Втрати оптичного розгалужувача: виберіть 1x8, 1x16 або 1x32

Коефіцієнт розподілу та внесені втрати – це два параметри, які вирішують, чи дійсно з’єднання PON чи FTTH пройде приймальне тестування. Виберіть неправильний коефіцієнт розподілу, і оптична потужність на ONT впаде нижче чутливості приймача. Недооцініть внесені втрати, і зв’язок може працювати в лабораторії, але вийти з ладу після кількох циклів сполучення роз’єму, ремонту з’єднання зварюванням або трьох років старіння волокна.

Цей посібник написано для інженерів і груп із закупівель, яким потрібно визначити розмір розгалужувача відповідно до реального бюджету електроенергії. У ньому пояснюється, що означає коефіцієнт розподілу, як в таблиці даних вказуються внесені втрати, як розрахувати втрати для розгалужувачів 1x8, 1x16 і 1x32 і як вибрати між ними за допомогою контрольного списку рішень і прикладу робочого бюджету GPON.

Optical splitter in a PON network

Що таке оптичний спліттер?

Оптичний розгалужувач — це пасивний компонент, який приймає один вхідний оптичний сигнал і розподіляє його між кількома вихідними волокнами. Він двонаправлений, не потребує електроенергії та є-прозорим для довжини хвилі в межах зазначеного робочого діапазону (зазвичай 1260–1650 нм для пристроїв ПЛК класу PON-).

У гігабітній пасивній оптичній мережі (GPON) один порт OLT PON може обслуговувати до 64 ONT через дерево розгалужувачів, а XGS-PON розширює це до 128 логічних ONU на порт підITU-T G.9807.1. Розгалужувач — це те, що робить таку--багатоточкову архітектуру економічно життєздатною, оскільки сотні абонентів спільно використовують одне фідерне волокно та один трансивер OLT.

На ринку домінують дві технології розгалужувачів:

Розгалужувачі PLC (Planar Lightwave Circuit).використовуйте кремнієвий хвилевідний чіп. Вони забезпечують рівномірне поділ від 1x2 до 1x64, працюють у всьому діапазоні 1260–1650 нм і є вибором за замовчуванням для мереж доступу FTTH.PLC спліттеридоступні в упаковці без волокна, без блоку, коробці з ABS, LGX і касеті.
Розгалужувачі FBT (Fused Biconical Taper).виготовляються шляхом сплавлення та звуження двох волокон разом. Вони є-економічними для додатків 1x2 і 1x4 і є єдиним практичним варіантом, коли потрібне нерівне співвідношення розподілу (90:10, 80:20 тощо).

Що означає коефіцієнт розподілу?

Коефіцієнт розподілу описує, як вхідна оптична потужність розподіляється між вихідними портами розділювача. Він не описує кількість втраченої потужності -, тобто внесені втрати, які є пов’язаним, але окремим параметром.

Equal optical splitter ratios

Рівні співвідношення розподілу

Рівномірний дільник рівномірно розподіляє вхідну потужність. Теоретична частка, яку отримує кожен результат, просто 1 поділена на кількість результатів:

1x2 - 50% на порт
1x4 - 25% на порт
1x8 - 12.5% на порт
1x16 - 6.25% на порт
1x32 - 3.125% на порт
1x64 - 1.5625% на порт

Рівні розгалужувачі є стандартом для FTTH, оскільки вони роблять бюджет електроенергії ідентичним для кожного абонента на тому самому розгалужувачі, що спрощує проектування, документацію та інтерпретацію OTDR.

Нерівні коефіцієнти розподілу

Нерівний розгалужувач посилає фіксований відсоток потужності по одній гілці, а залишок – по іншій. Загальні пропорції: 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 і 50:50.

Класичним застосуванням є архітектура відводу вздовж фідерного волокна: кожен відвод передає невеликий відсоток до локального розподілу, тоді як основна частина потужності продовжується вниз по магістралі. Наприклад, відведення 10:90 втрачає приблизно 10,5 дБ на порту 10% і лише близько 0,5 дБ на порту 90% (без урахування надмірних втрат). Це дозволяє оператору розміщувати кілька кранів послідовно, не вичерпуючи бюджет при першому падінні.

Що таке внесені втрати оптичного спліттера?

