Lokale Netzwerke: Passive optische vs. traditionelle LANs
Jahrzehntelang haben Unternehmen traditionelle lokale Netzwerke (LANs) erfolgreich zur Übertragung ihrer kritischen Daten eingesetzt – und viele verlassen sich auch heute noch auf diese Netzwerke. LANs basieren auf einem Fundament aus Kupferkabeln, wie z. B. Kategorie 6A, und verbinden Computer und Geräte, sodass sie Informationen und Ressourcen über das Netzwerk gemeinsam nutzen können.
Passive optische lokale Netzwerke (auch „passive optische LANs“ oder „POLANs“ genannt) sind zwar eine Alternative für die LAN-Architektur, aber die Bereitstellung erfordert umfangreiche Kenntnisse über Glasfaser. Bis vor kurzem benötigten die meisten Unternehmen keine Glasfaser, um ihre Anforderungen an Geschwindigkeit und Verbindungstechnik zu erfüllen, so dass POLANs übersehen wurden.
Aber die Zeiten ändern sich. Unternehmen befassen sich mit künstlicher Intelligenz, virtueller Realität, 5G und Wi-Fi 6. Intelligente Gebäude automatisieren und vernetzen weiterhin Gebäudesysteme, um die Effizienz zu steigern. Colleges bieten Hybrid- und Fernunterricht an. Hotels sind innovativ und bieten ihren Gästen Verbindungstechnik und Personalisierung.
Daher werden Netzwerk-Backbones immer häufiger auf Glasfaser aufgebaut, um die Anforderungen an eine höhere Verbindungsdichte, mehr Bandbreite und schnellere Netzwerkgeschwindigkeiten zu erfüllen. Dies öffnet die Tür zu neuen Möglichkeiten im Zusammenhang mit passiven optischen LANs. POLAN entwickelt sich zu einer praktikablen Alternative zu herkömmlichen LANs in Anwendungen, in denen bereits Glasfaser benötigt wird. Es basiert in erster Linie auf Glasfaserkabeln, die in einigen Fällen die Komplexität und Kosten des Netzwerks reduzieren, Entfernungsbeschränkungen beseitigen, den Materialbedarf verringern und viele weitere Vorteile bieten.
Ist POLAN das Richtige für Ihr nächstes Projekt? Vergleichen wir LANs und POLANs, um zu sehen, inwiefern sie die gleiche Funktionalität auf unterschiedliche Weise bieten.
Netzwerkkomponenten
Ein herkömmliches lokales Netzwerk (mit einem Backbone von 10 Gbit/s) basiert auf Kupfer und besteht aus mehreren Schichten oder Ebenen von Ethernetkabeln, Routern und aktiven Switches.
Ein passives optisches LAN besteht aus:
- Singlemode-Faser für das Backbone
- Passive optische Splitter
- Optische Leitungsterminals (OLTs) zur Verwaltung der Netzwerkintelligenz
- Optische Netzwerkterminals (ONTs), die Geräte von einer Managementkonsole aus in einer flachen Netzwerkarchitektur verwalten
- Kategorieverkabelung von Power-over-Ethernet-fähigen ONTs zu Endgeräten
Funktionalität
Ein herkömmliches LAN verwendet Router und Switches, um Geräte zu verbinden und die Signalverteilung zwischen ihnen zu verwalten.
Ein Router auf der obersten Ebene des Netzwerks stellt eine Verbindung zu den Campus- oder Gebäude-Switches her. Verteiler-Switches werden dann mit Switches in Telekommunikationsräumen (TRs) verbunden. Von dort aus führen Kupferkabel von TRs zu Geräten.
Ein passives optisches LAN bietet die gleiche Funktionalität nur auf andere Weise. Es handelt sich dabei um ein Punkt-zu-Mehrpunkt-Netzwerk, das auf FTTx-Architektur und -Protokollen anstelle von Switch-basiertem Ethernet basiert.
