ONT vs. Router: Hauptunterschiede bei FTTH-Geräten

Als Fiber to the Home (FTTH) immer beliebter werden, fühlen sich viele Nutzer oft verwirrt über die funktionalen Grenzen zwischen ONT (Optical Network Terminal) und Router beim Aufbau von Heimnetzwerken. Obwohl diese beiden Geräte Schlüsselkomponenten von FTTH-Netzwerken sind, unterscheiden sie sich in Bezug auf die technischen Prinzipien, die funktionale Positionierung und die Anwendungsszenarien erheblich. In diesem Artikel werden die Hauptunterschiede zwischen den beiden Geräten unter verschiedenen Gesichtspunkten, wie z. B. der technischen Architektur, den Leistungsparametern und den praktischen Anwendungen, eingehend analysiert, und es werden typische Nutzungsszenarien von Heimnetzwerken kombiniert, um den Benutzern ein klares Verständnis dafür zu vermitteln, wie die Gerätekonfiguration optimiert werden kann, um das Netzwerkerlebnis zu verbessern.

Inhaltsübersicht

• I. FTTH-Netzarchitektur: Die Positionierung von ONT und Router
• II. Unterschiede in den technischen Grundsätzen: Von der Signalumwandlung zum Netzmanagement
  • (1) FTTH-Signalverarbeitung und Übertragungsprotokolle
  • (2) Hardware-Architektur und Funktionsmodule
• III. Funktionaler Vergleich: Arbeitsteilung im Netz von der Zugangsschicht bis zur Benutzerseite
  • (1) Kernfunktions-Differenztabelle
  • (2) Szenariobasierte Funktionsanalyse
• IV. Leistungsparameter und Auswirkungen auf die Benutzerfreundlichkeit
  • (1) Geschwindigkeit und Latenzleistung
  • (2) Erfassungsbereich und Wanddurchdringungsfähigkeit
• V. Häufige Probleme und Fehlersuche
  • (1) Probleme, die durch die Verwechslung von Gerätefunktionen verursacht werden
  • (2) Fehlerbehebungsprozess
• VII. Zukünftige Entwicklung der FTTH-Technologie: Der Integrationstrend von ONT und Router

I. FTTH-Netzarchitektur: Die Positionierung von ONT und Router

Das FTTH-Netz basiert auf einer dreistufigen Architektur aus "Optical Line Terminal (OLT) - Optical Distribution Network (ODN) - Optical Network Terminal (ONT)", wobei das ONT als Konvertierungsknotenpunkt zwischen optischen und elektrischen Signalen die Schlüsselfunktion der Zugangsschicht übernimmt. Mainstream-Betreiber wie Verizon Fios und AT&T Fiber setzen ONT-Geräte in der Regel in den Häusern der Nutzer ein, um optische Signale, die über Glasfasern übertragen werden, in Ethernet- oder Wi-Fi-Signale umzuwandeln. Der Router, der zum benutzerseitigen Netzwerkgerät gehört, hat die Kernfunktionen der Weiterleitung und Weitergabe von Datenpaketen, der Network Address Translation (NAT) und der Verwaltung von Verbindungen mit mehreren Geräten.

Nehmen wir als Beispiel eine typische Familie. Wenn die Techniker von Verizon die Verlegung der FTTH-Leitung abgeschlossen haben, installieren sie ein ONT-Gerät im Flur oder im Arbeitszimmer, das über eine SC/APC-Glasfaserschnittstelle mit dem Glasfaserkabel im Freien verbunden ist und 1-4 RJ45-Ethernet-Ports und Sprachschnittstellen bietet. Wenn die Nutzer zu diesem Zeitpunkt eine vollständige Wi-Fi-Abdeckung zu Hause erreichen wollen, müssen sie in der Regel zusätzlich einen drahtlosen Router anschließen und das vom ONT ausgegebene Netzwerksignal über den WAN-Port an den Router weiterleiten, der es dann über Wi-Fi- oder LAN-Ports an Endgeräte wie Mobiltelefone und Smart-TVs verteilt. Dieser kombinierte Modus "ONT + Router" stellt die Standardkonfiguration von FTTH-Heimnetzwerken dar.

II. Unterschiede in den technischen Grundsätzen: Von der Signalumwandlung zum Netzmanagement

(1) FTTH-Signalverarbeitung und Übertragungsprotokolle

Die Kerntechnologie von ONT liegt in der Umwandlung von optischen in elektrische Signale, die optische Transceivermodule (z. B. 1310nm/1490nm Dual-Wellenlängen-Transceiver) und Physical-Layer-Chips integriert, die optischen Zugangsstandards wie GPON (G.984) oder EPON (IEEE 802.3ah) folgen. Der GPON ONT kann beispielsweise eine Downstream-Rate von 2,5 Gbit/s und eine Upstream-Rate von 1,25 Gbit/s erreichen, was den von der Federal Communications Commission (FCC) definierten Anforderungen für den Gigabit-Breitbandzugang entspricht. Der Router, der auf dem IP-Protokollstapel basiert, empfängt IP-Datenpakete, die vom ONT über den WAN-Port (in der Regel eine 10/100/1000-Mbps-Ethernet-Schnittstelle) ausgegeben werden, und realisiert dann die Weiterleitung von Datenpaketen durch den Routing-Tabellenalgorithmus.

