1:32 срещу 1:64 PLC сплитер: GPON/XGS-Ръководство за избор на бюджет за PON връзка

Всеки FTTH инженер познава борбата: проектирането на ODN прекарва повече време в агонизиране за съотношението на разделяне, отколкото за маршрута на влакното. Два еднакви жилищни блока – единият проект използва 1:32, другият 1:64. Попитайте защо и често ще чуете „това е, което винаги използваме“ или „това е шаблонът“. Но оптичната мощност не лъже. Удвояването на коефициента на разделяне струва около 3 dB в бюджета на връзката. В последния километър от мрежа за достъп тези 3 dB могат да бъдат разликата между „работи добре“ и „случайно излиза офлайн“.

Наскоро прегледах измерените данни за нашите касетни PLC сплитери GLORY LGX, като сравних 1:32 и 1:64 един до друг. Заедно с няколко болезнени урока от реални проекти, ето какво научих за избора на съотношение на разделяне.

1. Технологичен пример: FBT срещу PLC – защо има значение

Преди да се задълбочите в съотношенията на разделяне, полезно е да знаете как се прави сплитерът. Съществуват две основни технологии: разтопен биконичен конус (FBT) и планарна светлинна вълнова верига (PLC).

FBT работи чрез усукване на две или повече влакна заедно и нагряването им, докато се слеят и стеснят. Това е зряла, евтина-технология. За малки съотношения на разделяне (1:2, 1:4) при определена дължина на вълната, той все още е конкурентен.

Но FBT има сериозни ограничения за FTTH:

• Разделянето над 1:8 е трудно; 1:32 е практическата граница и еднообразието страда.

• Чувствителен към температура – ​​слятата област се разширява и свива, причинявайки вариация на загубите.

• Зависимо от-дължина на вълната поведение, което е проблематично за многовълнови PON.

PLC технологията използва различен подход. Той използва производство на полупроводници за литографско създаване на вълноводи върху силициев субстрат. Типичният PLC чип има три прецизно гравирани слоя: субстрат за механична опора, вълноводен слой за оптично насочване и външна обвивка за защита. Този подобен на чип-процес осигурява няколко предимства:

• Съотношенията на разделяне лесно достигат 1:32, 1:64 и дори 1:128 – идеално за градски райони с висока -гъстота.

• Отлична равномерност – всеки изход получава почти точно същото количество мощност.

• Широк диапазон на дължина на вълната (1260-1650 nm), покриващ O, E, S, C и L ленти, идеален за съвместно съществуване на GPON/XGS-PON.

• Стабилност при висока температура – ​​загубата се променя много малко от -40 градуса до +85 градуса, критично за външни шкафове и кутии за монтаж на стълбове.

• Компактен размер – устройство 1:32 може да бъде с размери 4×12×60 mm, което позволява много LGX модули в 1U шкаф.

Глобалният пазар на PLC сплитери се очаква да нарасне от около $1,615 милиарда през 2025 г. до $2,307 милиарда до 2031 г., при CAGR от приблизително 6,1%. Предвижда се само сегментът на касетите (LGX) да достигне 945 милиона долара до 2032 г., движен от внедряването на FTTH/FTTx и търсенето на пасивни компоненти с висока-производителност в 5G и центрове за данни. Опаковката на LGX е ключова част от тази тенденция, защото носи модулно, сменяемо-горещо, стандартизирано управление на ODN дизайни – точно това, от което се нуждае една разрастваща се мрежа.

За FTTH приложения няма голяма причина да се обмисля FBT. Серията LGX на GLORY използва високо-качествени PLC чипове с G.657A1 нечувствително на огъване-влакно (минимален радиус на огъване 10 mm, перфектен за тесни стелажни шкафове) и показатели за загуба на вмъкване/еднородност, които отговарят или надвишават международните стандарти.

2. Твърди данни: сравняване на 1:32 и 1:64

Ето номерата на спецификациите на нашите касетни сплитери LGX:

Разликата от 3 dB

Типичната загуба за 1:32 е около 16,0 dB, за 1:64 около 19,5 dB – делта от 3,5 dB. В PON система OLT обикновено изстрелва +3 до +5 dBm (Клас B+). Чувствителността на ONT е около -27 dBm (GPON) или -28 dBm (XGS-PON). Включете затихване на влакното (да кажем 0,35 dB/km × 5 km=1.75 dB), загуба на конектор (четири конектора по 0,3 dB всеки=1.2 dB) и загуба на снаждане (три снаждания по 0,1 dB=0.3 dB).

Със сплитер 1:32:

+5 dBm – 16,0 dB – 1,75 dB – 1,2 dB – 0,3 dB=–14,25 dBm – в рамките на чувствителността на ONT.

