EPON与GPON光功率的研究
徐璐++张月霞++王聪聪摘要：由于PON（无源光纤网络）技术具有投资少建效快的特点，目前在通信传输领域已经被广泛应用。主流的PON标准有EPON（以太网无源光网络）和GPON（吉比特无源光网络）两种。针对工程上应用PON技术时的网络规划问题，本文提出了有关光功率最优解的概念，以高层楼宇中的光纤接入为例进行具体分析计算，求出了不同分光模式下的损耗特性，为工程实施的选择提出了建议。关键词：光功率；以太网无源光网络；吉比特无源光网络；光模块；损耗计算0.引言随着光纤技术的发展，光纤接入技术作为新一代宽带解决方案被广泛应用，为用户提供高带宽、全业务的接入平台。PON作为新一代光纤接入技术，在抗干扰性、带宽特性、接入距离、维护管理等方面均具有巨大优势，其应用得到了全球运营商的高度关注。目前PON中比较成熟的是EPON和GPON。为了更好的建设宽带接入网络，实现三网融合，对于PON技术特点的研究是迫切需要的，它为FTTx（光纤接入）快速发展提供了技术保障。对于XPON中各项指标如带宽、成本、多业务接入能力等方面国内外均已有了成熟的研究，本文将着重于具体工程上的光功率损耗问题就行研究，为工程实施提供一些建议。1.XPON概述1.1EPONEPON，顾名思义，是基于以太网的PON技术。它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。EPON 由光纤线路终端、光分配网络和光网络单元组成，采用的是树形拓扑结构。目前，EPON技术已经成熟，主要体现在以下方面：经过各标准化组织、设备和芯片制造商、运营商的共同努力，EPON商用芯片和光模块已经成熟。在中国电信的主导下，已经实现了EPON芯片级和系统级的互通测试，EPON产业链也在进一步成熟，形成了良性的市场竞争格局，设备成本进一步下降，已达到规模商用水平。1.2GPONGPON 技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术。基于 GPON 技术的设备基本结构与已有的 PON类似，也是由局端的 OLT （光线路终端）、用户端的ONT/ONU （光网络终端或称作光网络单元），连接前两种设备由单模光纤和无源分光器组成的 ODN （光分配网络） 以及网管系统组成。GPON和EPON的主要区别在于采用完全不同的标准。在应用上，GPON比EPON带宽更大，它的业务承载更高效、分光能力更强，可以传输更大带宽业务，实现更多用户接入，更注重多业务和QoS保证，但实现更复杂，这样就是导致其成本相对EPON也较高，但随着GPON技术的大规模部署，GPON和EPON成本差异在逐步缩小。2. 光模块概述光模块（optical module）由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。简单的说，光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。EPON在用的光模块主要有：图1光模块及光路损耗特性11000BASE-PX20，允许通道插损24dB，支持最高光分路比为1：32，EPON网络部署早期配置，新采购设备已不再配置PX20光模块；1000BASE-PX20+，允许通道插损28dB，支持最高光分路比为1：64，当前采购EPON设备均配置PX20+光模块。GPON在用的光模块主要有：Class B+，允许通道插损28dB，支持最高光分路比为1：64，现网GPON设备普遍配置Class B+光模块。Class C+，允许通道插损32dB，支持最高光分路比为1：128，Class C+光模块已成熟，应主要采用。图1和图2体现了EPON与GPON中的光模块及光路损耗特性。图2光模块及光路损耗特性23.EPON中光功率的分析EPON一般采用树形拓扑图，主要由OLT，分光器，ONU组成。一般有三种方法计算通道的损耗：最坏值法、统计法和联合设计法。由于接入网环境传输距离较短，所以采用最坏值法。最坏值法：将光线路中每一部分会出现损耗的部分的最大损耗值分别罗列，然后将其取和值即为最大损耗。根据光模块的性质可以得到一个固定的发射功率，减去最大损耗和线路维护余量，可得出用于传输的损耗，并可以计算出传输距离。根据用于传输距离的损耗可以比较出在损耗方面的优劣。采用EPON组网，光模块为PX20+（支持最大插损30dB）按上行方向（1310nm）光纤衰减系数（含固定接续）0.4dB/km测算线路维护余量：2.5dB。目前EPON不支持1：128分光，支持的最大分光比为1：64。本文以高层楼宇场景做为一个实例进行分析，以一组64分光为例介绍一级二级分光两种拓扑结构的损耗预算。3.1一级分光基于EPON一级分光拓扑图：目前EPON不支持1：128分光，支持最大分光比为1：64，损耗为20.1db；光纤跳纤、尾纤插入及光缆熔接点总损耗：0.5db，法兰盘熔接头损耗：0.5db，线路维护余量2.5db。合计21.1db，剩余8.9db用于传输损耗。在实际工程中，可能增加一些施工时需要附加的光中继设备等，会有一些额外的损耗，视具体工程需要而定。3.2二级分光基于EPON二级分光拓扑图：使用1：4分光器（损耗7.2db）及1：16分光器（损耗13.8db），其余值不变，合计损耗22db，剩余8db用于传输损耗。
