Что на самом деле представляет собой волоконный разветвитель
Волоконно-оптический разветвитель — это пассивный оптический компонент, который принимает один входящий световой сигнал и делит его между двумя или более выходными волокнами - или, работая в обратном порядке, объединяет несколько входных волокон в один.В отличие от активных устройств, которым требуется электричество, сплиттер полагается только на поведение света внутри стекла, что делает его дешевым в использовании и надежным в местах, к которым невозможно легко подключить питание или добраться.
Это единственное свойство - пассивность - является причиной всейпассивная оптическая сеть (PON)архитектура существует. Одно волокно выходит из центрального офиса, попадает в сплиттер и обслуживает десятки домов. Между терминалом оптической линии (OLT) и терминалом оптической сети абонента (ONT) нет оборудования с питанием. Сплиттер — это компонент, который делает физически возможным принцип «одно волокно — много клиентов».
Физика: как один луч света становится множеством
Свет остается внутри оптического волокна из-заполное внутреннее отражение. Стеклянный сердечник имеет немного более высокий показатель преломления, чем окружающая его оболочка, поэтому, когда свет падает на эту границу под достаточно малым углом, он отражается обратно в сердечник, а не просачивается наружу. Направьте этот свет в структуру, геометрия границ которой изменится, и вы сможете заставить энергию перераспределиться по нескольким путям. В этом весь фокус.
Есть два способа построить эту конструкцию, и они соответствуют двум семействам сплиттеров, которые вы купите.
FBT против ПЛК: два способа создания одной и той же функции
Плавленый биконический конус (FBT)
Более старый метод. Два или более оголенных волокна выравниваются, затем нагреваются и растягиваются на сужающейся машине до тех пор, пока их сердцевины не сольются в единую область соединения. Когда свет попадает в эту сужающуюся зону, он распространяется на соседние сердцевины волокна, а в конце сужения выходы питания разделяются между выходами.Длина растяжения и угол скручивания, установленные при изготовлении, определяют соотношение. FBT недорог и позволяет создавать асимметричные соотношения (скажем, 5/95 или 30/70), но точность быстро падает: выше разделения 1×8 его приходится собирать из каскадных блоков 1×2, и частота отказов возрастает.
Плоская световолновая схема (ПЛК)
Современный метод для высоких показателей. Волноводы вытравливаются на кремниевом или кремниевом чипе с помощью фотолитографии - того же класса процессов, которые используются для изготовления полупроводников. Свет попадает в один волновод и разделяется на точно определенных ветвях Y- на 4, 8, 16, 32 или 64 выхода. Поскольку геометрия определяется литографически, а не-вытягивается вручную,Сплиттеры ПЛК обеспечивают равномерные потери во всех портах и равномерный отклик в диапазоне от 1260 до 1650 нм.- охватывает все длины волн PON в одном устройстве.
| Параметр | Сплиттер ФБТ | ПЛК сплиттер |
|---|---|---|
| Строить | Сросшиеся, растянутые волокна | Травленый чип волновода |
| Практичный раздельный потолок. | 1×8 (более высокий уровень=в каскаде, более высокий уровень отказа) | 1×64 в одном устройстве |
| Диапазон длин волн | Фиксированные окна (1310/1490/1550 нм) | 1260–1650 нм, плоский |
| Единообразие-между-портами | Переменная | Тугой |
| Дрейф потери температуры (TDL) | ~0,5 дБ/градус | ~0,2 дБ/градус |
| Рабочая температура | от −5 до +75 градусов | от −40 до +85 градусов |
| Лучшее использование | Отводы 1×2/2×2, асимметричные соотношения, мониторинг | Распространение FTTH/PON, 1×8 и выше |
Почему разделение всегда стоит вам децибел
Эту часть пропускают большинство статей о том, как это работает, и именно от нее зависит, будет ли работать ваша сеть. Когда вы делите оптическую мощность N способами, каждый выход может получить только часть входного сигнала. Неизбежные физические-потери пола при равномерном разделении составляют:
Теоретические потери при разделении (дБ)=10 × log₁₀(N)
Таким образом, разделение 1×2 теряет как минимум 3 дБ, 1×4 теряет 6 дБ, 1×8 теряет 9 дБ и так далее. Реальные устройства проигрываютболеечем это, из-залишние потери- энергия теряется из-за рассеяния, несовершенной связи и поглощения материала внутри устройства. Число, с которым вы на самом деле проектируете, равновносимая потеря, который объединяет теоретическое разделение и избыточные потери.
| Коэффициент разделения | Теоретическая разделенная потеря | Типичные максимальные вносимые потери | Потеря однородности |
|---|---|---|---|
| 1×2 | 3,0 дБ | 3,6 дБ | Меньше или равно 0,6 дБ |
| 1×4 | 6,0 дБ | 7,4 дБ | Меньше или равно 0,8 дБ |
| 1×8 | 9,0 дБ | 11,0 дБ | Меньше или равно 1,0 дБ |
| 1×16 | 12,0 дБ | 14,0 дБ | Меньше или равно 1,4 дБ |
| 1×32 | 15,0 дБ | 17,5 дБ | Меньше или равно 1,9 дБ |
| 1×64 | 18,0 дБ | 21,0 дБ | Меньше или равно 2,5 дБ |
Характеристики, которые привлекают людей
Вносимые потери привлекают все внимание, но надежность определяют три других показателя:
- Единообразие- разница между лучшим и худшим выходным портом на одном устройстве. 1×32 с плохой однородностью означает, что некоторые абоненты работают близко к границе бюджета, в то время как у других есть запас.
