GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特无源光网络）技术是无源光网络（PON）家族中一个重要的技术分支。与早期的EPON相比，GPON通常支持更多的用户，且覆盖范围可达20公里。这种技术主要使用光纤作为传输媒介，具有分布式架构，能够支持32、64、128甚至更多的最终用户。GPON的网络结构由光纤分配网络（ODN）定义，整个系统采用WDM技术，强制使用单纤双向的传输方式。实现场景包括了光纤到户（FTTH）、光纤到路边（FTTC）和光纤到节点（FTTN）。国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）的G.902标准为接入网的架构和功能提供了框架建议。GPON基于ITU-T G.984.x系列标准，通常允许64到128个光分路器分支，支持高带宽和长距离传输，同时以低成本提供三重播放服务。由于其被动特性，GPON易于维护，网络中不包含任何有源设备。 传输距离与光分路器的关系GPON设计中的关键因素之一是光线路终端（OLT）与用户之间的传输距离，这涉及到系统中允许的最大光预算。光预算包括接头、连接器、光纤和光分路器造成的损耗，其中光分路器的损耗最为显著。例如，一个典型的1x32光分路器的插入损耗可能在17dB到18dB之间。尽管这一损耗相对较高，但光分路器是不可或缺的，它使得GPON成为一个经济高效的解决方案，并简化了网络架构。光分路器的损耗值会根据其类型（如平面光波电路PLC或熔融双锥度FBT）而有所不同。光分路器是一种无源器件，易于安装使用。但是，分路器的分支数量越多，光功率损失就越大。因此，GPON设计人员必须在设计中仔细考虑选择具有特定分支数量的分路器的合理性。分支数量越多，分光器的损耗越高，这将减少OLT和光网络单元（ONU）之间可实现的最大距离。 功率预算原则光功率预算是指在光通信系统中，使用光纤作为传输介质的技术，它关注的是光信号的传输而非电气通信中的电压和电流。光功率预算应考虑系统中的所有增益和损耗，而且合理的功率预算可以减少网络的复杂性和维护问题。从上面的内容中我们知道，GPON是由OLT、ONU和连接它们的光纤以及接头等组成。因此单模光纤、连接器、无源光分路器件、无源光衰减器等的损耗，以及接头造成的损耗都必须考虑在内。如果功率预算计算不准确，网络中的接收设备可能会遇到问题，比如说：功率过大会损坏探测器，而功率过低则可能导致探测器无法正确感应光信号或数据检测中出现较高的错误率。发射器的功率和接收器的灵敏度是定义网络潜在覆盖范围的两个关键参数。通过计算最坏情况下的功率预算，可以确定总网络损耗，从而计算出网络的最大覆盖范围。插入损耗是指设备（如分路器）输入和输出之间的功率差。例如，如果分路器接收到20dBm的输入功率，而输出为3dBm，则插入损耗为17dB。在这个公式中，总损耗以dB表示。光纤衰减以dB/km为单位，分路器损耗、熔接和连接器损耗在内的其他损耗也以dB为单位。常见的接收器类型有雪崩光电二极管（APD）和光电二极管（PIN）。它们的典型灵敏度范围如下：- PIN：灵敏度范围为-18dBm至0dBm，最佳值为-7dBm。
- APD：灵敏度范围为-28dBm至-8dBm，最佳值为-14dBm。
上以这些数值只是典型值，具体的发射机输出功率和接收机灵敏度请查阅具体厂家的产品说明。 功率预算计算示例为了简化学习，我们可以使用以下参数来计算一个简单网络的光纤长度：5 = -14 + {每公里的光纤衰减 x 距离D（km）+ 分路器损耗 + 额外损伤（Penalty ）}其中额外损耗包括接头损失和连接器功率损失。假设有两处接头，每处接头损耗为0.1dB，两个连接器的损耗为0.75dB，则总的额外损耗为0.2dB + 1.5dB = 1.7dB。
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