Rozdzielacz optyczny to pasywne urządzenie światłowodowe, które dzieli jeden przychodzący sygnał świetlny na dwa lub więcej sygnałów wyjściowych, rozdzielając moc optyczną na wiele ścieżek światłowodowych bez konieczności stosowania zasilania elektrycznego.
W sieci GPON lub EPON jest to komponent, który umożliwia-architekturę-wielopunktową - jednego światłowodu wychodzącego z biura centralnego i kilkudziesięciu abonentów podłączonych na drugim końcu. Bez tego każdy klient potrzebowałby dedykowanego łącza światłowodowego aż do OLT, a ekonomika FTTH ległaby w gruzach.
W tym przewodniku opisano zasadę działania rozdzielacza optycznego,-rzeczywiste różnice między technologiami PLC i FBT, specyfikacje wydajności, które faktycznie mają znaczenie podczas zakupu, a także porady oparte-na scenariuszach dotyczące wyboru odpowiedniego rozdzielacza. Jeśli wdrożyłeś infrastrukturę PON lub planujesz nową wersję, szczegóły tutaj powinny oszczędzić Ci kłopotów na etapie projektowania.
Jak działa rozdzielacz optyczny?
Fizyka jest prosta. Kiedy światło przechodzi przez włókno jedno-modowe, większość energii pozostaje w rdzeniu o średnicy 9 µm, -, ale nie cała. Niewielka część przedostaje się do okładziny. Zbliż do siebie dwa rdzenie światłowodowe, a wyciekająca energia zacznie łączyć się z jednego rdzenia z drugim. To zanikające zjawisko sprzęgania jest podstawą wszystkich pasywnych rozszczepień włókien.
W rozdzielaczu produkcyjnym urządzenie pobiera jeden sygnał wejściowy i redystrybuuje moc optyczną na wiele portów wyjściowych w określonym stosunku. Pomyśl o rozdzielaczu 1×4: jedno włókno wchodzi, cztery włókna wychodzą, każde z nich przenosi mniej więcej jedną czwartą pierwotnej mocy sygnału. Żadnej elektroniki, żadnego zewnętrznego zasilacza -, po prostu geometria falowodu wykonuje pracę. Dlatego elementy te nazywane są pasywnymi rozdzielaczami optycznymi.
Tutaj staje się to praktyczne. Każdy podział kosztuje energię optyczną. Podział 1×2 pochłania około 3,5 dB. Zanim osiągniesz 1×32, patrzysz na teoretyczne straty na północ od 15 dB - i to zanim dodasz straty na złączach, tłumienie światłowodu i punkty splotu. W większości wdrożeń FTTH rozdzielacz staje się największym pojedynczym źródłem strat w budżecie łącza. Błędny współczynnik podziału oznacza marnowanie portów OLT lub występowanie problemów z zasilaniem odbioru w odległych jednostkach ONU.
Rozgałęźnik PLC vs. Rozgałęźnik FBT: co właściwie ma znaczenie
Każdy rozdzielacz optyczny dostępny na rynku wykorzystuje jedną z dwóch technologii produkcyjnych, a wybór między nimi polega mniej na tym, która jest „lepsza”, a bardziej na tym, która pasuje do konkretnego zastosowania.
Rozgałęźniki ze stopionym dwustożkowym stożkiem (FBT).
FBT to starsze podejście. Dwa lub więcej włókien jest łączonych razem, podgrzewanych i rozciąganych, aż rdzenie się stopią. Podczas procesu zwężania technicy monitorują współczynnik sprzężenia w czasie rzeczywistym i zatrzymują się po osiągnięciu docelowego podziału. Rezultatem jest proste, sprawdzone urządzenie, którego produkcja jest tańsza, -, szczególnie przy małej liczbie podziałów, np. 1×2 lub 1×4.