Със сплитер 1:64:

+5 dBm – 19,5 dB – 1,75 dB – 1,2 dB – 0,3 dB=–17,75 dBm – все още приемливо, но границите са по-строги.

Но забележете:таблицата показва максималната загуба на вмъкване. За 1:64 загубата в най-лошия-случай е 20,5 dB. Използвайки същото изчисление: +5 dBm – 20,5 dB – 1,75 dB – 1,2 dB – 0,3 dB=–18,75 dBm. Все още в рамките на -27 dBm на ONT, но маржът се е свил още повече.

Еднородност:от 1,5 dB до 2,5 dB – какво означава това на практика

Погледнете реда за еднородност: 1:32 има по-малко или равно на 1,5 dB, 1:64 скача до по-малко или равно на 2,5 dB. Това често се пренебрегва. Да предположим, че инсталирате сплитер 1:64 в 4-етажен MDU. Изходният порт с най-висока загуба може да бъде с 2,5 dB по-слаб от порта с най-ниска загуба. Тази вариация пряко влияе върху оптичната мощност, която всяко ONU вижда – и по-важното, пътя нагоре по веригата.

В посока нагоре ONU предават с мощности обикновено между +0.5 и +5 dBm. След преминаване през сплитера (в обратна посока), сигналите се комбинират в OLT. OLT трябва да работи с широк динамичен диапазон. Еднаквост от 2,5 dB означава, че някои ONU сигнали ще пристигнат с 2,5 dB по-слаби от други. Въпреки че модерните OLT имат автоматичен контрол на усилването и приемници в-режим на пакет, големите вариации могат да увеличат честотата на-битови грешки (BER) и понякога да причинят от-регистриране на ONU по време на периоди на високо-натоварване. Това е вид "случаен" проблем, който е много трудно да се диагностицира след факта.

Температурна стабилност – скрит фактор

Таблицата дава типични температурно-зависими загуби от 0,3-0,4 dB и максимум 0,5 dB. Въпреки това, сплитер 1:64 по своята същност е по-чувствителен към термични цикли. Разликата в коефициента на термично разширение между PLC чипа, влакното и корпуса може да добави допълнителни загуби към статичните числа, особено в шкафове на открито, където температурните колебания ден-нощ са големи. Ето защо много консервативно проектирани ODN дизайни все още предпочитат 1:32 пред 1:64 – те искат по-безопасна възглавница.

3. Истински-световен провал, причинен от сляпото избиране на 1:64

Миналата година помогнахме с надстройка на изоставени индустриални зони на FTTH в южен китайски град. Общината имаше около 60 апартамента. Стаята за телекомуникации беше в далечния ъгъл на имението; най-дългото оптично влакно до най-отдалечената сграда беше около 6,8 км. Оригиналният дизайн използва два сплитера 1:32, всеки от които обслужва около 30 абоната. Покупката реши вместо това да използва сплитери 1:64, защото „цената е почти същата и е -за бъдещето“.

 

Инсталацията мина гладко. Тестването за приемане показа приемливи нива на приемане – просто. Осемте най-отдалечени ONT измерват между -26,5 и -28 dBm, точно на прага. Това беше през сухата есен.

След това дойде сезонът на мусоните. Високата влажност причини кондензация вътре в няколко капачки за снаждане. Три ONTs паднаха офлайн. Проверката на-на място установи леко разхлабен SC/APC конектор на изходния порт на сплитера. Повторното-настройване върна мощността на приемане от -27,3 dBm обратно на -25,2 dBm. Проблемът е решен, но бюрото за помощ беше залято от обаждания от седмици.

Основната причина: сплитерът 1:64 не е оставил почти никакво поле за неочаквани загуби (окисляване на конектора, микро-огъвания, стареене, -предизвикани от влажност). Допълнителните 3 dB, които би осигурил 1:32, биха абсорбирали проблема с конектора без никакво прекъсване на услугата.

Оттогава следваме просто правило: в рамките на 3 км от OLT, 1:64 е приемливо; за разстояния над 3 км или ако се използва каскадно разделяне, придържайте се към 1:32.

4. Лабораторен тест: GLORY LGX Cassette 1:32 срещу 1:64

Подложихме както 1:32, така и 1:64 LGX модулите на 48-часов термичен цикъл (от -40 градуса до +85 градуса). На всеки четири часа измервахме загубата на вмъкване.

• Модулът 1:32 започна от 16,7 dB и се повиши до 17,1 dB – увеличение от 0,4 dB, все още в рамките на спецификацията.

• Модулът 1:64 премина от 20,1 dB на 20,9 dB – увеличение с 0,8 dB, също в рамките на гарантираното По-малко или равно на 21,5 dB.

