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[分享] 一文了解分光器的相关计算和应用

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发表于 2022-7-8 13:10:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
说到分光器,可能很多人不知道它是干什么用的,分光器是组建PON网络的一个组件,是一个连接OLT和ONU的无源设备,它的功能是分发下行数据,并集中上行数据。分光器带有一个上行光接口,若干下行光接口。


从上行光接口过来的光信号被分配到所有的下行光接口传输出去,从下行光接口过来的光信号被分配到唯一的上行光接口传输出去。只是光信号从上行光接口转到下行光接口的时候,光信号强度/光功率将下降,从下行光接口转到上行光接口的时候,同样如此。

图片1.png


工作原理:


在单模光纤传导光信号的时候,光的能量并不完全是集中在纤芯中传播,有少量是通过靠近纤芯的包层中传播的,也就是说,在两根光纤的纤芯足够靠近的话,在一根光纤中传输的光的模场就可以进入另外一根光纤,光信号在两根光纤中得到重新的分配。




一、分光器损耗计算


图片2.png

OLT最大衰减值在22-25DB之间,也就是说衰减值不能超过25DB。


1:2 分光器衰减为3.01 dB
1:8 分光器衰减为 9.03 dB
1:16分光器衰减为12.04 dB
1:32分光器衰减为15.05 dB
1:64分光器衰减为18.06 dB


如下图:


图片3.png


一般在衰弱值控制在20以内最好。

一般从OLT PON口里出来的光为+3—+5dB,上行口为-6—-7dB左右。而ONU的光口灵敏度虽说是-28dB。但一般-20dB以上最好,当然也不排除有-23 -24dB能开起来,这种的毕竟不多,如果说从OLT到小区里的主干光纤测试为-3dB,这样的话在分光比为1:32的情况下,按上图来算,在ONU侧接收的功率应该为-18-- -20dB,1310nm波长光缆在正常情况下每公里损耗0.35dB,法兰盘0.5dB。


注:光纤损耗一般是随着波长加长而减小:
0.85微米的损耗为2.5dB/KM
1.31微米的损耗为0.35dB/KM,
1.55微米的损耗为0.20dB/KM。

二、分光器的选择由PON系统的链路设计决定


抛开 EPON 与 GPON 之争,PON 网络中目前的技术已经可以实现 1×128的光分路比,这为 PON 的 ODN 设计带来非常大的灵活性。因此在光链路设计时,如何根据 OLT PON 的发射及接收光功率预算来进行链路规划很重要,一般是将整个系统中需要布置的 ONU 进行区域划分,以此来确定 PON 的覆盖范围。


实际环境下,ONU 的区域划分要根据地理位置(道路、桥梁、山坡、河流、管道、建筑楼层等等因素)来确定,图 1 是一个典型的二级分光示意图,通常的使用方法是一级采用 1×4,则二级采用 1×8,或一级采用 1×8,二级采用 1 ×4,可是实际环境各异,常常出现二级分歧富裕或不够。


例如二级分光 1×8时,刚好这个区块有 9 栋楼,从别的区块单独放一条光纤过来不实际,而增加一个分光器对 PON 来说又太浪费,因此光链路的规划是非常的重要,分光器如何设置必须在光链路设计时确定。

图片4.png
二级分光示意图

三、分光器级联的确定


这个问题对于不同的运营商有不同的想法,例如对于广电来说,为了与其 HFC网络匹配,理想的方法是采用不均分分光器(例如 5%:95% 1×2 分光器),在光功率预算许可的情况下,通过多级级联达到覆盖大范围几千用户的目的,如下图:

图片5.png
多级分光示意图


这种方法在理论上可行,但是更多的级联带来维护和管理的困难,首先光纤链路上有很多的分歧点(最多可能 32 或 64 或 128),这些点除了分光器及熔接点的插入损耗以外,还会因多重反射增加系统噪声,致命的问题来自于前端分光器故障将导致后端大面积的业务中断。


还有一个大问题是最远端 ONU 与最近端 ONU 由于距离 OLT 的距离差很大,因 PON 的 TDMA机理,必须增大系统的插入时延以达到 OLT 在逻辑上与各个 ONU 等距离的目的,系统的效率将受到较大的影响。在实际项目 PON 的实际部署中,这种级联方式很少使用。


业内共识的分光设置原则有两条:
一是尽量采用一级分光,二是分光级数尽量不超过二级。采用一级分光的优点表现在:


1、最大限度的提高 PON 利用率。


例如我们对 250户别墅公寓混合小区进行 FTTH 规划时,在小区机房设置 ODF 配线架进行集中一级分光,按照 1×32 分光比,250/32=7.84,配置 8 个 PON 口,正好是一般厂家的一台 OLT 的容量。


机房的综合机柜安装 OLT 及上联交换设备,在 ODF 配线架安装 8 台 1×32 分光器,机房到用户的光缆在 ODF 架成端,只需用光纤活动连接器就可以方便的对整个小区住户进行配线管理。


如果采用二级分光,因配置问题,PON 的利用率会不均衡,整体来说,小区总的 PON 口需求会超过 8 个,这种情况下,必须增加 OLT 设备才能满足需求,随着 OLT 的增加,机房设备、干线光缆、入户光缆、光纤配线箱等等全部需要增加,导致整体投资上升。

图片6.png
一级分光图

2、故障诊断方便

由于插入点减少,链路的损耗减少,可能的故障点减少,系统的可靠性提高

四、光模块的选用

PON设备采用不同的光模块,可以支持不同的ODN等级。


PON ONU光接口指标对比:

图片7.jpg


1、EPON在用的光模块主要有:


1000BASE-PX20,允许通道插损24dB,支持最高光分路比为1:32,EPON网络部署早期配置,新采购设备已不再配置PX20光模块。


1000BASE-PX20+,允许通道插损28dB,支持最高光分路比为1:64,当前采购EPON设备均配置PX20+光模块。


2、GPON在用的光模块主要有:


Class B+,允许通道插损28dB,支持最高光分路比为1:64,现网GPON设备普遍配置Class B+光模块。


Class C+,允许通道插损32dB,支持最高光分路比为1:128,Class C+光模块已成熟,应主要采用。


各地在FTTH 规模部署过程中,OLT 及ONU 设备应采用不低于PX20+(EPON)和Class C+(GPON)等级的光模块,ODN网络光功率全程衰耗应控制在28dB以内。


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