Kompromis widać na dużą skalę. Po przekroczeniu 1×8, rozdzielacze FBT mają problemy z jednolitością sygnału wyjściowego: niektóre porty uzyskują zauważalnie więcej mocy niż inne. Wzrasta także liczba niepowodzeń. Obsługiwane długości fal są ograniczone do 850 nm, 1310 nm i 1550 nm - w porządku w przypadku podstawowego protokołu PON, ale stanowią ograniczenie, jeśli wymagana jest pełna-kompatybilność widma. A zakres temperatur pracy (od -5 stopni do 75 stopni) wyklucza ich zastosowanie w szafach zewnętrznych w regionach o surowych zimach lub pustynnym upale.
Rozgałęźniki planarnych obwodów świetlnych (PLC).
Splittery PLC są produkowane przy użyciu półprzewodnikowych obwodów falowodowych - wytrawionych na podłożu ze szkła krzemionkowego z taką samą precyzją, jak przy produkcji chipów. Rezultatem jest zwarte, jednolite wyjście na każdym porcie, nawet przy dużej liczbie rozdzieleń.Splittery światłowodowe PLCobsługują pełny zakres długości fal 1260–1650 nm, obejmujący każdą standardową długość fali PON oraz pasmo 1550 nm używane do nakładania wideo RF i okno 1625 nm używane do monitorowania linii.
Ponieważ podział odbywa się na pojedynczym chipie, urządzenia PLC można skalować do 1×64 lub 2×64 bez zwiększania rozmiaru. Szerszy zakres temperatur roboczych (-40–85 stopni, zgodnie z wymaganiami testowymi Telcordia GR-1209-CORE) sprawia, że są one domyślnym wyborem w przypadku każdej instalacji na zewnątrz lub w środowisku niekontrolowanym. Koszt jednostki jest wyższy niż w przypadku FBT, ale w przypadku czegokolwiek powyżej podziału 1×4, PLC jest tym, co określa większość doświadczonych planistów sieci – i nie bez powodu.
Szybkie porównanie
| Parametr | Rozdzielacz FBT | Rozgałęźnik PLC |
|---|---|---|
| Metoda produkcji | Fuzja i zwężanie włókien | Litografia półprzewodnikowa na chipie krzemionkowym |
| Obsługa długości fali | 850 / 1310 / 1550 nm | 1260–1650 nm (pełne widmo) |
| Maksymalny praktyczny współczynnik podziału | 1×8 (wyższe współczynniki mają podwyższony współczynnik awaryjności) | 1×64 lub 2×64 |
| Jednorodność wyjściowa | Umiarkowane - nierówne przy wyższych podziałach | Wysokie - spójne na wszystkich portach |
| Temperatura robocza | -5 stopni do 75 stopni | -40 stopni do 85 stopni |
| Koszt względny | Niższy (zwłaszcza przy 1×2, 1×4) | Wyższa, ale lepsza-wartość na port w skali |
| Najlepsze dopasowanie | Wdrożenia wewnętrzne,-wrażliwe na budżet,-młode | Duża-liczba, na zewnątrz,-klasy PON operatora |
Progi wydajności, o których mowa powyżej, oparte są na standardach Telcordia GR-1209-CORE i GR-1221-CORE, które definiują wymagania dotyczące niezawodności i parametrów optycznych dla pasywnych komponentów optycznych stosowanych w sieciach telekomunikacyjnych.
Kluczowe specyfikacje wydajności, które należy sprawdzić przed zakupem
Arkusze specyfikacji mogą być gęste, ale najważniejsze jest pięć parametrów -, a pominięcie któregokolwiek z nich podczas zakupu jest błędem, który doprowadził do rzeczywistych błędów w terenie:
- Strata wtrąceniowa:Ile mocy optycznej zużywa rozdzielacz. Dobrze-wykonany rozdzielacz PLC 1×8 powinien mieć poziom mniejszy lub równy 10,5 dB; a 1×32 przy poziomie mniejszym lub równym 17,5 dB. Progi te pochodzą z tabeli 2 GR-1209-CORE. Jeśli arkusz danych dostawcy wykazuje wartości znacznie wyższe od tych, budżet łącza nie zostanie zamknięty na odległość.
