Strata rozdzielacza optycznego: wybierz 1x8, 1x16 lub 1x32

Współczynnik podziału i tłumienność to dwa parametry decydujące o tym, czy łącze PON lub FTTH faktycznie przejdzie testy akceptacyjne. Wybierz niewłaściwy współczynnik podziału, a moc optyczna na ONT spadnie poniżej czułości odbiornika. Niedoszacowanie strat wtrąceniowych może spowodować, że łącze będzie działać w laboratorium, ale ulegnie awarii po kilku cyklach łączenia złączy, naprawie spawów lub trzech latach starzenia się włókna.

Ten przewodnik został napisany dla inżynierów i zespołów zakupowych, które muszą dobrać rozmiar rozdzielacza w oparciu o rzeczywisty budżet mocy. Wyjaśnia, co oznacza współczynnik podziału, w jaki sposób tłumienie wtrąceniowe jest określone w arkuszu danych, jak obliczyć tłumienność dla rozdzielaczy 1x8, 1x16 i 1x32 oraz jak wybierać między nimi za pomocą listy kontrolnej decyzji i sprawdzonego przykładu budżetu GPON.

Optical splitter in a PON network

Co to jest rozdzielacz optyczny?

Rozgałęźnik optyczny to element pasywny, który pobiera jeden wejściowy sygnał optyczny i rozdziela go na wiele włókien wyjściowych. Jest dwukierunkowy, nie wymaga zasilania elektrycznego i ma przezroczystą-długość fali w określonym paśmie roboczym (zwykle 1260–1650 nm w przypadku urządzeń PLC-klasy PON).

W gigabitowej pasywnej sieci optycznej (GPON) jeden port OLT PON może obsługiwać do 64 jednostek ONT poprzez drzewo rozdzielaczy, a XGS-PON rozszerza to do 128 logicznych jednostek ONU na port w ramachITU-T G.9807.1. Dzięki rozdzielaczowi architektura punkt-do-wielopunktów jest ekonomicznie opłacalna, ponieważ setki abonentów korzysta z jednego światłowodu zasilającego i jednego transceivera OLT.

Na rynku dominują dwie technologie splitterów:

Splittery PLC (Planar Lightwave Circuit).użyj krzemionkowego chipa falowodowego. Zapewniają równomierny podział od 1x2 do 1x64, działają w pełnym paśmie 1260–1650 nm i są domyślnym wyborem dla sieci dostępowych FTTH.Splittery PLCsą dostępne w opakowaniach typu gołe włókno, bez bloków, w pudełku ABS, LGX i w kasetach.
Rozgałęźniki FBT (Fused Biconical Taper).powstają poprzez stopienie i zwężenie dwóch włókien razem. Są-opłacalne w zastosowaniach 1x2 i 1x4 i stanowią jedyną praktyczną opcję, gdy wymagany jest nierówny współczynnik podziału (90:10, 80:20 itd.).

Co oznacza współczynnik podziału?

Współczynnik podziału opisuje, w jaki sposób wejściowa moc optyczna jest rozdzielana na porty wyjściowe rozdzielacza. Nie opisuje, ile mocy jest traconej -, czyli tłumienności wtrąceniowej, która jest powiązanym, ale odrębnym parametrem.

Equal optical splitter ratios

Równe współczynniki podziału

Równy rozdzielacz równomiernie dzieli moc wejściową. Teoretyczny udział każdego wyjścia to po prostu 1 podzielony przez liczbę wyjść:

1x2 - 50% na port
1x4 - 25% na port
1x8 - 12.5% na port
1x16 - 6.25% na port
1x32 - 3.125% na port
1x64 - 1.5625% na port

Równe rozdzielacze są standardem w FTTH, ponieważ sprawiają, że budżet mocy jest identyczny dla każdego abonenta na tym samym rozdzielaczu, co upraszcza projektowanie, dokumentację i interpretację OTDR.

Nierówne współczynniki podziału

Nierówny rozdzielacz wysyła stały procent mocy do jednej gałęzi, a pozostałą część do drugiej. Typowe proporcje to 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 i 50:50.