Внесені втрати — це загальна оптична потужність, втрачена між вхідним і даним вихідним портом, виміряна в децибелах. У таблиці даних ви зазвичай бачите два числа на кількість портів: типове значення та максимальне значення. Завжди створюйте дизайн протимаксимальні визначені внесені втрати, ніколи не типовий чи ідеальний спліт-програш. Типові значення корисні для порівняльного аналізу, але для тестування приймання та бюджетів посилань потрібен показник у найгіршому-випадку.

Внесені втрати складаються з двох компонентів:

Втрата розщеплення- неминучі втрати, спричинені розподілом потужності між N виходами. Дорівнює 10 × log₁₀(N) для рівного розділювача.
Надлишкові втрати- додаткові втрати через недосконалість хвилеводу, геометрію з’єднувача, поглинання матеріалу та допуски з’єднувача. Для якісного розгалужувача PLC це зазвичай становить 0,3–1,5 дБ залежно від кількості портів і комплектації.

Два інші параметри відображаються в тій самій таблиці даних і мають значення для проектування:

Однорідність- максимальний розкид між найкращим і найгіршим вихідним портом. Розгалужувач PLC 1x32 зазвичай визначає рівномірність менше або дорівнює 1,5 дБ. Якщо ви припустите, що кожен порт ідентичний, ви -заплануєте бюджет у найгіршому випадку.
Зворотні втрати- скільки світла відбивається назад. Окремий параметр від внесених втрат, добре пояснений у нашомупосібник із внесених втрат проти зворотних втрат.

Типові внесені втрати розгалужувачів 1x2, 1x4, 1x8, 1x16 і 1x32

Наведені нижче значення поєднують ідеальні розподільні втрати з реалістичними надлишковими втратами для SC/UPC-розгалужувачів ПЛК. Вони єлише довідкові матеріали щодо планування; Фактична максимальна внесена втрата для конкретного продукту, який ви купуєте, є тим, що керує прийняттям.

1x2- ідеально 3,0 дБ, типово максимум 3,6–4,0 дБ. Використовується для відводів і захисту невеликих-розгалужень.
1x4- ідеальний 6,0 дБ, типовий максимум 7,0–7,4 дБ. Поширені в невеликих розподільних точках і стояках FTTB.
1x8- ідеально 9,0 дБ, типово максимум 10,0–10,5 дБ. Робоча конячка для закриття доступу FTTH.
1x16- ідеальний 12,0 дБ, типовий максимум 13,0–13,7 дБ. Висока-щільність житлової забудови.
1x32- ідеальний 15,0 дБ, типовий максимум 16,5–17,5 дБ. Стандарт для агрегації GPON; обмежений бюджет.
1x64- ідеальний 18,0 дБ, типовий максимум 20,0–21,0 дБ. Потрібна оптика XGS-PON або класу C+.

Розрив між ідеальним і заданим максимумом є надлишковими втратами плюс допуск на однорідність. Поважні виробники перевіряють кожен пристрій на відповідність категоріям продуктивності IEC 61753-1 / IEC 61753-031 - під час порівняння таблиць даних перевірте, чи специфікації посилаються на відповідніСтандарт тестування IEC 61753.

Splitter insertion loss comparison

Як розрахувати внесені втрати оптичного розгалужувача

Ідеальна втрата розділення для рівномірного N{0}}розподільника:

Ідеальні роздільні втрати (дБ)=10 × log₁₀(N)

Для нерівного розгалужувача втрати на даному порту залежать від його частки потужності:

Втрати порту (дБ)=−10 × log₁₀(P_порт / P_в)

Отже, нерівномірний розгалужувач 90:10 забезпечує ідеальні втрати приблизно 0,46 дБ на порту 90% і ідеальні втрати 10,0 дБ на порту 10% до того, як буде додано надлишкові втрати.

Щоб отримати реалістичне число для проектування, додайте надлишкові втрати:

Розрахункова внесена втрата=ідеальна роздільна втрата + надлишкова втрата

Але для фактичного бюджету посилання не оцінюйте - прочитайте максимальні внесені втрати з таблиці даних виробника та використовуйте це.

Приклад роботи: Бюджет потужності GPON із спліттером 1x32

Уявіть типове розгортання GPON під оптикою ITU-T G.984 класу B+:

Потужність запуску OLT (за потоком, 1490 нм): +3.0 дБм (мінімум)
Чутливість приймача ONT: −27,0 дБм
Загальний доступний бюджет: 30,0 дБ

Зв’язок складається з 8 км одномодового фідерного волокна, розгалужувача 1x32 PLC на FDH, 200 м розподільного та вихідного волокна, чотирьох сполучених пар роз’ємів SC/APC і двох з’єднань.

