關于樹形光纜網絡光功率分配的計算方法

近幾年，我市的有線電視事業(yè)發(fā)展很快，信號的傳輸方式由原單一的同軸電纜傳輸向HFC網（光纜與同軸電纜混合網）轉變，為下一步有線電視向圖像、語言和數據于一體的多功能綜合應用網發(fā)展打下了基礎。

1.光纜傳輸系統的網絡結構

光纜傳輸系統的網絡結構可分為星形網、樹形網，星——樹結合形網和環(huán)形網。根據實際情況，我市的光纜網絡多為星形和樹形結構。星形網絡的結構是每一個光節(jié)點所接收的光信號都必須從網絡前端出發(fā)，通過光分路器，使用至少一根光纖連接到光節(jié)點，星形網具有分光器少，可靠性高，傳輸質量好，維修方便，易于實現雙向傳輸等優(yōu)點，是我國廣電部門推薦的首選網形；樹形網絡是從前端至光節(jié)點之間首先采用一根光纜傳輸信號，然后采用分路器分成若干支路，其中的部分支路到部分節(jié)點，另一部分支路經傳輸一段距離后，再經分路器至另一部分節(jié)點。樹形網絡的優(yōu)點是節(jié)省光纜，缺點是光功率損耗大。單從經濟方面考慮，采用樹形網絡比星形網絡更為經濟。

2.光纜鏈路損耗的計算

光鏈路是指光纖傳輸網絡，光纖鏈路損耗是指光纖傳輸網絡對光信號強度的衰減，光鏈路損耗包括以下三部分：一是光發(fā)射機輸出的光信號經過一定距離的傳輸后光纖對光信號強度產生衰減；二是光纖傳輸網絡中各種活接頭、光纖連接的熔接點對光信號的衰減；三是網絡中部分器件的設置對光信號產生的衰減，如光分路器的分光損耗和附加損耗等，光鏈路的計算公式如下：

L=L+L+L，L為光鏈路總損耗

L為光纖損耗，其衰減值為L，為光纖衰減系數，L為光纖長度。對于單模光纖，在設計中光信號波長為1310nm時，=0.4dB/km，光波長為1550nm時，=0.25dB/km（兩種光信號的損耗系數包括了接續(xù)損耗在內）。

L為接續(xù)損耗，指光纖熔接點所造成的損耗，一個合格的接續(xù)點接續(xù)損耗應在0.02-0.04dB之間，設計時通常按0.04dB計算。

L為活接頭損耗，一般在0.4-0.6dB之間，設計時按0.5dB計算，通常光發(fā)射機、光放大器的標稱輸出功率是指在輸出法蘭盤上的實際輸出功率，因此，計算損耗時不包括光發(fā)射機或光放大器輸出端活接頭的插入損耗。

L為光分路器損耗，它包括附加損耗和分光損耗。一般地，二、三、四光分路器的附加損耗分別為0.2、0.3、0.4dB，分光損耗就是分光比的分貝形式，計算公式為：L分光=10lgn，n為分光比。

3.樹形光纜網的設計計算

圖1為一個干線形網絡的拓撲圖。由于這一網絡很小，可采用1310nm系統，比較經濟的樹形網絡結構實現其功能。

（1）根據設計指標（C/N、C/CSO和C/CTB等）的分配結果，確定A、B、C三個光節(jié)點處接收機輸入光功率為0dBm。

（2）活接頭損耗按0.5dB計算，可得A、B、C三點活接頭前光功率為0.5dBm，標示于圖2上。

（3）B點至分路器2光纖長度2km，光纖對1310nm信號損耗為0.4dB/kmⅹ2=0.8dB，分路器2輸往B點的光功率為：活接頭前功率+光纖損耗（包括熔接損耗）=0.5dB+0.8dB=1.3dB。同理，C點至分路器2光纖長度為4km，分光器2輸往C點的光功率為：0.5dB+0.4dB/kmⅹ4km=2.1dB。

1）將分光器2兩個輸口要求的光功率換算為mw

根據P（mw）=10得：

B端：P（mw）=101.3/10=1.349mw

C端：P（mw）=102.1/10=1.622mw

2）確定分光比

B輸出口分光比：P（mw）/〔P（mw）+P（mw）〕=1.349/（1.349+1.622）=45.4%

C輸出口分光比為：1-B=1-45.4%=54.6%

3）確定分光器2的輸入光功率

B、C兩路光功率之和為1.349+1.622= 2.971mw

根據式P（dBm）=10lg

將其化為對數形式得

P（dBm）=10lg2.971=4.729dBm

由于分路器附加損耗的存在，計算輸入光功率時，應在P（dBm）的基礎上增加0.2dB的二分路器的附加損耗值。即P（dBm）+0.2=4.729 +0.2=4.929dBm

（4）計算分光器1的分光比和輸入光功率

1）計算分光器2到分光器1的損耗，確定分光器1對B、C端的輸出光功率值。光纖長度為6km，光信號損耗為0.4dB/km×6km=2.4dB，光分路器1對B、C端輸出光功率為4.929+2.4=7.329dBm，換算成mw表示的功率為P（mw）=107.239/10=5.406mw

2）同樣方法計算出分光器1對A端口輸出光功率為

0dBm+0.5+0.4×1=0.9dBm

換算為mw表示的功率為P（mw）=100.9/10= 1.230mw

3）確定分光比

A路的分光比為P（mw）/〔P（mw）+P（mw）〕=1.230/（1.230+5.406）=18.5%

BC路上分光比為1-18.5%=81.5%

4）確定光分路器1的輸入功率

兩路功率之和為P（mw）+P（mw）=1.230+ 5.406=6.636mw

作為dBm表示P（dBm）=10lg6.636=8.219dbm

考慮到分光器的附加損耗，光分路器1的輸入光功率應為

P（dBm）+0.2=8.219+0.2=8.419dBm

將以上算得數據標注在圖2上

（5）確定0點所需求的光功率

從分光器1輸入端至O點光纖長度為5km，所以損耗為0.4dB/kmⅹ5km=2.0dB

O點所需要的光功率為：分光器1輸入+分光器1至O點的損耗值=8.419+2=10.419dBm

換算成wm：P（mw）=1010.419/10=11.013（mw）

由上計算可知，圖1所示的干線型網絡，只需要在0點輸入11.013mw的1310nm光信號，即可滿足A、B、C三點的設計要求。通常選取12mw的發(fā)射機，留下約0.37dB的設計余量。

（6）驗算

為保證鏈路設計的正確性，假定在O點加一個12mw發(fā)射機，再從O點逐點算至各光節(jié)點，查向各光節(jié)點的接收機輸入功率是否達到設計要求，驗算結果應與設計結果相差一個設計余量，否則說明鏈路設計有錯誤。

圖2就是鏈路設計計算的結果，用于選配設備，圖3所示為用于訂購光分路器。

作者簡介：馬金輝（1976—），男，遼寧北票人，大學本科，畢業(yè)于遼寧大學通信工程專業(yè)，廣播電視工程師，遼寧建平334轉播臺副臺長，從事廣播中波發(fā)射工作。