Um ein POLAN einzurichten, wird ein Singlemode-Faserstrang von der Kopfstelle oder dem OLT an die gewünschte Stelle verlegt. Es wird mit einem passiven optischen Splitter verbunden, der das Signal multipliziert und über die Wellenleitertechnologie der optischen Verteilung an andere Faserstränge weiterleitet. Jeder Strang kann mit einem ONT verbunden werden, das bis zu Hunderte von Geräten unterstützt.
Architektur und Platzbedarf
In Glasfaserumgebungen, in denen der Platz eine Rolle spielt, kann ein POLAN zur Optimierung des Platzbedarfs beitragen.
Um bis zu 2.000 Benutzer (z. B. die Größe eines großen Unternehmens) zu unterstützen, benötigt ein herkömmliches Kupfer-Backbone-LAN 90 Rack-Einheiten (18 Standardgeräte-Racks). Je nach Anwendung kann dies wertvolle Stellfläche beanspruchen, die für einen anderen Zweck genutzt werden könnte.
LANs erfordern auch, dass sich Endgeräte innerhalb von 100 m von einem Telekommunikationsraum befinden, um den TIA-Standards zu entsprechen. Diese Spezialräume nehmen ebenfalls Platz ein.
Da es auf Glasfaser basiert, bedient ein passives optisches lokales Netzwerk mehr Benutzer auf weniger Platz. Um beispielsweise bis zu 7.000 oder mehr Benutzer zu unterstützen, sind nur neun Schaltschrankeinheiten (untergebracht in einem einzigen Standardgeräteschrank) erforderlich.
Ein POLAN benötigt auch weniger TRs (oder eliminiert sie in einigen Fällen). Dies liegt daran, dass Singlemode-Kabel bis zu 30 km lang sein können, verglichen mit der 100-m-Grenze von Kupferkabeln.
Durch den Verzicht auf TRs oder Switches alle 100 m reduziert ein passives optisches LAN den Platzbedarf für die Verkabelung. Passive Splitter verringern den Platzbedarf weiter, indem sie die Anzahl der Fasern reduzieren.
Energieverbrauch
Der geringe Platzbedarf und die vereinfachte Architektur von POLAN können dazu beitragen, die Umweltbelastung zu reduzieren.
Ein POLAN kann aus mehreren Gründen als energieeffiziente Wahl angesehen werden:
- Ein POLAN hat einen geringeren Kühlbedarf. Die passiven Komponenten, die zwischen ONT und OLT verwendet werden, geben weniger Wärme ab und arbeiten in einem größeren Temperaturbereich. Dies senkt den Energieverbrauch, da der Bedarf an Strom und Kühlung in TRs entfällt.
- In einem passiven optischen Netzwerk verbrauchen die Komponenten selbst auch weniger Strom als aktive Komponenten, was zu einem geringeren Energieverbrauch beiträgt.
Lebenszyklus
Wenn Sie eine Zukunft mit Glasfaser in Erwägung ziehen, kann ein passives optisches lokales Netzwerk den Lebenszyklus des Netzwerks auf zwei Jahrzehnte oder länger verlängern.
Während Kupferkabel theoretisch Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s unterstützen können, ist je nach verwendetem Verkabelungssystem hinsichtlich der Bandbreite keine aktuelle Technologie besser als Glasfaser. Die Leistung wird nicht durch das Kabel eingeschränkt. Stattdessen wird die Leistung durch die elektronischen Komponenten begrenzt, aus denen das System besteht. Wenn sich diese Komponenten verbessern, können sie von vorhandenen Glasfaserkabeln unterstützt werden.
Glasfaser hat auch eine geringere Latenz, was bedeutet, dass sie Daten ohne Verzögerungen oder Unterbrechungen über größere Entfernungen übertragen kann, was schnelle Downloads und Uploads und einen schnellen Zugriff auf Ressourcen ermöglicht.
