Оптичний розгалужувач — це пасивний волоконно-оптичний пристрій, який розділяє один вхідний світловий сигнал на два або більше вихідних сигналів, розподіляючи оптичну потужність між кількома волоконними шляхами без потреби в електроенергії.
У мережах GPON або EPON це компонент, який робить можливою багатоточкову архітектуру -to-- одне волокно, що виходить із центрального офісу, десятки абонентів, підключених на дальньому кінці. Без цього кожному клієнту знадобилося б виділене оптоволокно аж до OLT, і економіка FTTH розвалилася б.
У цьому посібнику описано принцип роботи оптичного розділення, реальні-відмінності між технологіями ПЛК і FBT, характеристики продуктивності, які насправді мають значення під час закупівлі, а також поради-на основі сценаріїв щодо вибору правильного розділювача. Якщо ви розгорнули інфраструктуру PON або плануєте нову збірку, подробиці тут повинні врятувати вас від головного болю на етапі проектування.
Як працює оптичний розгалужувач?
Фізика проста. Коли світло проходить через одномодове-волокно, більша частина енергії залишається в серцевині 9 мкм -, але не вся. Дрібна фракція просочується в обшивку. Піднесіть два ядра волокна досить близько один до одного, і витік енергії почне з’єднуватися з одного ядра в інше. Це короткочасне явище сполучення є основою для всіх пасивних розщеплень волокон.
У виробничому розгалужувачі пристрій приймає один вхідний сигнал і перерозподіляє оптичну потужність між кількома вихідними портами у визначеному співвідношенні. Подумайте про розгалужувач 1×4: одне волокно входить, чотири волокна виходять, кожне з яких передає приблизно чверть початкової потужності сигналу. Ні електроніки, ні зовнішнього джерела живлення - лише геометрія хвилеводу виконує роботу. Тому ці компоненти називають пасивними оптичними розгалужувачами.
Ось де це стає практичним. Кожен розкол коштує вам оптичної потужності. Поділ 1×2 споживає близько 3,5 дБ. Коли ви досягаєте 1×32, ви дивитесь на теоретичні втрати на північ від 15 дБ -, і це ще до того, як ви додасте втрати в з’єднувачі, затухання волокна та точки з’єднання. У більшості розгортань FTTH спліттер стає єдиним джерелом найбільших втрат у бюджеті зв’язку. Отримання неправильного коефіцієнта розподілу означає або марну витрату портів OLT, або проблеми з живленням прийому-на віддалених ONU.
PLC Splitter проти FBT Splitter: що насправді важливо
У кожному оптичному розгалужувачі на ринку використовується одна з двох виробничих технологій, і вибір між ними полягає не в тому, яка «краща», а більше в тому, яка підходить для конкретного застосування.
Розгалужувачі з біконічним конусом (FBT).
FBT є старішим підходом. Два або більше волокон зв’язуються разом, нагріваються та розтягуються, поки серцевини не з’єднаються. Під час процесу звуження техніки відстежують коефіцієнт зчеплення в режимі реального часу та зупиняються, коли досягнуто цільового розподілу. Результатом є простий, перевірений пристрій, який коштує дешевше для виробництва -, особливо при низьких значеннях розподілу, наприклад 1×2 або 1×4.
Компроміс проявляється в масштабі. Щойно ви перевищите 1×8, розгалужувачі FBT борються з рівномірністю виведення: деякі порти отримують помітно більше потужності, ніж інші. Рівень відмов також зростає. Підтримка довжини хвилі обмежена 850 нм, 1310 нм і 1550 нм - добре для базової PON, але є обмеженням, якщо вам потрібна повна-сумісність спектру. І діапазон робочих температур (від -5 градусів до 75 градусів) виключає їх для зовнішніх шаф у регіонах із суворими зимами чи спекою в пустелі.
Планарні світлохвильові розгалужувачі (PLC).
Розгалужувачі ПЛК виготовляються з використанням хвилеводних схем напівпровідникової літографії -, вигравіруваних на підкладці з кремнеземного скла з такою ж точністю, що й у виготовленні мікросхем. Результатом є щільний, рівномірний вихід на кожному порту, навіть при великій кількості розділень.Оптоволоконні спліттери PLCпідтримка повного діапазону довжин хвиль 1260–1650 нм, охоплюючи кожну стандартну довжину хвилі PON плюс діапазон 1550 нм, який використовується для накладання радіочастотного відео, і вікно 1625 нм, яке використовується для моніторингу лінії.
