En el diseño de proyectos de acceso de banda ancha por fibra óptica, como FTTH, es necesario calcular la atenuación total del enlace de fibra óptica ODN en función de la longitud de onda correspondiente del sistema de aplicación. Por un lado, verifica si se cumplen los requisitos de presupuesto de potencia óptica del sistema y, por otro, sirve como indicador de referencia para la aceptación del proyecto.

Método de cálculo

La atenuación total del enlace de fibra óptica ODN se refiere a la atenuación entre los puntos de referencia S/R y R/S en el enlace de fibra óptica desde OLT a ONU. El modelo de referencia común para la atenuación del enlace de fibra óptica ODN se muestra en la Figura 1, que generalmente incluye la atenuación Af de la conexión fija y de la fibra, la pérdida de inserción del divisor óptico As, la pérdida de inserción de la conexión activa Ac y la pérdida adicional Aa.

En el diseño, el cálculo de la atenuación del enlace de fibra ODN debe adoptar el método de cálculo del valor del peor caso, es decir, los indicadores relevantes deben utilizar indicadores técnicos en normas, especificaciones o documentos de licitación, en lugar de indicadores típicos reales (valores promedio de indicadores de producto correspondientes de fabricantes de primera línea). Por ejemplo, en las normas relevantes, el índice de atenuación de las conexiones activas es de 0,5 dB/pieza (dos conectores cualesquiera del mismo modelo están interconectados), y el índice típico de los productos de fabricantes de primera línea generalmente no supera los 0,25 dB/pieza. Al calcular, debe tomarse como 0,5 dB/pieza.

Fibra ópticay atenuación de conexión fija Af

Atenuación de conexión fija y fibra óptica Af incluye atenuación de conexión fija y fibra óptica.

Atenuación de la fibra = coeficiente de atenuación de la fibra (dB/km) x longitud de la fibra (km). El coeficiente de atenuación de las fibras ópticas está relacionado con la longitud de onda utilizada en el sistema. Los valores típicos del coeficiente de atenuación de las fibras ópticas en las longitudes de onda ascendentes y descendentes de GPON y XG-PON se muestran en la Figura 2.

Las conexiones fijas son relativas a las conexiones móviles, incluidas las uniones mecánicas (uniones frías) y las uniones por fusión. La terminación mecánica se utiliza principalmente en la terminación in situ de los cables de bajada, como se muestra en la Figura 3. La estabilidad de la soldadura in situ es deficiente y, con la popularidad de las empalmadoras de fusión portátiles, se ha ido sustituyendo gradualmente por métodos de terminación por fusión.

El índice de atenuación promedio de las conexiones fijas de fibra óptica se muestra en la Tabla 1.

En ODN, a menudo es difícil saber cuántos conectores de fibra óptica se incluyen en todo el enlace de fibra óptica, y la atenuación causada por el empalme de fusión de fibra representa una proporción muy pequeña de la atenuación en todo el enlace de fibra óptica. Por lo tanto, al calcular, la atenuación de la fibra óptica y la atenuación causada por el empalme de fusión a menudo se combinan juntas para simplificar el cálculo. Los valores de referencia para la atenuación por kilómetro de fibra óptica y el empalme de fusión se muestran en la Tabla 2. Cuando hay conectores de un solo núcleo y conectores de cinta de fibra en el enlace, se toma el valor promedio del empalme de un solo núcleo y del empalme de cinta de fibra.

La atenuación Af de las fibras ópticas y conexiones fijas se puede calcular multiplicando los valores de referencia de la Tabla 2 por la longitud del enlace de fibra óptica. Cuando el enlace incluye conexiones frías, la atenuación de la conexión fría se puede calcular por separado a 0,1 dB por conexión.

OhPérdida de inserción del divisor óptico

En ODN, se utilizan principalmente divisores espectroscópicos de igual relación. Según los diferentes métodos de conexión, los divisores de igual relación se dividen principalmente en tres tipos: tipo tubo de acero (tipo sin bloque), tipo módulo de caja y tipo enchufable (casetes LGX), como se muestra en la Figura 4. Los divisores de tipo caja se utilizan principalmente en cajas de conexión de cables ópticos, mientras que los divisores de tipo parche se utilizan principalmente en cajas divisoras de cables ópticos.

Figura 4: Divisor óptico con división proporcional (divisor balanceado)

Por cada aumento de 1 nivel en la relación de división del divisor, la pérdida de inserción aumenta aproximadamente 3 dB. Para divisores con la misma relación de división, la pérdida de inserción de los divisores de tipo enchufable es aproximadamente 0,2 dB mayor que la de los divisores de tipo caja, como se muestra en la Tabla 3.

