При проектировании проектов широкополосного оптоволоконного доступа, таких как FTTH, полное затухание оптоволоконной линии ODN необходимо рассчитывать на основе соответствующей длины волны прикладной системы. С одной стороны, это проверяет, выполняются ли требования бюджета оптической мощности системы, а с другой стороны, это служит контрольным показателем для принятия проекта.

Метод расчета

Полное затухание оптоволоконной линии ODN относится к затуханию между опорными точками S/R и R/S в оптоволоконной линии от OLT до ONU. Общая опорная модель затухания оптоволоконной линии ODN показана на рисунке 1, который обычно включает затухание волокна и фиксированного соединения Af, вносимые потери оптического разветвителя As, вносимые потери активного соединения Ac и дополнительные потери Aa.

При проектировании расчет затухания оптоволоконной линии связи ODN должен использовать метод расчета наихудшего значения, то есть соответствующие показатели должны использовать технические показатели в стандартах, спецификациях или тендерной документации, а не фактические типичные показатели (средние значения соответствующих показателей продукции производителей первой линии). Например, в соответствующих стандартах показатель затухания активных соединений составляет 0,5 дБ/шт. (любые два разъема одной модели соединены между собой), а типичный показатель продукции производителей первой линии, как правило, не превышает 0,25 дБ/шт. При расчете его следует принимать равным 0,5 дБ/шт.

Оптическое волокнои фиксированное затухание связи Af

Затухание оптоволоконного и фиксированного соединения Af включает затухание оптоволоконного и фиксированного соединения.

Затухание волокна = Коэффициент затухания волокна (дБ/км) x Длина волокна (км). Коэффициент затухания оптических волокон связан с длиной волны, используемой в системе. Типичные значения коэффициента затухания оптических волокон на восходящих и нисходящих длинах волн GPON и XG-PON показаны на рисунке 2.

Фиксированные соединения связаны с подвижными соединениями, включая механические соединения (холодные соединения) и соединения сплавлением. Механическое замыкание в основном используется при замыкании кабелей на месте, как показано на рисунке 3. Стабильность сварки на месте плохая, и с ростом популярности переносных сварочных аппаратов плавление постепенно вытесняется методами замыкания сплавлением.

Средний показатель затухания фиксированных волоконно-оптических соединений показан в таблице 1.

В ODN часто бывает трудно узнать, сколько оптоволоконных разъемов включено во всю оптоволоконную линию, а затухание, вызванное сваркой волокон, составляет очень малую долю затухания во всей оптоволоконной линии. Поэтому при расчете затухание оптоволокна и затухание, вызванное сваркой, часто объединяются вместе для упрощения расчета. Справочные значения затухания на километр оптоволокна и сварки приведены в Таблице 2. Когда в линии есть как одножильные разъемы, так и ленточные разъемы, берется среднее значение одножильного сращивания и сращивания волокон.

Затухание Af оптических волокон и фиксированных соединений можно рассчитать, умножив опорные значения в Таблице 2 на длину оптоволоконной линии. Если линия включает холодные соединения, затухание холодного соединения можно рассчитать отдельно по 0,1 дБ на соединение.

ОВносимые потери оптического разветвителя As

В ODN в основном используется равнопропорциональный спектроскопический сплиттер. В зависимости от различных методов соединения равнопропорциональные сплиттеры в основном делятся на три типа: стальной трубчатый тип (блочный тип), тип коробчатого модуля и тип вставного модуля (кассеты LGX), как показано на рисунке 4. Коробчатые сплиттеры в основном используются в распределительных коробках оптического кабеля, в то время как патч-сплиттеры в основном используются в распределительных коробках оптического кабеля.

Рисунок 4: Оптический разветвитель с пропорциональным разделением (сбалансированный разветвитель)

Для каждого 1 уровня увеличения коэффициента разделения разветвителя вносимые потери увеличиваются примерно на 3 дБ. Для разветвителей с тем же коэффициентом разделения вносимые потери разветвителей вставного типа примерно на 0,2 дБ больше, чем у разветвителей коробочного типа, как показано в Таблице 3.

