GPON의 전력 예산을 계산하는 방법

지폰이란?

GPON(기가비트 지원 수동 광 네트워크)은 수동 광 네트워크(PON) 제품군의 핵심 분야입니다.

GPON

이전의 EPON에 비해 GPON은 더 많은 사용자를 지원하고 최대 20km의 거리를 커버할 수 있습니다. 전송 매체로 파이버를 활용하여 32, 64, 128명 또는 그 이상의 최종 사용자를 지원할 수 있는 분산 아키텍처를 특징으로 합니다.

GPON은 더 많은 사용자를 지원합니다

광 분배 네트워크(ODN)에 의해 정의됨 GPON WDM 기술을 사용하고 단일 파이버 양방향 전송을 의무화합니다. 구현 시나리오에는 FTTH(Fiber to the Home), FTTC(Fiber to the Curb), FTTN(Fiber to the Node)이 포함됩니다. ITU-T G.902 표준은 액세스 네트워크의 아키텍처와 기능에 대한 프레임워크를 제공합니다.

광 분배 네트워크로 정의됨

ITU-T G.984.x 시리즈 표준을 기반으로 GPON은 일반적으로 64~128개의 광 스플리터 분기를 허용하고, 고대역폭, 장거리 전송을 지원하며, 저렴한 비용으로 트리플 플레이 서비스를 제공합니다. GPON은 수동적 특성으로 인해 네트워크에 활성 장치가 없으므로 유지 관리가 쉽습니다.

전송 거리와 광 스플리터 간의 관계

GPON 설계에서 중요한 요소는 광 회선 단말(OLT)과 사용자 간의 전송 거리로, 이는 시스템의 최대 허용 광 예산과 관련이 있습니다. 광 예산은 커넥터, 스플라이스, 파이버 및 광 스플리터의 손실을 포함하며, 스플리터 손실이 가장 중요합니다.

예를 들어, 일반적인 1×32 광 스플리터는 17dB에서 18dB 사이의 삽입 손실을 가질 수 있습니다. 이처럼 비교적 높은 손실에도 불구하고 스플리터는 없어서는 안 될 요소로, GPON을 경제적이고 간소화된 네트워크 솔루션으로 만듭니다.

일반적인 1x32 광 스플리터

스플리터의 손실 값은 유형(예: PLC 또는 FBT)에 따라 다릅니다. 수동 장치인 스플리터는 설치 및 사용이 쉽습니다. 그러나 스플리터 분기 수가 많을수록 광 전력 손실이 커집니다. 따라서 GPON 설계자는 분기 수가 많을수록 스플리터 손실이 증가하고 OLT와 광 네트워크 장치(ONU) 간의 최대 달성 가능 거리가 줄어들기 때문에 특정 분기 수의 스플리터를 선택하는 합리성을 신중하게 고려해야 합니다.

전력 예산의 원칙

광 통신 시스템의 전력 예산은 전기 통신의 전압과 전류가 아닌 광섬유를 통한 광 신호의 전송과 관련이 있습니다. 이는 모든 시스템 이득과 손실을 고려하며, 합리적인 전력 예산은 네트워크 복잡성과 유지 관리 문제를 줄입니다.

GPON은 OLT, ONU, 연결 파이버 및 조인트로 구성됩니다. 따라서 단일 모드 파이버, 커넥터, 수동 광 분배기, 수동 광 감쇠기 및 조인트의 손실을 고려해야 합니다. 부정확한 전력 예산 계산은 네트워크 수신기에 문제를 일으킬 수 있습니다. 과도한 전력은 감지기를 손상시킬 수 있고, 전력이 부족하면 감지기가 광 신호를 올바르게 감지하지 못하거나 데이터 감지 중에 오류율이 높아질 수 있습니다.

GPON은 OLT, ONU, 연결 광섬유 및 조인트로 구성됩니다.

송신기의 전력과 수신기의 감도는 네트워크의 잠재적 커버리지 영역을 정의하는 두 가지 중요한 매개변수입니다. 최악의 상황에서 전력 예산을 계산하면 총 네트워크 손실과 최대 커버리지 영역을 결정할 수 있습니다.

삽입 손실은 장치(예: 스플리터)의 입력과 출력 사이의 전력 차이를 말합니다. 예를 들어, 스플리터가 20dBm의 입력 전력을 수신하고 3dBm으로 출력하는 경우 삽입 손실은 17dB입니다.

전력 예산 계산 공식은 다음과 같습니다.

송신기 전력 = 수신기 감도 + 총 손실

이 공식에서 총 손실은 dB로 표현됩니다. 파이버 감쇠는 dB/km로 측정되고, 스플리터 손실, 스플라이스 손실, 커넥터 손실을 포함한 다른 손실도 dB로 표현됩니다.

일반적인 수신기 유형에는 APD(Avalanche Photodiode) 및 PIN(PIN) Photodiode가 있으며 일반적인 감도 범위는 다음과 같습니다.

  • PIN: 감도 범위는 -18dBm ~ 0dBm이고 최적값은 -7dBm입니다.
  • APD: 감도 범위는 -28 dBm ~ -8 dBm이고 최적값은 -14 dBm입니다.

레이저 기반 송신기 출력 전력의 일반적인 값은 다음과 같습니다.

  • 단거리: -3dBm
  • 중간 거리: 0 dBm
  • 장거리: +3dBm

이러한 값은 일반적인 특정 송신기 출력 전력이며, 수신기 감도는 제조업체의 제품 사양에서 확인해야 합니다.

전력 예산 계산 예

학습 과정을 단순화하기 위해 다음 매개변수를 사용하여 간단한 네트워크의 광섬유 길이를 계산할 수 있습니다.

  • 감쇠율이 0.35 dB/km인 단일 모드 광섬유.
  • 데이터시트에 따르면 스플리터 손실은 14dB입니다.
  • 광섬유에 기계적 스플라이스 2개와 커넥터 2개가 있습니다.

다른 매개변수는 다음과 같습니다.

  • 송신기 전력: 5dBm
  • 수신기 감도: -14dBm
  • 광섬유 감쇠: 0.35 dB/km

계산 공식은 다음과 같습니다.

5 = −14 + (km당 광섬유 감쇠량 × 거리 D(km) + 스플리터 손실 + 추가 손실)

두 개의 스플라이스(각각 0.1dB 손실)와 두 개의 커넥터(각각 0.75dB 손실)를 가정하면 총 추가 손실은 다음과 같습니다. 0.2dB+1.5dB=1.7dB

다음 공식에 대입합니다.

19=0.35×D+14+1.7

이 방정식을 풀면:

0.35×D=19−15.7

D=10km

따라서 OLT와 ONU 사이의 거리는 약 10km입니다.

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