Пассивная оптическая сеть (PON): оптическое затухание и оценки расстояния

В 1980-х годах, с появлением компьютерных и мультимедийных технологий, все больше людей стали владеть компьютерами, а также начали использовать сеть (локальную сеть или Интернет), поэтому начали появляться услуги передачи данных и возник спрос на доступ в Интернет. По мере появления оптического волокна в качестве нового средства связи цепочка индустрии оптической связи все больше обретала форму. К концу 1980-х годов, чтобы применить оптическое волокно к услугам широкополосного доступа, PON (пассивная оптическая сеть) технологии начали появляться. 

 

PON относится к пассивной оптической сети. Система PON должна включать оптическая распределительная сеть (ODN), терминал оптической линии (OLT), и блок оптической сети (ONU). Во-первых, ODN — это FTTH (оптоволокно до дома) оптическая сеть на базе оборудования PON, которая обеспечивает оптический канал передачи между OLT и ONU. ODN не содержит никаких электронных компонентов и электронного блока питания. ODN состоит из пассивных компонентов, таких как оптический разветвитель, поэтому для него не требуется дорогостоящее активное электронное оборудование. Пассивная оптическая сеть (PON) состоит из OLT, установленного на центральной станции управления, и нескольких ONU, установленных на сайте пользователя. PON — это будущее направление развития сети доступа.

Блок-схема системы PON

♦ Разница между дБ и дБм

Затухание светового сигнала при его распространении по волокну является важным фактором при проектировании системы оптической связи; степень затухания играет важную роль в определении максимального расстояния передачи между передатчиком и приемником или линейным усилителем.

 

В технике связи величина мощности обычно выражается в виде значения дБм, которое является логарифмической мерой и определяется как децибелы относительно уровня мощности 1 мВт, то есть дБм представляет децибелы на милливатт. Это безразмерная единица, которая на самом деле определяет коэффициент мощности, а не точную мощность.

Формула для дБм выглядит следующим образом:

дБм = 10 * log (P / 1 мВт), «P» представляет мощность в ваттах.

 

Здесь следует отметить, что дБм и дБ различаются, дБ определяется как разница в мощности или силе сигнала между любыми двумя заданными точками.

Формула для дБ выглядит следующим образом:

дБ = 10 log (P1 / P2), «P1» — мощность мощности первой точки, а P2 — мощность мощности второй точки.

 

Таким образом, дБм — это абсолютная единица измерения, а дБ представляет собой относительное число, указывающее на увеличение или уменьшение уровня сигнала. DBm представляет собой абсолютную меру мощности сигнала в данной точке (относительно 1 мВт). Кроме того, в оптоволоконных сетях дБ и дБм функционируют по-разному: оптическая мощность часто измеряется в DBM, а затухание, потери и вносимые потери оптического волокна выражаются в дБ.

 

 ♦ Как рассчитать опт. затухание в пассивной оптической сети (PON)?

В оборудовании PON максимальное значение затухания OLT составляет 22-25 дБ, что означает, что значение затухания не может превышать 25 дБ.

 

спец. разветвителя ПЛК	Типичное значение вносимых потерь	Максимальный диапазон отклонения между портами	Инструмент тестирования
1:2 50%-50%	3.4 дБ	0.4 дБ	Измеритель оптической мощности
1:2 5%-95%	11.8 дБ : 0.6 дБ	0.4 дБ	Измеритель оптической мощности
1:2 10%-90%	10.4 дБ : 0.9 дБ	0.4 дБ	Измеритель оптической мощности
1:2 20%-80%	7.4 дБ : 1.3 дБ	0.4 дБ	Измеритель оптической мощности
1:2 30%-70%	5.6 дБ : 1.9 дБ	0.4 дБ	Измеритель оптической мощности
1:2 40%-60%	4.4 дБ : 2.6 дБ	0.4 дБ	Измеритель оптической мощности
1:4 равное деление	7.2 дБ	0.8 дБ	Измеритель оптической мощности
1:8 равное деление	10.7 дБ	1.7 дБ	Измеритель оптической мощности
1:16 равное деление	14.8 дБ	2.0 дБ	Измеритель оптической мощности
1:32 равное деление	17.8 дБ	2.5 дБ	Измеритель оптической мощности

 

Затухание сплиттера ПЛК 1:2 составляет 3.01 дБ.