(2) Hardware-Architektur und Funktionsmodule

Das Hardware-Design des ONT konzentriert sich mehr auf die optische Signalverarbeitung, und seine Kernkomponenten umfassen:

• Optisches Modul: zuständig für den Empfang und die Übertragung von optischen Signalen
• Media Access Control (MAC)-Chip: verarbeitet GPON/EPON-Protokolle
• Stromversorgungsmodul: unterstützt DC 12V oder POE-Stromversorgung (einige Modelle)

Die Hardware-Architektur des Routers ist komplexer und umfasst in der Regel mehrere Komponenten:

• CPU: z. B. Qualcomm IPQ8074 oder Broadcom BCM4908, zuständig für die Verarbeitung von Datenpaketen
• Speicher und Flash: Firmware ausführen und Konfigurationen speichern
• Drahtloses Funkfrequenzmodul: unterstützt Standards wie Wi-Fi 6 (802.11ax)
• Netzwerk-Switching-Chip: verwaltet die Datenweiterleitung der LAN-Anschlüsse

Nehmen wir den Netgear Nighthawk RAX80 Router als Beispiel: Seine 1,8 GHz Quad-Core-CPU kann die Netzwerkanfragen von mehr als 200 Geräten gleichzeitig verarbeiten, während die CPU-Rechenleistung des ONT in der Regel nur für die grundlegende Protokollverarbeitung verwendet wird, und es besteht ein wesentlicher Unterschied in der Positionierung der Hardwareleistung zwischen den beiden.

III. Funktionaler Vergleich: Arbeitsteilung im Netz von der Zugangsschicht bis zur Benutzerseite

(1) Kernfunktions-Differenztabelle

(2) Szenariobasierte Funktionsanalyse

Im 4K-Medienstreaming-Szenario von Familien ist der ONT für die Umwandlung des über die Glasfaser übertragenen 4K-Videostroms (etwa 50 Mbps Bitrate) in ein Ethernet-Signal verantwortlich, während der Router die Aufgabe der gleichzeitigen Übertragung mehrerer Geräte übernimmt. Wenn Benutzer beispielsweise Netflix 4K-Inhalte auf dem Apple TV im Wohnzimmer ansehen, ein Zoom-Meeting auf dem iPad im Schlafzimmer abhalten und gleichzeitig die Firmware des intelligenten Kühlschranks in der Küche aktualisieren, priorisiert die QoS-Funktion (Quality of Service) des Routers den Video- und Sprachverkehr, um 卡顿 zu vermeiden. Der ONT fungiert in diesem Prozess nur als Signalumwandlungsknoten und ist nicht an der Verkehrsplanung beteiligt.

Ein weiteres typisches Szenario ist das Netzwerk des Heimbüros. Viele Außendienstmitarbeiter müssen sich über VPN mit dem Firmenserver verbinden. Zu diesem Zeitpunkt kann die VPN-Serverfunktion des Routers (z. B. OpenVPN oder WireGuard) einen sicheren Fernzugriff realisieren, während der ONT nicht über solche hochentwickelten Protokollverarbeitungsfunktionen verfügt. Laut Cisco-Forschungsdaten können Router, die mit Hardware-VPN-Beschleunigungschips ausgestattet sind, die VPN-Übertragungsraten um 300% erhöhen, was eine Funktion ist, die ONT überhaupt nicht erreichen kann.

IV. Leistungsparameter und Auswirkungen auf die Benutzerfreundlichkeit

(1) Geschwindigkeit und Latenzleistung

Der Geschwindigkeitsengpass von ONT tritt normalerweise im optischen Modul und der MAC-Schicht auf. Nehmen wir das übliche GPON ONT als Beispiel: Die theoretische maximale Downstream-Rate beträgt 2,5 Gbps, aber je nach ODN-Splitting-Verhältnis (z. B. 1:32) liegt die tatsächliche Rate auf der Benutzerseite bei 500 Mbps-1 Gbps.

Was die Latenz betrifft, so liegt die Verarbeitungslatenz des ONT in der Regel unter 1 ms und gehört zur Latenz der physikalischen Schicht, während die Latenz des Routers von der CPU-Verarbeitungsleistung und der Firmware-Optimierung beeinflusst wird. Bei der Verwendung eines einfachen Routers (z. B. des vom Betreiber bereitgestellten Wi-Fi-All-in-One-Geräts) für Online-Spiele kann beispielsweise eine zusätzliche Latenz von 20-30 ms entstehen, während ein professioneller Gaming-Router die Latenz durch Hardware-Beschleunigung auf 5 ms begrenzen kann.