Klasyczną aplikacją jest architektura odgałęzień wzdłuż światłowodu zasilającego: każdy odczep odprowadza niewielki procent energii do lokalnej dystrybucji, podczas gdy większość mocy jest przesyłana dalej do magistrali. Na przykład dotknięcie 10:90 traci około 10,5 dB na porcie 10% i tylko około 0,5 dB na porcie 90% (z wyłączeniem nadmiernych strat). Dzięki temu operator może umieścić kilka kranów szeregowo, nie wyczerpując budżetu za pierwszym razem.

Co to jest strata wtrąceniowa rozdzielacza optycznego?

Tłumienie wtrąceniowe to całkowita moc optyczna tracona pomiędzy wejściem a danym portem wyjściowym, mierzona w decybelach. W arkuszu danych zwykle zobaczysz dwie liczby na liczbę portów: wartość typową i wartość maksymalną. Zawsze projektuj wbrewmaksymalna określona tłumienność wtrąceniowa, nigdy typowa lub idealna strata dzielona. Typowe wartości są przydatne do testów porównawczych, ale testy akceptacyjne i budżety linków wymagają najgorszego przypadku.

Tłumienie wtrąceniowe składa się z dwóch elementów:

Dzieląca strata- nieunikniona strata spowodowana podziałem mocy na N wyjść. Równe 10 × log₁₀(N) dla równego rozdzielacza.
Nadmierna strata- dodatkowe straty wynikające z niedoskonałości falowodu, geometrii sprzęgacza, absorpcji materiału i tolerancji złączy. W przypadku wysokiej jakości rozdzielacza PLC jest to zazwyczaj 0,3–1,5 dB, w zależności od liczby portów i opakowania.

Dwa inne parametry pojawiają się w tym samym arkuszu danych i mają znaczenie dla projektu:

Jednolitość- maksymalny rozrzut pomiędzy najlepszym i najgorszym portem wyjściowym. Rozgałęźnik PLC 1x32 zazwyczaj określa jednorodność mniejszą lub równą 1,5 dB. Jeśli założysz, że każdy port jest identyczny, w-najgorszym przypadku budżet będzie niższy.
Strata zwrotna- ile światła jest odbijane. Oddzielny parametr od tłumienia wtrąceniowego, dobrze wyjaśniony w naszymprzewodnik dotyczący strat wtrąceniowych i strat zwrotnych.

Typowa tłumienność wtrąceniowa rozdzielaczy 1x2, 1x4, 1x8, 1x16 i 1x32

Poniższe wartości łączą idealną rozdzieloną stratę z realistyczną nadwyżką strat dla rozdzielaczy PLC z zakończeniem SC/UPC-. Sątylko odniesienia do planowania; Faktyczna maksymalna tłumienność wtrąceniowa dla konkretnego kupowanego produktu decyduje o akceptacji.

1x2- idealnie 3,0 dB, typowo maksymalnie 3,6–4,0 dB. Używany do kranów liniowych i ochrony małych-odgałęzień.
1x4- idealnie 6,0 dB, typowo maksymalnie 7,0–7,4 dB. Powszechne w małych punktach dystrybucyjnych i pionach FTTB.
1x8- idealnie 9,0 dB, typowo maksymalnie 10,0–10,5 dB. Koń pociągowy do zamknięć dostępu FTTH.
1x16- idealny 12,0 dB, typowy maks. 13,0–13,7 dB. Dystrybucja w budynkach mieszkalnych-o dużym zagęszczeniu.
1x32- idealny 15,0 dB, typowy maks. 16,5–17,5 dB. Standard agregacji GPON; napięty budżet.
1x64- idealny 18,0 dB, typowy maks. 20,0–21,0 dB. Wymagana optyka XGS-PON lub klasa C+.

Różnica między wartością idealną a określoną wartością maksymalną to nadwyżka strat plus dodatek na jednorodność. Renomowani producenci testują każde urządzenie pod kątem kategorii wydajności IEC 61753-1 / IEC 61753-031 — porównując arkusze danych należy sprawdzić, czy specyfikacja odwołuje się do odpowiednichNorma testowa IEC 61753.

