Passive und aktive Netzwerkgrundlagen
Heute haben wir Zugang zu mehr Informationen als jemals zuvor. Wir leben in einer digitalen Welt und Bandbreite macht eine digitale Welt möglich. Alternde Kupfernetze werden von Privat- und Geschäftskunden besteuert. Passive optische Netzwerke (PON) wie Fibre-To-The-Home (FTTH) werden jedoch zunehmend eingesetzt, um die aktuellen und zukünftigen Bandbreitenanforderungen zu erfüllen, die die alternden Kupfernetzwerke nicht unterstützen können. Bevor wir den PON einführen, sollten wir über die Grundlagen passiver und aktiver Netzwerke sprechen.
Es gibt viele Arten von Netzwerken, die viele verschiedene Arten von Informationen tragen. Alle diese einzelnen Netzwerke können jedoch in zwei Kategorien eingeteilt werden: Passiv oder Aktiv . In einem passiven Netzwerk werden keine elektrisch betriebenen Geräte oder Komponenten verwendet, um das Signal von einem Ort zum anderen zu übertragen. Ein aktives Netzwerk verwendet elektrisch betriebene Geräte oder Komponenten, um das Signal von einem Ort zu einem anderen zu leiten. Entsprechend den in den Netzwerken verwendeten Übertragungsmedien gibt es ein passives Kupfernetz , ein aktives Kupfernetz , ein passives optisches Netzwerk und ein aktives optisches Netzwerk .
Passives Kupfernetz
Es gibt viele Arten von passiven Kupfernetzen. Die einzige, mit der praktisch jeder vertraut ist, ist das heimische Kabelfernsehnetz (CATV). In einem Kupfer-CATV-Netzwerk liefert der Kabelanbieter das Signal über ein Koaxialkabel an das Haus. Im einfachsten Netzwerk gelangt das Kabel in die Wohnung und wird zu einem einzelnen Fernseher geleitet. Viele Haushalte haben jedoch nicht nur einen einzigen Fernseher. Bei Haushalten mit mehreren Fernsehgeräten muss das Signal des Kabelanbieters für jedes Fernsehgerät aufgeteilt werden, um das Signal zu empfangen. Das Aufteilen wird üblicherweise mit einer kostengünstigen Vorrichtung durchgeführt, die üblicherweise als Teiler bezeichnet wird. Der Splitter benötigt keine elektrische Energie. Es hat normalerweise einen einzelnen Eingang und kann zwei, drei, vier oder mehr Ausgänge haben. Ein einzelnes Kabel wird vom Splitter zu jedem Fernseher geführt.
Eines der Probleme bei dieser Art von Netzwerk ist der Verlust der Signalstärke. Da das Signal vom Kabelanbieter aufgeteilt und an mehrere Fernsehgeräte weitergeleitet wird, verringert sich die Signalstärke für jedes Fernsehgerät. Wenn zu viele Fernsehgeräte hinzugefügt werden, kann die Signalstärke so weit verringert werden, dass keines der Fernsehgeräte eine ausreichende Signalstärke empfängt, um ordnungsgemäß zu funktionieren. In diesem Fall ist es an der Zeit, ein aktives CATV-Netzwerk zu installieren.
Aktives Kupfernetzwerk
So wie es viele Arten von passiven Kupfernetzen gibt, gibt es auch viele Arten von aktiven Kupfernetzen. Der vorherige Abschnitt befasste sich mit einem passiven Heim-CATV-Netzwerk und wies darauf hin, dass Sie nur eine begrenzte Anzahl von Fernsehgeräten an diesen Netzwerktyp anschließen können. Um eine ausreichende Signalstärke für mehrere Fernseher (z. B. einen in jedem Raum) zu haben, ist ein aktives Netzwerk erforderlich.
