GPON ONU, ONT und OLT: alles verstehen über die PON-Architektur

FTTH-Glasfasernetze basieren fast alle auf derselben Grundinfrastruktur: einem passiven optischen Netz, oder PON. Hinter dieser Technologie verbergen sich zwei wesentliche Geräte — der OLT auf Betreiberseite und der ONU/ONT auf Teilnehmerseite — deren Beherrschung für jeden Glasfasertechniker, Netzwerkverantwortlichen oder Integrator, der an FTTH-Deployments arbeitet, unverzichtbar ist. Dieser Leitfaden erklärt die Rolle jedes Geräts, die Varianten GPON, EPON und XGS-PON sowie wie Sie die richtige Ausrüstung für Ihre Infrastruktur auswählen.

Die PON-Architektur: Warum GPON?

Ein PON (Passive Optical Network) ist eine Glasfaser-Verteilungsinfrastruktur, die keine aktiven Geräte zwischen der Vermittlungsstelle des Betreibers und den Räumlichkeiten des Teilnehmers verwendet. Die Übertragung basiert ausschließlich auf passiven optischen Splittern — Komponenten ohne elektrische Stromversorgung, die das Signal aufteilen.

Der Hauptvorteil ist wirtschaftlich: Eine einzige Faser vom OLT kann bis zu 128 Teilnehmer (Verhältnis 1:128 bei GPON) bedienen, indem das Signal an den Splittern geteilt wird. Dies reduziert die Installationskosten erheblich im Vergleich zu einer Punkt-zu-Punkt-Architektur, bei der jeder Teilnehmer seine eigene dedizierte Faser bis zur Vermittlungsstelle benötigen würde.

Ein GPON FTTH-Deployment kostet im Durchschnitt 30 bis 40 % weniger als eine vergleichbare Punkt-zu-Punkt-Architektur, dank der Bündelung der Transportfaser.

Das GPON (Gigabit Passive Optical Network) ist der von ITU-T G.984 definierte Standard und stellt heute die dominierende Technologie in FTTH-Deployments in Europa und Frankreich dar. Es bietet 2,5 Gbps im Downstream (Betreiber → Teilnehmer) und 1,25 Gbps im Upstream, geteilt zwischen den Teilnehmern eines gleichen PON-Ports.

GPON ONU und ONT: Das Endgerät auf Teilnehmerseite

Der ONU (Optical Network Unit) oder ONT (Optical Network Terminal) ist das beim Teilnehmer installierte Gerät. Er übernimmt die Umwandlung zwischen dem optischen Signal der Faser und den nutzbaren elektrischen Schnittstellen (Ethernet, analoge Telefonie, WLAN). In der Praxis bezeichnen ONU und ONT oft dasselbe Gerät — die technische Nuance besagt, dass der ONT direkt mit dem Endgerät (Box) verbunden ist, während der ONU ein Subnetz über einen Ethernet-Switch versorgt.

Die häufigsten ONU/ONT-Konfigurationen:

• 1GE ONU — einzelner Gigabit Ethernet-Port, minimalistische Konfiguration für einfache Wohninstallationen
• 1GE + 3FE ONU — 1 Gigabit-Port + 3 Fast Ethernet-Ports, ideal für kleine Gebäude oder Geschäftsräume
• 1GE + 3FE + PoE ONU — mit integrierter PoE-Stromversorgung zur direkten Versorgung von WLAN-APs oder IP-Kameras
• ONU mit integriertem WLAN — mit 2,4/5 GHz WLAN-Modul, für All-in-One-Wohndeployments
• CATV ONU — mit RF-Port für Kabelfernsehen über Koaxialkabel, üblich in gemischten Installationen

Der optische Steckverbinder eines ONU ist systematisch ein SC/APC (grüner Steckverbinder, Winkel 8°). Dieser Steckverbinder wird an die Glasfaserpatchkabel angeschlossen, die von der PTO (optische Endgerätedose) in FTTH-Wohnungen kommen.

GPON OLT: Der Konzentrator auf Betreiberseite

Der OLT (Optical Line Terminal) ist das zentrale Gerät des PON-Netzes, installiert am Netzkopf — typischerweise im NRO (optischer Anschlussknoten) oder DSLAM eines Betreibers oder im Serverraum eines privaten Netzes (Campus, Hotel, verwaltete Wohnanlage). Der OLT ist das einzige aktive Gerät in der gesamten Architektur: Er verwaltet die zeitliche Synchronisation (TDMA) der Übertragungen zu und von jedem ONU.

Die Hauptfunktionen eines OLT:

• PON-Aggregation — jeder PON-Port verwaltet bis zu 64 oder 128 ONU/ONTs gleichzeitig
• Bandbreitenverwaltung — dynamische Zuweisung (DBA) je nach Bedarf jedes Teilnehmers
• ONU-Authentifizierung — Registrierung der Endgeräte über Seriennummer oder LOID
• VLAN und QoS — Trennung des Internet-, Sprach- und IPTV-Verkehrs
• Netzwerkanbindung — GbE oder 10GbE Uplink-Ports zum Kernnetz (Router, BRAS)

Ein Elfcam OLT mit 4 PON-Ports kann somit bis zu 256 gleichzeitige Teilnehmer (4 × 64) auf einer einzigen Rack-Einheit verwalten. Die 16-Port-Version erweitert diese Kapazität auf 1.024 Teilnehmer — ausreichend für ein FTTH-Deployment eines ganzen Stadtviertels oder eines großen Campus.