Splitter insertion loss comparison

Jak obliczyć tłumienność wtrąceniową rozdzielacza optycznego

Idealny podział strat dla równego N-kierunkowego rozdzielacza to:

Idealna strata dzielona (dB)=10 × log₁₀(N)

W przypadku rozdzielacza nierównego strata na danym porcie zależy od jego udziału w mocy:

Strata portu (dB)=−10 × log₁₀(P_port / P_W)

Zatem nierówny rozdzielacz 90:10 zapewnia idealną stratę około 0,46 dB na porcie 90% i idealną stratę 10,0 dB na porcie 10%, przed dodaniem nadmiaru strat.

Aby uzyskać realistyczną liczbę do projektu, dodaj stratę dodatkową:

Szacowana strata wtrąceniowa=idealna strata dzielona + strata nadwyżkowa

Ale w przypadku rzeczywistego budżetu łącza nie szacuj, - przeczytaj maksymalną tłumienność wtrąceniową z arkusza danych producenta i wykorzystaj ją.

Przykład praktyczny: budżet mocy GPON z rozdzielaczem 1x32

Wyobraź sobie typowe wdrożenie GPON z optyką ITU-T G.984 klasa B+:

Moc startowa OLT (w dół, 1490 nm): +3.0 dBm (minimum)
Czułość odbiornika ONT: −27,0 dBm
Całkowity dostępny budżet: 30,0 dB

Łącze składa się z 8 km światłowodu jednomodowego-, rozdzielacza PLC 1x32 na FDH, 200 m światłowodu dystrybucyjnego i drop, czterech par złączy SC/APC i dwóch spawów termojądrowych.

Kumulacja strat:

Światłowód zasilający, 8,0 km × 0,35 dB/km przy 1490 nm=2.8 dB
Dystrybucja + włókno kroplowe, 0,2 km × 0,35 dB/km=0.07 dB
Rozgałęźnik PLC 1x32, maksymalna tłumienność wtrąceniowa=17.0 dB
Złącza, 4 × 0,3 dB=1.2 dB
Spawy termojądrowe, 2 × 0,1 dB=0.2 dB
Margines inżynieryjny=3.0 dB

Całkowita utrata łącza=2.8 + 0.07 + 17.0 + 1.2 + 0.2 + 3.0 =24,3 dB

Dostępny budżet 30,0 dB minus zużyte 24,3 dB pozostawia 5,7 dB zapasu - łącze przechodzi z wygodnym marginesem. Gdyby podajnik miał 15 km zamiast 8 km, ta sama konfiguracja straciłaby kolejne 2,5 dB; wciąż mija, ale z marginesem inżynieryjnym prawie o połowę zmniejszonym. Zmień rozdzielacz na 1x64 (maks. 21 dB), a budżet zmniejszy się o dodatkowe 4 dB -. W tym momencie konieczna będzie optyka klasy C+ OLT (budżet 35 dB) lub optyka XGS-PON.

GPON power budget with splitter

Jak wybrać odpowiedni współczynnik podziału

Wybór współczynnika podziału na podstawie samej liczby użytkowników jest najczęstszą przyczyną nieudanego uruchomienia PON. Zamiast tego użyj następującej sekwencji.

Potwierdź klasę PON i całkowity budżet

Sprawdź klasę optyczną swoich modułów OLT i ONT. Typowe klasy GPON zITU-T G.984.2Czy:

Klasa B+: budżet 28 dB
Klasa C+: budżet 32 dB
Klasa C++: budżet 35 dB

Klasy XGS-PON N1 i N2 zazwyczaj zapewniają odpowiednio 29 dB i 31 dB. Klasa PON to sztywny pułap, - którego rozdzielacz nie może zużyć więcej niż budżet pomniejszony o wszystko inne.

Oszacuj straty we włóknie, złączu i splocie

Użyj 0,35 dB/km przy 1490 nm i 0,22 dB/km przy 1550 nm dla światłowodu jedno-modowego; 0,3 dB na parę dopasowanych złączy dla UPC, 0,5 dB dla APC; 0,05–0,1 dB na złącze zgrzewane. Policz każdy komponent na ścieżce od OLT do ONT, a nie tylko odległość nagłówka.

Przeczytaj maksymalną tłumienność wtrąceniową z arkusza danych

Użyj maksymalnej określonej wartości, nietypowej. Dodaj dodatek jednolitości, jeśli projekt musi gwarantować najgorszy port - ma to znaczenie w przypadku scentralizowanych rozdzielaczy obsługujących odległych abonentów.

