Hoe een PON werkt: TDM, ranging, DBA, activering, OMCI

In een passief optisch netwerk praat één zender via glasvezel en splitters met maximaal 128 ontvangers, en delen maximaal 128 zenders in de andere richting één ontvanger. Dat zonder botsingen, afluisteren of configuratie in elk huis laten werken, is een protocoltaak. Deze pagina verklaart de mechanismen: downstream-broadcast, upstream-tijdslots, ranging, dynamische bandbreedte, ONU-activering en het beheerkanaal, en koppelt elk mechanisme aan wat u op een OLT en een stick ziet.

Downstream: broadcast voor iedereen

De OLT zendt continu op één golflengte (1490 nm GPON, 1577 nm XGS-PON). Elke ONU ontvangt elk frame en bewaart alleen wat aan haar is geadresseerd: via Port-ID in GPON- GEM-frames of via XGEM in XG(S)-PON. Omdat alles voor iedereen zichtbaar is, wordt de downstream-payload per ONU versleuteld (AES-128 in GPON, AES-128/256 in XGS-PON), met sleutels die tijdens de activering worden uitgewisseld. Downstream bevat ook de bandbreedtekaart die elke ONU vertelt wanneer zij mag zenden.

Upstream: bursts met tijdverdeling

ONU's delen één upstream-golflengte (1310 nm GPON, 1270 nm XGS-PON) via TDMA: elk zendt alleen in het slot dat de OLT heeft toegewezen, als een burst met een preamble en delimiter. De laser staat tussen bursts uit. Daarom is het DDM-Tx-vermogen van een ONU zinloos wanneer deze inactief is, en is de Rx van een OLT een gemiddelde van veel zenders (Nauwkeurigheid en beperkingen). De OLT-ontvanger herstelt zijn drempel tussen bursts van ONU's met verschillende afstanden en vermogens.

Ranging

Slots werken alleen wanneer de burst van elke ONU precies op het verwachte moment aankomt. Tijdens de activering meet de OLT de heen-en-terugvertraging naar elke ONU en wijst deze een equalisation delay toe, zodat alle ONU's op dezelfde logische afstand lijken te staan (de differential fibre distance is 20 km, optioneel 40 km). Ranging wordt periodiek herhaald om veranderingen in de glasvezellengte door temperatuur te volgen.

Dynamische bandbreedtetoewijzing (DBA)

De upstream-capaciteit wordt verdeeld over T-CONT's (transmission containers): wachtrijen per ONU en per serviceklasse:

Type T-CONT	Bandbreedte	Typisch gebruik
1	vast	TDM, spraak
2	verzekerd	bedrijfsdiensten
3	verzekerd + niet-verzekerd	premium internet
4	best effort	residentieel internet
5	gemengd	combinatie

Het DBA-algoritme van de OLT wijst elke 125 µs slots toe op basis van statusrapporten van ONU's (SR-DBA) of waargenomen verkeer (NSR-DBA, verkeersmonitoring). Upstream-latency en eerlijkheid hangen af van dit algoritme, niet van de optiek.

Framing en FEC

Systeem	Down-/upsnelheid	Frame	FEC
GPON (G.984)	2,488 / 1,244 Gb/s	GTC-frame 125 µs, GEM-encapsulatie	RS(255,239) optioneel, doorgaans ingeschakeld
XG-PON (G.987)	9,953 / 2,488 Gb/s	XGTC, XGEM	RS(248,216) downstream verplicht; upstream RS(248,232)
XGS-PON (G.9807)	9,953 / 9,953 Gb/s	zoals XG-PON	zoals XG-PON
EPON / 10G-EPON (IEEE)	1,25 / 10,3 Gb/s	Ethernet-frames, MPCP	RS(255,223) in 10G-EPON
25GS-PON (MSA), 50G-PON (G.9804)	25 / 50 Gb/s downstream	op XGEM gebaseerd	LDPC (50G-PON)

Details over standaarden: PON-standaarden.

