Що таке оптоволоконний спліттер?
Оптоволоконний розгалужувач — це пасивний оптичний компонент, який приймає один вхідний світловий сигнал і розподіляє його між двома чи більше вихідними волокнами - або, навпаки, поєднує кілька входів в одне.На відміну від активних пристроїв, які потребують електроенергії, розгалужувач залежить лише від поведінки світла всередині скла, що робить його дешевим у розгортанні та надійним у місцях, до яких важко підключити або дістати.
Ця єдина властивість - пасивність - є причиною всьогопасивна оптична мережа (PON)архітектура існує. Одне волокно виходить із центрального офісу, потрапляє на спліттер і обслуговує десятки будинків. Між терміналом оптичної лінії (OLT) і терміналом оптичної мережі (ONT) абонента немає обладнання з живленням. Розгалужувач — це компонент, який робить фізично можливим «одне волокно, багато клієнтів».
Фізика: як один промінь світла стає багатьма
Світло залишається всередині оптичного волокна черезповне внутрішнє відбиття. Скляне ядро має дещо вищий показник заломлення, ніж навколишнє покриття, тому, коли світло потрапляє на цю межу під досить малим кутом, воно відбивається назад у ядро, а не витікає. Направте це світло в структуру, де змінюється геометрія межі, і ви зможете змусити енергію перерозподіляти в кількох шляхах. Ось і весь трюк.
Є два способи побудувати цю структуру, і вони відповідають двом сімействам розгалужувачів, які ви придбаєте.
FBT проти PLC: два способи створення однієї функції
Плавлений біконічний конус (FBT)
Старший спосіб. Два або більше оголених волокон вирівнюють, потім нагрівають і розтягують на звужуваній машині, доки їхні серцевини не з’єднаються в одну область сполучення. Коли світло потрапляє в цю звужену зону, воно з’єднується з сусідніми сердечниками волокна, і в кінці звуження виходи живлення розподіляються між виходами.Довжина розтягування та кут закручування, встановлені під час виготовлення, визначають співвідношення. FBT є недорогим і дозволяє будувати асиметричні співвідношення (скажімо, 5/95 або 30/70 відводів), але точність швидко падає: якщо розділити 1 × 8, його потрібно зібрати з каскадних блоків 1 × 2, і частота відмов зростає.
Планарний світловий ланцюг (PLC)
Сучасний метод для високих показників. Хвилеводи витравлюються на кремнієвому або кремнієвому чіпі за допомогою фотолітографії - той самий клас процесу, який використовується для виготовлення напівпровідників. Світло потрапляє в один хвилевід і поділяється на точно визначені Y-гілки на 4, 8, 16, 32 або 64 виходи. Оскільки геометрія визначається літографією, а не витягується{10}}вручну,Розгалужувачі ПЛК забезпечують рівномірні втрати на всіх портах і плоску характеристику від 1260 до 1650 нм- охоплює всі довжини хвилі PON в одному пристрої.
| Параметр | Розгалужувач FBT | PLC спліттер |
|---|---|---|
| Будувати | Зрощені, розтягнуті волокна | Витравлений хвилевідний чіп |
| Практична роздільна стеля | 1 × 8 (вищий=каскад, більша помилка) | 1×64 в одному пристрої |
| Діапазон довжин хвиль | Фіксовані вікна (1310/1490/1550 нм) | 1260–1650 нм, плоска |
| Однорідність від-{1}}порту до порту | змінна | щільно |
| Дрейф втрати температури (TDL) | ~0,5 дБ/градус | ~0,2 дБ/градус |
| Робоча температура | від −5 до +75 градуса | від −40 до +85 градусів |
| Найкраще використання | Відводи 1×2/2×2, асиметричні передачі, моніторинг | Розподіл FTTH/PON, 1×8 і вище |
Чому розщеплення завжди коштує вам децибел
Це та частина, яку пропускають більшість статей про те, як це працює, і саме ця частина вирішує, чи працює ваша мережа. Коли ви ділите оптичну потужність на N способів, кожен вихід може отримати лише частку вхідного сигналу. Неминуча фізична-втрата підлоги для рівномірного розподілу:
Теоретичні втрати на розділення (дБ)=10 × log₁₀(Н)
Таким чином, розділення 1×2 втрачає принаймні 3 дБ, 1×4 втрачає 6 дБ, 1×8 втрачає 9 дБ і так далі. Справжні пристрої програютьбільшеніж це, черезнадлишкові втрати- енергія, втрачена на розсіювання, недосконалий зв’язок і поглинання матеріалу всередині пристрою. Число, яке ви фактично використовуєте для дизайнувнесені втрати, який об’єднує теоретичний розподіл і надлишкові втрати.
