GPON ONU, ONT i OLT: wszystko o architekturze PON

Sieci światłowodowe FTTH opierają się prawie wszystkie na tej samej infrastrukturze bazowej: pasywnej sieci optycznej, czyli PON. Za tą technologią stoją dwa kluczowe urządzenia —OLT po stronie operatora oraz ONU/ONT po stronie abonenta — których znajomość jest niezbędna każdemu technikowi światłowodowemu, kierownikowi sieci albo integratorowi pracującemu przy wdrożeniach FTTH. Ten przewodnik wyjaśnia rolę każdego z nich, warianty GPON, EPON i XGS-PON oraz jak wybrać właściwe urządzenie do swojej infrastruktury.

Architektura PON: dlaczego GPON?

Sieć, którą jest PON (Passive Optical Network) , to infrastruktura rozdziału światłowodowego, która nie używa żadnego urządzenia aktywnego między centralą operatora a lokalem abonenta. Transmisja opiera się wyłącznie na pasywnych rozdzielaczach optycznych — komponentach bez zasilania elektrycznego, które dzielą sygnał.

Główna korzyść jest ekonomiczna: jedno włókno z OLT może obsłużyć do 128 abonentów (przełożenie 1:128 w GPON), dzieląc sygnał na rozdzielaczach. To znacznie obniża koszt instalacji wobec architektury punkt-punkt, gdzie każdy abonent potrzebowałby własnego dedykowanego włókna do centrali.

Wdrożenie FTTH w technologii GPON kosztuje średnio o 30 do 40 % mniej niż równorzędna architektura punkt-punkt, dzięki współdzieleniu włókna transportowego.

Rozwiązanie, którym jest GPON (Gigabit Passive Optical Network) , to norma określona przez ITU-T G.984 i dziś dominująca technologia we wdrożeniach FTTH w Europie i we Francji. Daje 2,5 Gbps w kierunku do abonenta (operator → abonent) oraz 1,25 Gbps w kierunku od abonenta, współdzielone między abonentami tego samego portu PON.

ONU i ONT GPON: terminal po stronie abonenta

L'ONU (Optical Network Unit) albo ONT (Optical Network Terminal) to urządzenie instalowane u abonenta. Zapewnia konwersję między sygnałem optycznym włókna a użytecznymi interfejsami elektrycznymi (Ethernet, telefonia analogowa, WiFi). W praktyce ONU i ONT często oznaczają to samo urządzenie — niuans techniczny mówi, że ONT jest podłączony bezpośrednio do urządzenia końcowego (routera), a ONU zasila podsieć przez przełącznik Ethernet.

Najczęstsze konfiguracje ONU/ONT:

• 1GE ONU — jeden port Gigabit Ethernet, konfiguracja minimalistyczna do prostych instalacji mieszkaniowych
• 1GE + 3FE ONU — 1 port Gigabit + 3 porty Fast Ethernet, idealne dla małych budynków albo lokali firmowych
• 1GE + 3FE + PoE ONU — z wbudowanym zasilaniem PoE do zasilania punktów dostępowych WiFi albo kamer IP bezpośrednio
• ONU z wbudowanym WiFi — z modułem WiFi 2,4/5 GHz, do wdrożeń mieszkaniowych all-in-one
• ONU CATV — z portem RF do telewizji kablowej po koncentryku, częste w instalacjach mieszanych

Złącze optyczne ONU to zawsze SC/APC (zielone złącze, kąt 8°). To właśnie to złącze wtyka się w patchcord światłowodowy idący od PTO (optycznego gniazda abonenckiego) w mieszkaniach FTTH.

OLT GPON: koncentrator po stronie operatora

L'OLT (Optical Line Terminal) to centralne urządzenie sieci PON, instalowane na początku sieci — zwykle w NRO (optycznym węźle przyłączeniowym) albo DSLAM-ie operatora, albo w serwerowni sieci prywatnej (kampus, hotel, osiedle z zarządem). OLT jest jedynym urządzeniem aktywnym w całej architekturze: zarządza synchronizacją czasową (TDMA) transmisji do i od każdego ONU.

Główne funkcje OLT:

• Agregacja PON — każdy port PON obsługuje do 64 albo 128 ONU/ONT jednocześnie
• Zarządzanie przepustowością — przydział dynamiczny (DBA) zależnie od potrzeb każdego abonenta
• Uwierzytelnianie ONU — rejestracja terminali po numerze seryjnym albo LOID
• VLAN i QoS — rozdzielenie ruchu internetowego, głosowego i IPTV
• Uplink sieciowy — porty uplink GbE albo 10GbE do sieci rdzeniowej (router, BRAS)

OLT Elfcam z 4 portami PON może więc obsłużyć do 256 abonentów jednocześnie (4 × 64) na jednej jednostce rack. Wersja 16-portowa rozszerza tę pojemność do 1 024 abonentów — co wystarcza na wdrożenie FTTH całej dzielnicy albo dużego kampusu.