ONU-activering

Een nieuwe ONU doorloopt een vaste reeks stappen (GPON-statussen O1–O5):

Status	Wat gebeurt er	Waar het faalt
O1 Initial	ONU wordt ingeschakeld, zoekt het downstream-signaal en synchroniseert met frames	geen licht, verkeerd golflengteplan (PON-problemen)
O2 Standby	ONU heeft synchronisatie, wacht op het aanvraagvenster van de OLT voor serienummers	OLT-poort uitgeschakeld of vol
O3 Serial number	ONU antwoordt met haar serienummer in een stil venster; de OLT vergelijkt dit met zijn lijst (of later LOID/wachtwoord) en wijst een ONU-ID toe	onbekend serienummer, verkeerde fabrikant-ID, duplicaat
O4 Ranging	OLT meet de vertraging, wijst equalisation delay toe	afstand boven limiet, Rx te laag
O5 Operation	versleutelingssleutels uitgewisseld, OMCI-kanaal actief, diensten geprovisioneerd	provisioningfouten
O6 / O7	periodiek signaalverlies / noodstop	LOS-gebeurtenissen, behandeling van rogue ONU

Authenticatievarianten zijn alleen serienummer, LOID + wachtwoord (gebruikelijk bij sommige operators, ingesteld in de firmware van de stick) of registratie-ID. Een OLT voert ook detectie van een rogue ONU uit: een ONU die buiten zijn slot zendt, verblindt iedereen op de PON, en de OLT kan deze opdracht geven zijn laser uit te schakelen.

OMCI: het beheerkanaal

In O5 configureert de OLT de ONU via OMCI (ONU Management and Control Interface, G.988): een berichtkanaal via een aparte GEM-poort dat het servicemodel van de ONU maakt: UNI-poorten, VLAN's, GEM-poorten, T-CONT's en QoS als managed entities. Een ONU die zich registreert maar geen verkeer doorlaat, heeft meestal een OMCI-/provisioningmismatch (serviceprofiel, VLAN of een ONU-model waarvoor het profiel van de OLT niet past). Sticks emuleren de OMCI van een volledige ONU, zodat de OLT een vertrouwd apparaat ziet.

Co-existentie van golflengten

GPON, XGS-PON en video-overlay kunnen één ODN delen omdat hun golflengten verschillen; een co-existence element (CEx, een WDM-filter bij de OLT) combineert ze tegen een verlies van ~1–1,5 dB. Plannen en filters: PON-golflengten.

Wat dit voor optiek betekent

Downstream continu, upstream burst: de OLT-SFP heeft een burst-mode-ontvanger (APD met snel herstel), de ONU een burst-mode-laserdriver. Beide eigenschappen onderscheiden PON-modules van punt-naar-punt-SFP's (PON-transceivers).
Budgetklassen (B+, C+, N1…) en splitterverhoudingen bepalen hoeveel ONU's en hoe ver: ODN-klassen en -budget.
De identiteit die een hostrouter uit een stick leest (SFF-8472) staat los van de PON- identiteit die de OLT ziet (serienummer, LOID); CodingBox codeert de eerste.

In CodingBox

Voor een PON-stick of OLT-module toont CodingBox de MSA-identiteit, golflengtecodes en live DDM in DDM. Houd er rekening mee dat de Tx van een stick alleen geldig is tijdens bursts en de Rx van een OLT een gemiddelde is. Parameters aan de PON-zijde (serienummer, LOID) stelt u in via de eigen beheerinterface van de stick, niet in EEPROM.

De PON-boom naast andere glasvezelarchitecturen, punt-naar-punt, ringen en WDM, met FTTx-varianten, aantallen glasvezels en beschermingsopties: Topologieën van glasvezelnetwerken.

Vindt u een onjuistheid of fout in dit materiaal? Selecteer het betreffende fragment en druk op Ctrl+Enter om .