- Возвратные потери (RL)- отражает свет, возвращающийся к источнику. Чем выше, тем лучше; Разъемы APC дают больше или равно 60 дБ по сравнению с ~50 дБ для UPC, поэтому в узлах PON почти всегда используется APC.
- Поляризационные-зависимые потери (PDL)ипотери,-зависимые от температуры (TDL)- небольшой в ПЛК (≈0,1–0,2 дБ), но в FBT один только температурный дрейф может вывести маргинальный канал из бюджета в холодную ночь.
Проработанный пример: закрытие реального бюджета убытков
Характеристики имеют значение только тогда, когда вы их суммируете. Вот расчет, который инженер выполняет перед заказом одного сплиттера. Предположим, что нисходящий канал GPON имеет запуск OLT +3 дБм и чувствительность приемника ONT −28 дБм -, что дает общий бюджет 31 дБ.
| Элемент | Потеря | Промежуточная сумма |
|---|---|---|
| Пусковая мощность ОЛТ | +3.0 дБм | - |
| Фидер + ответвительное волокно, 8 км при 0,35 дБ/км | 2,8 дБ | 2,8 дБ |
| Вносимая потеря разветвителя ПЛК 1×32 | 17,5 дБ | 20,3 дБ |
| Разъемы (4 × 0,3 дБ) | 1,2 дБ | 21,5 дБ |
| Сращивания (4 × 0,1 дБ) | 0,4 дБ | 21,9 дБ |
| Запас на старение/ремонт | 3,0 дБ | 24,9 дБ |
| Мощность на ONT | +3.0 − 24.9=−21,9 дБм - в пределах −28 дБм ✓ | |
Только разветвитель потребляетболее 70%потраченного бюджета на этот дизайн. Этот единственный факт определяет почти каждое архитектурное решение в PON. Именно поэтому плохо подобранный разветвитель -, у которого «1×32» на самом деле составляет 18,5 дБ вместо 17,5 дБ -, может незаметно съесть весь запас на ремонт еще до того, как техник прикоснется к кабелю.
Централизованное и каскадное разделение
Как только вы узнаете математику потерь, последует выбор развертывания. Есть два способа добраться, скажем, до 32 домов.
Централизованный:один разветвитель 1×32 находится в распределительном узле волокна, а 32 волокна разветвляются на 32 ONT. Один разветвитель, одно событие потери (~17,5 дБ), легко тестировать и контролировать.Это стандартный выбор в густонаселенных городских районах.потому что доступ прост, и вы можете оставить порты разветвителя неиспользованными до тех пор, пока подписчики не подпишутся.
Каскадное:разветвитель 1×4 во внешнем корпусе подает питание на четыре разветвителя 1×8 ближе к клиентам. В результате получается по-прежнему 32 выхода, но потери теперь складываются: примерно 7,4 дБ (1×4) + 11 дБ (1×8) ≈ 18,4 дБ - примерно на децибел.худшийчем централизованное. Выгодой является гораздо меньшее количество питающего волокна, поэтому каскадное разделение выигрывает на распределенных-сельских или деревенских маршрутах, где длина волокна, а не доступ, является фактором затрат.
Устранение неполадок на месте: сплиттер редко бывает виновником
Когда ссылка считывает большие потери, сплиттер берет на себя вину и первым меняет местами. Почти всегда это неверный шаг.Вносимые потери — это сумма всех соединителей, соединений, изгибов и компонентов на пути., и чтение в конечной точке ничего не говорит вам огдепотеря живет. Прежде чем осудить раскольника:
- Осмотрите и очистите каждую торцевую поверхность.Один загрязненный разъем APC может привести к большим потерям, чем плохо работающий сплиттер. Перед измерением протрите безводным этанолом и протрите-безворсовой салфеткой.
- Проверьте свою ссылку.Ошибка в 1 дБ при запуске эталонного измерителя мощности или рефлектометра-отображается как фантомные потери в разветвителе в 1 дБ.
- Подтвердите длину волны.Устройство, измеренное на длине волны 1550 нм, считывает иначе, чем 1490 нм на выходе, которое оно фактически несет; несоответствие имитирует проблему.
- Учет каскада.Если вы забыли в своем бюджете второй этап разделения, ссылка делает именно то, что говорит физика - ваша электронная таблица неверна, а не оборудование.
Только после этих четырех проверок замена сплиттера имеет смысл. Большинство вызовов «плохого разделителя» разрешаются на первом этапе.
