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ODN 等級與 PON 鏈路預算

PON 的光配線網絡(ODN)有一個由等級(class)定義的損耗預算:即 OLT 與任意 ONU 之間的衰減窗口,任何一對合規模組都必須在此範圍內正常工作。分光器消耗其中大部分,光纖和連接器佔用其餘部分,剩下的就是餘量,它決定了 1:64 分光末端的用戶在炎熱天氣裏是否還能保持在線。本頁給出各等級、損耗構成要素以及一個完整的設計示例。

等級

系統等級ODN 損耗窗口,dB說明
GPON (G.984.2)A5–20少見
GPONB10–25遺留
GPONB+13–28家庭寬帶的主力
GPONC15–30
GPONC+17–32更大分光比或更遠距離;兩端均使用 APD 接收器
GPONC++(廠商)~20–35擴展
XG(S)-PON (G.987.2 / G.9807.1)N114–29標稱 1
XG(S)-PONN216–31標稱 2
XG(S)-PONE118–33擴展 1
XG(S)-PONE220–35擴展 2
10G-EPON (802.3av)PR10 / PR20 / PR3020 / 24 / 29 maxIEEE 命名

最小損耗同樣重要:如果 ONU 離 OLT 太近、分光又太少,就可能導致接收器過載(GPON B+ ONU 過載閾值 −8 dBm)——較短的引入線可能需要衰減器(Rx 功率與鏈路預算)。

ODN 等級背後的模組等級

等級OLT Tx, dBmOLT Rx 靈敏度,dBmONU Tx, dBmONU Rx 靈敏度,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 與 ONU 模組的等級必須匹配(或更高);在按 C+ 設計的 ODN 上使用 B+ 等級的 OLT,會損失 4 dB 的預算(PON 光模組典型值)。

損耗構成要素

元件典型損耗說明
分光器 1:23.5 dB理論值 3.0 + 額外損耗
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少見——需要 E 等級
饋線 + 配線光纖1310 nm(上行)0.35 dB/km,1490/1577 nm 0.25 dB/km按最不利波長計算預算:1310 nm 上行
SC/APC 連接器對0.3–0.5 dB典型 ODN 中有 3–6 對
熔接0.05–0.1 dB每條路徑 5–15 處
共存元件(CEx)1–1.5 dBGPON 與 XGS-PON 共用 ODN 時
視頻疊加濾波器 / WDM0.5–1 dB存在 RF 視頻時
老化與維修餘量1–3 dB設計預留

元件詳情:連接器與光纖

設計示例:GPON B+,1:32,12 km

項目損耗,dB
饋線 10 km + 配線 2 km,1310 nm12 × 0.35 = 4.2
分光器 1:3217.2
5 對連接器2.0
10 處熔接0.8
ODN 總損耗24.2
B+ 等級窗口13–28 → 符合要求,餘量 3.8 dB
加入 CEx 以支援 XGS-PON 共存+1.5 → 25.7,餘量 2.3 dB
同一 ODN 改為 1:6424.2 − 17.2 + 20.5 = 27.5 → 餘量 0.5 dB:需要 C+ / N1 光模組

預期 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 靈敏度高 7 dB。預期每個 ONU 對應的 OLT 接收功率(ONU 上行 +2 dBm):2 − 24.2 = −22.2 dBm → 比 −28 dBm 高 5.8 dB。

差分距離與分光規則

  • 差分光纖距離(最近到最遠 ONU)——標準 20 km,擴展測距下 40 km;它限制的是均衡時延,而非損耗。
  • 最大邏輯傳輸距離——在等級足夠的情況下 GPON 可達 60 km;實際物理傳輸距離由損耗預算決定。
  • 分光比與傳輸距離——分光比每翻一倍約消耗 3.3 dB ≈ 9–13 km 光纖;1:32 配 20 km 或 1:64 配 10 km 是典型的 B+/C+ 折衷方案。
  • 級聯分光器(例如先 1:4 再 1:8)比單級 1:32 多損耗約 0.5–1 dB,但能節省饋線光纖。

測量已安裝的 ODN

工具位置提供的資訊
帶 PON 濾波器(1310/1490/1550)的光功率計在 ONU 入戶點用戶端下行功率——與預期接收功率對比
光源 + 功率計OLT 開通前每條路徑的端到端損耗
支援 PON 的 OTDR(1310/1490/1550 或帶外 1625/1650 nm)從 ONU 側,或從 OLT 側穿過分光器(有局限)斷點和高損耗事件;從 OLT 側測量時分光器會掩蓋各條入戶線的情況
OLT 逐 ONU 接收功率OLT CLI/EMS通過測距獲得每個 ONU 的上行功率——現場最關鍵的數值
ONU DDM光棒或 ONU 網頁介面,實驗室中使用 CodingBoxONU 處的下行接收功率

現場故障及其特徵:PON 故障

在 CodingBox 中

安裝前,在實驗室中讀取 OLT 和 ONU 模組可以確認其等級(發射功率與標稱靈敏度)、波長方案和身份資訊——這些正是上述預算的輸入項。在現場,將 ONU 光棒的 DDM 接收功率與設計值對比,可以判斷 ODN 是否處於其等級窗口之內(DDM)。

分光器、熔接和連接器的損耗容許值,以及這些等級背後的通用預算方法: 鏈路預算工程無源設施

為甚麼 ODN 要求使用 APC 並保證 ORL ≥ 32 dB——各元件的反射率、激光器與 BiDi 對反射的敏感性,以及用 OTDR 和 ORL 表進行測量: 反射與回波損耗


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