由上述实例可知，一级分光损耗优于二级分光，但是差距并不大。在实际案例中，应根据具体的需求设计拓扑。在设计时应综合考虑线路终端的安排，用户的分布情况以及维护难度等方面综合考虑。额外的，对于FTTH来说，GPON有大分光比，高带宽等特性，更适合组网中使用。4.GPON中光功率的分析由于不同的需求会有不同的设计方案，在此，本文同样以高层楼宇场景做为一个实例进行分析。功率计算方法依然采用最坏值法。光模块选择：普遍使用classB+，但classC+光模块现已成熟，应主要采用。允许最大损耗：已知classC+允许通道插损为32dB，支持最高分光比1：128，则ODN网络光功率全程应控制在32dB之内。4.1一级分光基于GPON一级分光拓扑图：对每一路而言，其中有4个活接头，2个光分路器，故总活接头连接损耗为：0.5*4+0.25*2=2.5dB。主干、配线光纤纤芯为G.652D，引入光纤纤芯为G.657A，按1310nm光纤衰耗0.4dB/km计算；1：128分光器插损为23.7dB，光纤冷接子衰耗小于0.1dB，可忽略不计。总衰耗是：2.5+23.7=26.2dB；再有留出冗余度2.5dB的线路维护余量，所以：26.2+2.5=28.7dB；则传输距离L=（32-28.2）/0.4=8.25km。在高层楼宇中，局部OLT可放置在楼内，这样最长线路将远小于8.25km；也可以放置在接入点机房，机房至大楼的距离在8km之内都是可以接受，但这样一来，由于布线时光交至分纤箱这段中光纤芯数很大，且根数多，就导致了成本提高。4.2二级分光基于GPON二级分光拓扑图：采用二级分光，一级分光点为1：16，二级分光点1：8（16*8=128）插损、光纤类型同一级分光。对每一路而言，4个活接头，4个光分路器连接头，总活接头插损：4*0.25+4*0.5=3dB1：16分光器插损13.8dB，1：8分光器插损10.5dB，忽略冷接子衰耗。计算：总衰耗=3+13.8+10.5=27.3dB，加上2.5dB维护余量：27.3+2.5=29.8dB，L=（32-29.8）/0.4=5.5km即：从OLT出发，经二次分光到达用户所走路程&=5.5km即可。可将一级分光器放置于室外，二级分光器放置于楼道内。分析：从上述结果可以看到，二次分光时一级分光点至二级分光点时光缆芯数会大大减少，可以节约成本；但由于二级分光点多为分散设置，容易造成1：128的分光中只有几十户在用的情况，导致PON利用率低。所以，采用二级分光前，要先对用户带宽使用率做一调查；其次，由于分光器数量多，二级分光比一次分光更难维护。由上面的实例可知，在GPON中一级分光和二级分光并不能直接判断哪种分光性能较优。在设计不同的项目时，GPON拓扑规划图和分光级数的选择都要考虑以下几个问题：用户分布，OLT到ONU之间的距离，所允许的最大传输损耗，线路维护等。这说明GPON的规划具有很大的灵活性和多样性。5.结论单就光功率的损耗预算而言，EPON和GPON的区别并不大，它们的主要不同在于GPON所能容忍的损耗比EPON稍大。而EPON和GPON在其它方面各有各的优点，EPON的优势在于研究起步早，技术更加成熟，但是在我们的实例中可以看到，GPON的大分光比特点在很多情况下都优于EPON，更深层次的区别就不在本文讨论范围之内了。在工程的实施中，应根据具体的要求来确定选择GPON还是EPON；另外，如何分光和光纤传输损耗也应在考虑范围之内。比如类似多用户的高层楼宇这种地点，支持大分光比的GPON可能会更适合应用于FTTH。而EPON由于诞生较早，技术比较成熟，相比于GPON目前的成本是比较低的。综上，可以看出GPON是未来的发展趋势。在GPON的技术成熟后，其成本必然会下降；同时，它所拥有的大分光比和高带宽等特性更能满足社会的发展需求。[参考文献][1]（美）帕勒里斯.光纤通信[M]，电子工业出版社，.[2]刘东，张崙，陈雪.EPON与GPON的综合比较[J]，电信科学，2005-6.[3]王中华.APON、EPON、GPON的综合比较[J]，甘肃科技，2005-6.[4]沈成彬，王成巍，蒋铭，王波.下一代PON技术的进展与应用[J]，电信科学，.[5]周静.再调制WDM-PON系统研究[J]，北京邮电大学，.