След като модулите се върнаха до стайна температура, и двата се възстановиха до първоначалните си стойности на загуба. Няма трайни повреди – временната промяна е причинена от лека механична деформация на конектори и уплътнения при екстремни температури. Но 1:64 показа почти двойно по-голяма вариация, потвърждавайки, че по-високите съотношения на разделяне са по-чувствителни към стреса от околната среда.

Тествахме и 1:8 и 1:16 LGX модули. Модулите 1:8 останаха стабилни на 10,1-10,3 dB, почти не се движеха. Ако бюджетът ви позволява, използването на два сплитера 1:8 в каскада (обща загуба ~20,6 dB) е почти същото като един 1:64 (20,5 dB), но модулите 1:8 са много по-стабилни и междинната точка на снаждане осигурява полезен тестов достъп за изолиране на повреда.

5. Централизирано срещу разпределено разделяне – как то променя избора

Решението за съотношението на разделяне взаимодейства силно с архитектурата на разделяне.

Централизирано разделяне (единично-ниво)поставя един голям сплитер 1:32 или 1:64 в централния офис или голям ODF шкаф. Всяко капково влакно отива директно от този сплитер към абоната. Предимства: просто управление, малко точки на повреда, директно насочване на влакна. Недостатъци: много фидерни влакна от OLT към сплитера (64 влакна за сплитер 1:64) и голям капацитет на влакното е неизползван, докато не бъде свързан всеки апартамент. Централизираното разделяне работи най-добре за бизнес паркове или ново{11}}построени офис сгради, където-заемането е незабавно и високо.

Разпределено разделяне (каскадно)използва два етапа: сплитер 1:4 в уличен шкаф, след това сплитери 1:8 или 1:16 във входни точки на сграда или стълбищни клетки. Захранващият кабел се нуждае само от 2-4 влакна и вие инсталирате само разклонителни модули, когато абонатите се регистрират. Това е идеално за жилищни райони с постепенно навлизане. Недостатъкът: повече полеви снаждания и по-висока обща загуба на вмъкване (каскада 1:4 + 1:8 има около 7.1+10.4=17.5 dB, между 1:32 и 1:64).

TheLGX касетаблести тук: един 1U или 2U шкаф може да побере комбинация от модули 1:8, 1:16, 1:32 и 1:64. Можете да започнете с няколко модула 1:8, след което по-късно да плъзнете 1:16 или 1:32, без да докосвате влакното или стойката. Няма нужда да се ангажирате с голямо 1:64 от първия ден. Тази гъвкавост на „плащане-както-растете-спестява както капиталови разходи, така и оперативни проблеми.

6. Не забравяйте загубите на съединителя и снаждането – те се натрупват

Дизайнерите често се фокусират само върху вмъкнатите загуби на сплитера, но истинският ODN натрупва загуби от много източници.

• Загуба на конектор: всяка SC/APC или SC/UPC връзка добавя около 0,3-0,5 dB. Типичният път може да има 8-10 конектора, като лесно се добавят 3-4 dB.

• Загуба на снаждане: всяко фузионно снаждане добавя 0,1-0,2 dB. При 3-5 снаждания това е още 0,5-1 dB.

• Марж на стареене: над 5-8 години, износването на накрайника на конектора, натрупването на прах и микроогъванията на влакната могат бавно да увеличат загубите. Консервативният дизайн запазва най-малко 3 dB за стареене.

Като добавим тези: сплитер 20,5 dB + конектори 3,0 dB + снаждания 1,0 dB + стареене 3,0 dB=27.5 dB. Бюджетът за GPON връзка от клас B+ е 28 dB – оставяйки само 0,5 dB марж. Това е твърде стегнато. Ето защо 1:64 се препоръчва само когато се използват OLT от клас C+ (32 dB бюджет) или когато ODN е много кратък и чист.

7. Какво ще кажете за 25G PON и 50G PON? Ще трябва ли да препроектирате?

Много оператори се притесняват, че бъдещите надстройки на PON ще направят техния ODN остарял. За 25G PON преходът от NRZ към PAM4 модулация влошава чувствителността на приемника с около 3 dB. Това означава, че дву-разделяне на етапа (напр. . 1:8+1:8, ~21 dB загуба), което работи добре за GPON, може вече да не е използваемо за 25G PON, освен ако не преобразувате в един-етап 1:32 (~17,5 dB загуба). Това би изисквало пре-проектиране на оформлението на шкафа и маршрутизирането на влакна – скъпо и разрушително.

Въпреки това преминаването от GPON към XGS-PON е непосредствен приоритет. Технологията Combo-PON (WDM в OLT) позволява на GPON и XGS-PON да съществуват съвместно на едно и също ODN без промяна на сплитери или влакна. Бюджетът на XGS-PON (29-31 dB) е подобен на GPON клас B+/C+. Що се отнася до 25G/50G PON, се появяват работещи решения за съвместно съществуване и има шансове съществуващата пасивна инфраструктура да оцелее много години. И все пак, добре{13}}проектираният ODN с високо-унифицирани LGX модули с ниски загуби (независимо дали 1:32 или 1:64) ви дава най-голяма свобода за бъдещето.

