ODN光纤链路全程衰减如何计算

news2024/11/17 12:48:07

在FTTH等宽带光纤接入工程设计中，需根据应用系统的相应波长计算ODN光纤链路的全程衰减，一方面验证是否满足系统的光功率预算指标要求，另一方面作为工程验收的参考指标。

1 计算方法

ODN光纤链路的全程衰减是指从OLT至ONU的光纤链路中，S/R与R/S参考点间的衰减，常见的ODN光纤链路衰减参考模型如图1所示，通常包括：光纤及固定连接衰减Af、光分路器插损As、活动连接插损Ac和附加损耗Aa。

图1 ODN光纤链路衰减参考模型

设计中，ODN光纤链路衰减的计算应采用最坏值计算法，即相关指标采用标准、规范或招标文件中的技术指标，而不采用实际的典型指标（一线厂商相应产品指标的平均值）。例如，相关标准中，活动连接的衰耗指标为0.5dB/个（同型号任意两个连接器互联），一线厂商的产品典型指标一般不超过0.25dB/个，计算时应按0.5dB/个记取。

2 光纤及固定连接衰减Af

光纤及固定连接衰减Af包括光纤衰减和固定连接衰减。

光纤衰减 = 光纤衰减系数(dB/km) × 光纤长度(km)。光纤衰减系数与系统使用的波长相关，在GPON和XG-PON的在上、下行波长处光纤的衰减系数典型值如图2所示。

图2 光纤在不同波长的衰减系数

固定连接是相对活动连接而言的，包括冷接和熔接。冷接主要用在蝶形光缆的现场成端处，如图3所示。现场成端稳定性较差，随着便携式熔接机的普及，已逐渐被熔接成端方式取代。

图3 蝶形光缆的成端方式

光纤固定连接的平均衰耗指标见表1。

表1 光纤固定连接衰耗

接续方式	衰耗（dB /个）
接续方式	单芯	光纤带
熔接	0.06	0.12
冷接	0.10	-

在ODN中，通常很难知道全程光纤链路中包含多少个光纤接头，而且光纤熔接的衰耗在全程光纤链路衰减中占比也非常小，所以，在计算时往往将光纤的衰减和熔接的衰耗合并在一起简化计算。每公里光纤及熔接衰减的参考值如表2所示，当链路中既有单芯接头又有光纤带接头时，取单芯接续和光纤带接续的平均值。

表2 每公里光纤及熔接衰减

系统波长(nm)	光纤及熔接衰减(dB/km)
系统波长(nm)	单芯接续	光纤带接续
1270	0.43	0.45
1310	0.38	0.40
1490	0.26	0.28
1550/1577	0.24	0.26

光纤及固定连接衰减Af可按表2的参考值乘以光纤链路的长度进行计算，链路中包含冷接时，可按0.1dB/个单独计算冷接衰耗。

3 光分路器插损As

ODN中主要采用等比分光。根据连接方式的不同，等比分光的分路器主要分成盒式和插片式两种类型，如图4所示。盒式分路器主要使用在光缆交接箱，插片式分路器主要使用在光缆分纤箱。

图4 等比分光的光分路器

分路器的分路比每增加1级，插损约增加3dB。同样分路比的分路器，插片式的插损比盒式约大0.2dB，如表3 所示。

表3 等比分光的光分路器插损

光分路器规格	插入损耗(dB)
光分路器规格	盒式	插片式
1×2	4.2	4.4
1×4	7.8	8.0
1×8	10.9	11.1
1×16	13.9	14.1
1×32	17.2	17.4
1×64	20.9	21.2

但在FTTR、农村、楼宇内等场景，不等比分光的应用也越来越多。图5为某楼宇场景下一种不等比分光的ODN光纤链路衰减参考模型。

图5 一种不等比分光的ODN光纤链路

不等比光分路器型号主要为1×5和1×9。1×5分路器包括1个级联端口和4个支路端口，1×9分路器包括1个级联端口和8个支路端口。1×5和1×9分路器的插损参考值见表4。

表4 不等比光分路器插损

光分路器规格	插入损耗(dB)
光分路器规格	级联口	支路口
1×5	1.8	15.7
1×9	2.4	16.3

4 活动连接插损Ac

ODN光纤链路中，ODF、主干光交、光分路器处通常采用活动连接。活动连接的插损按0.5dB/个计算。全新的活动连接器插损一般不超过0.25dB/个，但随着使用时间的增加，由于端面污染等原因，插损会有一定的增加，按0.5dB/个计算并不会产生太多的链路衰减富余。

OLT、ONU与ODN也采用活动连接，但该活动连接不包含在S/R与R/S参考点间，不属于ODN光纤链路。

通常每个光分路器与光纤链路有2个活动连接，但根据YD 2000.1-2014中分路器插损的测试原理，如图6所示，光分路器的插损值已经包含了1个活动连接的插损，所以，计算时Ac时每个分路器的活动连接数量只需计1个。

图6 分路器插损的测试原理图

5 附加损耗Aa

在ODN中，由于施工和装维的不规范，以及在入户段光缆中采用G.652尾纤成端，往往导致ODN链路产生较大的宏弯损耗（见《光纤弯曲半径不足对ODN链路衰耗的影响》和《常用G.657与G.652光纤的抗弯曲性能差距有多大》一文）。例如，某市部分入户光缆的下行衰减测试结果如图7所示（图中每个点代表了不同的用户），其中XG-PON用户平均高达2.85dB，GPON用户平均也达到1.98dB。

图7 入户段光缆下行衰减

尽管额外的宏弯损耗主要是不规范施工和不规范装维导致的，但运营商很难采取有效措施去解决这一问题，所以，ODN中宏弯损耗引起的附加损耗会长期存在。附加损耗Aa可参考表5取定。

表5 附加损耗Aa参考值

系统中心波长 nm	附加损耗Aa dB
1270	0
1310	0
1490	1.0
1577	2.0

ODN光纤链路的附加损耗主要发生在入户段，当ODN光纤链路不含入户段光缆线路时，不应记取附加损耗。

6 计算示例

根据以上所述的计算方法及相关参考指标，可计算如图1的等比分光和图5的不等比分光ODN光纤链路全程衰减。当ODN链路长5.0km、总分路比为1：64时，GPON下行ODN链路全程衰减的计算如表6所示。

表6 ODN链路全程衰减计算示例

项目		计算方法	计算结果(dB)
项目		计算方法	等比分光	不等比分光
Af		0.26dB/km×5.0km	1.3	1.2
As	等比	10.9 ＋ 11.1	22.0
As	不等比	4.2＋2.4×2＋16.3		25.3
Ac	等比	0.5×6	3.0
Ac	不等比	0.5×4		2
Aa			1.0	1.0
链路全程衰减			27.3	29.5