6 Расчет оптического бюджета
6.1 Каждый компонент оптического линейного тракта PON имеет свою величину оптических потерь. Допустимые потери оптического сигнала на всем пути от оптического передатчика до приемника не должны превышать оптический бюджет мощности. Оптический бюджет, измеряемый в дБ, приемопередающего оборудования определяется как интервал [OBmin, OBmах] по формулам (1) и (2), где
OBmах = pout,min – pin,min, (10.1)
OBmin = pout,mах – pin,mах, (10.2)
где pout,min, pout,max– допустимый разброс мощностей передатчиков;
pin,min, pin,mах– допустимый уровень принимаемого сигнала на приемниках, при котором коэффициент ошибок (BER) не превышает заданный уровень.
6.2 Волоконно-оптический канал GPON удовлетворяет заданному бюджету, если потери мощности сигнала в канале GPON (затухание в ОВ, потери на коннекторах, OP и других компонентах) с учетом допустимых искажений сигналов, попадают в интервал [OBmin, OBmах].
6.3 Расчеты затухания оптического сигнала выполняются для оптической линии от точки подключения ОВ на активном оборудовании (на передатчике) до самого удаленного абонента (на приемнике). В PON источниками потерь являются:
- полное затухание в ОВ – зависит от его длины и коэффициента затухания ОВ на определенной длине волны;
- полные потери в сростках сварных соединений – зависят от потерь в каждом сростке и их общего количества;
- полные потери в механических соединениях – зависят от потерь в каждом соединении и их общего количества;
- полные потери в «контактах» разъемных соединений – зависят от потерь в каждом соединителе и их общего количества;
- потери в разветвителях ОВ – зависят от коэффициента разветвления сплиттера (количества его портов);
- штрафные потери – это потери на изгибы ВОК при прокладке.
6.4 Сумма всех потерь, возникающих на участке PON, представляет собой энергетический бюджет затухания. При расчетах необходимо учитывать технологический запас для дополнительных сростков и вставок при проведении ремонтных работ, а также запас на естественное старение ОВ. В целом рекомендуется оставлять запас бюджета мощности в 3 дБ после полностью выполненного подключения всего тракта от станционного порта OLT на АТС вплоть до абонентского ONT в квартире.
6.5 Расчет оптического бюджета в пассивной оптической сети с разветвителями с равномерным распределением оптической мощности по отводам:
1) В рекомендациях [2] и [3] определен диапазон затухания сигнала в сети PON:
- класс A: 5дБ – 20 дБ;
- класс B: 10дБ – 25 дБ;
- класс C: 15дБ – 30 дБ.
Ширина диапазона допустимого ослабления сигнала в сети для оборудования любого класса составляет 15 дБ.
2) Ширина диапазона допустимого затухания сигнала определяется адаптационными возможностями детекторов или шириной их рабочих диапазонов. Максимальный разброс потерь по оптическим путям сети не может превысить 15 дБ. Этот критерий удобен при проектировании сети, так как позволяет отвлечься от абсолютных уровней принимаемой мощности и свободно строить сеть.
По окончании расчета остается лишь выбрать подходящий класс приемопередатчиков, либо использовать аттенюатор для приведения полученных потерь по оптическим путям сети в требуемый интервал.
3) Для каждого канала электросвязи OLT-ONTi (i=1...N, где N – число абонентских окончаний) можно описать условия на потери в прямом (d) и обратном (u) потоках:
OB d,min ≤ αd Li + ILi + AL + WL + RLi+ CLi + SLi ≤ OBd,mах - Штрафd - Запас, (10.3)
OB u,min ≤ αu Li + ILi + AL + WL + RLi + CLi + SLi ≤ OBu,mах - Штрафu - Запас, (10.4)
где Li– длина i-го канала, км;
αd и αu – удельное затухание в ОВ на длине волны прямого и обратного потоков, дБ;
ILi– вносимые потери всеми OP в i-м канале, дБ;
RLi– потери на всех коннекторах (разъемных соединениях) в i-м канале, дБ;
СLi– потери на всех неразъемных сварных соединениях в i-м канале, дБ;
SLi– потери на всех неразъемных механических соединениях в i-м канале, дБ;
AL – ослабление сигнала на аттенюаторе, дБ;
WL – ослабление сигнала на WDM мультиплексоре, дБ;
Штраф – затухания сигнала из-за деградации волокна/компонентов, влияния внешних условий, искажения формы сигнала из-за хроматической и поляризационной модовой дисперсии, дБ.