- Strata zwrotu:Odbita moc z powrotem w kierunku źródła. W przypadku rozgałęźników z zakończeniem SC/APC- (standard w GPON) tłumienie sygnału zwrotnego powinno być większe lub równe 55 dB. Słabe straty odbiciowe powodują szum odbiornika OLT i pogarszają jakość sygnału wychodzącego.
- Jednolitość:Różnica pomiędzy najlepszym i najgorszym portem wyjściowym. Wartość powyżej 1,5 dB oznacza, że niektórzy abonenci odbierają zauważalnie słabsze sygnały. W przypadku wdrożenia 1×32 lub 1×64 ścisła jednolitość nie jest opcjonalna - to ona sprawia, że najdalszy abonent jest online.
- Robocza długość fali:Sieci PON wymagają pokrycia pasma pasmowego 1260–1650 nm. Nie podlega to negocjacjom, jeśli używasz GPON (1490/1310 nm) z nakładką wideo (1550 nm) lub planujesz dodać usługi XGS-PON (1577 nm downstream) na tym samym włóknie.
- Kierunkowość:Mierzy izolację przesłuchów pomiędzy portami wyjściowymi. Cel Większy lub równy 55 dB. Niska kierunkowość oznacza, że sygnały abonenta mogą przenikać do siebie. - Jest to prawdziwy problem w przypadku-podziałów o dużej gęstości.
Wybór rozdzielacza według scenariusza wdrożenia
„Właściwy” rozdzielacz zależy całkowicie od tego, dokąd zmierza i co ma robić. Oto jak decyzja zwykle wygląda w praktyce:
Mały projekt FTTH (poniżej 50 domów): A Rozdzielacz PLC 1×8w pudełku ABS jest tutaj koniem pociągowym. Zapewnia kontrolę strat wtrąceniowych, mieści się w standardowej zewnętrznej skrzynce rozdzielczej i pozostawia miejsce na rozbudowę w przypadku powiększenia się sąsiedztwa. W przypadku najmniejszych klastrów - powiedzmy cztery domy na jedną kroplę - FBT 1×4 może się sprawdzić, jeśli głównym ograniczeniem jest budżet.
Gęste miejskie MDU (apartamentowce, wieżowce biurowe):Wybierz sterownik PLC 1×32 w kasecie LGX lub w obudowie o wysokości 1U-do montażu w szafie. Gęstość portów ma znaczenie w szafach typu Riser, gdzie jest mało miejsca. Upewnij się, że rozdzielacz jest-wstępnie połączony z SC/APC, aby przyspieszyć instalację. - łączenie pól w zatłoczonej pionie jest powolne i-podatne na błędy.
Szafki uliczne zewnętrzne:PLC jest obowiązkowe. Same zmiany temperatury spowodują z czasem degradację rozdzielacza FBT. ABS-w opakowaniu lub bez blokówrozgałęźniki światłowodowewartości znamionowe od -40 do 85 stopni są tutaj standardem. Jeśli szafa jest narażona na działanie czynników atmosferycznych, należy określić obudowy o stopniu ochrony IP65.
Połączenia wiejskie lub-zamiejscowe:Ograniczeniem jest tłumienność wtrąceniowa. Każdy dB się liczy, gdy ONU znajduje się 15–20 km od OLT. Użyj najniższego współczynnika podziału, który nadal obsługuje liczbę abonentów, i rozważ niezrównoważone rozdzielacze, które przypisują większą moc najdalszemu użytkownikowi. 1×16 to często praktyczny pułap dla rozpiętości wiejskich. - Naciśnij do 1×32, co wiąże się z ryzykiem spadku czułości odbiornika poniżej poziomu na drugim końcu.