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关于电与热的一道物理题 急灯泡接入电路中时,灯泡和电线流过相同的电流,灯泡和电线都要发热,可实际上灯泡热的发光,电线发热却察觉不出,为什么?加入在照明电路中接入较大功率的电炉,电线显著发热,有可能烧坏他的绝缘皮,甚至引起火灾.这又是为什么?
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1,因为灯丝电阻大,功率p＝ui＝ri^2,当i相等时,R大的功率大!而电线的电阻是很小的.2,接入大功率电炉（阻值很小的）,电阻并联,等效阻值变小了,P=U^2/r,U不变（依旧为220V）r减小,P增大.故电路中功率大了,电线会发热!
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最后求加速度时用的△t为什么是0.3+0.15+0.05？
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试题分析：遮光板通对第一个光电门的平均速度这个速度就是通过第一个光电门中间时刻的速度，即记时0.15s时的瞬时速度；遮光板通对第二个光电门的平均速度这个速度就是通过第二个光电门中间时刻的速度，即第二个光电门记时0.05s时的瞬时速度；因此加速度，因此B正确。
为什么要求平均速度如图所示，为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光板，如图所示，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为△t1=0.30s，通过第二个光电门的时间为△t2=0.10s，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为△t=2.0s．为什么这里的△t不用加那些东西？
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求解一道初二物理电功率计算题！！急~~
如图所示，
电源电压不变。小灯泡上标有“6V 3W”字样，R=6Ω。开关闭合时，小灯泡正常发光。（假设小灯泡的电阻不变）求：
（1）小灯泡的额定电流
（2）当开关断开时，小灯泡的实际功率
（3）通电1min，电阻R上产生的热量
（1）当开关闭合时，R被短路；小灯泡正常发光，则I=P/U=3W/6V=0.5A（2）当开关断开时，小灯泡与R串联小灯泡电阻为：RL=U2/P=(6V)2/3W=12ΩUL/UR=RL/R=12Ω/6Ω=2/1因为U总=6V，所以UL=4V,所以P实=UL2/RL=（4V）2/12Ω=4/3（1.33）A（3）当开关断开时， t=1min=60sR总=RL+R=12Ω+6Ω=18Ω此时I’=U总/R总=6V/18Ω=1/3AQ=I'2Rt=（1/3A）2*6Ω*60s=40J
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1.开关闭合后，实际上电阻是没有电流通过的，此时灯泡正常发光，就说明此时灯泡两端的电压正是额定电压=6V，额定电流I=3/6=0.5安。灯泡电阻R1=U/I=6/0.5=12欧.2.当开关断开后，线路中电流I1=U/（R+R灯）=6/18=1/3安,此时灯泡功率=I*I*R灯=1/9*12=4/3瓦.3.通电一分钟后,电阻产生热量=I*I*R*T=1/9*6*60=40焦
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(10分) 红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲。现有一红宝石激光器，发射功率为P=1.0×106W，所发射的光脉冲持续时间△t=1.0×10—11s，波长为693.4nm(1nm=10—9m)，求： (1)每个光脉冲的长度；(2)每个光脉冲含有的光子数。(h=6.63×10—34J·s)&
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