EPON光分配网络ODN设计指导书Word下载.docx
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1.02
……
2.00
目录TableofContents
1前言7
2EPONODN设计原理7
2.1EPON设备组成7
2.2光在ODN中传输过程中的损耗及其度量8
2.2.1光功率8
2.2.2光纤的损耗9
2.2.3分光器的损耗9
2.3EPON设备光模块收发参数10
2.4ODN 设计原理11
3EPONODN光损计算工具使用11
4EPONODN设计步骤14
表目录ListofTables
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未找到目录项。
图目录ListofFigures
图1EPON结构图7
关键词Keywords:
EPON、ODN、光纤、ONU、OLT、分光器(POS)
摘要Abstract:
本文详细介绍EPON光分配网设计原理、设计步骤及相关计算工具的使用。
缩略语清单Listofabbreviations:
Abbreviations缩略语
Fullspelling英文全名
Chineseexplanation中文解释
EPON
EthernetoverPassiveOpticalNetwork
以太无源光网络
ODN
OpticalDistributionNetwork
光分配网
ONU
OpticalNetworkUnit
光网络单元
OLT
OpticalNetworkTerminal
光线路终端
POS
PassiveOpticalSpliter
无源分光器
1
前言
随着EPON设备在各种网络解决方案中的应用,组网拓补越来越复杂,由光纤和分光器组成的光分配网(ODN)的设计也越来越重要;
在做方案、报价之前,往往要先设计ODN,这样才能得到分光器的具体型号。
本指导书主要目的就是指导EPON工程中的ODN设计原理、步骤,同时介绍附件中计算工具的使用。
主要读者为各类EPON设备售前、方案设计、维护工程师。
2EPONODN设计原理
2.1EPON设备组成
图1EPON结构图
一个典型的EPON系统由OLT(光线路终端)、ONU(光网络单元)、POS(分光器)组成。
OLT(OpticalLineTerminal)放在中心机房(CO,CentralOffice),ONU(OpticalNetworkUnit)放在网络接口单元(NIU:
NetworkInterfaceUnit)附近或与其合为一体。
POS(PassiveOpticalSplitter)是无源光纤分支器,是一个连接各光纤的无源设备,它的功能是分发下行数据并集中上行数据,型号一般有1:
2(50%:
50%,95%:
5%等),1:
4、1:
8、1:
16、1:
32。
EPON中使用单芯光纤,在一根光纤上转送上下行两个波(上行波长:
1310nm,下行波长:
1490nm,另外还可以在这个光纤下行叠加1550nm的波长,来传递电视信号)。
OLT到ONU间的距离最大可达20km,传送速率为双向对称1Gbps,最大分光比一般支持1:
32或者更高,可以一级分光也可以多个分光器级连。
EPON中ODN主要由分光器及光纤组成。
2.2光在ODN中传输过程中的损耗及其度量
光的强度、损耗、接收灵敏度&
饱和度、发光功率以光功率来度量。
2.2.1光功率
1.绝对光功率单位dbm
光功率单位(绝对光功率值):
dBm
类似于我们常见的功率单位:
W、mW
换算关系:
XdBm=10×
lg(YmW),YmW=10^(Xdbm/10);
所以,-10dBm=0.1mW,
0dBm=1mW,
3dBm=2mW,
10dBm=10mW,
20dBm=100mW……
特别提示:
光模块的发光功率、接收灵敏度、接收饱和度以绝对光功率dbm为单位。
2.相对光功率单位db
光路相对功率单位(相对光功率值):
dB
用于为了表征一个器件的在光衰减(反射)等方面的特性,引入的一个相对单位量。
计算公式:
光损耗(dB)=-10×
lg(出光功率mW/入光功率mW)
=10×
lg(入光功率mW)-10×
lg(出光功率mW);
=入光功率dbm-出光功率dbm;
光纤、分光器、光衰减器的光损耗以db为单位。
引入对数的优点:
将乘除运算换算为加减运算;
如器件A入光功率为1dbm,出光功率为-10dbm,则器件A的光损耗为(出光功率-入光功率)=11db。
3.光功率相关计算举例
一个OLT光模块发光功率为+2dbm,ODN上光损耗为15db,则在ONU接收处光功率为(2-15)=-13dbm,这个功率必须大于ONU的接收灵敏度并小于接收饱和度,才能保证OLT的发光信号ONU能正常接收;
反过来如ONU的发光功率在-1dbm,则在OLT处的接收光功率为(-1-13)=-14dbm,如果来自ONU的光功率大于OLT的接收灵敏度并小于接收饱和度就能保证ONU的发光信号OLT能正常接收。
当以上两个条件同时满足时,EPON的ODN才达到要求。
2.2.2光纤的损耗
EPON所用的光纤为单模光纤,波长越大,则光损耗越小,光纤系统能以更高速率传输。
光纤的光路损耗FiberLoss参考值:
下行1490nm波长,0.3db/KM,上行1310nm波长,0.4db/KM;
因此一般情况下EPON的光传输瓶颈在上行光功率。
实际计算时以最差的情况上行损耗为准。
另外光缆每2KM会有一个溶纤点,造成0.05db的光损(光纤熔接损耗SpliceLoss),每对光连接器会造成0.2db的光损(光纤接头损耗ConnectorLoss)。
2.2.3分光器的损耗
