Что такое оптический разветвитель? Типы, принцип работы

Оптический разветвитель — это пассивное оптоволоконное устройство, которое делит один входящий световой сигнал на два или более выходных сигнала, распределяя оптическую мощность по нескольким оптоволоконным путям, не требуя никакой электрической энергии.

В сетях GPON или EPON это компонент, который делает возможной архитектуру «точка--—-многоточка» - одно волокно выходит из центрального офиса, а на дальнем конце подключаются десятки абонентов. Без этого каждому клиенту потребуется выделенное оптоволоконное соединение на всем пути обратно к OLT, и экономика FTTH развалится.

В этом руководстве описываются принцип работы оптического разделения, реальные-различия между технологиями ПЛК и FBT, характеристики производительности, которые действительно важны при закупках, а также рекомендации-на основе сценариев по выбору правильного разветвителя. Если вы развернули инфраструктуру PON или планируете новую сборку, приведенные здесь подробности избавят вас от головной боли на этапе проектирования.

Как работает оптический разветвитель?

Физика проста. Когда свет проходит через одномодовое волокно, -большая часть энергии остается в сердцевине диаметром 9 мкм -, но не вся. Небольшая фракция просачивается в облицовку. Поднесите две сердцевины волокна достаточно близко друг к другу, и утечка энергии начнет передаваться из одной жилы в другую. Это явление мимолетной связи является основой всех пассивных расщеплений волокон.

В производственном разветвителе устройство принимает один входной сигнал и перераспределяет оптическую мощность между несколькими выходными портами в определенном соотношении. Представьте себе разветвитель 1×4: одно волокно входит, четыре выходят, каждое из которых несет примерно четверть исходной мощности сигнала. Никакой электроники, никакого внешнего источника питания -, просто геометрия волновода делает всю работу. Вот почему эти компоненты называются пассивными оптическими разветвителями.

Вот где это становится практичным. Каждое разделение стоит вам оптической мощности. Раскол 1х2 съедает около 3,5 дБ. К тому времени, когда вы достигнете 1×32, вы увидите теоретические потери выше 15 дБ -, и это без учета потерь в разъемах, затухания волокна и точек сращивания. В большинстве развертываний FTTH разветвитель оказывается крупнейшим источником потерь в бюджете канала. Неправильное соотношение разделения означает либо потерю портов OLT, либо возникновение проблем с питанием-на удаленных ONU.

Сплиттер ПЛК против сплиттера FBT: что на самом деле имеет значение

В каждом оптическом сплиттере, представленном на рынке, используется одна из двух технологий производства, и выбор между ними заключается не столько в том, какая «лучше», сколько в том, какая из них подходит для вашего конкретного применения.

Разветвители с плавленым биконическим конусом (FBT)

FBT — более старый подход. Два или более волокна связываются вместе, нагреваются и растягиваются до тех пор, пока сердцевины не сольются. Во время процесса сужения технические специалисты контролируют коэффициент сцепления в режиме реального времени и останавливаются, как только достигается целевое разделение. В результате получилось простое и проверенное устройство, производство - которого обходится дешевле, особенно при небольшом количестве разделений, например 1×2 или 1×4.

Компромисс проявляется в масштабе. Как только вы преодолеете 1×8, разветвители FBT начнут бороться с однородностью выходного сигнала: некоторые порты получают заметно больше мощности, чем другие. Процент отказов тоже растет. Поддержка длины волны ограничена значениями 850 нм, 1310 нм и 1550 нм - это нормально для базовой PON, но ограничение, если вам нужна совместимость с полным-спектром. А диапазон рабочих температур (от -5 до 75 градусов) исключает их использование в уличных шкафах в регионах с суровой зимой или пустынной жарой.

Разветвители плоских световых цепей (ПЛК)

Сплиттеры ПЛК изготавливаются с использованием волноводных схем полупроводниковой литографии -, вытравленных на подложке из кварцевого стекла с той же точностью, что и при изготовлении чипов. Результатом является плотный и равномерный выходной сигнал для каждого порта, даже при большом количестве разделений.Волоконно-оптические разветвители ПЛКподдерживают полный диапазон длин волн 1260–1650 нм, охватывая все стандартные длины волн PON, а также диапазон 1550 нм, используемый для наложения радиочастотного видео, и окно 1625 нм, используемое для мониторинга линии.

