ODN クラスと PON のリンクバジェット
PON の光配線網(ODN)は、クラスによって定められた損失バジェットを持ちます。これは OLT と任意の ONU の間で許容される減衰の範囲であり、規格に適合するモジュールの組み合わせであれば、この範囲内で必ず動作しなければなりません。損失の大半はスプリッターが占め、残りを光ファイバーとコネクターが占めます。そして残ったものがマージンとなり、1:64 分岐の末端にいる顧客が暑い日にもオンラインを維持できるかどうかを左右します。このページでは、クラス、損失要素、そして設計例を示します。
クラス
| システム | クラス | ODN 損失範囲、dB | 備考 |
|---|---|---|---|
| GPON(G.984.2) | A | 5–20 | まれ |
| GPON | B | 10–25 | レガシー |
| GPON | B+ | 13–28 | 住宅向けの主力 |
| GPON | C | 15–30 | — |
| GPON | C+ | 17–32 | より高い分岐比または距離。両端が APD 受信器 |
| GPON | C++(ベンダー独自) | ~20–35 | 拡張 |
| XG(S)-PON(G.987.2 / G.9807.1) | N1 | 14–29 | 公称1 |
| XG(S)-PON | N2 | 16–31 | 公称2 |
| XG(S)-PON | E1 | 18–33 | 拡張1 |
| XG(S)-PON | E2 | 20–35 | 拡張2 |
| 10G-EPON(802.3av) | PR10 / PR20 / PR30 | 20 / 24 / 29 max | IEEE の命名 |
最小損失も重要です。OLT に近すぎ、分岐が少なすぎる ONU は受信器を過入力にするおそれがあります(GPON B+ の ONU 過入力は −8 dBm)——引き込み線が短い場合はアッテネーターが必要になることがあります(Rx パワーとリンクバジェット)。
ODN クラスの背後にあるモジュールクラス
| クラス | OLT Tx、dBm | OLT 受信感度、dBm | ONU Tx、dBm | ONU 受信感度、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 と ONU のモジュールは、同等以上のクラスでなければなりません。C+ 想定で設計された ODN に B+ の OLT を使うと、バジェットが 4 dB 失われます(PON トランシーバー、 標準的な値)。
損失要素
| 要素 | 典型的な損失 | 備考 |
|---|---|---|
| スプリッター 1:2 | 3.5 dB | 理想値 3.0 +余剰損失 |
| 1:4 | 7.2 dB | — |
| 1:8 | 10.5 dB | — |
| 1:16 | 13.7 dB | — |
| 1:32 | 17.2 dB | 一般的な住宅向け GPON |
| 1:64 | 20.5 dB | XGS-PON または C+ の GPON |
| 1:128 | 23.5–24 dB | まれ——E クラスが必要 |
| フィーダー+配線ファイバー | 1310 nm(上り)で 0.35 dB/km、1490/1577 nm で 0.25 dB/km | 最悪の波長でバジェットを組む:1310 nm 上り |
| SC/APC コネクターペア | 0.3–0.5 dB | 一般的な ODN で 3–6ペア |
| 融着接続 | 0.05–0.1 dB | 経路あたり 5–15箇所 |
| 共存素子(CEx) | 1–1.5 dB | GPON と XGS-PON が ODN を共有する場合 |
| 映像オーバーレイフィルター/WDM | 0.5–1 dB | RF 映像がある場合 |
| 経年劣化・修理マージン | 1–3 dB | 設計上の予備 |
各要素の詳細:コネクターと光ファイバー。
設計例:GPON B+、1:32、12 km
| 項目 | 損失、dB |
|---|---|
| フィーダー 10 km +配線 2 km(1310 nm) | 12 × 0.35 = 4.2 |
| スプリッター 1:32 | 17.2 |
| コネクター 5ペア | 2.0 |
| 接続点 10箇所 | 0.8 |
| ODN 損失の合計 | 24.2 |
| クラス B+ の範囲 | 13–28 → 3.8 dB の余裕で収まる |
| XGS-PON 共存用に CEx を追加 | +1.5 → 25.7、余裕 2.3 dB |
| 同じ ODN を 1:64 にした場合 | 24.2 − 17.2 + 20.5 = 27.5 → 余裕 0.5 dB:C+ / N1 の光学部品が必要 |
想定される ONU の Rx(下り 1490 nm、OLT +3 dBm):3 − (12 × 0.25 + 17.2 + 2.0 + 0.8) = −20 dBm → B+ の ONU 受信感度より 7 dB 高い。ONU ごとに想定される OLT の Rx (ONU の上り +2 dBm):2 − 24.2 = −22.2 dBm → −28 dBm より 5.8 dB 高い。
差動距離と分岐のルール
- 差動光ファイバー距離(最も近い ONU と最も遠い ONU の差)——標準 20 km、拡張レンジングで 40 km。これは損失ではなく等化遅延の上限を定めます。
- 最大論理到達距離——適切なクラスであれば GPON で 60 km。実際の物理的な到達距離は損失バジェットによって決まります。
- 分岐比と到達距離——分岐を2倍にするごとに約 3.3 dB ≈ 光ファイバー 9–13 km分のコストがかかります。20 km での 1:32、あるいは 10 km での 1:64 が、B+/C+ の典型的なトレードオフです。
- 多段スプリッター(例:1:4 の後に 1:8)は、単一の 1:32 より約 0.5–1 dB 多く損失しますが、フィーダー用光ファイバーを節約できます。
敷設済み ODN の測定
| ツール | 測定箇所 | 得られる情報 |
|---|---|---|
| PON フィルター付き光パワーメーター(1310/1490/1550) | ONU の引き込み点 | 顧客側の下りパワー——想定 Rx と比較する |
| 光源+メーター | OLT 稼働前 | 経路ごとのエンドツーエンド損失 |
| PON 対応 OTDR(1310/1490/1550、または帯域外 1625/1650 nm) | ONU 側から、または制限付きで OLT からスプリッター越しに | 断線や高損失イベント。OLT 側からはスプリッターが個々の引き込み線を隠してしまう |
| OLT の ONU ごとの Rx | OLT の CLI/EMS | レンジングから得られる ONU ごとの上りパワー——現場で重要な数値 |
| ONU の DDM | スティックまたは ONU の Web UI、ベンチ上の CodingBox | ONU での下り Rx |
現場での障害とその特徴:PON の問題。
CodingBox では
設置前にベンチで OLT と ONU のモジュールを読み取ることで、上記バジェットの入力となるクラス(送出パワーと公称感度)、波長プラン、識別情報を確認できます。現場では、ONU スティックの DDM Rx を設計値と比較することで、ODN がそのクラスの範囲内に収まっているかどうかがわかります(DDM)。
スプリッター、接続点、コネクターの損失許容値と、これらのクラスの背後にある一般的なバジェット算出法: リンクバジェット設計、 受動設備。
ODN が APC と ORL ≥ 32 dB を要求する理由——部品ごとの反射率、レーザーと BiDi の反射に対する感度、OTDR と ORL メーターによる測定: 反射と反射減衰量。