Rezerwowy margines inżynieryjny

2–3 dB to standard dla FTTH. Obejmuje to starzenie się włókien, naprawy spawów dodanych w okresie eksploatacji sieci, zanieczyszczenie złączy i zmiany-wywołane temperaturą. Operatorzy obsługujący zewnętrzne trasy lotnicze często idą wyżej.

Porównaj 1x8, 1x16 i 1x32 obok siebie

1x8- Najlepsze w przypadku: FTTH o-dalekim zasięgu, wielo-etapowych kaskad, napiętych budżetów, tras-podatnych na naprawy. Ryzyko: niższy pobór na włókno zasilające, wyższy koszt na abonenta. Unikaj, gdy: potrzebujesz dużej gęstości abonentów na port OLT.
1x16- Najlepsze dla: zrównoważonego FTTH podmiejskiego,-odległości średniego zasięgu, architektury dwu-etapowej (kaskada 1x4 + 1x4). Ryzyko: pozostawia ograniczony margines, jeśli zasilacz jest długi lub OLT jest w klasie B.+. Unikaj, gdy: łączna odległość plus złącza przekraczają budżet powyżej 23 dB.
1x32- Najlepsze do: gęstych instalacji miejskich z krótkimi trasami zasilającymi, optyką klasy C+ i scentralizowanym podziałem w FDH. Ryzyko: bardzo wąska marża; każde dodane złącze lub złącze może wypchnąć najgorszy port poza specyfikację. Unikaj, gdy: linie zasilające przekraczają 12 km w klasie B+ lub gdy architektura wymaga kaskadowania.

Rozgałęźnik PLC vs FBT: którego należy użyć?

W przypadku liczby portów 1x8 i większej, jedynym realistycznym wyborem jest sterownik PLC. Układ PLC zapewnia płaską stratę wtrąceniową w zakresie 1260–1650 nm, co oznacza, że ten sam rozdzielacz działa dla nakładki wideo RF w zakresie downstream 1490/1577 nm, upstream 1310 nm i 1550 nm. Strata FBT różni się w zależności od długości fali i urządzenie należy zamówić dla pasma roboczego.

Metoda FBT pozostaje istotna w trzech przypadkach:-mała liczba podziałów (1x2, 1x4), gdzie koszt jest czynnikiem dominującym, zastosowania o pojedynczej-długości fali oraz nierówne współczynniki, których sterownik PLC nie jest w stanie łatwo wygenerować. Aby uzyskać praktyczne porównanie sposobu, w jaki straty akumulują się inaczej w przypadku łączy-z dużym złączem i z dużym obciążeniem z rozgałęźnikiem-, zapoznaj się z naszym szerszym omówieniemtłumienie wtrąceniowe w sieciach światłowodowych.

Typowe błędy powodujące awarie w terenie

Projektowanie pod kątem typowych strat wtrąceniowych.Typowa jest średnia dla całej partii produkcyjnej. Testy akceptacyjne muszą wykorzystywać maksymalną wartość z arkusza danych.
Ignorowanie jednolitości w przypadku-wielu rozdzielaczy.1x32 z równomiernością 1,5 dB oznacza, że najgorszy port jest o 1,5 dB gorszy od najlepszego. Jeśli wynik OTDR dla jednego ONT jest na granicy, jednorodność jest często brakującą zmienną.
Zapominając o budżecie złącza.Typowe łącze FTTH ma 4–6 połączonych par pomiędzy OLT i ONT. Przy 0,3 dB każdy, czyli do 1,8 dB - więcej niż kilometr światłowodu.
Traktowanie 1x32 jako bezpłatnej aktualizacji z 1x16.Dodatkowe 3 dB straty dzielonej pochłaniają większość marginesu inżynieryjnego. Jeśli łącze jest sprawne przy 1x16 z zapasem 2 dB, prawdopodobnie nie powiedzie się przy 1x32.
Uruchamianie zerowego marginesu inżynieryjnego.Łącze, które pierwszego dnia przekroczy 0,5 dB, ulegnie awarii po pierwszym cyklu naprawy złącza lub czyszczenia złącza.

