anwendungen wie privaten Internetzugang, Geschäftsdienste und IoT-Geräte. Wichtige Strategien beginnen mit der Verkehrsanalyse und Prognose. Betreiber müssen historische Upstream-Daten untersuchen, um Spitzenzeiten, typische Datensätze und Anwendungstypen (z. B. Videokonferenzen, Cloud-Uploads, VoIP) zu erkennen. Privatnetze weisen oft während der Abendstunden hohe Upstream-Spitzen auf, während Geschäftsnetze tagsüber einen gleichmäßigen Verkehr aufweisen. Durch die Analyse solcher Muster können Planer die erforderliche Bandbreitenkapazität ermitteln und sicherstellen, dass OLT- und PON-Architektur – einschließlich Splitting-Verhältnisse und Faserinfrastruktur – die prognostizierten Lasten bewältigen können. Ein Netzwerk mit 100 ONUs, die jeweils während der Spitzenzeit 10 Mbps Upstream benötigen, benötzt beispielsweise mindestens 1 Gbps Upstream-Kapazität unter Berücksichtigung von Overhead und Contention. Die dynamische Bandbreitenvergabe (DBA) ist ein zentraler Bestandteil moderner OLT-Upstream-Planung. DBA-Algorithmen, die in das OLT integriert sind, weisen den ONUs basierend auf dem aktuellen Verkehrsaufkommen Upstream-Zeitschlitze zu, anstatt feste Allokationen vorzunehmen. Diese Flexibilität gewährleistet eine effiziente Nutzung der verfügbaren Bandbreite: ONUs mit hohem Verkehrsaufkommen erhalten größere Zeitschlitze, während inaktive ONUs minimale Ressourcen beanspruchen. DBA arbeitet in zwei Modi: Nicht-garantierte Bandbreite (für Best-Effort-Dienste) und garantierte Bandbreite (für SLAs mit Mindestanforderungen). Ein Geschäftskunden-ONU mit einer garantierten Upstream-Rate von 100 Mbps erhält beispielsweise immer ausreichend Bandbreite, selbst bei Überlastung, während private ONUs die verbleibende Kapazität teilen. Planer müssen DBA-Parameter wie Abfragezyklen (wie oft das OLT die ONUs nach Bandbreitenbedarf abfragt) und maximale/minimale Zeitschlitze so konfigurieren, dass eine Balance zwischen Latenz und Effizienz entsteht – kürzere Abfragezyklen reduzieren die Latenz für Echtzeitanwendungen wie VoIP, erhöhen jedoch den Overhead, während längere Zyklen die Effizienz bei umfangreichen Datenübertragungen verbessern. Die Optimierung des Splitting-Verhältnisses ist eine weitere entscheidende Strategie. Das Splitting-Verhältnis (z. B. 1:16, 1:32, 1:64) bestimmt, wie viele ONUs sich einen einzelnen OLT-Anschluss teilen, was direkt die Upstream-Bandbreite pro ONU beeinflusst. Ein Verhältnis von 1:64 teilt die Upstream-Kapazität des OLT (z. B. 2,5 Gbps bei GPON) unter 64 ONUs auf, was unter idealen Bedingungen etwa 39 Mbps pro ONU ergibt, wobei Contention diese Kapazität reduzieren kann. Planer setzen in dicht besiedelten Gebieten mit hohem Upstream-Verkehr, wie z. B. Geschäftsdistrikten, häufig niedrigere Verhältnisse (1:16) ein, während in Wohngebieten mit geringerem Verkehrsaufkommen 1:64 verwendet wird. Zudem kann die Wellenlängenmultiplextechnik (WDM) die Upstream-Kapazität erhöhen, indem separate Wellenlängen für verschiedene ONU-Gruppen verwendet werden. Dadurch wird die verfügbare Bandbreite effektiv verdoppelt oder verdreifacht, ohne das Splitting-Verhältnis zu ändern. Die Integration von Quality of Service (QoS) stellt sicher, dass kritischer Verkehr Priorität erhält. OLTs klassifizieren den Upstream-Verkehr in Warteschlangen basierend auf QoS-Klassen (z. B. EF für VoIP, AF für Video, BE für Best Effort) und weisen Bandbreite zunächst den höher priorisierten Warteschlangen zu. Dadurch wird verhindert, dass latenzsensitive Anwendungen durch umfangreiche Datenübertragungen verzögert werden. Eine Videokonferenz (EF-Klasse) erhält beispielsweise Bandbreite vor einem großen Dateiupload (BE-Klasse), wodurch die Gesprächsqualität erhalten bleibt. Planer müssen Warteschlangengewichte und Schwellenwerte so konfigurieren, dass sie mit SLAs übereinstimmen und QoS-Richtlinien von der ONU bis zum OLT durchgängig umgesetzt werden. Kapazitätserweiterung und zukunftssichere Planung sind ebenso wichtig. Da der Bandbreitenbedarf durch 4K/8K-Video-Uploads, Cloud-Computing und IoT steigt, müssen Betreiber schnellere PON-Standards wie XGS-PON (10 Gbps Upstream) oder NG-PON2 (40/100 Gbps) einsetzen. Zudem können OLTs mit mehr Anschlüssen eingesetzt oder bestehende Anschlüsse auf höhere Übertragungsraten aktualisiert werden, um eine Skalierung ohne Leistungseinbußen sicherzustellen. Überwachungstools, die die Upstream-Nutzung, Latenz und Paketverluste analysieren, helfen zudem, Engpässe frühzeitig zu erkennen und DBA-Einstellungen oder Splitting-Verhältnisse proaktiv anzupassen. Zusammenfassend erfordert die Planung der OLT-Upstream-Bandbreite eine Kombination aus Verkehrsanalyse, dynamischer Allokation, Optimierung der Splitting-Verhältnisse, QoS-Durchsetzung und Skalierbarkeitsmaßnahmen. Indem Betreiber diese Strategien auf die Benutzerbedürfnisse und technologische Entwicklungen abstimmen, können sie eine zuverlässige und leistungsstarke Upstream-Verbindung im gesamten PON sicherstellen.