6 реальных-подводных камней -, которые постоянно допускают инженеры
Теория чиста; полевые установки - нет. Приведенные ниже шесть шаблонов сбоев неоднократно встречаются на форумах интернет-провайдеров, в архивах списков рассылки NANOG-и в отчетах отраслевых-сервисных служб. Ни для одного из них не требуется экзотическое оборудование для запуска -, все они происходят в результате обычных решений, принимаемых в спешке.
Стандарты и что на самом деле гарантирует их соответствие
Распределитель, который закрывает бюджет в первый же день, но выходит из строя через три зимы, бесполезен. Именно этому посвящены стандарты. Два тела имеют значение:
- МСЭ-T G.984 (GPON)определяет бюджеты оптической линии - классы затухания (класс B+ при 13–28 дБ, класс C+ при 17–32 дБ), в которые должны входить потери вашего разветвителя. Это спецификация, которая сообщает вам, является ли 1×64 законным для данного OLT.
- Телкордия GR-1209 и GR-1221установить общие критерии надежности для пассивных оптических компонентов - испытания на воздействие окружающей среды, механические воздействия и старение (включая влажную-нагрев и термоциклирование, которые сеть FTTH должна выдерживать в течение своего 25-летнего срока службы).
Когда в техническом описании сплиттера упоминается GR-1209/GR-1221, в нем утверждается, что устройство прошло проверку на ускоренное-старение и экологическую квалификацию -, а не только потому, что однажды оно прошло хорошие испытания на стенде. Для наружного и воздушного развертывания именно это различие имеет решающее значение. Glory Optical производит продукцию в соответствии с системой качества ISO 9001:2015 с полной отслеживаемостью партий и собственными силами проверяет оптические и экологические характеристики на соответствие критериям IEC, ITU-T и Telcordia.
Куда это движется
Спрос на сплиттеры отслеживает распространение оптоволокна, и распространение оптоволокна ускоряется.Прогнозируется, что сегмент сплиттеров на рынке пассивных оптических компонентов будет расти примерно на 15% в среднем до 2030 года.благодаря развитию FTTH-, фронтальной сети 5G и гипермасштабируемым центрам обработки данных. Техническое давление направлено на увеличение числа разделений (1×64 и выше) при более равномерных потерях, а также на устройства, рассчитанные на новые планы длин волн XGS-PON и NG-PON2, а не только на GPON. На практике это означает, что ПЛК продолжает вытеснять FBT при распределении, в то время как FBT удерживает свою нишу в сфере мониторинга ответвителей и асимметричных соединителей. Компонент не сильно меняется; Бюджеты, которые он должен уместить, продолжают сокращаться.
Часто задаваемые вопросы
-
Вопрос: Как оптоволоконный разветвитель работает без питания?
Ответ: Он использует полное внутреннее отражение внутри стекла. Свет, попадающий в устройство, проходит через область плавкой связи (FBT) или травленый волновод (PLC), где геометрия заставляет энергию распределяться между несколькими выходными путями. Никакая электроника или источник питания не задействованы -, только оптические свойства материала.
Вопрос: В чем разница между FBT и сплиттером ПЛК?
Ответ: FBT плавит и растягивает настоящие волокна; ПЛК вытравливает волноводы на чипе. FBT дешевле и поддерживает асимметричные соотношения, но теряет точность при разделении 1×8. ПЛК обеспечивает равномерные потери во всех портах и ровный отклик 1260–1650 нм, что делает его стандартом для разделения FTTH 1×8 и выше.
Вопрос: Сколько домов может обслуживать сплиттер 1×32?
О: Тридцать-два, по одному на каждый выходной порт - при условии, что ваш бюджет потерь будет исчерпан. При типичном запуске GPON +3 дБм и чувствительности ONT −28 дБм одно соединение 1×32 (≈17,5 дБ) плюс оптоволокно и разъемы удобно вписываются в бюджет на расстояние до нескольких километров. Возможен размер 1×64, но он оставляет гораздо меньший запас и требует оптики более высокого-класса.
Вопрос: Почему вносимые потери увеличиваются с увеличением коэффициента разделения?
О: Потому что вы делите фиксированное количество оптической мощности между несколькими выходами. Минимальный уровень составляет 10·log₁₀(N): каждое удвоение выходов добавляет 3 дБ. Реальные устройства добавляют к этому дополнительные потери, поэтому 1×64 составляет около 21 дБ, а 1×2 – менее 4 дБ.
Вопрос: Может ли оптоволоконный разветвитель объединять сигналы?
А: Да. Сплиттеры двунаправленные. В обратном порядке устройство 1×N объединяет N входов в один выход - с той же физикой, которая используется для восходящего трафика в PON и для резервирования в конфигурациях 2×N, где два канала OLT защищают друг друга.
Вопрос: Как уменьшить вносимые потери сплиттера в полевых условиях?
О: Вы не можете уменьшить внутренние потери устройства, но можете перестать их увеличивать: держите торцы разъемов в чистоте, используйте сварные соединения с низкими-потерями (менее или равными 0,08 дБ) вместо механических соединений, где это возможно, отдавайте предпочтение разъемам APC из-за высоких обратных потерь и выбирайте наименьший коэффициент разделения, который позволяет количество подписчиков.
