РАСЧЁТ ОПТИЧЕСКОГО БЮДЖЕТА GPON СЕТИ

CALCULATION OF THE OPTICAL BUDGET OF GPON NETWORK

Oleg Cherepanov

undergraduate, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

Mikhail Tretyakov

undergraduate, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

Vyacheslav Suslov

undergraduate, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

Aleksey Dmitriev

scientific adviser, Senior Lecturer, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрен расчёта оптического бюджета сети PON и произведен анализ предоставления абонентских услуг доступа в сети. Целью работы является демонстрация метода расчета оптического бюджета при построении сети GPON. Общая методика расчета бюджета состоит из пересчета бюджета мощности, расчёта распределение энергетического потенциала, расчёт потерь на участке от Центральной станции (OLT) до абонента (ONT).

ABSTRACT

This article discusses the calculation of the optical budget of the PON network and analyzes the provision of subscriber access services in the network. The aim of the work is to demonstrate the method for calculating the optical budget when building a GPON network. The general methodology for calculating the budget consists of recalculating the power budget, calculating the distribution of energy potential, and calculating losses in the section from the Central Station (OLT) to the subscriber (ONT).

Ключевые слова: GPON сети, Сеть доступа, Оптический бюджет, ВОЛС, Технология PON.

Keywords: GPON networks, Access network, Optical budget, FOCL, PON technology.

Введение

Технология PON - это, по сути, технология абонентского множественного доступа посредством одного волокна с применением временного мультиплексирования (TDM) и разделения частотного трактов приёма/передачи (WDM) и обеспечивающее скорость передачи данных до 2,5 Гбит/с в направлении downlink и 1,25 Гбит/с в направлении uplink. Все абоненты сети PON присоединены к провайдерскому оборудованию по одному волокну. Для того, чтобы абонентские сигналы не смешивались в волокне, каждому отдельному абонентскому устройству всегда выделяется определённый квант времени, в период какого оно может передавать сигнал. (см. рисунок 1)

Рисунок 1. Конфигурация сети

Оптический бюджет – максимально возможное затухание в оптической линии связи между передатчиком и приемником, при котором данная линия может использоваться по назначению. Основная часть оптической линии показана между сплиттером и устройством ONT. Сделано это для упрощения расчетов, так как на самом деле магистральный участок обычно значительно длиннее распределительного участка. Большая часть потерь обычно происходит на сплиттерах, поскольку в них входная мощность делится между несколькими выходами. Потери на сплиттере зависят от его коэффициента деления и для сплиттера 1:2 равны примерно 3 дБ. При удвоении числа выходных портов потери увеличиваются примерно на 3 дБ; таким образом, разветвитель 1:32 имеет потери не менее 15 дБ. С учетом потерь на сварных и разъемных соединениях сплиттера мы приняли их равными 17,5 дБ. [1]

На затухание сигнала в оптической сети влияют следующие составляющие: (см. таблица 1)

· потери в соединениях волокна;

· потери в оптическом волокне (на километр);

· потери в оптических коннекторах;

· потери при использовании различных типов сплиттеров.

В таблице 1 приведены значения потерь для каждого элемента PON дерева (в списке приведены усредненные значения).

Таблица 1

Значения затуханий при различных потерях

Так как затухание оптического волокна на длине волны 1310 нм (0.38 дБ/км) превышает затухание на длине волны 1490 нм (0.25 дБ/км), максимально возможное затухание в оптическом волокне будет иметь место для uplink потока (от ONT до OLT). (см. таблица 2)

Пример расчета оптического бюджета GPON сети на базе оборудования Eltex GPON.

Таблица 2.

Характеристики оборудования Eltex GPON

Исходные данные для расчета:

• объект строительства сети: многоквартирная застройка;
• максимальное расстояние от OLT до ONT в дереве PON – 8 км;
• коэффициент деления (сплиттирования): 1х64;
• в OLT будут использоваться SFP B+ PON модули;
• ONT будут использоваться с оптическими трансиверами класса B+;
• на магистральном участке заложить оптический кабель с оптическими волокнами SMF (стандарт G.652); [3]
• на распределительном участке заложить кабель, некритичный к изгибам (стандарт G.657A);
• на абонентском участке от ОРК до ОР заложить drop-кабель (стандарт G.657A).

Расчет оптического бюджета при построении PON дерева можно произвести по формуле (1):

,                                                             (1)

где P – бюджет мощности

с – протяженность волокна в км;

С – затухание сигнала в оптических коннекторах;

 – затухание сигнала в соединениях волокна;

 – затухание сигнала в сплиттерах.

Расчет значения оптического бюджета для двух различных методов (рисунок 2) построения PON дерева по формуле (1):

А) Расчет оптического бюджета при построении PON дерева для F=1 км волокна и расстояние до каждого ONU – 10 км:

Р = 0.3 + 15 + 3 = 18.3дБ

Б) Расчет оптического бюджета при построении PON дерева для F=10 км волокна и расстояние до каждого ONU – 1 км:

Р = 3 + 15 + 0.3 = 18.3дБ

Рисунок 2. Методы построения PON дерева

Как видно из результатов подсчета, разницы между двумя методами построения PON дерева нет. [4]

Рассчитаем по формуле (1) данные варианты на участке между OLT и сплиттером – 1 км и расстояние до каждого ONU – 10км:

P = 0.3 4 + 0.3 + 15 + 0.2 + 3 = 19.7 дБ

Рассчитаем по формуле (1) данные варианты на участке между OLT и сплиттером – 10 км и расстояние до каждого ONU – 1км:

P= 0.3 4 + 0.3 + 0.2 + 15 + 0.3 = 19.7 дБ

Расчет оптического бюджета при использовании одного 1:32 сплиттера. Расстояние до ONU = 2 км. Рассчитаем по формуле (1) данные на участке между сплиттерами и ONU:

P = 0.3 4+0.35 2+0.4 2+16.3+3 = 22.05 дБ

Диапазон ослабления сигнала в сети PON (рисунок 3):

· для класса A – от 5 до 20 дБ;

· класса B – от 20 до 25 дБ;

· класса C – от 25 до 30 дБ

Таким образом, мы имеем:

22.05дБ>20дБ,

∆P > αmax.

Следовательно, структура сети GPON построена корректно и относится к классу А. [5]

Рисунок 3. Ослабление мощности сигнала в сети PON

Вывод

В результате выполнения работы был получен расчёт оптического бюджета для построения сети GPON. Произведен расчёт ослабления мощности сигнала по всему участку и подбор оптимального варианта для улучшенной связи абонента. При документировании проекта оптический бюджет потерь должен быть посчитан более точно и для каждого конечного узла сети.

Список литературы:

1. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. Учебное пособие для вузов 2-е изд., - М.: Радио и связь, 1990. – 224 с.
2. Иоргачев Д.В., Бондаренко О.В. Волоконно-оптические кабели и линии связи. - М.: Эко-Трендз, 1999. – 284 с.
3. Технология GPON в многоквартирных домах. Электронный ресурс: Режим доступа, https://habr.com/ru/company/sochikamera/blog/371533/, свободный.
4. Построение сети GPON. Электронный ресурс: Режим доступа, https://vols.expert/useful-information/postroenie-seti-gpon/, свободный.
5. Расчет оптического бюджета. Электронный ресурс: Режим доступа, https://vols.expert/useful-information/raschet-opticheskogo-budgeta/, свободный.