Réseau optique passif (PON) : atténuation optique et estimations de distance

Dans les années 1980, avec l'essor de la technologie informatique et multimédia, de plus en plus de personnes ont commencé à posséder des ordinateurs et à utiliser le réseau (LAN ou Internet), de sorte que les services de communication de données ont commencé à émerger et la demande d'accès à Internet a émergé. Alors que la fibre optique est devenue un nouveau moyen de communication, la chaîne de l'industrie de la communication optique prenait de plus en plus forme. A la fin des années 1980, pour appliquer la fibre optique aux services d'accès haut débit, PON (Réseau Optique Passif) la technologie a commencé à émerger. 

 

PON fait référence au réseau optique passif. Le système PON doit inclure un réseau de distribution optique (ODN), terminal de ligne optique (OLT), ainsi que unité de réseau optique (ONU). Premièrement, ODN est un FTTH (fibre jusqu'au domicile) réseau optique basé sur un équipement PON, qui fournit un canal de transmission optique entre OLT et ONU. ODN ne contient aucun composant électronique ni alimentation électronique. ODN est composé de composants passifs tels qu'un séparateur optique, il n'a donc pas besoin d'équipement électronique actif coûteux. Un réseau optique passif (PON) se compose d'un OLT installé dans la station de contrôle centrale et de plusieurs ONU installées sur le site de l'utilisateur. PON est la future direction de développement du réseau d'accès.

Schéma fonctionnel du système PON

Différence entre dB et dBm

L'atténuation d'un signal lumineux lorsqu'il se propage le long d'une fibre est une considération importante dans la conception d'un système de communication optique ; le degré d'atténuation joue un rôle majeur dans la détermination de la distance de transmission maximale entre un émetteur et un récepteur ou un amplificateur en ligne.

 

En ingénierie des communications, l'amplitude de la puissance est généralement exprimée en valeur dBm, qui est une mesure logarithmique et est définie en décibels par rapport au niveau de puissance de 1 mW, c'est-à-dire que le dBm représente les décibels par milliwatt. C'est une unité sans dimension qui spécifie en fait le rapport de puissance plutôt que la puissance exacte.

La formule du dBm est la suivante :

dBm = 10 * log(P / 1mW), « P » représente la puissance en watts.

 

Il convient de mentionner ici que dBm et dB sont différents, dB est défini comme la différence de puissance ou d'intensité du signal entre deux points donnés.

La formule du dB est la suivante :

dB = 10 log (P1 / P2), « P1 » est l'intensité de puissance du premier point et P2 est l'intensité de puissance du deuxième point.

 

En résumé, dBm est une unité de mesure absolue et dB représente un nombre relatif qui indique une augmentation ou une diminution de la force du signal. DBm représente la mesure absolue de la force du signal à un point donné (par rapport à 1 mw). De plus, dB et dBm fonctionnent différemment dans les réseaux à fibre optique : la puissance optique est souvent mesurée en DBM, tandis que l'atténuation, la perte et la perte d'insertion de la fibre optique sont exprimées en dB.

 

 ♦ Comment calculer l'optique atténuation dans un réseau optique passif (PON) ?

Dans les équipements PON, la valeur d'atténuation maximale de l'OLT est comprise entre 22 et 25 dB, ce qui signifie que la valeur d'atténuation ne peut pas dépasser 25 dB.

 

spéc. de PLC Splitter	Valeur typique de la perte d'insertion	Plage de déviation maximale entre les ports	Instrument d'essai
1:2 50%-50%	3.4 dB	0.4 dB	Compteur de puissance optique
1:2 5%-95%	11.8 dB : 0.6 dB	0.4 dB	Compteur de puissance optique
1:2 10%-90%	10.4 dB : 0.9 dB	0.4 dB	Compteur de puissance optique
1:2 20%-80%	7.4 dB : 1.3 dB	0.4 dB	Compteur de puissance optique
1:2 30%-70%	5.6 dB : 1.9 dB	0.4 dB	Compteur de puissance optique
1:2 40%-60%	4.4 dB : 2.6 dB	0.4 dB	Compteur de puissance optique
1:4 division égale	7.2 dB	0.8 dB	Compteur de puissance optique
1:8 division égale	10.7 dB	1.7 dB	Compteur de puissance optique
1:16 division égale	14.8 dB	2.0 dB	Compteur de puissance optique
1:32 division égale	17.8 dB	2.5 dB	Compteur de puissance optique

 

L'atténuation du répartiteur PLC 1:2 est de 3.01 dB

L'atténuation du répartiteur PLC 1:8 est de 9.03 dB

L'atténuation du répartiteur PLC 1:16 est de 12.04 dB

L'atténuation du répartiteur PLC 1:32 est de 15.05 dB

L'atténuation du répartiteur PLC 1:64 est de 18.06 dB

 

 ♦ Comment choisir des modules optiques et calculer la puissance optique?

