ODN光纤链路全程衰减如何计算
在FTTH等宽带光纤接入工程设计中，需根据应用系统的相应波长计算ODN光纤链路的全程衰减，一方面验证是否满足系统的光功率预算指标要求，另一方面作为工程验收的参考指标。
1 计算方法
ODN光纤链路的全程衰减是指从OLT至ONU的光纤链路中，S/R与R/S参考点间的衰减，常见的ODN光纤链路衰减参考模型如图1所示，通常包括：光纤及固定连接衰减Af、光分路器插损As、活动连接插损Ac和附加损耗Aa。
图1 ODN光纤链路衰减参考模型
设计中，ODN光纤链路衰减的计算应采用最坏值计算法，即相关指标采用标准、规范或招标文件中的技术指标，而不采用实际的典型指标（一线厂商相应产品指标的平均值）。例如，相关标准中，活动连接的衰耗指标为0.5dB/个（同型号任意两个连接器互联），一线厂商的产品典型指标一般不超过0.25dB/个，计算时应按0.5dB/个记取。
2 光纤及固定连接衰减Af
光纤及固定连接衰减Af包括光纤衰减和固定连接衰减。
光纤衰减 = 光纤衰减系数(dB/km) × 光纤长度(km)。光纤衰减系数与系统使用的波长相关，在GPON和XG-PON的在上、下行波长处光纤的衰减系数典型值如图2所示。
图2 光纤在不同波长的衰减系数
固定连接是相对活动连接而言的，包括冷接和熔接。冷接主要用在蝶形光缆的现场成端处，如图3所示。现场成端稳定性较差，随着便携式熔接机的普及，已逐渐被熔接成端方式取代。
图3 蝶形光缆的成端方式
光纤固定连接的平均衰耗指标见表1。
表1 光纤固定连接衰耗
| 接续方式 | 衰耗（dB /个） | |
| 单芯 | 光纤带 | |
| 熔接 | 0.06 | 0.12 |
| 冷接 | 0.10 | - |
在ODN中，通常很难知道全程光纤链路中包含多少个光纤接头，而且光纤熔接的衰耗在全程光纤链路衰减中占比也非常小，所以，在计算时往往将光纤的衰减和熔接的衰耗合并在一起简化计算。每公里光纤及熔接衰减的参考值如表2所示，当链路中既有单芯接头又有光纤带接头时，取单芯接续和光纤带接续的平均值。
表2 每公里光纤及熔接衰减
| 系统波长(nm) | 光纤及熔接衰减(dB/km) | |
| 单芯接续 | 光纤带接续 | |
| 1270 | 0.43 | 0.45 |
| 1310 | 0.38 | 0.40 |
| 1490 | 0.26 | 0.28 |
| 1550/1577 | 0.24 | 0.26 |
光纤及固定连接衰减Af可按表2的参考值乘以光纤链路的长度进行计算，链路中包含冷接时，可按0.1dB/个单独计算冷接衰耗。
3 光分路器插损As
ODN中主要采用等比分光。根据连接方式的不同，等比分光的分路器主要分成盒式和插片式两种类型，如图4所示。盒式分路器主要使用在光缆交接箱，插片式分路器主要使用在光缆分纤箱。
图4 等比分光的光分路器
分路器的分路比每增加1级，插损约增加3dB。同样分路比的分路器，插片式的插损比盒式约大0.2dB，如表3 所示。
表3 等比分光的光分路器插损
| 光分路器规格 | 插入损耗(dB) | |
| 盒式 | 插片式 | |
| 1×2 | 4.2 | 4.4 |
| 1×4 | 7.8 | 8.0 |
| 1×8 | 10.9 | 11.1 |
| 1×16 | 13.9 | 14.1 |
| 1×32 | 17.2 | 17.4 |
| 1×64 | 20.9 | 21.2 |
但在FTTR、农村、楼宇内等场景，不等比分光的应用也越来越多。图5为某楼宇场景下一种不等比分光的ODN光纤链路衰减参考模型。
图5 一种不等比分光的ODN光纤链路
不等比光分路器型号主要为1×5和1×9。1×5分路器包括1个级联端口和4个支路端口，1×9分路器包括1个级联端口和8个支路端口。1×5和1×9分路器的插损参考值见表4。
表4 不等比光分路器插损