Оскільки розбиття відбувається на одному чіпі, пристрої ПЛК масштабуються до 1 × 64 або 2 × 64 без збільшення розміру. Ширший діапазон робочих температур (-від 40 градусів до 85 градусів, згідно з вимогами до тестування Telcordia GR-1209-CORE) робить їх вибором за замовчуванням для встановлення на відкритому повітрі або в неконтрольованому середовищі. Вартість одиниці вища, ніж у FBT, але для всього, що перевищує розподіл 1×4, PLC є тим, що специфікує більшість досвідчених мережевих планувальників - і з поважної причини.
Швидке порівняння
| Параметр | Розгалужувач FBT | PLC Splitter |
|---|---|---|
| Спосіб виготовлення | Злиття волокон і звуження | Напівпровідникова літографія на кремнеземному чіпі |
| Підтримка довжини хвилі | 850 / 1310 / 1550 нм | 1260–1650 нм (повний спектр) |
| Максимальний практичний коефіцієнт розподілу | 1×8 (вищі коефіцієнти мають вищий рівень відмов) | 1×64 або 2×64 |
| Рівномірність виходу | Помірна - нерівномірність при більших розподілах | Високий - узгоджений на всіх портах |
| Робоча температура | -5 градусів до 75 градусів | -40 градусів до 85 градусів |
| Відносна вартість | Нижче (особливо на 1×2, 1×4) | Вища, але краща величина на-порт у масштабі |
| Найкраще підходить | Бюджетно-чутливий, невелика-кількість, розміщення в приміщенні | Велика-кількість, відкритий, оператор-класу PON |
Порогові значення продуктивності, згадані вище, базуються на стандартах Telcordia GR-1209-CORE і GR-1221-CORE, які визначають вимоги до надійності та оптичних характеристик для пасивних оптичних компонентів, що використовуються в телекомунікаційних мережах.
Ключові технічні характеристики, які слід перевірити перед покупкою
Специфікації можуть бути щільними, але п’ять параметрів мають найбільше значення -, і пропуск будь-якого з них під час закупівель є помилкою, яка призвела до реальних невдач:
- Внесені втрати:Скільки оптичної потужності споживає розгалужувач. Добре-зроблений розгалужувач ПЛК 1×8 має мати менше або дорівнювати 10,5 дБ; a 1×32 при Менше або дорівнює 17,5 дБ. Ці порогові значення взято з таблиці 2 GR-1209-CORE. Якщо таблиця даних постачальника показує значення, що значно перевищують ці, ваш бюджет посилання не буде закритий на відстані.
- Зворотні втрати:Відбита потужність назад до джерела. Для SC/APC-розгалужувачів (стандарт у GPON) зворотні втрати мають бути більше або дорівнювати 55 дБ. Низькі зворотні втрати викликають шум приймача OLT і погіршують якість сигналу вгорі.
- Однорідність:Розрив між найкращим і найгіршим вихідним портом. Усе, що перевищує 1,5 дБ, означає, що деякі абоненти отримують помітно слабший сигнал. У розгортанні 1 × 32 або 1 × 64 жорстка уніфікованість не є обов’язковою - це те, що утримує вашого найдальшого абонента онлайн.
- Робоча довжина хвилі:Мережі PON потребують покриття смуги пропускання 1260–1650 нм. Це не-підлягає обговоренню, якщо ви використовуєте GPON (1490/1310 нм) із накладенням відео (1550 нм) або плануєте додати служби XGS-PON (1577 нм за потоком) на тому самому волокні.
- Спрямованість:Вимірює ізоляцію перехресних перешкод між вихідними портами. Мета Більше або дорівнює 55 дБ. Низька спрямованість означає, що сигнали абонентів можуть проникати один в одного - це справжня проблема з високою-щільністю поділу.
Вибір спліттера за сценарієм розгортання
«Правильний» спліттер повністю залежить від того, куди він йде і що йому потрібно робити. Ось як це рішення зазвичай виглядає на практиці:
Невеликий проект FTTH (до 50 будинків): A Розгалужувач ПЛК 1×8у коробці ABS тут робоча конячка. Він дозволяє керувати внесеними втратами, поміщається в стандартну зовнішню розподільну коробку та залишає простір для зростання, якщо сусідство розширюється. Для найменших кластерів -, скажімо, чотири будинки за один раз - FBT 1×4 може працювати, якщо основним обмеженням є бюджет.
