Какво всъщност представлява оптичният сплитер
Оптичният сплитер е пасивен оптичен компонент, който приема един входящ светлинен сигнал и го разделя между две или повече изходни влакна - или, в обратна посока, комбинира няколко входа в едно.За разлика от активните устройства, които се нуждаят от електричество, сплитерът разчита само на поведението на светлината вътре в стъклото, което го прави евтин за разгръщане и надежден на места, които не можете лесно да захранвате или да достигнете.
Това единствено свойство - пасивност - е причината за всичкопасивна оптична мрежа (PON)архитектурата съществува. Едно влакно напуска централен офис, попада на сплитер и обслужва десетки домове. Няма захранвано оборудване между терминала за оптична линия (OLT) и терминала за оптична мрежа (ONT) на абоната. Сплитерът е компонентът, който прави "едно влакно, много клиенти" физически възможно.
Физиката: как един лъч светлина става много
Светлината остава вътре в оптичното влакно порадипълно вътрешно отражение. Стъклената сърцевина има малко по-висок индекс на пречупване от околната облицовка, така че когато светлината удари тази граница под достатъчно плитък ъгъл, тя се отразява обратно в сърцевината, вместо да изтича. Насочете тази светлина към структура, където геометрията на границата се променя, и можете да принудите енергията да се преразпредели в множество пътища. Това е целият трик.
Има два начина за изграждане на тази структура и те съответстват на двете семейства сплитери, които ще закупите.
FBT срещу PLC: два начина за изграждане на една и съща функция
Стопен биконичен конус (FBT)
По-старият метод. Две или повече голи влакна се подравняват, след това се нагряват и разтягат на стесняваща се машина, докато сърцевините им се слеят в единична област на свързване. Когато светлината навлезе в тази заострена зона, тя се свързва в съседните сърцевини на влакна и в края на заостреността изходите за захранване се разделят между изходите.Дължината на разтягане и ъгълът на усукване, зададени по време на производството, определят съотношението. FBT е евтин и ви позволява да създавате асиметрични съотношения (да речем 5/95 или 30/70 кранове), но прецизността пада бързо: над разделяне 1×8 трябва да се сглоби от каскадни 1×2 единици и процентът на неуспех се покачва.
Планарна светлинна вълнова верига (PLC)
Модерният метод за високи резултати. Вълноводите се гравират върху силициев диоксид или силициев чип с помощта на фотолитография - същият клас процес, използван за производството на полупроводници. Светлината влиза в един вълновод и се разделя на точно определени Y-клонове на 4, 8, 16, 32 или 64 изхода. Тъй като геометрията е дефинирана литографски, а не{10}}изтеглена на ръка,PLC сплитерите осигуряват равномерни загуби във всички портове и равна реакция от 1260 до 1650 nm-, покриващ всяка дължина на вълната на PON в едно устройство.
| Параметър | FBT сплитер | PLC сплитер |
|---|---|---|
| Изграждане | Слети, опънати влакна | Гравиран вълноводен чип |
| Практичен разделен таван | 1 × 8 (по-високо=каскадно, по-висок отказ) | 1 × 64 в едно устройство |
| Диапазон на дължината на вълната | Фиксирани прозорци (1310/1490/1550 nm) | 1260–1650 nm, плосък |
| Еднаквост от порт-до-порт | Променлива | Стегнати |
| Дрейф на загуба на температура (TDL) | ~0,5 dB/ градус | ~0,2 dB/ градус |
| Работна температура | от −5 до +75 степен | −40 до +85 градуса |
| Най-добро използване | 1×2/2×2 кранове, асиметрични съотношения, мониторинг | FTTH/PON разпределение, 1×8 и по-горе |
Защо разделянето винаги ви струва децибели
Това е частта, която повечето статии „как работи“ пропускат и това е частта, която решава дали вашата мрежа функционира. Когато разделите оптичната мощност на N посоки, всеки изход може да получи само част от входа. Неизбежната физична-загуба на пода за равномерно разделяне е:
Теоретична загуба при разделяне (dB)=10 × log₁₀(N)
Така че разделянето 1×2 губи поне 3 dB, 1×4 губи 6 dB, 1×8 губи 9 dB и т.н. Истинските устройства губятповечеотколкото това, порадиизлишна загуба- енергията, загубена от разсейване, несъвършено свързване и абсорбция на материала вътре в устройството. Числото, с което всъщност проектирате, евмъкната загуба, което сгъва теоретичното разделяне и излишната загуба заедно.
| Съотношение на разделяне | Теоретична сплит загуба | Типична максимална загуба на вмъкване | Еднородност на загубата |
|---|---|---|---|
| 1×2 | 3,0 dB | 3,6 dB | По-малко или равно на 0,6 dB |
| 1×4 | 6,0 dB | 7,4 dB | По-малко или равно на 0,8 dB |
| 1×8 | 9,0 dB | 11,0 dB | По-малко или равно на 1,0 dB |
| 1×16 | 12,0 dB | 14,0 dB | По-малко или равно на 1,4 dB |
| 1×32 | 15,0 dB | 17,5 dB | По-малко или равно на 1,9 dB |
| 1×64 | 18,0 dB | 21,0 dB | По-малко или равно на 2,5 dB |
Спецификациите, които хващат хората
Загубата на вмъкване привлича цялото внимание, но три други числа определят надеждността:
- Еднородност- разликата между най-добрия и най-лошия изходен порт на едно устройство. 1 × 32 с лоша еднородност означава, че някои абонати се приближават до границата на бюджета, докато други имат излишък.
