淺談xPON系統(tǒng)ODN鏈路總損耗測算

許彥敬

中國鐵通集團(tuán)有限公司日照分公司，山東 日照 276800

1 ODN的概念及結(jié)構(gòu)

ODN（光分配網(wǎng)）是基于PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）設(shè)備的FTTH（光纖到戶）光纜網(wǎng)絡(luò)。其作用是為OLT（光線路終端）和ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）之間提供光傳輸通道。ODN位于OLT和ONU之間，其界定接口為緊靠OLT的光連接器后的S/R 參考點(diǎn)和ONU 光連接器前R/S 參考點(diǎn)。具體位置見圖1所示。

圖1 GPON 系統(tǒng)參考模型

ODN的基本功能是將一個(gè)OLT和多個(gè)ONU連接起來，提供光信號(hào)的雙向傳輸。從功能上分，ODN從局端到用戶端可分為饋線光攬子系統(tǒng)，配線光攬子系統(tǒng)，入戶線光纜子系統(tǒng)和光纖終端子系統(tǒng)四個(gè)部分。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來看，ODN由饋線光纖、光分路器和支線組成，它們分別由不同的無源光器件組成。

2 ODN的鏈路總損耗構(gòu)成

ODN光功率預(yù)算所容許的損耗定義為S/R和R/S參考點(diǎn)之間的光損耗，以dB表示。包括光纖、光分路器、光活動(dòng)連接器、光纖熔接接頭所引入的衰減總和。

ODN鏈路總損耗包括以下幾個(gè)方面：

1）分光器損耗，通常是系統(tǒng)的總損耗；

2）熔接和冷接損耗；

3）連接器、適配器（法蘭盤）損耗；

4）光纖傳輸損耗；

5）線路額外損耗，一般取3dB左右。

ODN的容許損耗值對(duì)下行和上行方向是相同的。決定整個(gè)系統(tǒng)光通道損耗性能的參數(shù)主要有下面3項(xiàng)：

1）ODN光通道間的最大損耗差；

2）最大容許通道損耗，即最小發(fā)送功率和最高接收靈敏度的差。

3）最小容許通道損耗，即最大發(fā)送功率和最低接收靈敏度（過載點(diǎn)）的差。

3 ODN的鏈路總損耗計(jì)算辦法

光通道的損耗計(jì)算方法有3 種，即最壞值法、統(tǒng)計(jì)法和聯(lián)合設(shè)計(jì)法。鑒于接入網(wǎng)環(huán)境傳輸距離很短，通常無須使用聯(lián)合設(shè)計(jì)法。

3.1 統(tǒng)計(jì)法

由于實(shí)際光元器件參數(shù)值的分布范圍較寬，因而若能充分利用其統(tǒng)計(jì)分布特性，按統(tǒng)計(jì)特性將各個(gè)光元件的損耗相加，則有可能大大延長的傳輸距離。高斯法是最簡單的統(tǒng)計(jì)法，其基本原理就是利用多個(gè)高斯隨機(jī)變量的均值和方差進(jìn)行運(yùn)算從而算出光通道損耗的上界lu和下界ll，即最壞值和最好值。采用3倍標(biāo)準(zhǔn)差后，所算上下界的統(tǒng)計(jì)置信度可達(dá)99.7%，可靠性很好。

式中m表示光接頭數(shù)，K表示光活動(dòng)連接器數(shù)目，L表示光纖長度，b表示光發(fā)路器數(shù)目，Sμ表示平均光接頭損耗（dB），Cμ表示平均活動(dòng)連接器損耗（dB），F(xiàn)μ表示平均光纖損耗（dB/km），Bμ表示平均光分路器損耗（dB），Mμ表示其他光器件（例如WDM等）的平均損耗，Sσ表示光接頭損耗的標(biāo)準(zhǔn)偏差，Cσ表示活動(dòng)連接器損耗的標(biāo)準(zhǔn)偏差，F(xiàn)σ表示光纖損耗的標(biāo)準(zhǔn)偏差值（dB/），Bσ表示光分路器損耗的標(biāo)準(zhǔn)偏差，Mσ表示其他光器件損耗的標(biāo)準(zhǔn)偏差。當(dāng)光元件損耗的分布接近高斯形時(shí)，高斯法的精度很好，否則會(huì)導(dǎo)致較大的誤差，此時(shí)采用MCS（蒙特卡洛模擬）法將給出更準(zhǔn)確的結(jié)果但需要較大的計(jì)算量才能達(dá)到較高的計(jì)算精度，這是其不足之處。