Но в таких сценариях, как FTTR, сельские районы и внутри зданий, применение неравного разделения коэффициентов также увеличивается. На рисунке 5 показана эталонная модель затухания оптоволоконной линии ODN с неравным разделением коэффициентов в определенном сценарии здания.

Основными моделями оптических разветвителей с неравным отношением являются 1×5 и 1×9. Разветвитель 1×5 включает 1 каскадный порт и 4 порта ответвления, а разветвитель 1×9 включает 1 каскадный порт и 8 портов ответвления. Справочные значения для вносимых потерь разветвителей 1×5 и 1×9 приведены в таблице 4.

Активность Соединение Вносимые потери Ac

В оптоволоконных линиях связи ODN активные соединения обычно используются в ODF, магистральных оптических коммутаторах и оптических разветвителях. Вносимые потери активных соединений рассчитываются как 0,5 дБ на соединение. Вносимые потери совершенно нового активного разъема обычно не превышают 0,25 дБ/шт., но с увеличением времени использования из-за загрязнения торцевой поверхности и других причин вносимые потери будут увеличиваться в определенной степени. Рассчитанные как 0,5 дБ/шт., они не будут создавать слишком большого избыточного затухания линии связи.

OLT, ONU и ODN также используют активные соединения, но это активное соединение не включено между опорными точками S/R и R/S и не принадлежит оптоволоконной линии связи ODN.

Обычно каждый оптический разветвитель имеет 2 активных соединения с оптоволоконной линией. Однако, согласно принципу тестирования вносимых потерь разветвителя в YD 2000.1-2014, как показано на рисунке 6, значение вносимых потерь оптического разветвителя уже включает вносимые потери 1 активного соединения. Поэтому при расчете Ac для каждого разветвителя требуется только 1 активное соединение.

Адополнительные потери Аа

В ODN из-за нестандартной конструкции и монтажа, а также использования концевых волокон G.652 для заделки на входном участке оптических кабелей в линии ODN часто возникают значительные потери на макроизгибах (см. статьи «Влияние недостаточного радиуса изгиба волокна на затухание в линии ODN»и«В чем разница между G.657A2 и G.652D»).Например, результаты испытаний затухания нисходящей линии связи некоторых бытовых оптических кабелей в определенном городе показаны на рисунке 7 (каждая точка на рисунке представляет разных пользователей), где среднее затухание пользователей XG-PON достигает 2,85 дБ, а среднее затухание пользователей GPON также составляет 1,98 дБ.

Хотя дополнительные потери на макроизгиб в основном вызваны нестандартной конструкцией и нестандартной установкой и обслуживанием, операторам сложно принять эффективные меры для решения этой проблемы. Поэтому дополнительные потери, вызванные потерями на макроизгиб в ODN, будут существовать в течение длительного времени. Дополнительные потери Aa можно определить, обратившись к Таблице 5.

Дополнительные потери оптоволоконной линии ODN в основном происходят на входном участке. Если оптоволоконная линия ODN не включает в себя оптоволоконную кабельную линию входного участка, дополнительные потери не должны регистрироваться.

Примеры расчетов

Согласно методу расчета и соответствующим справочным показателям, описанным выше, полное затухание оптоволоконной линии ODN можно рассчитать для пропорционального разделения, показанного на рисунке 1, и неравного разделения, показанного на рисунке 5. Когда длина линии ODN составляет 5,0 км, а общий коэффициент разветвления составляет 1:64, расчет полного затухания линии нисходящей линии связи GPON ODN показан в таблице 6.

Следует отметить, что при использовании оптического разветвителя с неравным отношением вносимые потери порта ответвления разветвителя с неравным отношением больше, чем у разветвителя с равным отношением с тем же количеством ответвлений более чем на 5,0 дБ. При расчете полного затухания линии ODN точка R/S обычно берется на ONU, подключенном к последней ступени разветвителя с неравным отношением на дальнем конце линии.

Из-за метода расчета наихудшего сценария, используемого для затухания волоконно-оптических линий ODN, расчетные результаты немного больше измеренных значений. Если во время теста завершения измеренное значение затухания волоконно-оптической линии больше расчетного результата, ее следует считать неквалифицированной.