Planejamento de rede GPON e orçamento óptico

Como calcular o orçamento óptico de uma PON, com perdas típicas, margem e um exemplo resolvido.

Planejar uma PON é garantir que a luz que sai da OLT chegue à ONU mais distante acima da sensibilidade dela, e que a luz da ONU chegue de volta à OLT também acima da sensibilidade da OLT. A diferença entre o que sobra e o mínimo necessário é a sua margem.

Todos os valores deste artigo são típicos, para estudo e pré-projeto. No projeto final, use os valores da folha de dados do seu módulo óptico, da sua ONU, dos seus splitters e do seu cabo.

Os dois sentidos

• Descida (OLT para ONU): comprimento de onda de 1490 nm. Conta a potência de transmissão da OLT contra a sensibilidade da ONU.
• Subida (ONU para OLT): 1310 nm. Conta a potência de transmissão da ONU contra a sensibilidade da OLT.
• A fibra perde mais em 1310 nm do que em 1490 nm. Por isso a subida costuma ser o sentido mais apertado.

Classes de módulo da OLT (valores típicos)

Uma ONU GPON típica transmite entre +0,5 e +5 dBm e tem sensibilidade em torno de −27 a −28 dBm. Ela também tem um limite de sobrecarga (tipicamente em torno de −8 dBm): num enlace muito curto com módulo C+, a potência pode passar do máximo e ser preciso um atenuador.

Para o cálculo conservador, use o valor mínimo de transmissão da faixa e a sensibilidade da folha de dados, não os valores médios.

Perdas típicas

Cada vez que o sinal é dividido por dois, a perda cresce cerca de 3,2 a 3,6 dB. Por isso dois níveis de 1:8 (21,0 dB) perdem praticamente o mesmo que um único 1:64 (20,5 dB): o que manda é a divisão total, não a quantidade de caixas.

Splitters desbalanceados

O splitter desbalanceado divide a luz em partes diferentes, por exemplo 10/90 ou 30/70. A saída menor atende uma caixa próxima e a maior segue para frente, perdendo pouco. É usado em rede linear, em que o cabo passa por várias caixas em sequência.

Na rede com desbalanceados, calcule o enlace de cada caixa separadamente: a última caixa da sequência acumula a perda da saída maior de todos os splitters anteriores.

Margem de segurança

Reserve pelo menos 3 dB de margem no fim do cálculo. Ela cobre envelhecimento dos componentes, emendas de manutenção que virão com o tempo, conector sujo e variação de temperatura. Enlace que fecha com margem abaixo disso já nasce no limite.

Distância e quantidade de ONUs

• O alcance físico típico de uma PON GPON é de 20 km. O padrão admite distâncias lógicas maiores, mas o orçamento óptico e a diferença de distância entre a ONU mais próxima e a mais distante limitam antes.
• O padrão GPON admite até 128 ONUs por PON na camada lógica. O limite real por porta é definido pela OLT e pela placa: consulte a folha de dados do seu modelo.
• Divisões físicas acima de 1:64 dificilmente fecham orçamento. Na prática, 1:32 a 1:64 é a faixa comum, e dividir por mais significa dividir também a banda de 2,5 Gbit/s de descida entre mais clientes.
• Planeje sobra de posições: PON que nasce cheia não tem espaço para troca de ONU nem para cliente novo na mesma rua.

Exemplo resolvido

Cenário: cliente a 8 km da OLT, dois níveis de splitter balanceado 1:8 (divisão total 1:64), 4 conectores no caminho e 6 emendas por fusão. Módulo da OLT classe B+.

1. Perda passiva comum aos dois sentidos: splitters 10,5 + 10,5 = 21,0 dB; conectores 4 × 0,5 = 2,0 dB; emendas 6 × 0,1 = 0,6 dB. Total de 23,6 dB.
2. Descida (1490 nm): fibra 8 × 0,25 = 2,0 dB. Perda total de 25,6 dB.
3. Potência na ONU: transmissão mínima da OLT B+ de +1,5 dBm menos 25,6 dB dá −24,1 dBm. Com sensibilidade da ONU de −27 dBm, sobram 2,9 dB.
4. Subida (1310 nm): fibra 8 × 0,35 = 2,8 dB. Perda total de 26,4 dB.
5. Potência na OLT: transmissão mínima da ONU de +0,5 dBm menos 26,4 dB dá −25,9 dBm. Com sensibilidade da OLT B+ de −28 dBm, sobram 2,1 dB.
6. Conclusão: os dois sentidos fecham, mas abaixo dos 3 dB de margem. O enlace funciona no dia da instalação e fica sem folga para a primeira emenda de manutenção.
7. Com módulo C+ na mesma rede: descida de +3 − 25,6 = −22,6 dBm, sobram 4,4 dB; subida contra sensibilidade de −32 dBm, sobram 6,1 dB. Os dois sentidos passam a ter margem.
8. Outra saída, mantendo B+: reduzir a divisão total (por exemplo, 1:4 no primeiro nível e 1:8 no segundo, total 1:32) ganha cerca de 3,2 dB nos dois sentidos, ao custo de menos clientes por PON.

Como o Zaindu Core ajuda

• Sinal por ONU nos dois sentidos, onde a OLT informa, com histórico: dá para comparar o valor medido com o calculado no projeto.
• Relatório de ONUs atenuadas e contagem de ONUs abaixo de −27 dBm por planta, prontos para virar ordem de manutenção.
• Ocupação de cada PON no console da OLT: você vê a PON que está enchendo antes de faltar posição.
• Quedas com causa (Dying-Gasp, LOS) concentradas numa porta, que ajudam a separar problema de fibra de problema de energia.

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