EPON光分配网络ODN设计指导书.docx

1、EPON光分配网络ODN设计指导书产品名称Product name密级Confidentiality level产品版本Product versionTotal 17pages 共9页EPON 光分配网络（ODN）设计指导书 (仅供内部使用）For internal use only拟制:Prepared by日期：Date2012-05-11审核:Reviewed by日期：Dateyyyy-mm-dd审核:Reviewed by日期：Dateyyyy-mm-dd批准:Granted by日期：Dateyyyy-mm-dd版权所有 XXAll rights reserved修订记录Revis

2、ion record日期Date修订版本Revision version修改描述 change Description作者Author2007-01-111.00初稿完成 initial transmittal 1.01修改XXX revised xxx1.02修改XXX revised xxx2.00修改XXX revised xxx目 录Table of Contents 1 前言 72 EPON ODN设计原理 72.1 EPON设备组成 72.2 光在ODN中传输过程中的损耗及其度量 82.2.1 光功率 82.2.2 光纤的损耗 92.2.3 分光器的损耗 92.3 EPON设备光模

3、块收发参数 102.4 ODN设计原理 113 EPON ODN 光损计算工具使用 114 EPON ODN设计步骤 14表目录 List of Tables错误！未找到目录项。图目录 List of Figures图1 EPON结构图 7EPON 光分配网络（ODN）设计指导书 关键词Key words：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List of abbreviations：Abbreviations缩略语Full spelling 英文全名Chinese exp

4、lanation 中文解释EPONEthernet over Passive Optical Network以太无源光网络ODNOptical Distribution Network光分配网ONUOptical Network Unit光网络单元OLTOptical Network Terminal光线路终端POSPassive Optical Spliter无源分光器1 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E

5、PON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。2 EPON ODN设计原理2.1 EPON设备组成图1 EPON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（Optical Line Terminal）放在中心机房（CO，Central Office），ONU（Optical Network Unit）放在网络接口单元（NIU：Network Interface Unit）附近或与其合为一体。POS（Passive Optical Splitter）是无源光纤分支

6、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

7、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：X dBm 10lg（Y mW）, Y mW=10 (X dbm/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）：dB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) -10lg(出光功率mW / 入光

8、功率mW) 10lg(入光功率mW) 10lg(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

9、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Fiber Loss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2 KM会有一个溶纤点，造成0.05db的光损(光纤熔接损耗Splice

10、 Loss)，每对光连接器会造成0.2db的光损(光纤接头损耗Connector Loss)。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 0.4 dB2# 1:2(5%)15.00 0.4 dB3# 1:2(50%)3.80 0.4 dB4# 1:47.80 0.8dB5# 1:810.70 1.7dB6# 1:1614.80 2

11、.0dB7# 1:3217.80 2.5dB8# 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2 10-90 插损10.4:0.90.4 dB1分2 20-80 插损7.4:1.30.4 dB1分2 30-70 插损5.6:1.90.4 dB1分2 40-60 插损4.4:2.60.4 dB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。2.3 EPON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。1000

12、BASE-PX10-D收发器光特性(OLT 10KM)1000BASE-PX10-U收发器光特性(ONU 10KM)1000BASE-PX20-D收发器光特性(OLT 20KM)1000BASE-PX20-U收发器光特性(ONU 20KM)波长范围发送14801500nm,接收12601360发送12601360,接收14801500nm,平均发射功率（最大）dbm2474平均发射功率（最小)dbm-3-12-1平均接收功率（最大）dbm-1-3-6-3接收机灵敏度（最大）dbm-24-24-27-24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

13、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 。2.4 ODN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Fiber Loss(光纤损耗) + Splice Loss(溶纤点损耗) + Connector Loss(连接器插损) + Distribution (Splitter) Loss(分光器插损)。3 EPON ODN 光损计算工具

14、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1spiltter损耗db到分光器1的距离KM分光器2spiltter损耗db1 金堡20.940.31# 1:2(95%)0.60.31

15、# 1:2(95%)0.62 古坝站25.77524# 1:47.816# 1:1614.83 玉林站26.62524# 1:47.816# 1:1614.8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

16、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16spiltter损耗db到分光器16的距离km0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)。相关术语图示：（离OLT最近的为第一个splitter，其他类推为第二、三个）光路较复杂时，往往会出现最后一个ONU无论用什么型号的分光器都无法满足灵敏度要求，这样肯定要调整最前头的分光器型号，分光器的设计需要多次调整才能满足要求；这种情况下使用计算工具将大大提高效率。另外几条原则：1

17、、 对于支路的分支点（只有一个ONU），尽量用分光器1:2 (5%)，其次用1:2 (25%)，再次用1:2 (40%)、1:2 (50%)；这样做是为了干线光纤的光更强一些能走更长的距离，分更多的支路。2、 在分光器级连数较小的情况下，要考虑最后一个ONU的光损不能太小，接收光功率不能大于ONU的接收功率饱和度。4 EPON ODN设计步骤1. 得到OLT、ONU原始点位图； D 镇 玉村 新村古村 E 镇 陆村启村 农民街 振河村 东村 北村 坝南村三村坝村 龙村 C镇 港村 银村金村 河村 A 镇 5 广电站桥村 兴村 龙发 振村南村 发村 汤村 B 镇 2. 设计光纤走线并确定分光器的型号；3. 使用计算工具设计各分光器型号；计算结果：设计结果：参考资料清单List of reference ：1