Centrala lub centrum danych: Splittery PLC-montowane w stojakuObudowy o wysokości 1U są budowane z myślą o tym środowisku. Wsuwane są do standardowych 19-szafów rack, korzystają-z fabrycznie zakończonymi kablami krosowymi i umożliwiają-konserwację typu hot-swap bez zakłócania sąsiednich obwodów. W przypadku półek agregacyjnych PON obsługujących setki abonentów konfiguracje 2×32 lub 2×64 z podwójnym wejściem zapewniają redundancję przełączania awaryjnego, której wymagają umowy SLA klasy operatorskiej.
Typowe błędy, które kosztują czas i pieniądze
Podczas wdrożeń w terenie stale pojawia się kilka wzorców. Najczęstszym zjawiskiem jest-przedzielanie: inżynierowie wybierają moduł 1×32, ponieważ chcą zapasu mocy, ale budżet łącza nie jest w stanie obsłużyć go przy wymaganej odległości. Rezultatem są marginalne jednostki ONU, które przestają działać w przypadku zmian temperatury lub starzenia się złącza. Zawsze najpierw wykonaj obliczenia budżetu mocy -, a następnie wybierz współczynnik podziału.
Niedopasowanie złącza to kolejny problem. Mieszanie SC/UPC i SC/APC w tej samej ścieżce PON wprowadza punkty odbicia, które pogarszają wydajność. Brzmi prosto, ale zdarza się to regularnie na dużych budowach z wieloma ekipami instalacyjnymi. Rozwiązanie jest proste: standaryzacja SC/APC w całym zakładzie zewnętrznym. Upewnij się, że rozdzielacz, kable krosowe iświatłowód jednomodowy-infrastruktura pasuje.
Na koniec ignorowanie specyfikacji jednolitości. Na papierze tani rozdzielacz o równomierności 2,5 dB i rozdzielacz wysokiej jakości o równomierności 1,0 dB mogą wydawać się podobne. W praktyce różnica 1,5 dB oznacza, że jeden abonent sieci 1×32 może odbierać połowę mocy optycznej innego abonenta. Na dystansie 10–15 km różnica ta decyduje o tym, kto pozostanie w kontakcie, a kto nie.
Gdzie stosowane są rozdzielacze optyczne
Dominującym zastosowaniem pozostaje telekomunikacja. W architekturze GPON lub XGS-PON rozgałęźniki znajdują się pomiędzy OLT w centrali a jednostkami ONU w siedzibie klienta, dzięki czemu jedno włókno może obsługiwać 32 lub 64 punkty końcowe. Ten model-do{6}wielopunktów stanowi podstawę dostaw szerokopasmowego Internetu dla gospodarstw domowych, światłowodów dla przedsiębiorstw i telewizji kablowej na całym świecie.
Poza telekomunikacją, wdrożenia pasywnych optycznych sieci LAN (POL) w przedsiębiorstwach wykorzystują rozgałęźniki do zmniejszania liczby aktywnych przełączników w budynkach kampusu. - Pojedynczy szkielet światłowodowy zastępuje podłogi z okablowania miedzianego i przełączniki Ethernet. Obiekty przemysłowe kierują rozgałęźnikami przez sieci czujników, wykorzystując odporność światłowodu na zakłócenia elektromagnetyczne. Konfiguracje testowe i pomiarowe wykorzystują rozdzielacze zaczepów do monitorowania ruchu na żywo bez przerw w świadczeniu usług.
Co dalej z technologią Splitter
Dążenie do 10G-PON (XGS-PON, 50G-PON) i konwergentnego dostępu o wielu-długościach fal podnosi poprzeczkę w zakresie wydajności rozdzielacza. Operatorzy-istniejących-GPON i XGS-PON na tym samym włóknie potrzebują rozgałęźników z płaską stratą wtrąceniową w pełnym oknie 1260–1650 nm. - dowolna zmiana-zależna od długości fali może przechylić łącze marginalne poza krawędź. Technologia PLC dobrze sobie z tym radzi; FBT nie.
