EPON光分配网络ODN设计指导书.docx

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EPON光分配网络ODN设计指导书

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EPON光分配网络（ODN）设计指导书

（仅供内部使用）

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2012-05-11

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修改描述

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作者

Author

2007-01-11

1.00

初稿完成initialtransmittal

1.01

修改XXXrevisedxxx

1.02

修改XXXrevisedxxx

……

2.00

修改XXXrevisedxxx

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

错误！

未找到目录项。

图目录ListofFigures

图1EPON结构图7

EPON光分配网络（ODN）设计指导书

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

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）：

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；

特别提示：

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

0.4dB

3#1:

2（50%）

3.80

0.4dB

4#1:

7.80

0.8dB

5#1:

10.70

1.7dB

6#1:

14.80

2.0dB

7#1:

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

0.4dB

1分220％-80％插损

7.4:

1.3

0.4dB

1分230％-70％插损

5.6:

1.9

0.4dB

1分240％-60％插损

4.4:

2.6

0.4dB

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

平均发射功率（最小）dbm

-3

-1

平均接收功率（最大）dbm

-1

-3

-6

-3

接收机灵敏度（最大）dbm

-24

-27

-24

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）。

ONU

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

spiltter损耗db

金堡

20.94

0.3

1#1:

2（95%）

0.6

0.3

1#1:

2（95%）

0.6

古坝站

25.775

4#1:

7.8

6#1:

14.8

玉林站

26.625

4#1:

7.8

6#1:

14.8

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

spiltter损耗db

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）。