浅谈xPON系统ODN链路总损耗测算

许彦敬

中国铁通集团有限公司日照分公司，山东 日照 276800

1 ODN的概念及结构

ODN（光分配网）是基于PON（无源光网络）设备的FTTH（光纤到户）光缆网络。其作用是为OLT（光线路终端）和ONU（光网络单元）之间提供光传输通道。ODN位于OLT和ONU之间，其界定接口为紧靠OLT的光连接器后的S/R 参考点和ONU 光连接器前R/S 参考点。具体位置见图1所示。

图1 GPON 系统参考模型

ODN的基本功能是将一个OLT和多个ONU连接起来，提供光信号的双向传输。从功能上分，ODN从局端到用户端可分为馈线光揽子系统，配线光揽子系统，入户线光缆子系统和光纤终端子系统四个部分。从网络结构来看，ODN由馈线光纤、光分路器和支线组成，它们分别由不同的无源光器件组成。

2 ODN的链路总损耗构成

ODN光功率预算所容许的损耗定义为S/R和R/S参考点之间的光损耗，以dB表示。包括光纤、光分路器、光活动连接器、光纤熔接接头所引入的衰减总和。

ODN链路总损耗包括以下几个方面：

1）分光器损耗，通常是系统的总损耗；

2）熔接和冷接损耗；

3）连接器、适配器（法兰盘）损耗；

4）光纤传输损耗；

5）线路额外损耗，一般取3dB左右。

ODN的容许损耗值对下行和上行方向是相同的。决定整个系统光通道损耗性能的参数主要有下面3项：

1）ODN光通道间的最大损耗差；

2）最大容许通道损耗，即最小发送功率和最高接收灵敏度的差。

3）最小容许通道损耗，即最大发送功率和最低接收灵敏度（过载点）的差。

3 ODN的链路总损耗计算办法

光通道的损耗计算方法有3 种，即最坏值法、统计法和联合设计法。鉴于接入网环境传输距离很短，通常无须使用联合设计法。

3.1 统计法

由于实际光元器件参数值的分布范围较宽，因而若能充分利用其统计分布特性，按统计特性将各个光元件的损耗相加，则有可能大大延长的传输距离。高斯法是最简单的统计法，其基本原理就是利用多个高斯随机变量的均值和方差进行运算从而算出光通道损耗的上界lu和下界ll，即最坏值和最好值。采用3倍标准差后，所算上下界的统计置信度可达99.7%，可靠性很好。

式中m表示光接头数，K表示光活动连接器数目，L表示光纤长度，b表示光发路器数目，Sμ表示平均光接头损耗（dB），Cμ表示平均活动连接器损耗（dB），Fμ表示平均光纤损耗（dB/km），Bμ表示平均光分路器损耗（dB），Mμ表示其他光器件（例如WDM等）的平均损耗，Sσ表示光接头损耗的标准偏差，Cσ表示活动连接器损耗的标准偏差，Fσ表示光纤损耗的标准偏差值（dB/），Bσ表示光分路器损耗的标准偏差，Mσ表示其他光器件损耗的标准偏差。当光元件损耗的分布接近高斯形时，高斯法的精度很好，否则会导致较大的误差，此时采用MCS（蒙特卡洛模拟）法将给出更准确的结果但需要较大的计算量才能达到较高的计算精度，这是其不足之处。

3.2 最坏值法

最坏值法是将所有光通道中的光元件损耗值迭加起来即为ODN光通道的光损耗，这些损耗值都应该是系统寿命终了前且处于允许的工作范围内任意点的数值。这样设计的系统显然是十分安全的，任意点的数值。然而实际光元器件参数值的离散性很大，所有光参数同时取最坏值的可能性极小，因而按最坏值法设计的系统往往过于保守，导致资源浪费和成本较高。目前，包括中国铁通、中国移动、中国电信等各基础电信运营商和广电等部门采用的设计标准全部是按照最坏值法计算。

4 ODN的链路总损耗计算

笔者采用最坏值法进行ODN 光通道衰减核算：

计算时相关参数取定：

1）光纤衰减取定： 1310nm 波长时 取0.36dB/km；1490nm 波长时 取0.22dB/km；1550nm 波长时 取0.22dB/km；

2）光活动连接器插入衰减取定： 0.5dB/个；

3）光纤熔接接头衰减取定：分立式光缆光纤接头衰减取双向平均值为：0.08dB/每个接头；带状光缆光纤接头衰减取双向平均值为：0.2dB/每个接头；

4）光纤冷接子，又称为机械式光纤接续子，是基于机械接续技术的免研磨现场组装活动连接器。适用于楼道高处、狭小空间内，照明不足、现场取电不方便等场合，双向平均值取0.15dB/个接头；

5）光分路器损耗：理论上1×n光分路器的光损耗=10log（1/n）。以此计算： 1×2的光分路器损耗-3db；1×4的光分路器损耗-6db；1×8的光分路器损耗-9db；1×16的光分路器损耗-12db；1×32的光分路器损耗-15db。但在实际的产品的损耗大于理论值。光分路器的级联和级数无关，和光分路器的损耗相关；

6）光纤富余度Mc：（1）当传输距离≤5km时，光纤富余度不少于1dB；（2）当传输距离≤10km时，光纤富余度不少于2dB；（3）当传输距离＞10km时，光纤富余度不少于3dB。

根据协议规定，OLT的接收机的范围是15dB以内，及最大光衰和最小光衰的差值应该在15dB以内，否则一旦超出OLT接收机的动态范围，会导致误码率上升，甚至某些ONU掉线。OLT和ONU的发送光功率、接收机灵敏度等关键参数主要根据系统支持的ODN类型来进行划分。根据允许衰减范围的不同，ODN类型主要分为A、B、C三大类，结合目前实际应用需求和光收发模块的实际能力工业界还定义了B+类，扩展了GPON系统支持的最大分路比。目前B+类ODN是主流，其衰减范围为： 13dB～28dB，光通道损耗差为：15dB。

5 结论

2011年随着各基础电信运营商在宽带市场的竞争更加激烈，国内的ODN市场肯定会迎来快速的发展，ODN将会有较长的市场繁荣期，通过本文的解决方案，可以科学合理的测算ODN链路总损耗，为xPON系统的设计、施工和日照维护带来较大方便。