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) | A | 5–20 | 少见 |
| GPON | B | 10–25 | 遗留 |
| GPON | B+ | 13–28 | 家庭宽带的主力 |
| GPON | C | 15–30 | — |
| GPON | C+ | 17–32 | 更大分光比或更远距离;两端均使用 APD 接收机 |
| GPON | C++(厂商) | ~20–35 | 扩展 |
| XG(S)-PON (G.987.2 / G.9807.1) | N1 | 14–29 | 标称 1 |
| XG(S)-PON | N2 | 16–31 | 标称 2 |
| XG(S)-PON | E1 | 18–33 | 扩展 1 |
| XG(S)-PON | E2 | 20–35 | 扩展 2 |
| 10G-EPON (802.3av) | PR10 / PR20 / PR30 | 20 / 24 / 29 max | IEEE 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, dBm | OLT Rx 灵敏度,dBm | ONU Tx, dBm | ONU 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 1:2 | 3.5 dB | 理论值 3.0 + 额外损耗 |
| 1:4 | 7.2 dB | — |
| 1:8 | 10.5 dB | — |
| 1:16 | 13.7 dB | — |
| 1:32 | 17.2 dB | 典型家庭 GPON |
| 1:64 | 20.5 dB | XGS-PON 或 C+ GPON |
| 1:128 | 23.5–24 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 dB | GPON 与 XGS-PON 共用 ODN 时 |
| 视频叠加滤波器 / WDM | 0.5–1 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 nm | 12 × 0.35 = 4.2 |
| 分光器 1:32 | 17.2 |
| 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 1:64 | 24.2 − 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 CodingBox | ONU 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)。
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。