Требования к сети и ее энергетический бюджет

Зная уровни оптической мощности на передатчиках и приемниках или, иными словами, имея заданный оптический бюджет системы передачи, можно приступать к проработке оптической распределительной сети. Поэтому проект начинается с выбора производителя приемопередающего оборудования, а расчет параметров отдельных оптических компонентов сети определит в конечном итоге уровни сигналов на приемниках.

Основные требования, которые проектировщик сети обязан выполнить, приведены в табл. 1. На рис. 4.1 показана зависимость уровня мощности оптического сигнала по длине одного из каналов OLT-ONT, для сети с топологией «Звезда».

1. Основной вклад в потери мощности вносит затухание в волокне. Удельное затухание (0,4 дБ/км на длине волны 1310 нм) задает наклон графика мощности. Таким образом, максимально возможное затухание сигнала обратного потока в волокне составляет 8 дБ = 0,4 дБ/км • 20 км. Предельное удаление абонентских узлов на 20 км в сети PON с 32 абонентами является компромиссом между стремлением увеличить радиус охвата сети и приемлемым временем инициализации сети.

2. Другим столь же значимым источником ослабления сигнала являются потери, вносимые разветвителем. В случае симметричного разветвителя 1 х N сигнал на выходном порту слабее сигнала на входе с учетом избыточных потерь на 3,3log₂N дБ.

Для разветвителя с максимально возможным числом выходных портов (N=32 для APON) вносимые потери составят около 17 дБ.

Таблица 4.1 – Требования к сети

Рис. 4.1. Профиль мощности по длине канала связи

3. Для небольших сетей может потребоваться принудительное ослабление сигнала аттенюатором. Дело в том, что у приемного детектора кроме минимальной чувствительности P_inmin (-33 дБм) существует и верхняя граница рабочего режима p_inmax (-11 дБм), которая называется порог перегрузки {minimum overload). 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, P_outmin (-2дБм) и P_outmax (+4дБм), приходим к выводам:

Максимальное допустимое ослабление сигнала не превышает

ОB_m_ах = (-2 дБм) - (-33 дБм) = 31 дБ.

Минимальное допустимое ослабление сигнала не менее

OB_min = (+4 дБм) - (-11 дБм) =15 дБ

4. Рабочие диапазоны приемников/передатчиков меняются в зависимости от направления и скорости передачи. Однако согласованные требования к ним обеспечивают постоянство оптического бюджета OB_min, OB_max. Поэтому индекс для обозначения направления потока опускается. Легко заметить, что ширина диапазона допустимого ослабления сигнала в сети для оборудования любого класса составляет15 дБ (см. табл. 4.1).

Она, собственно, определяется адаптиционyыми возможностями детекторов или шириной их рабочих диапазонов. Следовательно, максимальный разброс потерь по оптическим путям сети DL 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.