Поскольку разделение происходит на одном кристалле, устройства ПЛК масштабируются до 1×64 или 2×64 без увеличения размера. Более широкий диапазон рабочих температур (-от 40 до 85 градусов в соответствии с требованиями испытаний Telcordia GR-1209-CORE) делает их выбором по умолчанию для любой установки на открытом воздухе или в неконтролируемой среде. Стоимость за единицу выше, чем у FBT, но для всего, что превышает 1×4, наиболее опытные планировщики сетей рекомендуют использовать ПЛК – и не без оснований.

Быстрое сравнение

Упомянутые выше пороговые значения производительности основаны на стандартах Telcordia GR-1209-CORE и GR-1221-CORE, которые определяют требования к надежности и оптическим характеристикам для пассивных оптических компонентов, используемых в телекоммуникационных сетях.

Ключевые характеристики производительности, которые следует проверить перед покупкой

Спецификации могут быть объемными, но наибольшее значение имеют пять параметров -, и пропуск любого из них во время закупок является ошибкой, которая привела к реальным сбоям на местах:

• Вносимая потеря:Сколько оптической мощности потребляет сплиттер. Хорошо сделанный разветвитель ПЛК-1×8 должен иметь уровень шума не более 10,5 дБ; a 1×32 при уровне менее или равном 17,5 дБ. Эти пороговые значения взяты из таблицы 2 GR-1209-CORE. Если в таблице данных поставщика указаны значения, значительно превышающие эти, ваш бюджет канала связи не сократится на расстоянии.
• Возвратная потеря:Отраженная энергия обратно к источнику. Для сплиттеров с оконечной нагрузкой SC/APC- (стандарт в GPON) обратные потери должны быть больше или равны 55 дБ. Плохие обратные потери вызывают шум приемника OLT и ухудшают качество восходящего сигнала.
• Однородность:Разрыв между лучшим и худшим выходным портом. Все, что выше 1,5 дБ, означает, что некоторые абоненты получают заметно более слабый сигнал. При развертывании 1×32 или 1×64 строгое единообразие не является обязательным -, это то, что удерживает самого дальнего абонента онлайн.
• Рабочая длина волны:Сети PON нуждаются в полосе пропускания 1260–1650 нм. Это не-обсуждается, если вы используете GPON (1490/1310 нм) с наложением видео (1550 нм) или планируете добавить услуги XGS-PON (1577 нм в нисходящем направлении) по тому же волокну.
• Направленность:Измеряет изоляцию перекрестных помех между выходными портами. Целевой уровень Больше или равен 55 дБ. Низкая направленность означает, что сигналы абонентов могут просачиваться друг в друга - что является настоящей проблемой при разветвлении с высокой-плотностью.

Выбор разветвителя по сценарию развертывания

«Правильный» разветвитель полностью зависит от того, куда он идет и что ему нужно делать. Вот как решение обычно проявляется на практике:

Небольшой проект FTTH (до 50 домов): A ПЛК-сплиттер 1×8коробка с АБС здесь является рабочей лошадкой. Он позволяет контролировать вносимые потери, помещается в стандартную распределительную коробку для наружного применения и оставляет место для роста при расширении района. Для самых маленьких кластеров -, скажем, четыре дома за один раз - FBT 1×4 может работать, если бюджет является основным ограничением.

Плотная городская МДУ (многоквартирные дома, офисные башни):Используйте ПЛК 1×32 в кассетном корпусе LGX или в стоечном форм-факторе 1U-. Плотность портов имеет значение в стояковых шкафах, где места мало. Убедитесь, что разветвитель предварительно-подключен к SC/APC, чтобы ускорить установку - соединение на месте в переполненной стояковой стойке выполняется медленно и-возможны ошибки.

Уличные уличные шкафы:ПЛК обязателен. Одно лишь циклическое изменение температуры со временем приведет к ухудшению характеристик сплиттера FBT. ABS-корпусный или бесблочныйоптоволоконные разветвителиСтандартом здесь являются температуры от -40 до 85 градусов. Если шкаф подвергается воздействию погодных условий, укажите корпус со степенью защиты IP65.