| Коефіцієнт розподілу | Теоретичні спліт-втрати | Типові максимальні внесені втрати | Втрата однорідності |
|---|---|---|---|
| 1×2 | 3,0 дБ | 3,6 дБ | Менше або дорівнює 0,6 дБ |
| 1×4 | 6,0 дБ | 7,4 дБ | Менше або дорівнює 0,8 дБ |
| 1×8 | 9,0 дБ | 11,0 дБ | Менше або дорівнює 1,0 дБ |
| 1×16 | 12,0 дБ | 14,0 дБ | Менше або дорівнює 1,4 дБ |
| 1×32 | 15,0 дБ | 17,5 дБ | Менше або дорівнює 1,9 дБ |
| 1×64 | 18,0 дБ | 21,0 дБ | Менше або дорівнює 2,5 дБ |
Специфікації, які приваблюють людей
Вставні втрати привертають увагу, але три інші числа визначають надійність:
- Однорідність- різниця між найкращим і найгіршим вихідним портом на одному пристрої. 1 × 32 із поганою рівномірністю означає, що деякі абоненти наближаються до межі бюджету, а інші мають запас.
- Зворотні втрати (RL)- відбите світло повертається до джерела. Чим вище, тим краще; Роз’єми APC дають більше або дорівнює 60 дБ проти ~50 дБ для UPC, тому роз’єми PON майже завжди використовують APC.
- Втрати,-залежні від поляризації (PDL)ітемператури-залежні втрати (TDL)- невеликий у PLC (≈0,1–0,2 дБ), але в FBT сам по собі дрейф температури може виштовхнути крайову ланку з бюджету в холодну ніч.
Спрацьований приклад: закриття бюджету реальних збитків
Специфікації мають значення лише тоді, коли ви їх складаєте. Ось розрахунок, який виконує інженер перед замовленням одного спліттера. Припустімо, що низхідний GPON із запуском OLT +3 дБм і чутливістю приймача ONT −28 дБм - дає загальний бюджет 31 дБ.
| елемент | Втрата | Підсумок |
|---|---|---|
| Потужність запуску OLT | +3.0 дБм | - |
| Фідер + дроп-волокно, 8 км при 0,35 дБ/км | 2,8 дБ | 2,8 дБ |
| 1×32 PLC спліттер внесених втрат | 17,5 дБ | 20,3 дБ |
| Роз'єми (4 × 0,3 дБ) | 1,2 дБ | 21,5 дБ |
| Зварювання (4 × 0,1 дБ) | 0,4 дБ | 21,9 дБ |
| Маржа старіння / ремонту | 3,0 дБ | 24,9 дБ |
| Живлення на ОНТ | +3.0 − 24.9=−21,9 дБм - у межах межі −28 дБм ✓ | |
Споживає один спліттербільше 70%витраченого бюджету на цей проект. Цей єдиний факт керує майже кожним архітектурним рішенням у PON. Крім того, тому погано визначений розгалужувач -, у якого «1×32» насправді становить 18,5 дБ замість 17,5 дБ -, може спокійно з’їсти весь ваш резерв на ремонт до того, як технік взагалі торкнеться кабелю.
