Angesichts der zunehmenden Anzahl von Diensten, die über passive optische Netzwerke (PON) bereitgestellt werden, ist es entscheidend geworden, die Dienste nach Leitungsausfällen schnell wiederherzustellen. Die PON-Schutzschalttechnologie als Kernlösung zur Gewährleistung der Geschäftskontinuität verbessert die Netzwerkzuverlässigkeit erheblich, indem sie die Netzwerkunterbrechungszeit durch intelligente Redundanzmechanismen auf weniger als 50 ms reduziert.
Die Essenz vonPONDas Ziel des Protection Switching besteht darin, die Geschäftskontinuität durch eine Dual-Path-Architektur aus „Primär+Backup“ sicherzustellen.
Der Arbeitsablauf ist in drei Phasen unterteilt: Zunächst kann das System in der Erkennungsphase Glasfaserbrüche oder Geräteausfälle durch eine Kombination aus optischer Leistungsüberwachung, Fehlerratenanalyse und Heartbeat-Meldungen innerhalb von 5 ms genau identifizieren. Während der Umschaltphase wird die Umschaltaktion basierend auf einer vorkonfigurierten Strategie automatisch ausgelöst, wobei die typische Umschaltverzögerung auf 30 ms begrenzt ist. Schließlich wird in der Wiederherstellungsphase eine nahtlose Migration von 218 Geschäftsparametern wie VLAN-Einstellungen und Bandbreitenzuweisung durch die Konfigurationssynchronisierungs-Engine erreicht, sodass die Endbenutzer nichts davon mitbekommen.
Tatsächliche Einsatzdaten zeigen, dass sich durch die Einführung dieser Technologie die jährliche Unterbrechungsdauer von PON-Netzwerken von 8,76 Stunden auf 26 Sekunden reduzieren und die Zuverlässigkeit um das 1200-fache verbessern lässt. Die derzeit gängigen PON-Schutzmechanismen umfassen vier Typen, Typ A bis Typ D, und bilden ein komplettes technisches System von einfach bis fortgeschritten.
Typ A (Trunk Fiber Redundancy) nutzt das Design dualer PON-Ports auf der OLT-Seite und teilt sich MAC-Chips. Es stellt eine primäre und eine Backup-Glasfaserverbindung über einen 2:N-Splitter her und schaltet innerhalb von 40 ms um. Die Kosten für die Hardware-Transformation erhöhen sich nur um 20 % der Glasfaserressourcen und eignen sich daher besonders für Kurzstreckenübertragungen wie Campus-Netzwerke. Es ist jedoch zu beachten, dass dieses Schema auf derselben Platine Einschränkungen aufweist und ein einzelner Ausfall des Splitters zu einer Unterbrechung der Dual-Link-Verbindung führen kann.
Der fortschrittlichere Typ B (OLT-Port-Redundanz) verwendet zwei Ports unabhängiger MAC-Chips auf der OLT-Seite, unterstützt den Cold/Warm-Backup-Modus und kann auf eine Dual-Host-Architektur über OLTs hinweg erweitert werden. ImFTTHIm Szenariotest erreichte diese Lösung eine synchrone Migration von 128 ONUs innerhalb von 50 ms mit einer Paketverlustrate von 0. Sie wurde erfolgreich auf ein 4K-Videoübertragungssystem in einem provinziellen Rundfunk- und Fernsehnetzwerk angewendet.
Typ C (vollständiger Glasfaserschutz) wird über Backbone/verteilte Glasfaser-Dualpfade in Kombination mit dem Design des ONU-Dual-Optikmoduls eingesetzt, um einen End-to-End-Schutz für Finanzhandelssysteme zu gewährleisten. Bei Börsen-Stresstests wurde eine Fehlerbehebung von 300 ms erreicht, wodurch der Standard für Interrupt-Toleranzen von weniger als einer Sekunde für Wertpapierhandelssysteme vollständig erfüllt wurde.
Der höchste Typ D (Hot-Backup des gesamten Systems) verfügt über ein Design nach Militärstandard mit doppelter Steuerung und Dual-Plane-Architektur für OLT und ONU und unterstützt eine dreischichtige Redundanz von Glasfaser/Port/Stromversorgung. Ein Einsatzfall eines 5G-Basisstations-Backhaul-Netzwerks zeigt, dass die Lösung in extremen Umgebungen von -40 °C immer noch eine Schaltleistung von 10 ms aufrechterhalten kann, mit einer jährlichen Unterbrechungszeit von 32 Sekunden, und die Zertifizierung nach Militärstandard MIL-STD-810G bestanden hat.
Um eine nahtlose Umschaltung zu erreichen, müssen zwei große technische Herausforderungen bewältigt werden:
Bei der Konfigurationssynchronisierung verwendet das System eine Technologie zur differenziellen inkrementellen Synchronisierung, um die Konsistenz von 218 statischen Parametern wie VLAN- und QoS-Richtlinien sicherzustellen. Gleichzeitig synchronisiert es dynamische Daten wie die MAC-Adresstabelle und den DHCP-Lease über einen schnellen Wiedergabemechanismus und übernimmt nahtlos Sicherheitsschlüssel basierend auf dem AES-256-Verschlüsselungskanal.
Für die Phase der Dienstwiederherstellung wurde ein dreifacher Garantiemechanismus entwickelt: ein schnelles Erkennungsprotokoll, um die ONU-Neuregistrierungszeit auf 3 Sekunden zu verkürzen, ein intelligenter Drainage-Algorithmus auf SDN-Basis, um eine präzise Verkehrsplanung zu erreichen, und eine automatische Kalibrierung mehrdimensionaler Parameter wie optische Leistung/Verzögerung.
Veröffentlichungszeit: 19. Juni 2025