Накопичення збитків:

Фідерне волокно, 8,0 км × 0,35 дБ/км при 1490 нм=2.8 дБ
Розподіл + волокно падіння, 0,2 км × 0,35 дБ/км=0.07 дБ
Розгалужувач ПЛК 1x32, максимальні внесені втрати=17.0 дБ
Роз’єми, 4 × 0,3 дБ=1.2 дБ
Зварювання, 2 × 0,1 дБ=0.2 дБ
Інженерний запас=3.0 дБ

Повна втрата посилання=2.8 + 0.07 + 17.0 + 1.2 + 0.2 + 3.0 =24,3 дБ

Доступний бюджет 30,0 дБ мінус спожиті 24,3 дБ залишає 5,7 дБ запасу - посилання проходить із комфортним запасом. Якби фідер був 15 км замість 8 км, та сама конфігурація втратила б ще 2,5 дБ; все ще проходить, але з інженерним запасом майже вдвічі. Підніміть розгалужувач до 1x64 (макс. 21 дБ), і бюджет зменшиться на додаткові 4 дБ - у цей момент стане необхідною оптика класу C+ OLT (35 дБ бюджет) або XGS-PON.

GPON power budget with splitter

Як вибрати правильний коефіцієнт розподілу

Вибір коефіцієнта розподілу лише за кількістю користувачів є найпоширенішою причиною невдалого введення в експлуатацію PON. Замість цього використовуйте таку послідовність.

Підтвердьте клас PON і загальний бюджет

Знайдіть оптичний клас своїх модулів OLT і ONT. Загальні класи GPON відITU-T G.984.2є:

Клас B+: бюджет 28 дБ
Клас C+: бюджет 32 дБ
Клас C++: бюджет 35 дБ

Класи XGS-PON N1 і N2 зазвичай забезпечують 29 дБ і 31 дБ відповідно. Клас PON — це жорстка стеля - спліттер не може споживати більше, ніж бюджет мінус усе інше.

Оцініть втрати волокна, роз’єму та з’єднання

Використовуйте 0,35 дБ/км при 1490 нм і 0,22 дБ/км при 1550 нм для одномодового-волокна; 0,3 дБ на сполучену пару роз’ємів для UPC, 0,5 дБ для APC; 0,05–0,1 дБ на зварювання. Враховуйте кожен компонент на шляху від OLT до ONT, а не лише відстань до заголовка.

Прочитайте максимальні внесені втрати з таблиці даних

Використовуйте максимальне вказане значення, не типове. Додайте допуск на однаковість, якщо ваша конструкція має гарантувати найгірший порт - це важливо для централізованих розгалужувачів, які обслуговують віддалених абонентів.

Запасний інженерний запас

2–3 дБ є стандартним для FTTH. Це стосується старіння оптоволокна, ремонтних з’єднань, доданих протягом терміну служби мережі, забруднення з’єднувача та змін-температури. Оператори, які обслуговують відкриті повітряні маршрути, часто йдуть вище.

Порівняйте 1x8, 1x16 і 1x32 поруч

1x8- Найкраще підходить для:-FTTH з великою дальністю, багато-каскадних зв’язків, обмежених бюджетів, маршрутів,-схильних до ремонту. Ризик: нижча швидкість прийому на фідерне волокно, вища вартість на одного абонента. Уникайте, коли: вам потрібна висока щільність абонентів на порт OLT.
1x16- Найкраще підходить для: збалансованого приміського FTTH, середньої-відстані, дво-ступеневої архітектури (каскад 1x4 + 1x4). Ризик: залишає обмежений запас, якщо фідер довгий або OLT має клас B+. Уникайте, коли: сукупна відстань плюс роз’єми підвищують бюджет понад 23 дБ.
1x32- Найкраще для: щільних міських розгортань із короткими лініями подачі, оптикою класу C+ і централізованим розподілом у FDH. Ризик: дуже низька маржа; будь-який доданий роз’єм або з’єднання може вивести найгірший порт із специфікації. Уникайте, коли: фідери перевищують 12 км у класі B+ або коли архітектура потребує каскадування.

PLC проти FBT Splitter: який вам використовувати?

Для кількості портів 1x8 і вище ПЛК є єдиним реалістичним вибором. Мікросхема ПЛК забезпечує рівномірні внесені втрати на 1260–1650 нм, що означає, що той самий роздільник працює для накладання радіочастотного відео на 1490/1577 нм у вихідному потокі, 1310 нм у вихідному каналі та 1550 нм. Втрати FBT змінюються залежно від довжини хвилі, тому пристрій потрібно замовляти для робочого діапазону.