Pero en escenarios como FTTR, áreas rurales y dentro de edificios, la aplicación de la división de relación desigual también está aumentando. La Figura 5 muestra un modelo de referencia para la atenuación de un enlace de fibra óptica ODN con división de relación desigual en un determinado escenario de construcción.

Los principales modelos de divisores ópticos de relación desigual son 1×5 y 1×9. El divisor 1×5 incluye 1 puerto en cascada y 4 puertos de derivación, mientras que el divisor 1×9 incluye 1 puerto en cascada y 8 puertos de derivación. Los valores de referencia para la pérdida de inserción de los divisores 1×5 y 1×9 se muestran en la Tabla 4.

Pérdida de inserción de conexión de actividad Ac

En los enlaces de fibra óptica ODN, las conexiones activas se utilizan generalmente en el ODF, los conmutadores ópticos de la red troncal y los divisores ópticos. La pérdida de inserción de las conexiones activas se calcula en 0,5 dB por conexión. La pérdida de inserción de un conector activo nuevo no suele superar los 0,25 dB/pieza, pero con el aumento del tiempo de uso, debido a la contaminación de la cara del extremo y otras razones, la pérdida de inserción aumentará hasta cierto punto. Calculada en 0,5 dB/pieza, no producirá demasiada atenuación excesiva del enlace.

OLT, ONU y ODN también utilizan conexiones activas, pero esta conexión activa no está incluida entre los puntos de referencia S/R y R/S y no pertenece al enlace de fibra óptica ODN.

Por lo general, cada divisor óptico tiene 2 conexiones activas al enlace de fibra. Sin embargo, según el principio de prueba de pérdida de inserción del divisor en YD 2000.1-2014, como se muestra en la Figura 6, el valor de pérdida de inserción del divisor óptico ya incluye la pérdida de inserción de 1 conexión activa. Por lo tanto, al calcular Ac, solo se requiere 1 conexión activa para cada divisor.

APérdidas adicionales Aa

En ODN, debido a la construcción e instalación no estándar, así como al uso de fibras de cola G.652 para la terminación en la sección de entrada de cables ópticos, a menudo se producen pérdidas significativas por macroflexión en el enlace ODN (consulte los artículos “El impacto de un radio de curvatura insuficiente de la fibra en la atenuación del enlace ODN”y“¿Cuál es la diferencia entre G.657A2 y G.652D?”.Por ejemplo, los resultados de la prueba de atenuación de enlace descendente de algunos cables ópticos domésticos en una determinada ciudad se muestran en la Figura 7 (cada punto en la figura representa diferentes usuarios), donde la atenuación promedio de los usuarios de XG-PON es tan alta como 2,85 dB, y la atenuación promedio de los usuarios de GPON también es 1,98 dB.

Aunque las pérdidas por macroflexión adicionales se deben principalmente a una construcción no estándar y a una instalación y un mantenimiento no estándar, a los operadores les resulta difícil tomar medidas efectivas para resolver este problema. Por lo tanto, las pérdidas adicionales causadas por las pérdidas por macroflexión en ODN existirán durante mucho tiempo. La pérdida adicional Aa se puede determinar consultando la Tabla 5.

La pérdida adicional del enlace de fibra óptica ODN se produce principalmente en la sección de entrada. Cuando el enlace de fibra óptica ODN no incluye la línea de cable óptico de la sección de entrada, no se debe registrar la pérdida adicional.

Ejemplos de cálculo

De acuerdo con el método de cálculo y los indicadores de referencia relevantes descritos anteriormente, la atenuación total del enlace de fibra ODN se puede calcular para la división proporcional que se muestra en la Figura 1 y la división desigual que se muestra en la Figura 5. Cuando el enlace ODN tiene una longitud de 5,0 km y la relación de ramificación total es 1:64, el cálculo de la atenuación total del enlace ODN de enlace descendente GPON se muestra en la Tabla 6.

Cabe señalar que, cuando se utiliza un divisor óptico de relación desigual, la pérdida de inserción del puerto de derivación del divisor de relación desigual es mayor que la del divisor de relación igual con la misma cantidad de derivaciones en más de 5,0 dB. Al calcular la atenuación del enlace completo de ODN, el punto R/S generalmente se toma en la ONU conectada a la última etapa del divisor de relación desigual en el extremo más alejado del enlace.

Debido al método de cálculo del peor escenario posible utilizado para la atenuación de los enlaces de fibra óptica ODN, los resultados calculados son ligeramente mayores que los valores medidos. Durante la prueba de finalización, si el valor de atenuación medido del enlace de fibra óptica es mayor que el resultado calculado, se debe considerar que no está calificado.