淺談xPON系統(tǒng)ODN鏈路總損耗測算

許彥敬

中國鐵通集團有限公司日照分公司，山東 日照 276800

1 ODN的概念及結構

ODN（光分配網(wǎng)）是基于PON（無源光網(wǎng)絡）設備的FTTH（光纖到戶）光纜網(wǎng)絡。其作用是為OLT（光線路終端）和ONU（光網(wǎng)絡單元）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 參考點和ONU 光連接器前R/S 參考點。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OLT和多個ONU連接起來，提供光信號的雙向傳輸。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)四個部分。從網(wǎng)絡結構來看，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的鏈路總損耗構成

ODN光功率預算所容許的損耗定義為S/R和R/S參考點之間的光損耗，以dB表示。包括光纖、光分路器、光活動連接器、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的容許損耗值對下行和上行方向是相同的。決定整個系統(tǒng)光通道損耗性能的參數(shù)主要有下面3項：

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）的差。

3 ODN的鏈路總損耗計算辦法

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

3.1 統(tǒng)計法

由于實際光元器件參數(shù)值的分布范圍較寬，因而若能充分利用其統(tǒng)計分布特性，按統(tǒng)計特性將各個光元件的損耗相加，則有可能大大延長的傳輸距離。高斯法是最簡單的統(tǒng)計法，其基本原理就是利用多個高斯隨機變量的均值和方差進行運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倍標準差后，所算上下界的統(tǒng)計置信度可達99.7%，可靠性很好。

式中m表示光接頭數(shù)，K表示光活動連接器數(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準偏差，Cσ表示活動連接器損耗的標準偏差，F(xiàn)σ表示光纖損耗的標準偏差值（dB/），Bσ表示光分路器損耗的標準偏差，Mσ表示其他光器件損耗的標準偏差。當光元件損耗的分布接近高斯形時，高斯法的精度很好，否則會導致較大的誤差，此時采用MCS（蒙特卡洛模擬）法將給出更準確的結果但需要較大的計算量才能達到較高的計算精度，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)任意點的數(shù)值。這樣設計的系統(tǒng)顯然是十分安全的，任意點的數(shù)值。然而實際光元器件參數(shù)值的離散性很大，所有光參數(shù)同時取最壞值的可能性極小，因而按最壞值法設計的系統(tǒng)往往過于保守，導致資源浪費和成本較高。目前，包括中國鐵通、中國移動、中國電信等各基礎電信運營商和廣電等部門采用的設計標準全部是按照最壞值法計算。

4 ODN的鏈路總損耗計算

筆者采用最壞值法進行ODN 光通道衰減核算：

計算時相關參數(shù)取定：

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

2）光活動連接器插入衰減取定： 0.5dB/個；

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/每個接頭；帶狀光纜光纖接頭衰減取雙向平均值為：0.2dB/每個接頭；

4）光纖冷接子，又稱為機械式光纖接續(xù)子，是基于機械接續(xù)技術的免研磨現(xiàn)場組裝活動連接器。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。但在實際的產(chǎn)品的損耗大于理論值。光分路器的級聯(lián)和級數(shù)無關，和光分路器的損耗相關；

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

根據(jù)協(xié)議規(guī)定，OLT的接收機的范圍是15dB以內(nèi)，及最大光衰和最小光衰的差值應該在15dB以內(nèi)，否則一旦超出OLT接收機的動態(tài)范圍，會導致誤碼率上升，甚至某些ONU掉線。OLT和ONU的發(fā)送光功率、接收機靈敏度等關鍵參數(shù)主要根據(jù)系統(tǒng)支持的ODN類型來進行劃分。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，結合目前實際應用需求和光收發(fā)模塊的實際能力工業(yè)界還定義了B+類，擴展了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 結論

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