Запас – технологический запас в виде дополнительных сростков и вставок при проведении ремонтных работ, дБ.
Штраф может зависеть от длины волны, однако, при этом рекомендуется суммарно оценивать все такие потери величиной в 1 дБ.
4) Рабочие диапазоны приемников/передатчиков меняются в зависимости от направления и скорости передачи. Однако согласованные требования к ним обеспечивают постоянство оптического бюджета OBmin, OBmах. Поэтому индекс для обозначения направления потока опускается.
5) Для сетей с использованием OP с малым количеством портов (количеством абонентов на один порт OLT) может потребоваться принудительное ослабление сигнала аттенюатором. У приемного детектора, кроме минимальной чувствительности pin, min, существует и верхняя граница рабочего режима pin, mах, которая называется порогом перегрузки (minimum over load). При более мощном сигнале детектор уже не может принимать сигнал с требуемым для рабочего режима уровнем ошибок BER = 10–10, так как выходит в режим насыщения. Учитывая вариации уровня средней мощности, излучаемой лазером, pout,min÷pout,max, получаем, что максимально допустимое затухание сигнала не превышает значение, рассчитанное по формуле (1), а минимально допустимое затухание сигнала не менее значения, рассчитанного по формуле (2).
Затухания мощности сигнала в оптических компонентах отдельного канала OLT-ONTi показано на рисунке 10.1.
Рисунок 6.1 – Ослабление мощности сигнала
6) Для расчета оптического бюджета в PON с равномерными OP достаточно рассчитать затухания сигнала в одном канале OLT-ONTi.
7) Окончательный расчет оптического бюджета производится на основании технических данных производителя активного оборудования, ВОК и компонентов сети.
6.6 Примерный расчет затухания оптической сети GPON по Рекомендациям АО «Казахтелеком» утверждённым за №172 от 07.07. 2010 года.
6.7 Основным ограничением дальности передачи по оптической сети доступа является оптический бюджет. Оптический бюджет-это максимальная разница между уровнем выходного сигнала и допустимыми потери, которая может быть выдержана до того, как доступ прекратится.
6.8 Типовой расчет оптического бюджета должен учитывать потери, связанные с архитектурой и технологией сети, выполняется для оптической линии от подключения волокна на активном оборудовании (на передатчике) до самого удаленного абонента (на приемнике). В пассивной сети PON источниками потерь являются:
- неразъёмные соединения (сварные);
- разъёмные соединения (коннекторы);
- полное затухание в оптическом волокне: зависит от его длины и коэффициента затухания волокна на определенной длине волны. Коэффициент затухания волокна (по Рек.G.652D) на длине волны 1310 нм – 0,34-0,4 дБ/км;
- полные потери в сростках (сварные соединения) зависят от потерь в каждом сростке и их общего количества. Норма потерь на одно сварное соединение –0,05-0,1 дБ;
- полные потери в соединителях (разъемные соединения) зависят от потерь в каждом соединителе и их общего количества. Норма потерь на одно разъемное соединение – 0,2-0,3 дБ;
- потери в разветвителях волокон зависят от коэффициента разветвления;
- эксплуатационный запас (сростки и вставки при проведении ремонтных работ) – 3 дБ;
- штрафные потери (потери на изгибы кабелей при прокладке) – 1 дБ.
Сумма всех потерь, возникающих на участке оптической сети, показана на Рисунке 10.2 и представляет собой энергетический бюджет затухания. Кроме того, при расчетах необходимо учитывать и эксплуатационный запас (дополнительные сростки и волоконные вставки при проведении ремонтных работ).
Рисунок 6.2 – Схема связи
Примерный расчет оптического бюджета приведен в таблице 6.1.
Таблица 6.1 – Примерный расчет оптического бюджета
| наед. | кол. | ||
| Сплиттер 1х4 | 7.2 | 7.2 | |
| Коннектор SC/APC | 0,2 | 1,6 | |
| Сплиттер 1х8 | 10.7 | 10.7 | |
| Волокно1 км | 0,3 | 1,5 | |
| Сварное соединение | 0,1 | 0,4 | |
| 21.4 |