| 光分路器规格 | 插入损耗(dB) | |
| 级联口 | 支路口 | |
| 1×5 | 1.8 | 15.7 |
| 1×9 | 2.4 | 16.3 |
4 活动连接插损Ac
ODN光纤链路中，ODF、主干光交、光分路器处通常采用活动连接。活动连接的插损按0.5dB/个计算。全新的活动连接器插损一般不超过0.25dB/个，但随着使用时间的增加，由于端面污染等原因，插损会有一定的增加，按0.5dB/个计算并不会产生太多的链路衰减富余。
OLT、ONU与ODN也采用活动连接，但该活动连接不包含在S/R与R/S参考点间，不属于ODN光纤链路。
通常每个光分路器与光纤链路有2个活动连接，但根据YD 2000.1-2014中分路器插损的测试原理，如图6所示，光分路器的插损值已经包含了1个活动连接的插损，所以，计算时Ac时每个分路器的活动连接数量只需计1个。
图6 分路器插损的测试原理图
5 附加损耗Aa
在ODN中，由于施工和装维的不规范，以及在入户段光缆中采用G.652尾纤成端，往往导致ODN链路产生较大的宏弯损耗（见《光纤弯曲半径不足对ODN链路衰耗的影响》和《常用G.657与G.652光纤的抗弯曲性能差距有多大》一文）。例如，某市部分入户光缆的下行衰减测试结果如图7所示（图中每个点代表了不同的用户），其中XG-PON用户平均高达2.85dB，GPON用户平均也达到1.98dB。
图7 入户段光缆下行衰减
尽管额外的宏弯损耗主要是不规范施工和不规范装维导致的，但运营商很难采取有效措施去解决这一问题，所以，ODN中宏弯损耗引起的附加损耗会长期存在。附加损耗Aa可参考表5取定。
表5 附加损耗Aa参考值
| 系统中心波长 | 附加损耗Aa |
| 1270 | 0 |
| 1310 | 0 |
| 1490 | 1.0 |
| 1577 | 2.0 |
ODN光纤链路的附加损耗主要发生在入户段，当ODN光纤链路不含入户段光缆线路时，不应记取附加损耗。
6 计算示例
根据以上所述的计算方法及相关参考指标，可计算如图1的等比分光和图5的不等比分光ODN光纤链路全程衰减。当ODN链路长5.0km、总分路比为1：64时，GPON下行ODN链路全程衰减的计算如表6所示。
表6 ODN链路全程衰减计算示例
| 项目 | 计算方法 | 计算结果(dB) | ||
| 等比 | 不等比 | |||
| Af | 0.26dB/km×5.0km | 1.3 | 1.2 | |
| As | 等比 | 10.9 ＋ 11.1 | 22.0 | |
| 不等比 | 4.2＋2.4×2＋16.3 | 25.3 | ||
| Ac | 等比 | 0.5×6 | 3.0 | |
| 不等比 | 0.5×4 | 2 | ||
| Aa | 1.0 | 1.0 | ||
| 链路全程衰减 | 27.3 | 29.5 | ||
这里需要注意的是，采用不等比分光时，由于不等比分路器的支路口插损要大于相同支路数等比分路器5.0dB以上，计算ODN全程链路衰减时，R/S点通常取在链路远端最后一级不等比分路器接入的ONU处。
由于ODN光纤链路衰减的计算采用了最坏值计算法，所以，计算结果要比实测值略大。竣工测试时，若光纤链路衰减实测值比计算结果大，应判为不合格。
参考文献
[1] GB/T 51380-2019 宽带光纤接入工程技术规范
[2] T/DZJN 63-2021 建筑室内全光网络系统工程技术标准
[3] GB/T 13993.4-2014 通信光缆 第4 部分:接入网用室外光缆
[4] YD 2000.1-2014 平面光波导集成光路器件 第1部分:基于平面光波导(PLC)的光功率分路器
图/文：老丁头； 审阅：黄文志 杨珩
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