3.2 最壞值法

最壞值法是將所有光通道中的光元件損耗值迭加起來即為ODN光通道的光損耗，這些損耗值都應(yīng)該是系統(tǒng)壽命終了前且處于允許的工作范圍內(nèi)任意點(diǎn)的數(shù)值。這樣設(shè)計(jì)的系統(tǒng)顯然是十分安全的，任意點(diǎn)的數(shù)值。然而實(shí)際光元器件參數(shù)值的離散性很大，所有光參數(shù)同時(shí)取最壞值的可能性極小，因而按最壞值法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)往往過于保守，導(dǎo)致資源浪費(fèi)和成本較高。目前，包括中國鐵通、中國移動(dòng)、中國電信等各基礎(chǔ)電信運(yùn)營商和廣電等部門采用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)全部是按照最壞值法計(jì)算。

4 ODN的鏈路總損耗計(jì)算

筆者采用最壞值法進(jìn)行ODN 光通道衰減核算：

計(jì)算時(shí)相關(guān)參數(shù)取定：

1）光纖衰減取定： 1310nm 波長時(shí) 取0.36dB/km；1490nm 波長時(shí) 取0.22dB/km；1550nm 波長時(shí) 取0.22dB/km；

2）光活動(dòng)連接器插入衰減取定： 0.5dB/個(gè)；

3）光纖熔接接頭衰減取定：分立式光纜光纖接頭衰減取雙向平均值為：0.08dB/每個(gè)接頭；帶狀光纜光纖接頭衰減取雙向平均值為：0.2dB/每個(gè)接頭；

4）光纖冷接子，又稱為機(jī)械式光纖接續(xù)子，是基于機(jī)械接續(xù)技術(shù)的免研磨現(xiàn)場組裝活動(dòng)連接器。適用于樓道高處、狹小空間內(nèi)，照明不足、現(xiàn)場取電不方便等場合，雙向平均值取0.15dB/個(gè)接頭；

5）光分路器損耗：理論上1×n光分路器的光損耗=10log（1/n）。以此計(jì)算： 1×2的光分路器損耗-3db；1×4的光分路器損耗-6db；1×8的光分路器損耗-9db；1×16的光分路器損耗-12db；1×32的光分路器損耗-15db。但在實(shí)際的產(chǎn)品的損耗大于理論值。光分路器的級(jí)聯(lián)和級(jí)數(shù)無關(guān)，和光分路器的損耗相關(guān)；

6）光纖富余度Mc：（1）當(dāng)傳輸距離≤5km時(shí)，光纖富余度不少于1dB；（2）當(dāng)傳輸距離≤10km時(shí)，光纖富余度不少于2dB；（3）當(dāng)傳輸距離＞10km時(shí)，光纖富余度不少于3dB。

根據(jù)協(xié)議規(guī)定，OLT的接收機(jī)的范圍是15dB以內(nèi)，及最大光衰和最小光衰的差值應(yīng)該在15dB以內(nèi)，否則一旦超出OLT接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，會(huì)導(dǎo)致誤碼率上升，甚至某些ONU掉線。OLT和ONU的發(fā)送光功率、接收機(jī)靈敏度等關(guān)鍵參數(shù)主要根據(jù)系統(tǒng)支持的ODN類型來進(jìn)行劃分。根據(jù)允許衰減范圍的不同，ODN類型主要分為A、B、C三大類，結(jié)合目前實(shí)際應(yīng)用需求和光收發(fā)模塊的實(shí)際能力工業(yè)界還定義了B+類，擴(kuò)展了GPON系統(tǒng)支持的最大分路比。目前B+類ODN是主流，其衰減范圍為： 13dB～28dB，光通道損耗差為：15dB。

5 結(jié)論

2011年隨著各基礎(chǔ)電信運(yùn)營商在寬帶市場的競爭更加激烈，國內(nèi)的ODN市場肯定會(huì)迎來快速的發(fā)展，ODN將會(huì)有較長的市場繁榮期，通過本文的解決方案，可以科學(xué)合理的測算ODN鏈路總損耗，為xPON系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和日照維護(hù)帶來較大方便。