Бюджет оптического канала связи между OLT и ONU

Содержание

Обзор

Сравнение GPON и XGSPON

Категории SFP-модулей и оптические параметры

Анализ факторов потерь в оптическом канале

Пример расчёта оптического бюджета (GPON C+, коэффициент деления 1:16)

Рекомендации по проектированию

Сценарии корпоративного использования и ISP

1. Обзор
Оптический бюджет потерь (Optical Link Budget) — это критический параметр для оценки того, может ли оптический сигнал в волоконно-оптической системе связи быть успешно принят на всём пути передачи. Он охватывает потери всех оптических компонентов, а также возможности передачи и приёма между OLT (Optical Line Terminal) и ONU (Optical Network Unit), обеспечивая стабильную работу в пределах проектного диапазона.

Данное введение применимо к сценариям ISP и оптическим решениям Omada, охватывая две основные технологии: GPON и XGSPON.

2. Сравнение GPON и XGSPON

3. Категории SFP-модулей и оптические параметры
Различные классы SFP-модулей определяют мощность передачи и чувствительность приёмника системы:

(1) Распространённые классы GPON: Class B+, Class C+, Class C++
- Длина волны: нисходящий канал 1490 нм, восходящий канал 1310 нм
- Скорость: нисходящий канал 2,488 Гбит/с, восходящий канал 1,244 Гбит/с

(2) Распространённые классы XGSPON: Class N1, Class N2, E1
- Длина волны: нисходящий канал 1577 нм, восходящий канал 1270 нм
- Скорость: 10 Гбит/с в обоих направлениях

4. Анализ факторов потерь в оптическом канале

(1) Потери в сплиттере
Сплиттеры являются неотъемлемой частью PON-сетей, и их потери увеличиваются с ростом коэффициента деления:

(2) Потери в оптическом волокне:
- Стандарт ITU-T G.652 (одномодовое волокно G.652D):
- 1270 нм: ~0,47 дБ/км
- 1310 нм: ~0,4 дБ/км
- 1490/1550/1577 нм: ~0,30 дБ/км

Пример: 10 км волокна на длине волны 1490 нм ≈
GPON/XGSPON обычно проектируются для расстояний в пределах 20 км.

(3) Потери в оптических соединителях

Каждый соединитель (например, SC/APC, LC/UPC) вносит потери приблизительно:

• 0,2 ~ 0,5 дБ

Рекомендуется закладывать 0,75 дБ на каждый соединитель в бюджет потерь.

(4) Потери в соединителях:
Каждый соединитель (SC/APC, LC/UPC) вносит потери ~0,2 ~ 0,5 дБ. Закладывайте 0,5 дБ на соединитель в бюджете.

(4) Типы полировки и их потери:
- PC: ~0,5 дБ вносимых потерь, возвратные потери -30 ~ -40 дБ
- UPC: ~0,3 дБ вносимых потерь, возвратные потери -50 дБ
- APC: ~0,2 ~ 0,3 дБ вносимых потерь, возвратные потери -60 дБ и ниже (лучший вариант для PON)

(5) Потери на изгибах:

Слишком малый радиус изгиба оптического волокна вызывает потери на микроизгибах:
- Малый радиус изгиба вызывает потери на микроизгибах (0,1 ~ 3 дБ).
- Рекомендуемый радиус ≥30 мм (стандартное волокно) или ≥10 мм (нечувствительное к изгибам волокно).
- Более длинные волны (1550 нм, 1577 нм) сильнее подвержены потерям на изгибах.
- Различные типы волокон имеют существенные различия в устойчивости к изгибам (G.652D по сравнению с G.657A).

- Для сложных сценариев прокладки можно заложить дополнительные 0,5 ~ 1 дБ в бюджет.

5. Пример расчёта бюджета потерь (GPON C+, коэффициент деления 1:16)
Общие потери = затухание в волокне + потери в сплиттере + потери в соединителях + потери на сращивании + запас по надежности
(Запас по надежности: обычно 3 дБ на старение, изменение температуры и т.п.)

Пример расчёта:
- Длина волокна: 10 км (~2,5 дБ)
- Сплиттер: 1:16 (~13,5 дБ)
- Соединители: 4 (~2 дБ)
- Потери на изгибах: 0,5 дБ
- Сращивания: 4 (по 0,1 дБ каждое)
- Запас по надежности: 3 дБ
Итого ~ 22,9 дБ (в пределах максимального бюджета GPON C+ в 32 дБ).
Заключение: максимальный бюджет потерь для GPON C+ составляет 32 дБ. Если 22,9 дБ < 32 дБ, канал может работать нормально.

6. Рекомендации по проектированию:
- Выбирайте подходящий SFP-модуль (B+/C+/C++ или N1/N2) в зависимости от коэффициента деления и расстояния.
- Избегайте высоких коэффициентов деления (например, 1:64) для снижения потерь.
- Оптимизируйте прокладку кабеля: минимизируйте число соединителей, избегайте резких изгибов, используйте волокно с низкими потерями.
- Закладывайте запас 3–5 дБ.

7. Сценарии корпоративного использования и ISP:

1. Краткое сравнение

(2) Типовые примеры для двух сценариев

A. Корпоративный сценарий (соединения точка-точка в здании предприятия)

Описание сценария:

В офисном здании серверная комната подключена к 10 кабинетам, каждый из которых имеет независимый оптический канал. Длина каждого канала составляет примерно 100 метров, используется одномодовое волокно, соединители LC, соединение точка-точка, без сплиттера.

Используемые компоненты (на один канал):

Оптический кабель: 100 метров

Соединители: 2 (LC)

Сращивания сваркой: 2 (промежуточные соединения)

Оптические модули: 2 (SFP, 1G)

Расчёт бюджета потерь (на один канал):

Затухание в волокне: 0,1 км × 0,35 дБ/км = 0,035 дБ

Потери в соединителях: 2 × 0,5 дБ = 1,0 дБ

Потери на сращивании: 2 × 0,1 дБ = 0,2 дБ

Общие потери ≈ 1,235 дБ

B. Сценарий ISP (FTTH, сплиттер 1:32)

Описание сценария:

В жилом районе развёрнута сеть FTTH. OLT расположен в аппаратной комнате и обслуживает 300 абонентов. Используется технология GPON со сплиттером 1:32. Средняя длина волокна на одного абонента составляет примерно 500 метров.

Используемые компоненты (на одно домохозяйство):

Оптическое волокно: 500 метров

Соединители: 2 (SC)

Сращивания сваркой: 4 (магистраль + ответвление)

Сплиттер: 1 (1:32, общий)

Оптические модули: SFP GPON на стороне OLT, встроенный модуль на стороне ONU

Расчёт бюджета потерь (на одно домохозяйство):

Затухание в волокне: 0,5 км × 0,35 дБ/км = 0,175 дБ

Потери в соединителях: 2 × 0,5 дБ = 1,0 дБ

Потери на сращивании: 4 × 0,1 дБ = 0,4 дБ

Потери в сплиттере (1:32): 17 дБ

Общие потери ≈ 18,575 дБ