光功率计算

EPON网络中的手拉手形结构也是一种特殊的总线结构，两台OLT分置于总线的两端，其基本形式如下图。优点是可以实现系统失效时的保护功能。

“手拉手”保护结构

3.1.2. 光网络拓扑设计

光网络的拓扑结构、分光器级数和分路比可以根据具体应用环境选择。EPON系统对于分光器级数没有理论，但每个ONU的光通道衰减应小于24dB。实际应用中分光器级数越多，通常越能节省主干光纤数量，但也会造成接头损耗增加、网络拓扑复杂，因此通常需要在光纤资源允许的范围内优化ODN，在ODN设计时应综合考虑主干光纤资源和网络拓扑结构。另外，在ODN设计时，需要考虑今后扩容需要，为今后扩容留出光纤支路，并为新增的ONU留下光功率预算。

1.1.2.1. 光通道衰减计算

ODN的光功率衰减与分光器级数、分光器分路比、活动连接数量、光缆熔接接头数量、光缆线路长度等因素有关，设计时必须控制ODN中最大的衰减值，使其符合系统设备OLT和ONU的PON口光功率衰减预算26dB的要求。

ODN光通道衰减所允许的衰减定义为S/R和R/S参考点之间的光衰减，以dB表示。包括光纤、分光器、光活动连接器、光纤熔接接头所引入的衰减总和。在设计过程中应对无源光分配网络中最远用户终端的光通道衰减核算，采用最坏值法进行ODN光通道衰减核算，下图为ODN光通道模型。

多级分路则级联S/R光交接箱光分纤箱光分配箱R/SOLTODF光接头盒活动光接头分光器活动光接头ONU

光通道计算模型

核算公式：

ODN光链路衰减LiKiMiFi（dB）

i1i1i1i1nmph

（1） （2）

ODN光链路衰减+Mc  系统允许衰减

公式中：

Li：光通道全程n段光纤衰减总和

i1mnKi：m个光活动连接器插入衰减总和

i1pMi：p个光纤熔接接头衰减总和

i1Fi：h个分光器插入衰减总和

i1hMc：光纤富余度 系统允许衰减：24dB 计算时相关参数取定：

1) 光纤衰减取定：1310nm波长时取0.36dB/km

1490nm波长时取0.22dB/km

2) 光活动连接器插入衰减取定：0.5dB/个 3) 光纤熔接接头衰减取定：

分立式光缆光纤接头衰减取双向平均值为：0.08dB/每个接头； 带状光缆光纤接头衰减取双向平均值为：0.2dB/每个接头；

4) 计算时分光器插入衰减参数取定见前表； 5) 光纤富余度Mc

➢ 当传输距离≤5公里时，光纤富余度不少于1dB； ➢ 当传输距离≤10公里时，光纤富余度不少于2dB； ➢ 当传输距离＞10公里时，光纤富余度不少于3dB；

1.1.2.2. ODN结构设计

在选择ODN结构时，应根据用户性质、用户密度的分布情况、地理环境、管道资源、原有光缆的容量，以及OLT与ONU之间的距离、网络安全可靠性、经济性、操作管理和可维护性等多种因素综合考虑。

ODN分光方式应采用多级分光，具体级数可通过无源光器件及光纤衰减计算得出，设计时应充分考虑分光器的端口利用率，根据用户分布情况选择合适的分光方式。在主干光缆纤芯数量允许的情况下可以适当减少分光器级数，以便于维护。

ODN设计时，需要着重考虑光路保护、分光器级数、扩容和资源预留等几个方面。 1.1.2.3. 分光器位置

对于集中分配的一级或两级ODN网络，分光器一般位于光交接箱或楼内机箱内。对于总线形或环形拓扑，分光器通常在电力杆路上或开关站内，可内置于光缆接头盒或终端盒内。安装在室外的分光器须注意防水。 1.1.2.4. 分光器级数设计

在光功率预算允许的情况下，分光器级数是多级的。但分光器级数过多也会导致拓扑层级较多，主干光纤接头数量较多导致损耗增大。因此，在ODN设计时，在纤芯允许的条件下，可适当减少分光器级数，简化网络。

OLTONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU

占用1芯主干光纤，8级分光

1.1.2.5. ODN的光路保护

对于可靠性要求较高的电力通信系统，建议采用带光路保护的ODN结构。针对电力系统应用较多的总线形和环形保护，建议的ODN保护方式如下图所示。链形带保护的ODN设计时，由于每个ONU连接的两个PON口所连的分光器位于不同的级数，因此分光器的规格可以是不一致的。但工程中，为了减少维护的复杂度，在光功率允许的情况下，应尽量减少分光器的种类。

全保护方式中ODN采用总线形结构，并将主、备OLT放置在不同地点，就形成了手拉手链形全保护方式，如下图所示。

OLT0OLT1ONU1ONU2ONU3ONU4

ODN的链形保护

ONU1ONU2ONU3OLT0OLT1ONU4ONU6ONU5

ODN的环形保护

1.1.2.6. ODN的扩容考虑

配网下变压器节点数量可能会有变化，在ODN设计时要保留光功率裕量，便于扩容。如下图所示，EPON需要在A、B、C三处进行扩容，形成新的ODN拓扑结构。这种平滑的ODN扩容，需要在设计之初就在原有的A、B、C节点处留有一些光功率裕量。例如，若考虑A处可能会增加2km光缆，节点数量有可能增加到4个，就需要为A处预留8dB的功率预算，A处的光功率损耗就应该控制在18dB以内（原来是26dB）。

AOLTBCAOLTONU ONU ONU ONU BCONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU ODN的扩容

分光器与光纤连接建议多采用熔接方式，尽量减少活接头数量，以减少接头损耗。在有扩容需求的位置，可使用活动连接器以方便扩容，或预先安装一个分光器，留出支路接头。

3.1.3.