Затухание сплиттера ПЛК 1:8 составляет 9.03 дБ.

Затухание сплиттера ПЛК 1:16 составляет 12.04 дБ.

Затухание сплиттера ПЛК 1:32 составляет 15.05 дБ.

Затухание сплиттера ПЛК 1:64 составляет 18.06 дБ.

 

 ♦ Как выбрать оптические модули и рассчитать оптическую мощность?

Пассивная оптическая сеть (PON) использует различные оптические модули для поддержки различных классов ODN.

 

① Оптические модули, используемые для EPON, следующие:

• 1000BASE-PX20, допускающий вносимые потери в канале 24 дБ и поддерживающий максимальный коэффициент оптического разделения 1:32, новое закупочное оборудование больше не конфигурируется с оптическими модулями EPON OLT PX20.
• 1000BASE-PX20+, допускающий вносимые потери в канале 28 дБ, поддерживающий максимальный коэффициент оптического разделения 1:64, текущие закупки оборудования EPON представляют собой оптические модули EPON OLT PX20+.

 

② Оптические модули, используемые для GPON, следующие:

• Класс B+, вносимые потери канала составляют 28 дБ, а максимальный коэффициент оптического разделения — 1:64. В настоящее время устройства GPON обычно оснащены оптическими модулями GPON OLT класса B+;
• Класс C+ допускает вносимые потери канала 32 дБ и поддерживает максимальный коэффициент оптического разделения 1:128. В настоящее время GPON OLT класс С + оптические модули созрели и скоро будут популяризированы.
• Класс C + + допускает вносимые потери канала 32 дБ и поддерживает максимальный коэффициент оптического разделения 1:128. Оптический модуль GPON OLT Class C++ не получил широкого распространения.

 

В процессе развертывания FTTH оборудование OLT и ONU должно принимать оптические модули уровня не ниже px20+ (EPON) и класса C+ (GPON), а затухание оптического кабеля от конца OLT до конца ONU должно быть не более 28 дБ.

 

③ Рассчитайте оптическую силу

             См. Следующую таблицу:

 

ПОН Тех.	Оптический модуль	OLT			ООН			Полученный прогноз мощности		Стоимость оптического канала		Максимальные вносимые потери PON
		Мощность излучения		Наихудшая чувствительность приема	Мощность излучения		Наихудшая чувствительность приема
		MIN	MAX		MIN	MAX		Downlink	Хакеры:	Downlink	Хакеры:	Downlink	Хакеры:
		дБм	дБм	дБм	дБм	дБм	дБм	dB	dB	dB	dB	dB	dB
ЭПОН	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	Класс B +	1.5	5	-28	0.5	5	-27	28.5	28.5	0.5	0.5	28	28
	Класс C +	3	7	-32	0.5	5	-30	33	32.5	1	0.5	32	32

Примечание. Приведенный выше индекс представляет собой максимальное вносимое затухание системы PON, рассчитанное путем взятия минимального значения оптической мощности, излучаемой оптическим модулем, с использованием принципа наихудшего значения.

 

♦ Как рассчитать расстояние передачи пассивная оптическая сеть (PON)?

Давайте рассмотрим пример, чтобы увидеть, как рассчитать расстояние передачи PON:

Шаг 1. Принята сеть GPON, оптический модуль класса C+ (максимальные вносимые потери 32 дБ).

Шаг 2. В соответствии с конструкцией 1:128, первичный разветвитель ПЛК составляет 1:8 (вносимые потери 10.5 дБ), вторичный разветвитель ПЛК составляет 1:16 (вносимые потери 13.8 дБ), а общие вносимые потери ПЛК сплиттер 24.3 дБ.

Шаг 3. Общие вносимые потери соединения составляют 0.5 × 4＋0.25 × 4＝3 дБ.

Шаг 4. Жила магистрального и распределительного оптического кабеля – G.652D, жила вводного оптического кабеля – G.657A, без дополнительных потерь.

Шаг 5. Он рассчитывается в соответствии с коэффициентом затухания (включая стационарное соединение) 0.4 дБ/км в восходящем направлении (1310 нм).

Шаг 6. Запас обслуживания линии: 2.5 дБ.

Шаг 7. Окончательное расстояние передачи будет: L ≤ (32-24.3-3-2.5) / 0.4 = 5.5 км.