Сельские или междугородние-связи:Вносимые потери являются ограничением. Каждый дБ имеет значение, когда ONU находится на расстоянии 15–20 км от OLT. Используйте наименьший коэффициент разделения, который по-прежнему обслуживает ваше количество подписчиков, и рассмотрите несбалансированные сплиттеры, которые предоставляют больше мощности самому дальнему пользователю. 1×16 часто является практическим потолком для сельских пролетов. - Если увеличить его до 1×32, вы рискуете упасть ниже чувствительности приемника на дальнем конце.

Центральный офис или дата-центр: Разветвители ПЛК, монтируемые в стойку-Корпуса высотой 1U созданы для таких условий. Они вставляются в стандартные 19-стойки, используют заранее-патч-корды и позволяют выполнять горячую-замену при обслуживании, не нарушая работу соседних цепей. Для полок агрегации PON, обслуживающих сотни абонентов, конфигурации 2×32 или 2×64 с двойным входом обеспечивают отказоустойчивую избыточность, необходимую для соглашений об уровне обслуживания операторского уровня.

Распространенные ошибки, которые стоят времени и денег

Некоторые закономерности возникают снова и снова при развертывании на местах. Чаще всего используется чрезмерное-разделение: инженеры указывают 1×32, потому что им нужен запас по пропускной способности, но бюджет канала не может поддерживать его на требуемом расстоянии. Результатом являются маргинальные ONU, которые отключаются из-за температурных изменений или старения разъемов. Всегда сначала выполняйте расчет бюджета мощности -, а затем выбирайте коэффициент разделения.

Несоответствие разъемов — еще одна проблема. Смешение SC/UPC и SC/APC на одном и том же пути PON приводит к появлению точек отражения, которые ухудшают производительность. Звучит элементарно, но такое регулярно происходит на крупных строительных площадках с несколькими монтажными бригадами. Решение простое: стандартизировать SC/APC на всем внешнем предприятии. Убедитесь, что ваш сплиттер, патч-корды иодномодовое-волокноИнфраструктура вся соответствует.

Наконец, игнорируя спецификации однородности. На бумаге дешевый сплиттер с однородностью 2,5 дБ и качественный сплиттер с однородностью 1,0 дБ могут показаться одинаковыми. На практике этот разрыв в 1,5 дБ означает, что один абонент в вашей сети 1×32 может получать половину оптической мощности другого. На расстоянии 10–15 км эта разница определяет, кто останется на связи, а кто нет.

Где используются оптические разветвители

Телекоммуникации остаются доминирующим применением. В архитектуре GPON или XGS-PON разветвители располагаются между OLT в центральном офисе и ONU в помещениях клиента, позволяя одному волокну обслуживать 32 или 64 конечных точки. Эта модель «точка----многоточка» является основой доставки широкополосной связи в жилых домах, оптоволоконных сетях для бизнеса и кабельного телевидения по всему миру.

За пределами телекоммуникаций в корпоративных пассивных оптических локальных сетях (POL) используются разветвители для сокращения количества активных коммутаторов в кампусных зданиях - единая волоконно-оптическая магистраль заменяет этажи с медными кабелями и коммутаторами Ethernet. Промышленные объекты прокладывают разветвители через сенсорные сети, используя устойчивость волокна к электромагнитным помехам. В испытательных и измерительных установках используются ответвители для мониторинга трафика в реальном времени без прерывания обслуживания.

Что будет дальше с технологией сплиттера

Стремление к 10G-PON (XGS-PON, 50G-PON) и конвергентному многоволновому доступу поднимает планку производительности сплиттеров. Операторам, -совместно использующим GPON и XGS-PON в одном и том же волокне, необходимы разветвители с плоскими вносимыми потерями во всем окне 1260–1650 нм - любое изменение длины волны-может привести к выходу маргинального канала за границу. Технология ПЛК хорошо справляется с этой задачей; ФБТ нет.

Несбалансированное расщепление набирает обороты. Вместо того, чтобы одинаково относиться к каждому выходу, несбалансированные делители распределяют мощность асимметрично - больше между удаленными или пользователями с высоким- спросом, а не с соседними. Это улучшает использование портов и может устранить необходимость в оптических усилителях в сценариях с расширенной-досягаемостью.

Что касается производства, плотность микросхем ПЛК продолжает улучшаться. Сплиттеры, поддерживающие 1×128 на одном чипе, уже запущены в производство, что увеличивает соотношение абонентов-на-OLT-порт и снижает стоимость подключенного домохозяйства в крупных-оптических зданиях.

Часто задаваемые вопросы