Red óptica pasiva (PON): atenuación óptica y estimaciones de distancia

29 de junio de 2021

Chloe

Arquitecto óptico

En la década de 1980, con el auge de la tecnología informática y multimedia, cada vez más personas comenzaron a poseer computadoras y también comenzaron a utilizar la red (LAN o Internet), por lo que comenzaron a surgir los servicios de comunicación de datos y surgió la demanda de acceso a Internet. A medida que la fibra óptica entró en escena como un nuevo medio de comunicación, la cadena de la industria de la comunicación óptica fue tomando forma cada vez más. A finales de la década de 1980, con el fin de aplicar la fibra óptica a los servicios de acceso de banda ancha, PON (red óptica pasiva) la tecnología empezó a surgir.

PON se refiere a la red óptica pasiva. El sistema PON debe incluir un red de distribución óptica (ODN), terminal de línea óptica (OLT), y unidad de red óptica (ONU). En primer lugar, ODN es un FTTH (fibra hasta el hogar) red óptica basada en equipos PON, que proporciona un canal de transmisión óptica entre OLT y ONU. ODN no contiene ningún componente electrónico ni fuente de alimentación electrónica. ODN está compuesto por componentes pasivos como un divisor óptico, por lo que no necesita costosos equipos electrónicos activos. Una red óptica pasiva (PON) consta de una OLT instalada en la estación de control central y varias ONU instaladas en el sitio del usuario. PON es la dirección de desarrollo futuro de la red de acceso.

Diagrama de bloques del sistema PON

♦ Diferencia entre dB y dBm

La atenuación de una señal luminosa a medida que se propaga a lo largo de una fibra es una consideración importante en el diseño de un sistema de comunicación óptica; el grado de atenuación juega un papel importante en la determinación de la distancia máxima de transmisión entre un transmisor y un receptor o un amplificador en línea.

En ingeniería de comunicaciones, la magnitud de la potencia generalmente se expresa como un valor dBm, que es una medida logarítmica y se define como decibelios en relación con el nivel de potencia de 1 mW, es decir, dBm representa decibelios por milivatio. Es una unidad adimensional que en realidad especifica la relación de potencia en lugar de la potencia exacta.

La fórmula para dBm es la siguiente:

dBm = 10 * log (P / 1mW), "P" representa la potencia en vatios.

Cabe mencionar aquí que dBm y dB son diferentes, dB se define como la diferencia en potencia o fuerza de señal entre dos puntos dados.

La fórmula para dB es la siguiente:

dB = 10 log (P1 / P2), "P1" es la intensidad de potencia del primer punto y P2 es la intensidad de potencia del segundo punto.

En resumen, dBm es una unidad de medida absoluta y dB representa un número relativo que indica un aumento o disminución en la intensidad de la señal. DBm representa la medida absoluta de la intensidad de la señal en un punto dado (en relación con 1mw). Además, dB y dBm funcionan de manera diferente en las redes de fibra óptica: la potencia óptica a menudo se mide en DBM, mientras que la atenuación, la pérdida y la pérdida de inserción de la fibra óptica se expresan en dB.

♦ Cómo calcular la óptica atenuación en una red óptica pasiva (PON)?

En equipos PON, el valor máximo de atenuación de OLT está entre 22-25dB, lo que significa que el valor de atenuación no puede exceder los 25 dB.

Especificaciones. del divisor de PLC	Valor típico de la pérdida de inserción	Rango de desviación máxima entre puertos	Instrumento de prueba
1: 2 50% -50%	3.4 dB	0.4 dB	Medidor de potencia óptica
1: 2 5% -95%	11.8 dB: 0.6 dB	0.4 dB	Medidor de potencia óptica
1: 2 10% -90%	10.4 dB: 0.9 dB	0.4 dB	Medidor de potencia óptica
1: 2 20% -80%	7.4 dB: 1.3 dB	0.4 dB	Medidor de potencia óptica
1: 2 30% -70%	5.6 dB: 1.9 dB	0.4 dB	Medidor de potencia óptica
1: 2 40% -60%	4.4 dB: 2.6 dB	0.4 dB	Medidor de potencia óptica
División igualitaria 1:4	7.2 dB	0.8 dB	Medidor de potencia óptica
División igualitaria 1:8	10.7 dB	1.7 dB	Medidor de potencia óptica
1:16 división igual	14.8 dB	2.0 dB	Medidor de potencia óptica
1:32 división igual	17.8 dB	2.5 dB	Medidor de potencia óptica

La atenuación del divisor de PLC 1: 2 es de 3.01 dB

La atenuación del divisor de PLC 1: 8 es de 9.03 dB

La atenuación del divisor de PLC 1: 16 es de 12.04 dB

La atenuación del divisor de PLC 1: 32 es de 15.05 dB

La atenuación del divisor de PLC 1: 64 es de 18.06 dB

♦ Cómo elegir módulos ópticos y calcular la potencia óptica?