GPON vs EPON: Welche Unterschiede?

Die beiden großen weltweit eingesetzten PON-Standards sind GPON (ITU-T G.984) und EPON (IEEE 802.3ah). Obwohl sie dieselbe Rolle erfüllen, unterscheiden sie sich in mehreren technischen Punkten und sind untereinander nicht kompatibel — ein GPON-ONU kann nicht an einem EPON-OLT betrieben werden und umgekehrt.

In Frankreich ist GPON der von Orange vorgegebene Standard für sein öffentliches FTTH-Netz. SFR, Bouygues und Free nutzen ebenfalls GPON auf ihren Infrastrukturen. EPON ist weiterhin auf einigen Unternehmensgeräten und in Industrieinstallationen präsent, insbesondere in Asien.

XGS-PON und XGPON: Die 10G-Geschwindigkeitssteigerung

Die nächste Generation des GPON ist XGS-PON (10-Gigabit Symmetric PON, ITU-T G.9807.1), das die Faserrates um das Vierfache erhöht: 10 Gbps im Downstream und 10 Gbps im Upstream. Dies ist die Technologie, zu der europäische Betreiber schrittweise migrieren, um der Bandbreitennachfrage von Cloud-, Gaming- und 4K-Videokonferenznutzungen gerecht zu werden.

Die Besonderheit von XGS-PON ist seine Koexistenz mit GPON auf derselben Faserinfrastruktur. Die beiden Technologien verwenden unterschiedliche Wellenlängen, was es einem XGS-PON-OLT ermöglicht, gleichzeitig GPON-ONUs (alte Teilnehmer) und XGS-PON-ONUs (neue Teilnehmer) im selben Verteilungsnetz zu bedienen. Die Migration ist daher schrittweise, ohne Austausch von Kabeln oder Splittern.

Anmerkung: XGPON (G.987, 10G Downstream / 2,5G Upstream) ist eine asymmetrische Variante, die weniger eingesetzt wird als XGS-PON. Free nutzt insbesondere XGS-PON auf seiner Freebox Ultra, die über einen 10G SFP+-Port auf der Teilnehmerseite verfügt.

SFP GPON Module: Die kompakte Alternative zu dedizierten Geräten

Eine Alternative zu dedizierten ONU/ONTs ist das SFP GPON Modul — ein Transceiver im Standard-SFP-Formfaktor, der die GPON-Logik in einem 1,25G- oder 2,5G-Formfaktor integriert. Diese Art von Modul wird in den SFP-Port eines verwalteten Switches oder kompatiblen Routers eingeschoben und verwandelt dieses Gerät in einen GPON-ONU ohne zusätzliches dediziertes Gehäuse.

SFP GPON Module gibt es in zwei Leistungsklassen:

• PX20+ / PX20++ — optisches Budget von 29–32 dB, Reichweite bis zu 20 km, für standardmäßige FTTH-Wohndeployments
• Class C++ — optisches Budget von 32–35 dB, für lange Entfernungen oder Splitter mit hohem Verhältnis (1:128)

Die SFP OLT Module (Betreiberseite) und SFP ONU (Teilnehmerseite) sind unterschiedlich und nicht austauschbar. Ein SFP GPON OLT TX Modul bei 1490 nm ist für die Einführung in den OLT vorgesehen, während ein SFP ONU TX bei 1310 nm im Teilnehmergerät installiert wird.

Dimensionierung eines PON-Netzes: Split-Verhältnis und optisches Budget

Die Dimensionierung eines PON-Netzes basiert auf zwei grundlegenden Parametern: dem Split-Verhältnis und dem optischen Budget.

Das Split-Verhältnis ist das Verhältnis zwischen der Anzahl der PON-Ports des OLT und der Anzahl der bedienten Teilnehmer. Ein 1:64-Verhältnis bedeutet, dass ein PON-Port 64 ONUs bedient. Je höher das Verhältnis, desto geringer das Bandbreitenbudget pro Teilnehmer und desto größer die zu kompensierenden optischen Verluste.

Das optische Budget ist der maximal akzeptable Verlust auf dem optischen Pfad zwischen dem OLT und dem ONU. Es berechnet sich wie folgt:

Optisches Budget = Kabelverluste (0,35 dB/km × Distanz) + Splitterverluste (3,5 dB pro Split-Ebene) + Steckverbinderverluste (0,3 dB × Anzahl) + Reserve (3 dB)

Für ein standardmäßiges GPON-Deployment:

• Entfernung OLT → Teilnehmer: 20 km max.
• Splitter 1:64: Dämpfung ≈ 18 dB
• Typisches Gesamtbudget: 28 dB (Klasse B+) oder 32 dB (Klasse C++)

Wenn Ihr Deployment dieses Budget überschreitet (lange Entfernungen, mehrere kaskadierte Splitter), müssen Sie SFP Class C++ Module verwenden oder einen EDFA-Verstärker zwischenschalten. Die verstärkten Außen-Glasfaserkabel Elfcam G.657.A1/A2 mit PE-Mantel werden für Langstreckenverbindungen empfohlen, die UV und Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.

Häufig gestellte Fragen — GPON ONU, ONT und OLT