- Възвратна загуба (RL)- отразена светлина, връщаща се към източника. По-високото е по-добро; APC конекторите дават по-голямо или равно на 60 dB спрямо ~50 dB за UPC, поради което PON капките почти винаги използват APC.
- Поляризация{0}}зависима загуба (PDL)итемпература-зависима загуба (TDL)- малък в PLC (≈0,1–0,2 dB), но в FBT температурният дрейф сам по себе си може да изтласка маргинална връзка извън бюджета в студена нощ.
Работещ пример: затваряне на бюджет за реална загуба
Спецификациите имат значение само когато ги съберете. Ето изчислението, което инженерът извършва, преди да поръча един сплитер. Да приемем GPON надолу по веригата с +3 dBm OLT стартиране и чувствителност на ONT приемник от −28 dBm -, което дава общ бюджет от 31 dB.
| елемент | Загуба | Обща сума |
|---|---|---|
| Мощност на стартиране на OLT | +3.0 dBm | - |
| Фидер + дроп влакно, 8 км @ 0,35 dB/km | 2,8 dB | 2,8 dB |
| 1 × 32 PLC сплитер вмъкнати загуби | 17,5 dB | 20,3 dB |
| Конектори (4 × 0,3 dB) | 1,2 dB | 21,5 dB |
| Снаждания (4 × 0,1 dB) | 0,4 dB | 21,9 dB |
| Марж за стареене / ремонт | 3,0 dB | 24,9 dB |
| Захранване на ОНТ | +3.0 − 24.9=−21,9 dBm - в границата от −28 dBm ✓ | |
Само сплитерът консумираповече от 70%от изразходвания бюджет в този дизайн. Този единствен факт движи почти всяко архитектурно решение в PON. Това е и причината, поради която лошо определен сплитер -, чието "1×32" е наистина 18,5 dB вместо 17,5 dB -, може спокойно да изяде целия ви резерв за ремонт, преди техник да докосне кабела.
Централизирано срещу каскадно разделяне
След като разберете математиката на загубите, следва изборът на внедряване. Има два начина да достигнете, да речем, 32 дома.
Централизирано:един сплитер 1×32 седи в хъб за разпределение на влакна и 32 влакна се разпръскват към 32 ONT. Един сплитер, едно събитие на загуба (~17,5 dB), лесен за тестване и наблюдение.Това е стандартният избор в гъсто населени градски районитъй като достъпът е лесен и можете да оставите сплитер портовете неизползвани, докато абонатите не се регистрират.
Каскадно:сплитер 1×4 във външна кутия захранва четири сплитера 1×8 по-близо до клиентите. Резултатът все още е 32 изхода, но загубата сега се натрупва: приблизително 7,4 dB (1×4) + 11 dB (1×8) ≈ 18,4 dB - около децибелпо-лошоотколкото централизиран. Печалбата е много по-малко фидерно влакно, поради което каскадното разделяне печели в-разпръснати селски или селски маршрути, където дължината на влакното, а не достъпът, е двигател на разходите.
Отстраняване на неизправности на място: сплитерът рядко е виновникът
Когато една връзка прочете висока загуба, сплитерът поема вината и се разменя първи. Почти винаги е грешен ход.Загубата на вмъкване е сумата от всеки конектор, снаждане, огъване и компонент в пътя, а показанието в крайната точка не ви казва нищо закъдетозагубата живее. Преди да осъдите сплитер:
- Проверете и почистете всеки край.Единичен замърсен APC конектор може да добави повече загуби от лошо работещ сплитер. Почистете с безводен етанол и кърпичка без власинки преди измерване.
- Проверете справката си.Грешка от 1 dB във вашия OTDR или еталонен -мер на мощността се показва като 1 dB загуба на фантомния сплитер.
- Потвърдете дължината на вълната.Устройство, измерено при 1550 nm, чете различно от 1490 nm надолу по веригата, което всъщност носи; несъответствието фалшифицира проблем.
- Сметка за каскадата.Ако сте забравили втори етап на разделител в бюджета си, връзката прави точно това, което казва физиката - електронната ви таблица е грешна, а не хардуерът.
Само след тези четири проверки смяната на сплитера има смисъл. Повечето обаждания на "лош сплитер" се решават на първа стъпка.