Щільні міські МДУ (житлові будинки, офісні вежі):Використовуйте ПЛК 1×32 у касеті LGX або форм-факторі стійки-1U. Щільність портів має значення в шафах із стояком, де мало місця. Переконайтеся, що розгалужувач попередньо-з’єднано за допомогою SC/APC, щоб пришвидшити встановлення - польове з’єднання в переповненому стояку повільне та-схильне до помилок.
Зовнішні вуличні шафи:PLC є обов'язковим. Лише зміна температури з часом погіршить роботу розгалужувача FBT. АБС-в упаковці або без блокуволоконно-оптичні розгалужувачівід -40 градусів до 85 градусів є стандартом тут. Укажіть корпуси з рейтингом IP65, якщо шафа піддається впливу погодних умов.
Сільські та міжміські-посилання:Внесені втрати є обмеженням. Кожен дБ має значення, коли ONU знаходиться на відстані 15–20 км від OLT. Використовуйте найнижчий коефіцієнт розподілу, який все ще обслуговує вашу кількість передплатників, і розгляньте незбалансовані роздільники, які призначають більше потужності найдальшому користувачеві. 1 × 16 часто є практичною межею для сільських прольотів - пересуньте до 1 × 32, і ви ризикуєте впасти нижче чутливості приймача на дальньому кінці.
Центральний офіс або центр обробки даних: Розгалужувачі ПЛК,-монтовані в стійкуу корпусах 1U створено для цього середовища. Вони вставляються в стандартні 19-стійки, використовують попередньо-комп’ютерні шнури та дозволяють здійснювати гарячу-обслуговування, не заважаючи сусіднім ланцюгам. Для агрегаційних полиць PON, які обслуговують сотні абонентів, конфігурації 2×32 або 2×64 із подвійним входом забезпечують резервування після відмови, яке вимагається для операторського рівня SLA.
Поширені помилки, які коштують часу та грошей
Кілька шаблонів виникають знову і знову під час польових розгортань. Над-поділ є найпоширенішим: інженери вибирають 1×32, оскільки їм потрібен запас пропускної здатності, але бюджет зв’язку не може підтримувати його на необхідній відстані. Результатом є маргінальні ONU, які відключаються під час зміни температури або старіння роз’єму. Завжди спочатку запускайте розрахунок бюджету потужності -, а потім виберіть коефіцієнт розподілу.
Невідповідність роз'ємів - ще одна. Змішування SC/UPC і SC/APC на одному шляху PON створює точки відбиття, які погіршують продуктивність. Це звучить просто, але це регулярно трапляється на великих будівельних майданчиках з кількома монтажними бригадами. Виправлення просте: стандартизуйте SC/APC на всьому зовнішньому заводі. Переконайтеся, що ваш спліттер, комутаційні шнури таодномодове-волокноінфраструктура вся відповідає.
Нарешті, ігнорування специфікацій однорідності. На папері дешевий розгалужувач з однорідністю 2,5 дБ і якісний розгалужувач з однорідністю 1,0 дБ можуть здатися схожими. На практиці цей розрив у 1,5 дБ означає, що один абонент у вашій мережі 1×32 може отримувати половину оптичної потужності іншого. На відстані 10–15 км ця різниця вирішує, хто залишатиметься на зв’язку, а хто ні.
Де використовуються оптичні розгалужувачі
Телекомунікації залишаються домінуючим застосуванням. В архітектурі GPON або XGS-PON розгалужувачі розташовуються між OLT у центральному офісі та ONU на території користувача, що дозволяє одному волокну обслуговувати 32 або 64 кінцеві точки. Ця багатоточкова модель-to-є основою широкосмугового зв’язку в житлових приміщеннях, оптоволокна для бізнесу та доставки кабельного телебачення по всьому світу.
