G PO N光收发合一模块的非对称应用研究

时间：2024-07-28

丁为民，陈一伟（中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，安徽合肥230041）

0 引言

吉比特无源光网络（GPON）是中国移动有线接入网采用的主要接入技术。GPON 光收发合一模块（以下简称光模块）是GPON 局端设备与用户端设备通过光分配网络（ODN）进行通信的激光组件，其光接口特性决定了GPON的光功率预算。而GPON的光功率预算影响着系统的光分路比、最大传输距离及衰耗维护余量，从而直接影响到每用户的接入投资及传输维护指标。因此，GPON 光模块的选择是GPON 组网重要的考虑因素。

1 G PO N光模块的分类及对传输距离的影响

1.1 G PO N光模块的分类

根据所支持的光功率预算的不同，GPON 光模块可分为Class B、Class B+、Class C、Class C+4 档。当前网络中普遍采用的是Class B+光模块，近几年，Class C+光模块也逐渐开始推广使用。GPON系统采用不同等级光模块时，所支持的光功率预算（最大通道允许插入损耗）如表1所示。

1.2 G PO N的传输距离

GPON 的最大传输距离与设备光模块的类型、ODN 组网模型及ODN 衰耗维护余量有关。本文为便于对比分析，设备光模块仅考虑目前常用的Class B+和Class C+2 种，ODN 组网模型按照当前普遍采用的二级分光、总光分路比为1∶64 的参考模型，衰耗维护余量取1 dB。ODN组网模型如图1所示。

表1 GPON系统最大通道插入损耗参考值

根据图1的ODN参考模型，ODN链路中共设置了2个1∶8分路器和8个活动连接器，光分路器的衰耗为10.7 dB×2＝21.4 dB，活动连接的衰耗为0.5 dB×8＝4.0 dB。光纤与熔接衰减按下行0.32 dB/km、上行0.45 dB/km 考虑，则可计算出GPON 的最大传输距离，如表2所示。

图1 ODN组网模型参考图

从表2可以看出，由于GPON上、下行使用了不同的波长（上行1 310 nm，下行1 490 nm），上行波长光纤的衰耗较大，所以GPON 的最大传输距离受上行限制。采用Class B+光模块时，系统的最大传输距离只有3.6 km，难以满足大多数场景的传输需求，因此，若要保证较大的光分路比（当前为1∶64），逐步推广使用Class C+光模块便成了一种必然选择。

2 G PO N光模块的非对称式应用方案分析

2.1 G PO N光模块的非对称式应用方案

通常，新产品或器件在试商用阶段的价格往往较高，在商用的初期，Class C+光模块的价格是Class B+光模块的10倍以上。在这种情况下，若GPON设备采用Class C+光模块，将使每用户的设备接入成本上升很多，必然会限制Class C+光模块的推广使用。因此，本文提出了一种GPON 光模块的非对称式应用方案，即仅在GPON 的局端OLT 采用Class C+光模块，用户端ONU/ONT 依旧采用Class B+光模块。由于OLT 端使用的光模块数量远远少于ONU/ONT 端，所以，该方案只需采购少量的Classs C+光模块，应用方案如图2所示。

表2 GPON最大传输距离

图2 GPON光模块的非对称式应用方案

2.2 方案的可行性分析

当GPON 的光模块采用非对称设置后，系统所支持的上、下行光功率预算也发生变化，从而引起最大传输距离的变化。上、下行光功率预算与最大传输距离的变化情况如表3所示。

从表3 可知，当仅OLT 端采用Class C+光模块时，系统的最大传输距离受下行限制，为9.7 km。这一距离小于OLT、ONU/ONT 端全部采用Class C+光模块方案的12.4 km（见表2），但完全可满足绝大多数场景的接入需求。

表3 光功率预算与最大传输距离

采用该种方案并不说明用户端采用Class C+光模块的ONU/ONT没有意义。因为GPON的下行波长为1 490 nm，光纤在该波长的宏弯损耗要大于上行波长（1 310 nm），由于宽带接入工程ODN的工程质量受外界干扰比较大，光纤链路往往会由于宏弯损耗造成衰耗增大，所以，当GPON 光链路下行衰耗较大时，ONU/ONT端依然需要采用Class C+光模块。当Class C+光模块得到广泛应用，价格与Class B+光模块价格相差无几时，则ONU/ONT端应当全部采用Class C+光模块。