In einem Beispiel eines aktiven CATV-Heimnetzwerks wird ein Kabel in das Heimnetzwerk eingeführt und zu einem Verteilverstärker geführt. Der Verteilverstärker verstärkt oder verstärkt das Signal des Kabelanbieters und teilt es auf. Jeder Ausgang des Verteilerverstärkers hat eine Signalstärke, die ungefähr der Signalstärke des Eingangskabels des Kabelanbieters entspricht. Ein einzelnes Kabel wird vom Verteilverstärker zu jedem Fernseher geführt.
Diese Art von aktivem Netzwerk überwindet das Signalstärkenproblem, das mit einem passiven Netzwerk verbunden ist. Dies erhöht jedoch die Komplexität und erfordert Strom. Wenn der Verteilverstärker ausfallen würde, würden alle Fernseher ihre Signale verlieren. Gleiches gilt, wenn der Verteilverstärker versehentlich vom Stromnetz getrennt würde: Jeder Fernseher im Haus wäre ohne Signal.
Passives optisches Netzwerk
Es gibt viele Arten von passiven optischen Netzwerken (PONs). Einer der häufigsten Typen ist dem zuvor beschriebenen passiven CATV-Netzwerk sehr ähnlich. Es wird jedoch eine optische Faser anstelle eines Koaxialkabels verwendet. Es sind viele verschiedene passive Geräte verfügbar, um verschiedene Arten von physischen Netzwerktopologien zu unterstützen. Optokoppler sind der Kern eines jeden PON. Ein Optokoppler kann zwei oder mehr optische Signale zu einem einzigen Ausgang kombinieren, oder der Koppler kann einen einzigen optischen Eingang nehmen und ihn auf zwei oder mehr separate Ausgänge verteilen. Hier ist ein Beispiel eines 1 × 6-Kopplers. Dieser Koppler teilt ein einzelnes Eingangssignal in sechs Ausgänge auf.
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Viele Optokoppler sind für den bidirektionalen Betrieb (BiDi) ausgelegt, wodurch derselbe Koppler entweder zum Kombinieren von Signalen oder zum Aufteilen von Signalen verwendet werden kann. In einem BiDi-Koppler kann daher jeder Port entweder ein Eingang oder ein Ausgang sein. Für eine PON-Anwendung kann ein Optokoppler, der zum Teilen eines Signals verwendet wird, als optischer Teiler bezeichnet werden .
In einem PON würde der Eingang zum Koppler zu gleichen Teilen auf die sechs Ausgänge aufgeteilt. Daten, die in den Koppler gelangen, werden an jeden Ausgang gesendet, genauso wie das Signal vom CATV-Anbieter an jeden Fernseher im passiven Kupfernetz gesendet wird. Obwohl jeder Ausgang die gleichen Informationen wie der Eingang enthält, wird die Signalstärke basierend auf der Anzahl der Ausgänge verringert. Die Anzahl der Ausgänge für eine PON-Anwendung ist begrenzt. In der Regel liegt die Grenze bei 32. Einige Anwendungen unterstützen jedoch möglicherweise mehr (bis zu 64 in FOCC ).
Aktives optisches Netzwerk
Ein aktives optisches Netzwerk ist dem zuvor beschriebenen aktiven Heim-CATV-Netzwerk sehr ähnlich. Eine optische Faser wird an einen Schalter anstelle eines Verteilungsverstärkers angeschlossen. Der Switch sendet die Daten erneut an jeden einzelnen Benutzer. Ein separates Kabel wird vom Switch zu jedem einzelnen Benutzer geführt. Diese Art von aktivem Netzwerk überwindet das Signalstärkenproblem, das mit einem passiven Netzwerk verbunden ist. Dies erhöht jedoch die Komplexität und erfordert Strom. Sollte der Wechsel fehlschlagen, würden alle Benutzer den Zugriff auf eingehende Daten verlieren. Das Gleiche gilt, wenn der Switch die Stromversorgung verliert: Der Datenfluss wird unterbrochen. Hinweis: In den aktiven optischen Netzwerken (DWDM, CATV, SDH usw.) werden auch optische Verstärker zur Verstärkung der optischen Signale verwendet .