分光器的光路损耗以理论值加上实际误差,一般会大于理论值,每个厂家的分光器都有光损的标准值、最大值参数。
不同厂家不同工艺的分光器往往具有不同的光损参数。
下面是几种分光器的典型损耗:
分光器编号与规格
典型光损耗值db
端口间最大偏差范围
1#1:
2(95%)(表示一分二,95%的支路)
0.60
0.4dB
2#1:
2(5%)
15.00
3#1:
2(50%)
3.80
4#1:
4
7.80
0.8dB
5#1:
8
10.70
1.7dB
6#1:
16
14.80
2.0dB
7#1:
32
17.80
2.5dB
8#1:
2(75%)
1.90
9#1:
2(25%)
7.20
10#1:
2(60%)
3.00
11#1:
2(40%)
5.00
1分210%-90%插损
10.4:
0.9
1分220%-80%插损
7.4:
1.3
1分230%-70%插损
5.6:
1.9
1分240%-60%插损
4.4:
2.6
注意光路是可逆的,即从A到B光损为15db,那么从B到A光损也是15db。
2.3EPON设备光模块收发参数
802.3ah标准中定义的4种光模块参数如下表,有些厂家为了提高发光功率或接收灵敏度可以自定义非标的模块。
1000BASE-PX10-D收发器光特性(OLT10KM)
1000BASE-PX10-U收发器光特性(ONU10KM)
1000BASE-PX20-D收发器光特性(OLT20KM)
1000BASE-PX20-U收发器光特性(ONU20KM)
波长范围
发送1480~1500nm,接收1260~1360
发送1260~1360,接收1480~1500nm,
平均发射功率(最大)dbm
2
7
平均发射功率(最小)dbm
-3
-1
平均接收功率(最大)dbm
-6
接收机灵敏度(最大)dbm
-24
-27
光功率预算=发射端最小功率-接收端最低灵敏度,即ODN中可以消耗的总功率数。
从上表可以看出,10KM模块的上行光功率预算都等于23.0db,下行光功率预算为21.0db,一般情况以最差的情况算21.0db;
20KM模块上下行光功率预算都等于26.0db。
2.4ODN 设计原理
原则:
总的光路预算>
总的光路损耗+系统余量(typical>
=3db,min>
=1)。
否则会带来业务的误码和中断。
光路损耗都以最差情况计算时系统余量可不考虑。
光路损耗=FiberLoss(光纤损耗)+SpliceLoss(溶纤点损耗)+ConnectorLoss(连接器插损)+Distribution(Splitter)Loss(分光器插损)。
3EPONODN光损计算工具使用
EPON相关技术指标及计算公式.xls的“EPON光路工程计算模板”一页提供了根据用户提供ONU的位置信息自动计算OLT到ONU之间的光功率损耗的功能,根据计算结果中”ONU理论光路损耗值db”结合所用光模块类型,即可判断光路损耗是否超标,计算结果小于21db(符合10KM模块要求)以绿色显示,超过26db(20KM模块也无法使用)以红色显示,否则以黄色显示(如下图)。
序号
物理位置名称
ONU理论光路损耗值db
第一个分光器离OLT距离KM
分光器1
spiltter损耗db
到分光器1的距离KM
分光器2
金堡
20.94
0.3
2(95%)
0.6
2
古坝站
25.775
7.8
1
14.8
3
玉林站
26.625
如上图,需要用户填入的数据是ONU序号及物理位置,然后就是表格中的带颜色格子,黄色的为ONU到分光器或分光器到OLT或2个分光器之间的光纤长度;
浅蓝色的为分光器的型号,直接从弹出的列表框中选择,然后工具会从“光损耗计算原则”这一页的配置表格中查出分光器的光损值放入”spiltter损耗db”列,并计算出OLT至ONU之间总的ODN损耗。
如果需要修改分光器插损配置,直接在“光损耗计算原则”中的表格中修改,然后保存。
如果发现“EPON光路工程计算模板”一页中的16个分光器还不够用,则直接从Excel表拷贝下面三列扩充表格,然后修改”ONU理论光路损耗值db”列中的公式值(增加对应的分光器插损和光纤损耗)。
分光器16
到分光器16的距离km
按此工具计算,每隔300m一个点,10KM模块最大可用15个分光器级连(第一行的例子)。
相关术语图示:
(离OLT最近的为第一个splitter,其他类推为第二、三个)
光路较复杂时,往往会出现最后一个ONU无论用什么型号的分光器都无法满足灵敏度要求,这样肯定要调整最前头的分光器型号,分光器的设计需要多次调整才能满足要求;
这种情况下使用计算工具将大大提高效率。
另外几条原则:
1、对于支路的分支点(只有一个ONU),尽量用分光器1:
2(5%),其次用1:
2(25%),再次用1:
2(40%)、1:
2(50%);
这样做是为了干线光纤的光更强一些能走更长的距离,分更多的支路。
2、在分光器级连数较小的情况下,要考虑最后一个ONU的光损不能太小,接收光功率不能大于ONU的接收功率饱和度。
4EPONODN设计步骤
1.得到OLT、ONU原始点位图;
D镇
玉村
新村
古村
E镇
陆村
启村
农民街
振
河
村
东村
北村
坝南村
三
坝
龙村
C
镇
港村
银村
金村
河村
A
镇
5
广电站
桥村
★
兴村
龙发
南村
发
汤村
B镇
2.设计光纤走线并确定分光器的型号;
3.使用计算工具设计各分光器型号;
计算结果:
设计结果:
参考资料清单Listofreference:
[1]
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- EPON 分配 网络 ODN 设计 指导书