Niezrównoważony podział zyskuje prawdziwą przyczepność. Zamiast traktować każde wyjście jednakowo, niezbalansowane rozdzielacze przydzielają moc asymetrycznie - bardziej użytkownikom odległym lub-o wysokich wymaganiach, a mniej pobliskim użytkownikom. Poprawia to wykorzystanie portu i może wyeliminować potrzebę stosowania wzmacniaczy optycznych w scenariuszach-większego zasięgu.
Po stronie produkcyjnej gęstość chipów PLC stale rośnie. Rozgałęźniki obsługujące 1×128 w jednym chipie wchodzą już do produkcji, zwiększając współczynnik-abonenta na{{4}OLT-port i obniżając koszt na podłączone gospodarstwo domowe w-wielkoskalowych konstrukcjach światłowodowych.
Często zadawane pytania
P: Jaka jest różnica między rozdzielaczem PLC a rozdzielaczem FBT?
Odp.: Rozgałęźniki FBT powstają poprzez fizyczne stopienie włókien. - Jest to proste, tanie i skuteczne do około 1×4. Rozgałęźniki PLC są wytwarzane na chipie krzemionkowym przy użyciu litografii, co zapewnia im lepszą jednorodność, szerszą obsługę długości fal (1260–1650 nm) i wyższe współczynniki podziału (do 1 × 64). Aby zapoznać się z głębszym opisem technicznym, zobacz thisporównanie rozdzielacza światłowodowego.
P: Jak dużą utratę sygnału powoduje rozdzielacz optyczny?
Odpowiedź: To zależy od współczynnika podziału. Przybliżone testy porównawcze na GR-1209-rdzeniowy: 1×2 ≈ 3,5 dB, 1×8 ≈ 10,5 dB, 1×16 ≈ 13,5 dB, 1×32 ≈ 17,5 dB. Rzeczywiste wartości z wysokiej jakości rozdzielaczy PLC są zazwyczaj nieco niższe od tych liczb. Krytycznym krokiem jest sprawdzenie, czy całkowita utrata łącza – rozgałęźnik, światłowód, złącza, spawy – mieści się w budżecie mocy transiwera.
P: Czy jeden rozdzielacz optyczny może współpracować zarówno z GPON, jak i EPON?
O: Tak. Obydwa standardy działają w oknie 1260–1650 nm. Rozgałęźnik PLC przystosowany do tego pełnego pasma przepustowego jest-niezależny od protokołu - i dzieli moc optyczną niezależnie od formatu ramki. To samo dotyczy wariantów 10G-PON, takich jak XGS-PON i 10G-EPON.
P: Gdzie należy umieścić rozgałęźniki w sieci PON?
Odpowiedź: Nie ma jednej właściwej odpowiedzi. Scentralizowane umieszczenie w biurze centralnym upraszcza konserwację, ale wymaga dłuższych przebiegów światłowodów. Rozproszone rozmieszczenie - w szafkach ulicznych lub piwnicach budynków - zmniejsza zużycie światłowodów i zmniejsza utratę- ostatniej mili, ale dodaje więcej obudów terenowych do zarządzania. Większość operatorów stosuje podział na dwa-etapy: 1×4 przy szafie, następnie 1×8 przy wejściu do budynku, co daje łączny zasięg 1×32 z możliwymi do opanowania stratami na każdym etapie.
P: Jakich złączy należy używać z rozdzielaczami optycznymi?
Odp.: SC/APC to standard PON. Polerowanie pod kątem 8-stopni zmniejsza tłumienie odbicia poniżej -60 dB, co ma kluczowe znaczenie dla jakości transmisji wychodzącej. SC/UPC sprawdza się w mniej wymagających zastosowaniach. Złącza LC pojawiają się w środowiskach stelażowych o dużej gęstości. Ważną rzeczą jest spójność – każde złącze, adapter i kabel krosowy na ścieżce powinny być tego samego typu, aby uniknąć niedopasowania odbić.