За межами телекомунікацій, розгортання корпоративних пасивних оптичних локальних мереж (POL) використовує розгалужувачі для скорочення кількості активних комутаторів у кампусних будівлях - єдина волоконна магістраль замінює поверхи мідних кабелів і комутаторів Ethernet. Промислові підприємства направляють розгалужувачі через сенсорні мережі, забезпечуючи стійкість оптоволокна до електромагнітних перешкод. Налаштування тестування та вимірювання використовують розгалужувачі для моніторингу трафіку в реальному часі без переривання обслуговування.
Що чекає на технологію спліттера
Поштовх до 10G-PON (XGS-PON, 50G-PON) і конвергентного багато-хвильового доступу піднімає планку продуктивності спліттера. Операторам, які -існують GPON і XGS-PON на одному волокні, потрібні розгалужувачі з плоскими внесеними втратами в повному вікні 1260–1650 нм - будь-яка варіація,-залежна від довжини хвилі, може перевернути маргінальне з’єднання через край. Технологія PLC справляється з цим добре; FBT не робить.
Незбалансоване розщеплення набирає реальної сили. Замість того, щоб обробляти кожен вихід однаково, незбалансовані розгалужувачі розподіляють потужність асиметрично - більше на віддалених користувачів або користувачів із високим-попитом, менше на тих, хто знаходиться поблизу. Це покращує використання портів і може усунути потребу в оптичних підсилювачах у сценаріях з-досяжності.
Що стосується виробництва, щільність мікросхем ПЛК продовжує покращуватися. Спліттери з підтримкою 1×128 на одному чіпі вже запущені у виробництво, підвищуючи співвідношення абонентів-на-OLT-порт і знижуючи вартість підключеного домогосподарства у великомасштабних-оптоволоконних конструкціях.
Часті запитання
З: Яка різниця між спліттером PLC і спліттером FBT?
A: Розгалужувачі FBT виготовляються шляхом фізичного з’єднання волокон разом - прості, дешеві та ефективні приблизно до 1×4. Розгалужувачі ПЛК виготовляються на силікатному чіпі за допомогою літографії, що забезпечує їм кращу однорідність, підтримку ширшої довжини хвилі (1260–1650 нм) і вищі коефіцієнти поділу (до 1×64). Щоб отримати детальнішу технічну інформацію, дивпорівняння волоконно-оптичних розгалужувачів.
З: Скільки втрат сигналу створює оптичний розгалужувач?
A: Це залежить від коефіцієнта розподілу. Приблизні контрольні показники для GR-1209-CORE: 1×2 ≈ 3,5 дБ, 1×8 ≈ 10,5 дБ, 1×16 ≈ 13,5 дБ, 1×32 ≈ 17,5 дБ. Фактичні значення якісних розгалужувачів ПЛК зазвичай є трохи нижчими за ці цифри. Важливим кроком є перевірка того, що загальні втрати зв’язку – спліттер, оптоволокно, з’єднувачі, з’єднання – залишаються в межах бюджету потужності трансивера.
З: Чи може один оптичний розгалужувач працювати як з GPON, так і з EPON?
A: Так. Обидва стандарти працюють у вікні 1260–1650 нм. Розгалужувач ПЛК, розрахований на таку повну смугу пропускання, є -незалежним від протоколу -, він розподіляє оптичну потужність незалежно від формату кадрування. Те саме стосується варіантів 10G-PON, таких як XGS-PON і 10G-EPON.
Питання: Де слід розміщувати розгалужувачі в мережі PON?
A: Немає єдиної правильної відповіді. Централізоване розміщення в центральному офісі спрощує технічне обслуговування, але потребує більшої тривалості оптоволокна. Розподілене розміщення - у вуличних шафах або підвалах будівель - скорочує споживання оптоволокна та зменшує втрату останньої-милі, але додає більше польових корпусів для керування. Більшість операторів приземляються на двох-етапах: 1×4 біля шафи, потім 1×8 біля входу в будівлю, що дає комбіноване охоплення 1×32 із керованими втратами на кожному етапі.
З: Які роз’єми слід використовувати з оптичними розгалужувачами?
A: SC/APC — це стандарт PON. Полірування під кутом 8-градусів знижує зворотні втрати нижче -60 дБ, що критично для якості передачі вгору. SC/UPC працює для менш вимогливих програм. Роз’єми LC з’являються в стелажних середовищах з високою щільністю. Важливо узгодженість - кожен роз'єм, адаптер і патч-корд на шляху повинні бути одного типу, щоб уникнути невідповідності відображення.