Централізоване проти каскадного розщеплення
Після того, як ви дізнаєтеся про математику втрат, слід вибрати розгортання. Є два способи дістатися, скажімо, до 32 будинків.
Централізовано:один спліттер 1×32 розташований у розподільчому центрі волокна, а 32 волокна розходяться віялом до 32 ONT. Один розгалужувач, одна втрата (~17,5 дБ), легко тестувати та контролювати.Це стандартний вибір у густонаселених районахоскільки доступ легкий, і ви можете не використовувати порти спліттера, доки абоненти не зареєструються.
Каскадний:спліттер 1×4 у зовнішньому корпусі подає чотири розгалужувачі 1×8 ближче до клієнтів. У результаті все ще 32 виходи, але втрати тепер складаються: приблизно 7,4 дБ (1×4) + 11 дБ (1×8) ≈ 18,4 дБ - приблизно на децибелгіршеніж централізована. Вигода полягає в значно меншій кількості фідерного волокна, тому каскадне розщеплення виграє-на розкиданих сільських чи сільських маршрутах, де головним фактором витрат є довжина волокна, а не доступ.
Усунення несправностей на місці: розгалужувач рідко є винуватцем
Коли посилання зчитує високі втрати, спліттер бере на себе провину та отримує місце першим. Майже завжди це неправильний крок.Внесені втрати – це сума кожного з’єднувача, з’єднання, вигину та компонента на шляху, а зчитування в кінцевій точці нічого не говоритьдевтрата живе. Перш ніж засуджувати розкольника:
- Огляньте та очистіть кожну торцеву поверхню.Один забруднений роз’єм APC може додати більше втрат, ніж розгалужувач із поганою продуктивністю. Перед вимірюванням очистіть безводним етанолом і -безворсовою серветкою.
- Перевірте свою довідку.Помилка 1 дБ під час запуску еталонного рефлектометра чи-лічильника потужності відображається як 1 дБ втрати фантомного розгалужувача.
- Підтвердьте довжину хвилі.Пристрій, виміряний на довжині довжини 1550 нм, зчитує не так, як довжина довжини 1490 нм, яку він фактично переносить; невідповідність імітує проблему.
- Рахунок для каскаду.Якщо ви забули другий етап розділювача у своєму бюджеті, посилання робить саме те, що говорить фізика - ваша електронна таблиця неправильна, а не апаратне забезпечення.
Лише після цих чотирьох перевірок заміна спліттера має сенс. Більшість викликів "поганого розділювача" вирішуються на першому кроці.
6 реальних-пасток - помилок, які постійно роблять інженери
Теорія чиста; польові інсталяції не є. Наведені нижче шість шаблонів збоїв неодноразово з’являються на форумах провайдерів, в архівах-списків розсилки NANOG і звітах про -промислове обслуговування. Жоден із них не потребує екзотичного апаратного забезпечення для запуску -, усі вони відбуваються через звичайні рішення, прийняті поспішно.
Стандарти та що насправді гарантує дотримання
Спліттер, який закриває бюджет у перший день, але виходить з ладу через три зими, нічого не вартий. Саме це стосується стандартів. Два тіла мають значення:
- ITU-T G.984 (GPON)визначає бюджети оптичного зв’язку - класи затухання (клас B+ при 13–28 дБ, клас C+ при 17–32 дБ), які має вмістити ваш розгалужувач. Це специфікація, яка скаже вам, чи є 1×64 навіть законним на даному OLT.
- Telcordia GR-1209 і GR-1221встановити загальні критерії надійності для пасивних оптичних компонентів - випробування на навколишнє середовище, механічні властивості та старіння (включно з вологим-нагріванням і температурними циклами, які мережа FTTH повинна витримати протягом свого 25-річного терміну служби).