(2) Erfassungsbereich und Wanddurchdringungsfähigkeit

Obwohl einige ONTs über integrierte Wi-Fi-Funktionen verfügen, können ihr Antennendesign und ihre Sendeleistung (in der Regel ≤100mW) nur einen einzigen Raum abdecken. Professionelle Router können durch ein Multi-Antennen-Design (z. B. 4×4 MIMO) und High-Gain-Antennen (über 5dBi) eine vollständige Abdeckung von 200-300 Quadratmetern in Wohnhäusern erreichen. In tatsächlichen Tests kann der Netgear Orbi RBK852 Mesh-Router ein nahtloses Roaming von der Garage bis zum Hinterhof in einer zweistöckigen Villa erreichen, während das im ONT eingebaute Wi-Fi-Signal um 50% gedämpft wird, nachdem es eine tragende Wand passiert hat.

V. Häufige Probleme und Fehlersuche

(1) Probleme, die durch die Verwechslung von Gerätefunktionen verursacht werden

Viele Benutzer verwenden das ONT fälschlicherweise als Router, was zu den folgenden Problemen führt:

• Fall 1: Herr Zhang, ein Nutzer aus New York, beschwerte sich, dass die Geschwindigkeit des FTTH-Netzes nicht dem Standard entsprach. Nach einem Test stellte sich heraus, dass er direkt das eingebaute Wi-Fi des ONT verwendete und der Wi-Fi-Chip des ONT nur 802.11n mit einer Höchstgeschwindigkeit von 150Mbps unterstützte, was nicht die Leistung des 500Mbps-Pakets erreichen konnte. Nach dem Austausch gegen ein WIFI6-ONT stieg die gemessene Geschwindigkeit auf 480 Mbps.
• Fall 2: Frau Li, eine Familienanwenderin aus Los Angeles, konnte keine Portweiterleitung zum Aufbau eines Heim-NAS einrichten, weil der von ihr verwendete ONT die NAT-Funktion nicht unterstützte und die entsprechende Konfiguration im Router vorgenommen werden musste.

(2) Fehlerbehebungsprozess

Beim Auftreten von Netzwerkproblemen können die folgenden Schritte zur Lokalisierung von Gerätefehlern verwendet werden:

1. Verbinden Sie den LAN-Anschluss des ONT mit einem Netzwerkkabel direkt mit dem Computer, um die Netzwerkgeschwindigkeit zu testen (schließen Sie Routerprobleme aus).
2. Melden Sie sich an der ONT-Verwaltungsschnittstelle an (normalerweise 192.168.1.1 oder die vom Betreiber angegebene IP) und prüfen Sie die optische Leistung (normaler Bereich -8dBm bis -28dBm)
3. Wenn sich der ONT im normalen Zustand befindet, überprüfen Sie die Routerkonfiguration: ob der WAN-Port eine IP-Adresse erhält, ob DHCP aktiviert ist und ob die QoS-Einstellung angemessen ist.

VII. Zukünftige Entwicklung der FTTH-Technologie: Der Integrationstrend von ONT und Router

Mit der Entwicklung von Wi-Fi 7 (802.11be) und 10G-PON-Technologien ist die Geräteintegration zu einem neuen Trend geworden. Hersteller wie Huawei und ZTE haben integrierte Geräte auf den Markt gebracht, die 10G-PON ONT- und Wi-Fi 7-Funktionen vereinen (z. B. Huawei OptiXstar V864), deren integrierte Quad-Core-CPU mit 1,5 GHz gleichzeitig die optische Signalumwandlung und die drahtlose Hochgeschwindigkeitsübertragung übernehmen kann. Es wird erwartet, dass dieses integrierte Gerät im Jahr 2025 mehr als 30% des US-amerikanischen FTTH-Marktes ausmachen wird und sich besonders für die Einrichtung von All-in-One-Smart-Home-Netzwerken in neuen Wohnhäusern eignet.

Für bestehende FTTH-Netze ist der "professionelle ONT + Hochleistungsrouter" jedoch immer noch die optimale Lösung. Bei der Aufrüstung von Geräten können die Nutzer Routern mit zwei 2,5-Gbit/s-Netzwerkanschlüssen (z. B. Netgear Nighthawk RAX200) den Vorzug geben, um Platz für künftige 10G-PON-Aufrüstungen zu schaffen.

Durch ein tiefes Verständnis der technischen Unterschiede und Anwendungsszenarien von ONT und Router können FTTH-Benutzer Heimnetzwerke wissenschaftlich fundierter konfigurieren und das Leistungspotenzial von Glasfaser-Breitband vollständig ausschöpfen. Ob 4K-Medienstreaming, Remote-Office oder Smart-Home-Verbindung - die richtige Geräteauswahl und -anpassung sind der Schlüssel zur Verbesserung der Netzwerkerfahrung. Beim Kauf von Geräten empfiehlt es sich, die Größe des Hauses, die Anzahl der Online-Geräte und spezifische Anwendungsszenarien zu kombinieren, um die Lösung mit der besten Kostenleistung auszuwählen und Leistungsverluste durch Funktionsverwirrung zu vermeiden.

Schließlich gibt es eine Lösung, bei der die ONU klein und leistungsstark ist und an einen Router oder Switch angeschlossen wird. Diese Lösung heißt XPON STICK/XGSPON STICK， nimmt nur wenig Platz in Anspruch und reduziert die Anzahl der Glasfaserkabel.Router + SFP PON ONU = ONT