Примечание. В таблицах приведены максимальные значения вносимых потерь, которые выше реальных на несколько десятых дБ.

При необходимости определения вносимых потерь разветвителей с большим количеством выходных портов или использования при других коэффициентах деления, можно воспользоваться оценочной формулой:

где D% – процент мощности, выводимой в данный порт, %;
N – количество выходных портов;
i – номер выходного порта.

Пример 1. Рассчитаем затухание, вносимое разветвителем 1х2 при коэффициенте деления 33/67. Произведем следующий расчет:

Пример 2. Рассчитаем затухание, вносимое разветвителем 1х4 с коэффициентом деления 10/25/30/35. Произведем расчет для каждого из четырех выходных портов:

Следует помнить, что использование справочной таблицы и расчет по приведенным выше формулам позволит вам только примерно оценить значение вносимого затухания (погрешность находится в пределах 0,1…0,4 дБ).Конкретные значения вносимых потерь для каждого разветвителя даются производителем, однако и расчетные значения вполне пригодны для проектирования.

Теперь можно переходить к выбору коэффициентов деления разветвителей для конкретного проекта и расчету бюджета потерь. Для каждой оптической линии представим все потери в линии в виде суммы затуханий всех компонентов:

<p >где А_Σ – суммарные потери в линии (между OLT и ONU), дБ;
l_i – длина i-участка, км;
n – количество участков;
a – коэффициент затухания оптического кабеля, дБ/км;
N_P – количество разъемных соединений;
A_P – средние потери в разъемном соединении, дБ;
N_C – количество сварных соединений;
A_C – средние потери в сварном соединении, дБ;
A_РАЗ i – потери в i-оптическом разветвителе, дБ;

Первое слагаемое относится к суммарным потерям в оптическом кабеле, второе – к потерям в разъемах, третье – к потерям на сварках, и четвертое – потери в разветвителях.

После этого, произведем расчет затухания для каждой цепи (от OLT до ONU) по первым трем слагаемым и выберем коэффициент деления разветвителейтак, чтобы затухание в каждой цепи было примерно одинаковым.
Расчет бюджета потерь должен подтвердить, что для каждой цепи общая величина потерь (включая запас) не превышает динамический диапазон системы, т.е:

гдеР – динамический диапазон PON, дБ;
Р_ВЫХ min – минимальная выходная мощность передатчика OLT, дБм;
Р_ВХ – допустимая мощность на входе приемника ONU, дБм;
АΣ – суммарные потери в линии (между OLT и ONU), дБ;
Р_ЗАП – эксплуатационный запас PON, дБ.

Эксплуатационный запас необходимо предусматривать на случай повреждений в линейном тракте, ухудшения условий передачи и дальнейшего развития сети. Обычно берется запас 3-4 дБ, но если на отдельных сегментах сети предполагается подключение значительного количества пользователей, то там запас должен быть явно больше.
Описанную последовательность расчетов лучше всего продемонстрировать на простом примере.

Пример 3. Определить параметры оптических разветвителей и произвести расчет оптического бюджета сети для проекта PON, представленного на следующем рисунке. Потери в разъемных соединениях принять AP= 0,3 дБ, потери на сварках - AС= 0,05 дБ, коэффициент затухания оптического кабеля - 0,35 дБ/км на длине волны 1310 нм и 0,22 дБ/км на длине волны1550 нм. Длины участков: l1 = 4 км, l2 = 2 км, l3 = 2 км, l4 = 4 км, l5 = 6 км.

Произведем расчет потерь по приведенной выше формуле для каждой из трех цепей:

Примечание. В расчетах должно использоваться большее значение a из условия примера (0,35 дБ/км).

Начнем с дальнего конца и подберем коэффициент деления разветвителя S2. Разность потерь без учета разветвителей 6,3 – 5,6 = 0,7 дБ.
Из справочной таблицы, исходя из разности вносимых потерь между выходными портами, выберем наиболее близкое значение – 1,0 дБ,что соответствует коэффициенту деления 45/55.

Примечание. Не следует особо стремиться к более точному указанию коэффициента деления, например 47/53. За счет значительного разброса параметров разветвителей вносимое затухание будет примерно такое же, как и при 45/50.

Из той же таблицы видно, что при направлении 45% мощности к ONU2, вносимое затухание отS2 составит 4,2 дБ. К ONU3 будет направлено 55% мощности, от S2 и вносимое затухание составит 3,2 дБ. Тогда:

OLT-ONU₁: А_Σ-1 = 4,2 + А_РАЗ-1 .
OLT-ONU₂: А_Σ-2 = 5,6 + А_РАЗ-1 + 4,2= 9,8 + А_РАЗ-1.
OLT-ONU₃: А_Σ-₃ = 6,3 + А_РАЗ-1 + 3,2 = 9,5 + А_РАЗ-1.

Самая большая разность уровней – между первой и второй цепью: 9,8 – 4,2 = 5,6 дБ. Из справочной таблицы видим, что ближайшее значение разности вносимых потерь между выходными портами составит 5,5 дБ, что соответствует коэффициенту деления 25/75. Подставляя вносимые потери, соответственно 7,1 дБ и 1,6 дБ, получим:

OLT-ONU₁: А_Σ-1= 4,2 + 7,1 = 11,3 дБ;
OLT-ONU₂: А_Σ-2= 9,8 + 1,6 =11,4 дБ;
OLT-ONU₃: А_Σ-3= 9,5 + 1,6 =11,1 дБ.

Таким образом, коэффициенты деления разветвителей S1 и S2 рассчитаны, а сеть можно считать сбалансированной, т.к. разброс между затуханиями цепей минимален.
Проверим, не превышает ли бюджета потерь, включая запас, динамический диапазон системы. Учитывая, что для системы PON UTSTARCOMдинамический диапазон составляет 29 дБ, получим:
29 дБ ≥ (11,4 + 3) дБ.
Примечание. Применяется значение А_Σ для худшего случая, в данном примере – для цепи OLT-ONU₁ (11 дБ).

Если условие подтверждается для цепи с наибольшим затуханием – OLT-ONU₂, следовательно, оно будет соблюдаться и для других вариантов цепей.
Как видно из примера, задача расчета разветвителей и бюджета мощности не содержит сложных математических операций и может быть выполнена даже вручную. При расчете достаточно большой сети рекомендуем составить в MS Exel (или другом удобном приложении) табличку с расчетами всех составляющих по каждой оптической цепи.

Для дальнейшего расширения сети PON в оптических разветвителях, находящихся между кластерами, рекомендуется оставлять свободные порты – так называемые «точки роста». Проблема в том, как выбрать процент мощности, отводящийся в этот резервный порт.

Если проектом определено количество пользователей сети на последующих этапах развития, то процент мощности рассчитывается так же, как и в приведенном выше примере. Если же дальнейшие этапы развития по срокам и абонентам просматриваются достаточно смутно, то проще вообще обойтись без точек роста. Проблему расширения PON можно решить заменой разветвителя или использованием CWDM мультиплексора, подключив новый сегмент сети на другой длине волны.* * *В целом, проектирование сетей PON представляет собой задачу, требующую четкости принятия решений и аккуратности в расчетах, а не каких-то серьезных познаний в волоконной оптике.

Литература:

1.Отдел волоконно-оптических технологий и кабельных систем компании ДЕПС: http://deps.ua/ru/knowegable-base-ru/articles/item/465-praktika-proektirovanija-passivnyh-opticheskih-setej-pon.html#ixzz2LpgNsKhp

⇐ Предыдущая 12