6 клопки в-реалния свят - грешки, които инженерите непрекъснато правят
Теорията е чиста; полевите инсталации не са. Шестте модела на неизправност по-долу се появяват многократно във форумите на ISP, архивите на-списъци с пощенски адреси на NANOG и отчетите за-обслужване в индустрията. Нито един от тях не изисква екзотичен хардуер, за да задейства - всички се случват с обикновени решения, взети набързо.
Стандарти и какво всъщност гарантира съответствието
Сплитер, който затваря бюджета в първия ден, но се проваля след три зими, е безполезен. Това е адресът на стандартите. Две тела имат значение:
- ITU-T G.984 (GPON)дефинира бюджетите за оптична връзка - класовете на затихване (клас B+ при 13–28 dB, клас C+ при 17–32 dB), в които трябва да се поберат загубите на вашия сплитер. Това е спецификацията, която ви казва дали 1×64 е дори легален за даден OLT.
- Telcordia GR-1209 и GR-1221задайте общи критерии за надеждност за пасивни оптични компоненти - тестове за околната среда, механични и стареене (включително влажна-топлина и термични цикли, които една FTTH мрежа трябва да оцелее през своя 25-годишен живот).
Когато лист с данни за сплитер цитира GR-1209/GR-1221, той твърди, че устройството е преминало ускорено-стареене и квалификация за околната среда - не само, че е измерило добре веднъж на стенд. За внедряване на открито и въздушно разгръщане това разграничение е цялата точка. Glory Optical произвежда съгласно система за качество ISO 9001:2015 с пълна проследимост на партидите и валидира оптичното и екологичното представяне вътрешно спрямо критериите на IEC, ITU-T и Telcordia.
Накъде води това
Търсенето на сплитери проследява разпространението на оптични влакна, а разпространението на влакна се ускорява.Сегментът на сплитерите на пазара на пасивни оптични компоненти се прогнозира да нарасне с приблизително 15% CAGR до 2030 г., управляван от FTTH build-out, 5G fronthaul и хипермащабни центрове за данни. Техническият натиск е към по-високи стойности на разделяне (1×64 и повече) при по-равни загуби и към устройства, оценени за по-новите планове за дължина на вълната XGS-PON и NG-PON2, а не само за GPON. На практика това означава, че PLC продължава да измества FBT за разпространение, докато FBT държи своята ниша в мониторинговите кранове и асиметричните съединители. Компонентът не се променя много; бюджетите, които трябва да побере вътре, стават все по-строги.
Често задавани въпроси
-
В: Как работи оптичният сплитер без захранване?
О: Той използва пълно вътрешно отражение вътре в стъклото. Светлината, навлизаща в устройството, се насочва през област на разтопено свързване (FBT) или гравиран вълновод (PLC), където геометрията принуждава енергията да се разделя между множество изходни пътища. Не е включена електроника или източник на захранване - само оптичните свойства на материала.
Въпрос: Каква е разликата между FBT и PLC сплитер?
A: FBT сплавя и разтяга истински влакна; PLC гравира вълноводи върху чип. FBT е по-евтин и поддържа асиметрични съотношения, но губи прецизност над разделяне 1×8. PLC осигурява равномерни загуби във всички портове и плосък отговор от 1260–1650 nm, което го прави стандарт за 1×8 и по-високи FTTH разделяния.
В: Колко домове може да обслужва сплитер 1×32?
О: Тридесет-два, по един на изходен порт -, ако приемем, че бюджетът ви за загуби се затваря. С типично +3 dBm GPON стартиране и −28 dBm ONT чувствителност, едно 1×32 (≈17,5 dB) плюс влакно и конектори се вписва удобно в бюджета до няколко километра. 1×64 е възможен, но оставя много по-малко поле и изисква оптика от по-висок-клас.
Въпрос: Защо загубата на вмъкване се увеличава с коефициента на разделяне?
О: Защото разделяте фиксирано количество оптична мощност между повече изходи. Подът е 10·log₁₀(N): всяко удвояване на изходите добавя 3 dB. Реалните устройства добавят излишни загуби на всичкото отгоре, поради което 1×64 работи около 21 dB, докато 1×2 работи под 4 dB.
В: Може ли оптичен сплитер също да комбинира сигнали?
A: Да. Сплитерите са двупосочни. Изпълнено в обратен ред, 1×N устройство комбинира N входа в един изход - същата физика, използвана за трафик нагоре в PON и за излишък в 2×N конфигурации, където два OLT канала се защитават взаимно.
В: Как се намаляват внесените загуби на сплитер в полето?
О: Не можете да намалите присъщите загуби на устройството, но можете да спрете да добавяте към него: поддържайте краищата на конекторите чисти, използвайте снаждания с ниски-загуби (По-малко или равни на 0,08 dB) вместо механични снаждания, където е възможно, предпочитайте APC конектори за високи възвръщаеми загуби и изберете най-ниското съотношение на разделяне, което вашият брой абонати позволява.