GPON vs EPON: jakie różnice?

Dwie główne normy PON wdrażane na świecie to GPON (ITU-T G.984) oraz EPON (IEEE 802.3ah). Choć spełniają tę samą rolę, różnią się w wielu punktach technicznych i są ze sobą niezgodne — ONU GPON nie zadziała na OLT EPON i odwrotnie.

We Francji GPON jest normą narzuconą przez Orange w jego publicznej sieci FTTH. SFR, Bouygues i Free również używają GPON w swoich infrastrukturach. EPON pozostaje obecny w części sprzętu firmowego i w instalacjach przemysłowych, zwłaszcza w Azji.

XGS-PON i XGPON: przejście na 10G

Kolejną generacją GPON jest XGS-PON (10-Gigabit Symmetric PON, ITU-T G.9807.1), który zwiększa przepustowości włókna czterokrotnie: 10 Gbps do abonenta i 10 Gbps od abonenta. To technologia, do której operatorzy europejscy stopniowo migrują, aby odpowiedzieć na zapotrzebowanie na przepustowość w chmurze, gamingu i wideokonferencjach 4K.

Cechą szczególną XGS-PON jest współistnienie z GPON na tej samej infrastrukturze światłowodowej. Oba rozwiązania używają różnych długości fali, co pozwala OLT XGS-PON obsługiwać jednocześnie ONU GPON (starzy abonenci) i ONU XGS-PON (nowi abonenci) w tej samej sieci rozdzielczej. Migracja jest więc stopniowa, bez wymiany kabli ani rozdzielaczy.

Warto wiedzieć: XGPON (G.987, 10G do abonenta / 2,5G od abonenta) to wariant asymetryczny, wdrażany rzadziej niż XGS-PON. Free używa XGS-PON m.in. w swoim Freeboksie Ultra, który ma port SFP+ 10G po stronie abonenta.

Moduły SFP GPON: kompaktowa alternatywa dla urządzeń dedykowanych

Alternatywą dla dedykowanych ONU/ONT jest moduł SFP GPON — transceiver w standardowym formacie SFP, który zawiera logikę GPON w obudowie 1.25G albo 2.5G. Taki moduł wsuwa się w port SFP zarządzalnego przełącznika albo zgodnego routera, zamieniając to urządzenie w ONU GPON bez dodatkowej obudowy.

Moduły SFP GPON występują w dwóch klasach mocy:

• PX20+ / PX20++ — budżet optyczny 29–32 dB, zasięg do 20 km, do standardowych wdrożeń FTTH mieszkaniowych
• Klasa C++ — budżet optyczny 32–35 dB, do dużych odległości albo rozdzielaczy o wysokim przełożeniu (1:128)

Moduły SFP OLT (po stronie operatora) i SFP ONU (po stronie abonenta) są odrębne i niewymienne. Moduł SFP GPON OLT z TX na 1490 nm jest przeznaczony do OLT, a SFP ONU z TX na 1310 nm montuje się w urządzeniu abonenckim.

Wymiarowanie sieci PON: przełożenie podziału i budżet optyczny

Wymiarowanie sieci PON opiera się na dwóch podstawowych parametrach: przełożeniu podziału oraz budżecie optycznym.

Rozwiązanie, którym jest przełożeniu podziału to stosunek liczby portów PON OLT do liczby obsługiwanych abonentów. Przełożenie 1:64 oznacza, że jeden port PON obsługuje 64 ONU. Im wyższe przełożenie, tym mniejszy budżet przepustowości na abonenta i tym większe straty optyczne do skompensowania.

Rozwiązanie, którym jest budżecie optycznym to maksymalna dopuszczalna strata na trasie optycznej między OLT a ONU. Liczy się go tak:

Budżet optyczny = straty kabla (0,35 dB/km × odległość) + straty rozdzielacza (3,5 dB na poziom podziału) + straty złączy (0,3 dB × liczba) + margines (3 dB)

Dla standardowego wdrożenia GPON:

• Odległość OLT → abonent: maks. 20 km
• Rozdzielacz 1:64: tłumienie ≈ 18 dB
• Typowy budżet całkowity: 28 dB (klasa B+) albo 32 dB (klasa C++)

Jeśli Twoje wdrożenie przekracza ten budżet (duże odległości, wiele rozdzielaczy w kaskadzie), trzeba będzie użyć modułów SFP klasy C++ albo wstawić wzmacniacz EDFA. Elementy, którymi są wzmocnione kable światłowodowe zewnętrzne Elfcam G.657.A1/A2 z powłoką PE, są zalecane do łączy dalekiego zasięgu narażonych na UV i wahania temperatury.

Często zadawane pytania — GPON ONU, ONT i OLT