Le réseau optique passif (PON) utilise différentes modules optiques pour prendre en charge différentes classes d'ODN.

 

Les modules optiques utilisés pour EPON sont les suivants :

• 1000BASE-PX20, permettant une perte d'insertion de canal de 24 dB, prenant en charge un rapport de division optique maximal de 1:32, les nouveaux équipements d'approvisionnement ne sont plus configurés avec les modules optiques EPON OLT PX20.
• 1000BASE-PX20 +, permettant une perte d'insertion de canal de 28 dB, prenant en charge un rapport de division optique maximal de 1: 64, l'approvisionnement actuel en équipements EPON est configuré en modules optiques EPON OLT PX20 +.

 

Les modules optiques utilisés pour GPON sont les suivants :

• Classe B +, la perte d'insertion de canal est de 28 dB et le rapport de division optique maximal est de 1:64. À l'heure actuelle, les appareils GPON sont généralement équipés de modules optiques GPON OLT classe B + ;
• La classe C + permet une perte d'insertion de canal de 32 dB et prend en charge un rapport de division optique maximal de 1:128. À l'heure actuelle, GPON OLT classe C + modules optiques sont matures et seront bientôt vulgarisés.
• La classe C++ permet une perte d'insertion de canal de 32 dB et prend en charge un rapport de division optique maximal de 1:128. Le module optique GPON OLT classe C++ n'a pas été largement utilisé.

 

Dans le processus de déploiement FTTH, les équipements OLT et ONU doivent adopter des modules optiques non inférieurs aux niveaux px20 + (EPON) et classe C + (GPON), et l'atténuation de la liaison par câble optique de l'extrémité OLT à l'extrémité ONU doit être pas plus de 28dB.

 

Calculez la puissance optique

             Veuillez vous référer au tableau suivant :

 

Technologie PON.	Module optique	BTA			ONU			Prédiction de puissance obtenue		Coût du canal optique		Perte d'insertion maximale de PON
		Puissance d'émission		Pire sensibilité de réception	Puissance d'émission		Pire sensibilité de réception
		MIN	MAX		MIN	MAX		Lien vers le bas	Uplink	Lien vers le bas	Uplink	Lien vers le bas	Uplink
		dBm	dBm	dBm	dBm	dBm	dBm	dB	dB	dB	dB	dB	dB
EPON	PX20	2	7	- 27	-1	4	- 24	26	26	2.5	2	23.5	24
	PX20 +	2.5	7	- 30	0	4	- 27	29.5	30	1.5	2	28	28
GPON	Classe B +	1.5	5	- 28	0.5	5	- 27	28.5	28.5	0.5	0.5	28	28
	Classe C +	3	7	- 32	0.5	5	- 30	33	32.5	1	0.5	32	32

Remarque : L'indice ci-dessus est la perte d'insertion maximale du système PON calculée en prenant la valeur minimale de la puissance optique émise par le module optique en utilisant le principe de la pire valeur.

 

♦ Comment calculer la distance de transmission de un réseau optique passif (PON)?

Prenons un exemple pour voir comment calculer la distance de transmission de PON :

Étape 1. Le réseau GPON est adopté et le module optique est de classe C + (la perte d'insertion maximale est de 32 dB).

Étape 2. Selon la conception de 1:128, le répartiteur API principal est de 1:8 (perte d'insertion 10.5 db), le répartiteur API secondaire est de 1:16 (perte d'insertion 13.8 db) et la perte d'insertion totale de l'API le séparateur est de 24.3 db.

Étape 3. La perte d'insertion totale de l'union est de 0.5 × 4＋0.25 × 4＝3dB.

Étape 4. L'âme du câble optique de jonction et de distribution est G.652D et l'âme du câble optique d'entrée est G.657A, sans perte supplémentaire.

Étape 5. Il est calculé en fonction du coefficient d'atténuation (y compris la connexion fixe) de 0.4 db/km dans le sens montant (1310 nm).

Étape 6. Marge de maintenance de ligne : 2.5 dB.

Étape 7. La distance de transmission finale sera : L (32-24.3-3-2.5) / 0.4 = 5.5 km.