La red óptica pasiva (PON) utiliza diferentes módulos ópticos para admitir diferentes clases de ODN.

①Los módulos ópticos en uso para EPON son los siguientes:

1000BASE-PX20, que permite una pérdida de inserción de canal de 24 dB, admite una relación de división óptica máxima de 1:32, el nuevo equipo de adquisición ya no está configurado con módulos ópticos EPON OLT PX20.
1000BASE-PX20+, que permite una pérdida de inserción de canal de 28dB, admite una relación de división óptica máxima de 1:64, la adquisición actual de equipos EPON está configurada como módulos ópticos EPON OLT PX20+.

②Los módulos ópticos en uso para GPON son los siguientes:

Clase B +, la pérdida de inserción del canal es de 28 dB y la relación de división óptica máxima es 1:64. En la actualidad, los dispositivos GPON generalmente están equipados con módulos ópticos GPON OLT clase B +;
Clase C +, permite una pérdida de inserción de canal de 32dB y admite una relación de división óptica máxima de 1: 128. En la actualidad, GPON OLT módulos ópticos clase C + son maduros y pronto se popularizarán.
Clase C + +, permite una pérdida de inserción de canal de 32dB y admite una relación de división óptica máxima de 1: 128. El módulo óptico GPON OLT Class C + + no se ha utilizado ampliamente.

En el proceso de implementación de FTTH, los equipos OLT y ONU adoptarán módulos ópticos no inferiores a los niveles px20 + (EPON) y clase C + (GPON), y la atenuación del enlace del cable óptico desde el extremo OLT hasta el extremo ONU debe ser no más de 28dB.

③Calcular la potencia óptica

Consulte la siguiente tabla:

Tecnología PON.	Módulo óptico	OLT			ONU			Predicción de potencia obtenida		Costo del canal óptico		Pérdida máxima de inserción de PON
		Potencia de emisión		Peor sensibilidad de recepción	Potencia de emisión		Peor sensibilidad de recepción
		MIN	MAX	Peor sensibilidad de recepción	MIN	MAX	Peor sensibilidad de recepción	Enlace descendente	Uplink	Enlace descendente	Uplink	Enlace descendente	Uplink
		dBm	dBm	dBm	dBm	dBm	dBm	dB	dB	dB	dB	dB	dB
EPON	PX20	2	7	-27	-1	4	-24	26	26	2.5	2	23.5	24
EPON	PX20 +	2.5	7	-30	0	4	-27	29.5	30	1.5	2	28	28
GPON	Clase B +	1.5	5	-28	0.5	5	-27	28.5	28.5	0.5	0.5	28	28
GPON	Clase C +	3	7	-32	0.5	5	-30	33	32.5	1	0.5	32	32

Nota: El índice anterior es la pérdida máxima de inserción del sistema PON calculada tomando el valor mínimo de la potencia óptica emitida por el módulo óptico utilizando el principio del peor valor.

♦ Cómo calcular la distancia de transmisión de una red óptica pasivaPON)?

Tomemos un ejemplo para ver cómo calcular la distancia de transmisión de PON:

Paso 1. Se adopta la red GPON y el módulo óptico es de clase C + (la pérdida máxima de inserción es 32dB).

Paso 2. De acuerdo con el diseño de 1: 128, el divisor de PLC primario es 1: 8 (pérdida de inserción 10.5db), el divisor de PLC secundario es 1:16 (pérdida de inserción 13.8db) y la pérdida de inserción total del PLC El divisor es de 24.3 dB.

Paso 3. La pérdida total de inserción de la unión es 0.5 × 4 ＋ 0.25 × 4 ＝ 3dB.

Paso 4. El núcleo del cable óptico troncal y de distribución es G.652D, y el núcleo del cable óptico de entrada es G.657A, sin pérdida adicional.

Paso 5. Se calcula de acuerdo con el coeficiente de atenuación (incluida la conexión fija) de 0.4 dB / km en la dirección del enlace ascendente (1310 nm).

Paso 6. Margen de mantenimiento de línea: 2.5dB.

Paso 7. La distancia de transmisión final será: L ≤ (32-24.3-3-2.5) / 0.4 = 5.5 km.