パッシブ光ネットワーク（PON）：光減衰と距離の推定

1980年代には、コンピュータとマルチメディア技術の台頭により、ますます多くの人々がコンピュータを所有し始め、ネットワーク（LANまたはインターネット）も使用し始めたため、データ通信サービスが出現し始め、インターネットアクセスの需要が出現しました。 光ファイバが新しい通信媒体として登場するにつれて、光通信業界のチェーンはますます形作られてきました。 1980年代の終わりまでに、ブロードバンドアクセスサービスに光ファイバーを適用するために、 PON（パッシブ光ネットワーク） テクノロジーが出現し始めました。 

 

PONは受動光ネットワークを指します。 PONシステムには 配電網（ODN）, 光回線端末 (OLT)、 & 光ネットワークユニット（ONU）。 まず、ODNは FTTH（家庭へのファイバー） OLT と ONU 間の光伝送チャネルを提供する PON 機器に基づく光ネットワーク。 ODN には、電子部品や電子電源は含まれていません。 ODN は、光スプリッターなどの受動部品で構成されているため、高価な能動電子機器は必要ありません。 パッシブ光ネットワーク (PON) は、中央制御局に設置された OLT と、ユーザーのサイトに設置された複数の ONU で構成されます。 PON は、アクセス ネットワークの将来の発展方向です。

PONシステムのブロック図

♦dBとdBmの違い

光信号がファイバに沿って伝搬するときの光信号の減衰は、光通信システムの設計において重要な考慮事項です。 減衰の程度は、送信機と受信機またはインライン増幅器の間の最大伝送距離を決定する上で主要な役割を果たします。

 

通信エンジニアリングでは、電力の大きさは通常、対数測定であるdBm値として表され、1mWの電力レベルに対するデシベルとして定義されます。つまり、dBmはミリワットあたりのデシベルを表します。 これは、正確な電力ではなく、実際に電力比を指定する無次元の単位です。

dBmの式は次のとおりです。

dBm = 10 * log（P / 1mW）、「P」はワット単位の電力を表します。

 

ここで、dBmとdBは異なり、dBは、任意のXNUMXつのポイント間の電力または信号強度の差として定義されることに注意してください。

dBの式は次のとおりです。

dB = 10 log（P1 / P2）、「P1」は最初のポイントの電力強度、P2はXNUMX番目のポイントの電力強度です。

 

要約すると、dBm は測定の絶対単位であり、dB は信号強度の増加または減少を示す相対数を表します。 DBm は、特定のポイントでの信号強度の絶対測定値を表します (1mw に対する相対値)。 さらに、光ファイバ ネットワークでは dB と dBm の機能が異なります。多くの場合、光パワーは DBM で測定されますが、光ファイバの減衰、損失、および挿入損失は dB で表されます。

 

 ♦ 光学の計算方法 受動光ネットワーク（PON）の減衰？

PON 機器では、OLT の最大減衰値は 22 ～ 25dB です。つまり、減衰値は 25dB を超えることはできません。

 

スペックPLCスプリッタの	挿入損失の典型的な値	ポート間の最大偏差範囲	テスト機器
1:2 50%-50%	3.4 dB	0.4 dB	光パワーメータ
1:2 5%-95%	11.8 dB：0.6 dB	0.4 dB	光パワーメータ
1:2 10%-90%	10.4 dB：0.9 dB	0.4 dB	光パワーメータ
1:2 20%-80%	7.4 dB：1.3 dB	0.4 dB	光パワーメータ
1:2 30%-70%	5.6 dB：1.9 dB	0.4 dB	光パワーメータ
1:2 40%-60%	4.4 dB：2.6 dB	0.4 dB	光パワーメータ
1:4等分	7.2 dB	0.8 dB	光パワーメータ
1:8等分	10.7 dB	1.7 dB	光パワーメータ
1:16等分	14.8 dB	2.0 dB	光パワーメータ
1:32等分	17.8 dB	2.5 dB	光パワーメータ

 

1：2PLCスプリッタの減衰は3.01dBです

1：8PLCスプリッタの減衰は9.03dBです

1：16PLCスプリッタの減衰は12.04dBです

1：32PLCスプリッタの減衰は15.05dBです

1：64PLCスプリッタの減衰は18.06dBです

 

 ♦ 光モジュールの選択方法と光パワーの計算方法?

