吉比特无源光网络(GPON)教程

无源光网络(PON,passive optical network)技术是宽带接入的主流技术之一,尤其是光纤到户(FTTH)最有竞争力的解决方案,其应用于宽带接入的独特优势越来越得到广泛的共识,在国内外受到了普遍重视,现已开始步入规模应用阶段。

无源光网络(PON,passive optical network)技术是宽带接入的主流技术之一,尤其是光纤到户(FTTH)最有竞争力的解决方案,其应用于宽带接入的独特优势越来越得到广泛的共识,在国内外受到了普遍重视,现已开始步入规模应用阶段。过去几十年内,无源光网络(PON)技术经历了从最初的ATM无源光网络(APON)逐渐向宽带无源光网络(BPON)、以太网无源光网络(EPON)和吉比特无源光网络(GPON)发展。吉比特无源光网络(GPON)作为一种最新的无源光网络(PON)技术具有极高的带宽和数据传输性能,本教程将讨论吉比特无源光网络(GPON)技术的基础知识。

吉比特无源光网络(GPON)的组成部分

与其它无源光网络(PON)技术类似,吉比特无源光网络(GPON)也是一种采用点到多点拓扑结构的无源光接入技术,由局侧的光线路终端(OLT,optical line terminal)、用户侧的光网络单元(ONU,optical network unit)以及光分配网络(ODN,optical distribution network)组成。

吉比特无源光网络(GPON)的组成部分

光线路终端(OLT)

光线路终端(OLT)是无源光网络(PON)技术的重要的局端设备,可以通过网线与前端(汇聚层)交换机连接,实现光电转换。它使用单根光纤与用户端的分光器互连,向光网络单元(ONU)以广播方式发送以太网数据,实现对用户端设备光网络单元(ONU)的控制、管理和测距。与光网络单元(ONU)设备一样,光线路终端(OLT)也是一种光电一体设备。

光线路终端(OLT)

光分配网络(ODN)

从网络结构来看,光分配网由馈线光纤、光分路器和支线组成,它们分别由不同的无源光器件组成,这些无源光器件主要有:光纤光缆、光分路器、光纤连接器、光纤配线设备等,其中,光纤配线设备包括光纤配线架(ODF)、接头盒、分纤盒、分光分纤盒等。光分路器是光分配网络(ODN)中最重要的光器件之一,按分光原理可以将光分路器分为熔融拉锥型光分路器和平面波导型光分路器两种。

光分配网络(ODN)

光网络单元(ONU)

光网络单元(ONU)是光纤接入的终端设备,通过局域网/以太网网线连接到用户的路由器上。光网络单元(ONU)的主要功能是将光信号转换成电信号,进而输送到终端设备上,因此具有多个以太网端口。

光网络单元(ONU)

吉比特无源光网络(GPON)的链路损耗预算

正如上文提到的,吉比特无源光网络(GPON)中包含光纤光缆、光分路器、光纤连接器等光器件,因此光信号在链路中传输时必然会有损耗,这种损耗对整个无源光网络(PON)系统具有重要影响,我们在敷设吉比特无源光网络(GPON)前,有必要先了解下其链路损耗预算:

光信号的波长 参数 损耗预算
1310 nm 最低损耗 13
最高损耗 28
1490 nm 最低损耗 13
最高损耗 28

表1 吉比特无源光网络(GPON)的链路损耗预算

吉比特无源光网络(GPON)的功率预算

除了针对链路损耗做预算外,吉比特无源光网络(GPON)的功率预算也很重要。吉比特无源光网络(GPON)的功率预算计算公式是“P=FCA*L+SL+附加损耗”,其中,“P”指功率预算,“FCA”指光衰减,“L”指传输距离,“SL”指光分路器损耗。

光网络单元(ONU) 个数 传输距离 (km) 波长 (nm) 光衰减 (dB/m) 光分路器损耗 (dB) 附加损耗 (dB) 功率预算 (dB)
16 10 1310 0.4 14.5 2.5 21
16 20 1550 0.3 14.5 2.5 23
32 10 1310 0.4 17 2.5 23.5
32 20 1550 0.3 17 2.5 23.5

表2 吉比特无源光网络(GPON)的功率预算

链路损耗预算、功率预算以及功率预算计算公式对于估算吉比特无源光网络(GPON)的覆盖范围具有重要作用,例如,我们假设在某一吉比特无源光网络(GPON)中,光信号以1550 nm的波长在单模光纤上传输,链路中有两个机械接续点(每个机械接续点的损耗是0.5 dB)和两个连接器(每个连接器的损耗是0.5 dB),功率预算是23 dB,光分路器损耗为14 dB,那么,该网络的最大传输距离为(23-14-2*0.5-2*0.5)/0.3≈23km。

结束语

吉比特无源光网络(GPON)是目前最复杂的无源光网络(PON),也是性能最好的无源光网络(PON),而且具有容易安装和成本较低的特点,在FTTx中广泛应用。

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