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ODN 等级与 PON 链路预算

PON 的光配线网络(ODN)有一个由等级(class)定义的损耗预算:即 OLT 与任意 ONU 之间的衰减窗口,任何一对合规模块都必须在此范围内正常工作。分光器消耗其中大部分,光纤和连接器占用其余部分,剩下的就是余量,它决定了 1:64 分光末端的用户在炎热天气里是否还能保持在线。本页给出各等级、损耗构成要素以及一个完整的设计示例。

等级

系统等级ODN 损耗窗口,dB说明
GPON (G.984.2)A5–20少见
GPONB10–25遗留
GPONB+13–28家庭宽带的主力
GPONC15–30—
GPONC+17–32更大分光比或更远距离;两端均使用 APD 接收机
GPONC++(厂商)~20–35扩展
XG(S)-PON (G.987.2 / G.9807.1)N114–29标称 1
XG(S)-PONN216–31标称 2
XG(S)-PONE118–33扩展 1
XG(S)-PONE220–35扩展 2
10G-EPON (802.3av)PR10 / PR20 / PR3020 / 24 / 29 maxIEEE 命名

最小损耗同样重要:如果 ONU 离 OLT 太近、分光又太少,就可能导致接收机过载(GPON B+ ONU 过载阈值 −8 dBm)——较短的引入线可能需要衰减器(Rx 功率与链路预算)。

ODN 等级背后的模块等级

等级OLT Tx, dBmOLT Rx 灵敏度,dBmONU Tx, dBmONU Rx 灵敏度,dBm
GPON B++1.5 … +5−28+0.5 … +5−27
GPON C++3 … +7−32+0.5 … +5−30
XGS-PON N1+2 … +6−28 (1270 nm)+4 … +9−28
XGS-PON N2+4 … +8−30+4 … +9−28
XGS-PON E1/E2+6 … +10 / +8 … +12−30 / −32+4 … +9−28

OLT 与 ONU 模块的等级必须匹配(或更高);在按 C+ 设计的 ODN 上使用 B+ 等级的 OLT,会损失 4 dB 的预算(PON 光模块、 典型值)。

损耗构成要素

元件典型损耗说明
分光器 1:23.5 dB理论值 3.0 + 额外损耗
1:47.2 dB—
1:810.5 dB—
1:1613.7 dB—
1:3217.2 dB典型家庭 GPON
1:6420.5 dBXGS-PON 或 C+ GPON
1:12823.5–24 dB少见——需要 E 等级
馈线 + 配线光纤1310 nm(上行)0.35 dB/km,1490/1577 nm 0.25 dB/km按最不利波长计算预算:1310 nm 上行
SC/APC 连接器对0.3–0.5 dB典型 ODN 中有 3–6 对
熔接0.05–0.1 dB每条路径 5–15 处
共存元件(CEx)1–1.5 dBGPON 与 XGS-PON 共用 ODN 时
视频叠加滤波器 / WDM0.5–1 dB存在 RF 视频时
老化与维修余量1–3 dB设计预留

元件详情:连接器与光纤。

设计示例:GPON B+,1:32,12 km

项目损耗,dB
馈线 10 km + 配线 2 km,1310 nm12 × 0.35 = 4.2
分光器 1:3217.2
5 对连接器2.0
10 处熔接0.8
ODN 总损耗24.2
B+ 等级窗口13–28 → 符合要求,余量 3.8 dB
加入 CEx 以支持 XGS-PON 共存+1.5 → 25.7,余量 2.3 dB
同一 ODN 改为 1:6424.2 − 17.2 + 20.5 = 27.5 → 余量 0.5 dB:需要 C+ / N1 光模块

预期 ONU 接收功率(下行 1490 nm,OLT +3 dBm):3 − (12 × 0.25 + 17.2 + 2.0 + 0.8) = −20 dBm → 比 B+ ONU 灵敏度高 7 dB。预期每个 ONU 对应的 OLT 接收功率(ONU 上行 +2 dBm):2 − 24.2 = −22.2 dBm → 比 −28 dBm 高 5.8 dB。

差分距离与分光规则

  • 差分光纤距离(最近到最远 ONU)——标准 20 km,扩展测距下 40 km;它限制的是均衡时延,而非损耗。
  • 最大逻辑传输距离——在等级足够的情况下 GPON 可达 60 km;实际物理传输距离由损耗预算决定。
  • 分光比与传输距离——分光比每翻一倍约消耗 3.3 dB ≈ 9–13 km 光纤;1:32 配 20 km 或 1:64 配 10 km 是典型的 B+/C+ 折衷方案。
  • 级联分光器(例如先 1:4 再 1:8)比单级 1:32 多损耗约 0.5–1 dB,但能节省馈线光纤。

测量已安装的 ODN

工具位置提供的信息
带 PON 滤波器(1310/1490/1550)的光功率计在 ONU 入户点用户端下行功率——与预期接收功率对比
光源 + 功率计OLT 开通前每条路径的端到端损耗
支持 PON 的 OTDR(1310/1490/1550 或带外 1625/1650 nm)从 ONU 侧,或从 OLT 侧穿过分光器(有局限)断点和高损耗事件;从 OLT 侧测量时分光器会掩盖各条入户线的情况
OLT 逐 ONU 接收功率OLT CLI/EMS通过测距获得每个 ONU 的上行功率——现场最关键的数值
ONU DDM光棒或 ONU 网页界面,实验室中使用 CodingBoxONU 处的下行接收功率

现场故障及其特征:PON 故障。

在 CodingBox 中

安装前,在实验室中读取 OLT 和 ONU 模块可以确认其等级(发射功率与标称灵敏度)、波长方案和身份信息——这些正是上述预算的输入项。在现场,将 ONU 光棒的 DDM 接收功率与设计值对比,可以判断 ODN 是否处于其等级窗口之内(DDM)。

分光器、熔接和连接器的损耗容许值,以及这些等级背后的通用预算方法: 链路预算工程、 无源设施。

为什么 ODN 要求使用 APC 并保证 ORL ≥ 32 dB——各元件的反射率、激光器与 BiDi 对反射的敏感性,以及用 OTDR 和 ORL 表进行测量: 反射与回波损耗。


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