パッシブ光ネットワーク（PON）は異なるものを使用します 光モジュール さまざまなクラスのODNをサポートします。

 

①EPONに使用されている光モジュールは次のとおりです。

• 1000BASE-PX20、24dBのチャネル挿入損失を可能にし、1：32の最大光分割比をサポートし、新しい調達機器はEPON OLTPX20光モジュールで構成されなくなりました。
• 1000BASE-PX20+、チャネル挿入損失 28dB、最大光分岐比 1:64 をサポート、現在調達している EPON 機器は EPON OLT PX20+ 光モジュールで構成されています。

 

②GPONで使用している光モジュールは以下のとおりです。

• クラスB +、チャネル挿入損失は28dB、最大光分割比は1:64です。 現在、GPONデバイスには一般的にGPONOLTクラスB +光モジュールが装備されています。
• クラスC +は、32dBのチャネル挿入損失を許容し、1：128の最大光分割比をサポートします。 現在、GPON OLT クラスC +光モジュール 成熟しており、まもなく普及する予定です。
• クラスC ++は、32dBのチャネル挿入損失を許容し、1：128の最大光分割比をサポートします。 GPONOLTクラスC ++光モジュールは広く使用されていません。

 

FTTH 展開の過程で、OLT および ONU 機器は、px20 + (EPON) およびクラス C + (GPON) レベル以上の光モジュールを採用する必要があり、OLT 端から ONU 端への光ケーブル リンクの減衰は、 28dB を超えないようにしてください。

 

③光パワーを計算する

             次の表を参照してください。

 

PONTech。	光モジュール	OLT			国連			得られた電力予測		光チャネルのコスト		PONの最大挿入損失
		排出電力		最悪の受信感度	排出電力		最悪の受信感度
		MIN	MAX		MIN	MAX		ダウンリンク	アップリンク	ダウンリンク	アップリンク	ダウンリンク	アップリンク
		dBmの	dBmの	dBmの	dBmの	dBmの	dBmの	dB	dB	dB	dB	dB	dB
エポン	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	クラスB +	1.5	5	-28	0.5	5	-27	28.5	28.5	0.5	0.5	28	28
	クラスC +	3	7	-32	0.5	5	-30	33	32.5	1	0.5	32	32

注：上記の指標は、最悪の値の原理を使用して、光モジュールによって放出される光パワーの最小値をとることによって計算されたPONシステムの最大挿入損失です。

 

♦の伝送距離の計算方法 パッシブ光ネットワーク（PON)?

PONの伝送距離を計算する方法を確認するために例を見てみましょう。

ステップ1.GPONネットワークが採用され、光モジュールはクラスC +です（最大挿入損失は32dBです）。

ステップ2：1の設計によれば、プライマリPLCスプリッタは128：1（挿入損失8db）、セカンダリPLCスプリッタは10.5:1（挿入損失16db）、およびPLCの合計挿入損失です。スプリッターは13.8dbです。

ステップ3.ユニオンの総挿入損失は0.5×4 ＋ 0.25×4 ＝ 3dBです。

ステップ4.トランクおよび配電用光ケーブルのコアはG.652Dであり、引き込み式光ケーブルのコアはG.657Aであり、追加の損失はありません。

ステップ5.アップリンク方向（0.4nm）で1310db / kmの減衰係数（固定接続を含む）に従って計算されます。

ステップ6.ラインメンテナンスマージン：2.5dB。

ステップ7.最終的な伝送距離は次のようになります：L≤（32-24.3-3-2.5）/ 0.4 = 5.5km。