Aby uzyskać szerszy kontekst-budżetu optycznego w całej konstrukcji FTTH,Przewodnik po projektowaniu sieci FTTHobejmuje kolejno sekcje podajnika, dystrybucji i zrzutu.

Często zadawane pytania

P: Czy mogę używać rozdzielacza 1x64 na standardowym GPON?

Odp.: Tylko jeśli optyka OLT i ONT jest w klasie C+ (32 dB) lub lepszej, a odległość doprowadzenia jest niewielka. Rozgałęźnik PLC 1x64 ma w przybliżeniu 21 dB maksymalnej tłumienności wtrąceniowej, co pozostawia łącznie około 11 dB dla światłowodu, złączy, spawów i marginesu. W optyce klasy B+ jest to niepraktyczne w przypadku rozsyłu światła przekraczającego kilkaset metrów.

P: Czy powinienem obliczyć stratę rozdzielacza, stosując idealną lub określoną maksymalną stratę?

Odp.: Zawsze używaj określonego maksimum z arkusza danych producenta do ostatecznego projektu i testów akceptacyjnych. Idealna wartość (10 × log10(N)) jest odpowiednia do wczesnych kontroli wykonalności, ale pomija nadmierne straty, jednorodność i tolerancję złącza.

P: Czy rozdzielacz 1x32 jest zawsze gorszy od 1x16?

O: Z punktu widzenia strat na-portach, tak, - 1x32 ma około 3 dB więcej strat niż 1x16. Ale „gorsze” zależy od architektury. Pojedyncze 1x32 w scentralizowanej sieci FDH jest często lepsze niż kaskadowe wdrożenie 1x4 plus osiem 1x4, ponieważ podejście kaskadowe dodaje pary złączy na każdym etapie. Porównaj pełne łącze, a nie tylko rozdzielacz.

P: Jaka jest różnica między współczynnikiem podziału a tłumieniem wtrąceniowym?

Odp.: Współczynnik podziału to sposób podziału mocy wejściowej na porty wyjściowe. Tłumienie wtrąceniowe to ilość mocy tracona z wejścia do określonego portu wyjściowego. Obydwa są ze sobą powiązane: wyższa liczba podziału powoduje wyższą minimalną tłumienność wtrąceniową.

P: Czy tłumienność wtrąceniowa zmienia się wraz z długością fali?

Odp.: W przypadku rozdzielacza PLC klasy PON-odchylenie w zakresie 1260–1650 nm jest niewielkie, zwykle w granicach 0,3–0,5 dB, a arkusz danych określa najgorszy przypadek. W przypadku splitterów FBT zależność od długości fali jest znacznie silniejsza, dlatego należy je zamawiać na konkretne pasmo pracy.

P: Jakie tłumienie wtrąceniowe powinien mierzyć nowy rozdzielacz 1x8?

Odp.: Typowy rozdzielacz PLC 1x8 mierzy około 9,5–10,0 dB na skalibrowanym mierniku mocy, przy czym wartość maksymalna określona jest na 10,5 dB. Jeśli wynik portu przekracza określone maksimum, należy sprawdzić rozdzielacz lub jedno z jego złączy.

Streszczenie

Współczynnik podziału określa podstawowy podział mocy w sieci PON; tłumienie wtrąceniowe to rzeczywista liczba, która musi zmieścić się w budżecie łącza. Wybierz, cofając się od budżetu klasy PON, odejmij światłowód, złącze, splot i jednorodność i użyj maksymalnej tłumienności wtrąceniowej z arkusza danych -, która nie jest idealna, a nie typowa -, aby zweryfikować wybór rozdzielacza. Kiedy sprawdzony przykład pokazuje, że nawet 1 dB marginesu znika przy 1x32, jest to sygnał, aby cofnąć się do 1x16, a nie polegać na najlepszych-liczbach przypadków.

Przed wdrożeniem poproś o raport z rzeczywistych testów kupowanej partii rozdzielacza, sprawdź go w odniesieniu do kategorii wydajności IEC wymienionej w arkuszu danych i ponownie-opracuj budżet z podanymi wartościami maksymalnymi. Sieć, która przechodzi akceptację, różni się od sieci, którą trzeba-przeprojektować po pierwszej reklamacji, zaledwie kilka minut.