Sobald höhere Geschwindigkeiten erforderlich sind, kann ein passives optisches LAN für Geschwindigkeiten von 100 Gbit/s und schneller verwendet werden.
Sicherheit
Glasfaserkabel strahlen keine Signale oder Störungen aus. Stattdessen sind die Signale, die über Glasfaserkabel übertragen werden, in den Fasersträngen enthalten. Dies macht es unglaublich schwierig, Geräte zum „Abhören“ eines Glasfaserkabels zu verwenden.
Durch die Verwendung einer einzigen Management-/IP-Adresse für jeweils 8.000 Ethernet-Ports (anstelle der etwa 350 Switches, die für ein herkömmliches LAN erforderlich sind, jeder mit seiner eigenen IP-Adresse) reduziert ein passives optisches lokales Netzwerk IP-Adressen und Verwaltungsschnittstellen. Dies wiederum verringert die Ziele für Verstöße.
Kosten
Fast alle bisher erwähnten Aspekte – Platzbedarf, Energieverbrauch, Installations- und Materialanforderungen, Netzwerklebenszyklus usw. – bieten Möglichkeiten für Kosteneinsparungen.
Das Technologiekomitee der Association for Passive Optical LAN (APOLAN) hat einen Kostenvergleich zwischen passiven optischen LANs und Ethernet-Switches veröffentlicht. Diese Studie zeigte Einsparungen zwischen 40 % und 56 % und bestätigte damit die Kosteneffizienz von POLANs. Es müssen weniger Komponenten gekauft werden und es werden weniger Arbeitsstunden für die Installation benötigt.
Eine Reduzierung der Anzahl der Netzwerkkomponenten senkt zudem die laufenden Betriebskosten. Mit zentralisierter Intelligenz und Verwaltung werden die Arbeitsstunden für Wartung und Verwaltung reduziert. Stattdessen können sich die Teams auf wichtigere Aufgaben konzentrieren, wie z. B. alltägliche Umzüge, Erweiterungen und Änderungen. Dies ist besonders wichtig, da IT- und Netzwerkmitarbeiter mit anhaltenden Qualifikationslücken und Arbeitskräftemangel konfrontiert sind.
Mehr über POLAN in Kürze
Besonderer Dank geht an Tellabs für die Unterstützung von Belden bei diesem Blog. Beide Organisationen sehen die Vorteile von POLAN in den richtigen Anwendungen und sind aktive Mitglieder von APOLAN und HTNG (Hospitality Technology Next Generation).
Im Laufe des Jahres werden wir gemeinsam an einer Reihe von POLAN-Blogs arbeiten, die sich mit Themen befassen wie:
- POLANs Beiträge zur Nachhaltigkeit
- Stromversorgungsoptionen für POLAN, einschließlich Klasse 4
- Wie POLANs intelligente Gebäude unterstützen können
- Häufige POLAN-Missverständnisse überwinden
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Passende Ressourcen:
Gastautor
John Hoover
Marketingdirektor, Tellabs; Vorstandsmitglied, APOLAN
John Hoover ist Marketingdirektor bei Tellabs und Vorstandsvorsitzender der Association for Promoting Optical LAN (APOLAN). In den letzten 20 Jahren hat er Meilensteine der Branche beeinflusst, wie die ersten passiven optischen Netzwerke, Video-Implementierungen, Wireless-Netzwerke und in jüngster Zeit die weltweite Einführung von passiven optischen LANs für Unternehmen. Verbinden Sie sich mit John auf LinkedIn.
Über den Autor
Massimo Carboni kam 2021 als Glasfaserlabortechniker zu Belden und wurde später Produktentwicklungsingenieur für unser Team für Glasfaserverbindungen. In dieser Funktion unterstützt er Belden bei der Konzeption, Entwicklung und Erprobung neuer Glasfaserverbindungsprodukte und stellt sicher, dass sie den Standards und Richtlinien entsprechen. Er hat einen Master of Applied Science in Maschinenbau von der Concordia University.