8. Практическо ръководство за избор

Въз основа на полеви опит използвам следните основни правила:

• Започнете с оптичния модул OLT.Много внедрени GPON OLT използват клас B+ (28 dB бюджет). За 1:64 наистина искате клас C+ (32 dB). XGS-PON модулите обикновено предлагат 29-31 dB – проверете листа с данни, преди да се ангажирате.

• Разстояние и марж.Ако най-отдалеченият ONT е по-малък или равен на 2 km и затихването на влакното е ниско (по-малко или равно на 0,33 dB/km), 1:64 е възможно с добър бюджет. За 2-5 км се придържайте към 1:32. Над 5 км използвайте 1:16 или каскада.

• Каскадни архитектури.Каскада 1:4 + 1:8 възлиза общо на около 17,5 dB – между 1:32 и 1:64. Той ви дава междинни тестови точки и по-лесна поетапна инвестиция, но увеличава броя на активните възли.

• Оставете място за растеж.Ако сплитер 1:64 използва само 30 порта, останалите 34 порта са неактивни – но все още са уязвими на прах и замърсяване. Често е по-добре да разположите два сплитера 1:32 и да попълните втория само когато е необходимо.

• Стандартизирайте LGX касети.Използването на един и същ форм фактор LGX в проекти опростява управлението на инвентара и намалява риска от поръчване на грешна част.

Нашата серия касети LGX поддържа модули с-гореща смяна. Можете да започнете с 1:32 и по-късно да го замените с 1:64 (или да добавите втора единица), без да нарушавате влакното или стойката. Няколко оператори избраха този подход, защото не можаха да предскажат крайната-процент на възприемане – гъвкавостта се отплати.

9. Нагоре по течението – често пренебрегваната посока

Ние сме склонни да се фиксираме надолу по веригата (OLT→ONT), но пътят нагоре е също толкова важен. В GPON предавателната мощност на ONT обикновено е +0.5 до +5 dBm. След преминаване през сплитера (в обратна посока) и комбиниране с други ONT сигнали, мощността, пристигаща в OLT, може да бъде значително по-ниска.

За сплитер 1:64 загубата нагоре е около -20 dB. ONT, предаващ само +0.5 dBm, ще достави около -19,5 dBm към OLT – все още над типичната OLT чувствителност (-28 до -30 dBm), но маржът е малък.

Освен това приемникът в режим-в пакетен режим на OLT трябва да обработва много различни входни мощности от различни ONT. Сплитер с лоша еднородност (2,5 dB) влошава това, потенциално причинявайки пакетни грешки и ONU де-регистрации. Ето защо, когато 1:64 е неизбежно, препоръчваме да изберете модули с възможно най-добрата еднородност – ние можем да предоставим отчети за изпитване на-порт за всяка партида.

10. Производствена последователност и проследимост

За разлика от полеви-сглобен модул, касетният сплитер не може да се регулира на място. Ако пристигне поръчка с грешен модел или един канал има прекомерна загуба, проектът се забавя. Поради това извършваме ускорени тестове на живота на-ниво на партида и предоставяме данни за загуба на-канал за всяка пратка. Клиентите могат също така да определят персонализирани критерии за приемане в договора.

Резултатът е, че множество проектни сайтове, използващи LGX касети, работят от една и съща базова линия. Тестването, документирането и отстраняването на неизправности стават стандартизирани – огромно-спестяване на време за екипите на място.

Заключение

Изборът на съотношение на разделяне никога не е просто „по-голямото е по-добро“. Разликата между 1:32 и 1:64 е около 3-4 dB от оптичния бюджет, но в реалния-външни инсталации тези децибели се превръщат директно в граници на инсталиране, дългосрочен толеранс на стареене и лесна поддръжка.

1:32 и 1:64 всеки има своето място: градски сгради с висока-плотност-обхват може да са подходящи за 1:64, докато по-дълги-разстояния или връзки в сурова-околна среда често изискват допълнителна възглавница от 1:32. Серията касети LGX на GLORY предлага и двете, а възможността да ги смесвате в една и съща стойка ви дава истински инструментариум „плащате-както-растете-“.

Следващият път, когато проектирате PON мрежа, не гледайте само етикета на сплитера. Изчислете кумулативната загуба на връзка, помислете за бъдещата-скорост на поглъщане, еднородността на модулите и цената на няколко ролки на камиони. Малко допълнителен марж днес струва много пъти цената на сплитер.