光网络分析

1.1.3.1. 光网络设计思路

配网业务属于比较重要的生产控制业务，因此用于配网的EPON系统，在线路路由允许的情况下，建议采用环形或手拉手形保护网络。所以对于OUN要求具备双PON口保护功能。

建议每个PON口到末端ONU经过的分光级数不大于8级。这样可以预留出一定的光功率裕量，便于网络拓扑改造或扩容。 1.1.3.2. 网络损耗估算

在实际网络设计中，需要分析网络中的各种损耗。利用前述公式。

➢ 在设计中粗略估算时，在光信号波长为1310nm时一般取α=0.4dB／km，当光信号波长为1550nm、1490nm时，可取α=0.25dB/Km。

(包括熔接损耗。)

➢ 光分路器插入损耗 (dB)=分光损耗+附加损耗。分光损耗：不同的分光比对光信号产生的损耗就叫做分光损耗，其值为-10lgK。

（K为分光比）。附加损耗：光分路器把输入端的光信号按照预定的分光比对各个支路进行分配时，光信号通过光分路器时除分光损耗外，还有光分路器本身对光信号产生的损耗，这种损耗称为光分路器附加损耗，其值为-10lg(A/B)。（A为各输出端输出功率之和；B为输入功率）。在设计中粗略估算时，可按下表计算： 分路数(均分) 插入损耗典型值(dB) 最大允许偏差范围(dB)

分光比（分路比：5：95 1：9 2：8 3：7 4：6 2 3.4 4 7.2 8 10.7 16 14.8 32 17.8 0.4 0.8 1.7 2.0 2.5 1分2） 插入损耗典型值(dB) 最大允许偏差范围(dB) 11.8 / 0.6 0.4 10.4 / 0.9 0.4 7.4 / 1.3 0.4 5.6 / 1.9 0.4 4.4 / 2.6 0.4 3.1.4. 典型案例分析

1.1.4.1. 手拉手形结构

以A站的一回线和B站三回线两条线来说，如下图。

A站站站站站站站1 站站站2 站站站3 站站站 4站站站5 站站站6 站站站7 站站站8 站站站B站

2.2.4.3.1. 设备部署方案

A站OLT1与B站OLT2组成手拉手保护，图例如下：

OLT1ONU1 ONU2 ONU3 ONU 4ONU5 ONU6 ONU7 ONU8 OLT2

ONU之间的距离都为1Km。 2.2.4.3.2. 光功率计算

➢ A站发光功率 = 3dBm；B站发光功率 = 3dBm； ➢ 光缆损耗:光缆每公里数损耗0.25 dBm； ➢ 法兰盘损耗：单个法兰盘衰耗0.5 dBm； ➢ 光分路器插入损耗：单个光分路器0.9 dBm；

➢ 因此ONU的收光功率 = 发光功率－光缆损耗－法兰盘损耗－光分路器插入损耗； ➢ ONU接收灵敏度-24～-27 dBm。

OLT 1到 OLT 2手拉手保护 ONU PON 1口的光功率损耗表下： OLT发光功率 3.00 0.35 -1.90 -4.05 -6.20 -8.35 -10.50 -12.65 ONU名称 ONU 1 ONU 2 ONU 3 ONU 4 ONU 5 ONU 6 ONU 7 ONU 8 光缆衰耗 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 法兰盘衰耗 3×0.5=1.5 2×0.5=1.0 2×0.5=1.0 2×0.5=1.0 2×0.5=1.0 2×0.5=1.0 2×0.5=1.0 1×0.5=0.5 分光器插入衰耗 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 ONU PON 1口光功率收 3.00-0.25-1.50-0.90=0.35 0.35-0.25-1.00-0.90=-1.90 -1.90-0.25-1.00-0.90=-4.05 -4.05-0.25-1.00-0.90=-6.20 -6.20-0.25-1.00-0.90=-8.35 -8.35-0.25-1.00-0.90=-10.50 -10.50-0.25-1.00-0.90=-12.65 -12.65-0.25-0.50-0.90=-14.30

OLT 2到 OLT 1手拉手保护 ONU PON 1口的光功率损耗表下： OLT发光功率 3.00 0.35 -1.90 -4.05 -6.20 -8.35 -10.50 -12.65 ONU名称 ONU 8 ONU 7 ONU 6 ONU 5 ONU 4 ONU 3 ONU 2 ONU 1 光缆衰耗 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 1×0.25=0.25 法兰盘衰耗 3×0.5=1.5 2×0.5=1.0 2×0.5=1.0 2×0.5=1.0 2×0.5=1.0 2×0.5=1.0 2×0.5=1.0 1×0.5=0.5 分光器插入衰耗 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 1×0.9=0.9 ONU PON 2口光功率收 3.00-0.25-1.50-0.90=0.35 0.35-0.25-1.00-0.90=-1.90 -1.90-0.25-1.00-0.90=-4.05 -4.05-0.25-1.00-0.90=-6.20 -6.20-0.25-1.00-0.90=-8.35 -8.35-0.25-1.00-0.90=-10.50 -10.50-0.25-1.00-0.90=-12.65 -12.65-0.25-0.50-0.90=-14.30

结论是光功率裕量充足。