Коли в таблиці даних спліттера цитується GR-1209/GR-1221, це стверджує, що пристрій пройшов перевірку на прискорене-старіння та екологічність -, а не тільки те, що він добре виміряв один раз на стендовому стенді. Для зовнішнього та повітряного розгортання ця різниця є головною. Glory Optical виробляє відповідно до системи якості ISO 9001:2015 із повним відстеженням партій, а також перевіряє оптичні та екологічні показники всередині компанії відповідно до критеріїв IEC, ITU-T і Telcordia.
Куди це веде
Попит на спліттер відстежує розгортання оптоволокна, і розгортання оптоволокна прискорюється.Прогнозується, що сегмент розгалужувачів на ринку пасивних оптичних компонентів зростатиме приблизно на 15% CAGR до 2030 року., керований розробкою-FTTH, 5G fronthaul і гіпермасштабованими центрами обробки даних. Технічний тиск полягає в тому, щоб збільшити кількість поділів (1 × 64 і більше) із меншими втратами, а також у бік пристроїв, призначених для нових планів довжин хвиль XGS-PON і NG-PON2, а не лише для GPON. На практиці це означає, що PLC продовжує витісняти FBT для розповсюдження, у той час як FBT утримує свою нішу у відводах моніторингу та асиметричних з’єднувачах. Компонент не сильно змінюється; бюджети, які він повинен вмістити, стають дедалі жорсткішими.
Часті запитання
-
Q: Як оптоволоконний спліттер працює без живлення?
A: Він використовує повне внутрішнє відбиття всередині скла. Світло, що потрапляє в пристрій, направляється через зону плавленого зв’язку (FBT) або витравлений хвилевід (PLC), де геометрія змушує енергію розподілятися між кількома вихідними шляхами. Електроніка чи джерело живлення не задіяні - лише оптичні властивості матеріалу.
З: Яка різниця між FBT і розгалужувачем PLC?
A: FBT сплавляє та розтягує справжні волокна; ПЛК витравлює хвилеводи на мікросхемі. FBT дешевший і підтримує асиметричні співвідношення, але втрачає точність при розподілі 1×8. PLC забезпечує рівномірні втрати на всіх портах і плоску характеристику 1260–1650 нм, що робить його стандартом для розділення FTTH 1×8 і вище.
Q: Скільки будинків може обслуговувати спліттер 1×32?
В: Тридцять-два, по одному на вихідний порт - за умови, що ваш бюджет втрат закінчиться. З типовим +3 дБм запуском GPON і −28 дБм чутливістю ONT, одне 1×32 (≈17,5 дБ) плюс оптоволокно та роз’єми зручно вписуються в бюджет на кілька кілометрів. 1×64 можливий, але залишає набагато менший запас і потребує вищого-класу оптики.
З: Чому внесені втрати збільшуються зі збільшенням коефіцієнта розподілу?
A: Тому що ви розподіляєте фіксовану кількість оптичної потужності між більшою кількістю виходів. Нижній рівень становить 10·log₁₀(N): кожне подвоєння виходів додає 3 дБ. Реальні пристрої на додаток до цього додають надмірні втрати, тому 1×64 працює близько 21 дБ, а 1×2 – менше 4 дБ.
Питання: чи може оптоволоконний розгалужувач також поєднувати сигнали?
A: Так. Спліттери двонаправлені. У зворотному напрямку пристрій 1×N об’єднує N входів в один вихід - така сама фізика, яка використовується для висхідного трафіку в PON і для резервування в конфігураціях 2×N, де два канали OLT захищають один одного.
З: Як зменшити внесені втрати спліттера в полі?
A: Ви не можете зменшити внутрішні втрати пристрою, але ви можете припинити їх додавання: тримайте торці роз’ємів чистими, використовуйте з’єднання з низькими-втратами (менше або дорівнює 0,08 дБ) замість механічних з’єднань, де це можливо, віддавайте перевагу з’єднувачам APC для високих зворотних втрат і вибирайте найнижчий коефіцієнт поділу, який дозволяє ваша кількість підписників.