FBT залишається актуальним у трьох випадках: низька-кількість поділів (1x2, 1x4), де вартість є домінуючим фактором, застосування однієї-довжини хвилі та нерівні співвідношення, які ПЛК не може легко створити. Щоб отримати ефективне порівняння того, як по-різному накопичуються втрати в зв’язках-heavy та splitter-heavy, див.внесені втрати у оптоволоконних мережах.

Поширені помилки, які спричиняють збої на полі

Проектування проти типових внесених втрат.Типовим є середнє значення для партії виробництва. Під час приймальних випробувань необхідно використовувати максимальне значення з таблиці даних.
Ігнорування рівномірності на-розподільниках великої кількості.1x32 з рівномірністю 1,5 дБ означає, що найгірший порт на 1,5 дБ гірший за найкращий. Якщо результат OTDR для одного ONT є межовим, однорідність часто є відсутньою змінною.
Забувши про бюджет конектора.Типове з’єднання FTTH має 4–6 сполучених пар між OLT і ONT. На 0,3 дБ кожен, що на 1,8 дБ - більше, ніж кілометр волокна.
Вважати 1x32 безкоштовним оновленням 1x16.Додаткові 3 дБ розділених втрат з’їдають більшу частину інженерного запасу. Якщо зв’язок справний на 1x16 із запасом 2 дБ, швидше за все, він вийде з ладу на 1x32.
Нульовий інженерний запас.Зв’язок, який пропускає 0,5 дБ у перший день, вийде з ладу після першого ремонтного з’єднання або циклу очищення роз’єму.

Для ширшого оптичного-бюджетного контексту побудови FTTH,Інструкція з розробки мережі FTTHпослідовно охоплює секції подачі, розподілу та відведення.

FAQ

Q: Чи можу я використовувати спліттер 1x64 на стандартному GPON?

В: Лише якщо оптика OLT і ONT має клас C+ (32 дБ) або краще, а відстань до фідера коротка. Розгалужувач ПЛК 1x64 має приблизно 21 дБ максимальних внесених втрат, що залишає близько 11 дБ для оптоволокна, з’єднувачів, з’єднань і поля разом. На оптиці класу B+ це непрактично для всього, що перевищує кілька сотень метрів розподілу.

З: Чи слід розраховувати втрати спліттера, використовуючи ідеальні чи вказані максимальні втрати?

A: Завжди використовуйте вказаний максимум із таблиці даних виробника для остаточного дизайну та для приймальних випробувань. Ідеальне значення (10 × log10(N)) підходить для ранніх перевірок здійсненності, але воно упускає надмірні втрати, однорідність і допуск роз’єму.

Q: Чи завжди спліттер 1x32 гірший, ніж 1x16?

A: З точки зору втрат на порт-, так - 1x32 має приблизно на 3 дБ більше втрат, ніж 1x16. Але «гірше» залежить від архітектури. Один 1x32 у централізованому FDH часто краще, ніж каскадне розгортання 1x4 плюс вісім 1x4, оскільки каскадний підхід додає пари з’єднувачів на кожному етапі. Порівняйте повне посилання, а не лише роздільник.

З: Яка різниця між коефіцієнтом розподілу та внесеними втратами?

В: Коефіцієнт розподілу — це те, як вхідна потужність розподіляється між вихідними портами. Вставні втрати - це кількість енергії, що втрачається від входу до певного вихідного порту. Ці два аспекти пов’язані між собою: більша кількість поділів призводить до вищих мінімальних внесених втрат.

З: Чи змінюються внесені втрати з довжиною хвилі?

Відповідь: для розгалужувача ПЛК класу PON- варіація в межах 1260–1650 нм невелика, зазвичай у межах 0,3–0,5 дБ, і в техніці вказано найгірший випадок. Для розгалужувачів FBT залежність від довжини хвилі набагато сильніша, тому їх потрібно замовляти для конкретного робочого діапазону.

З: Які внесені втрати повинен вимірювати абсолютно новий спліттер 1x8?

A: Типовий розгалужувач ПЛК 1x8 вимірює приблизно 9,5–10,0 дБ на каліброваному вимірювачі потужності з максимальним значенням 10,5 дБ. Якщо показники порту перевищують вказаний максимум, слід перевірити спліттер або один із його роз’ємів.

Резюме

Коефіцієнт розподілу встановлює основний розподіл потужності між PON; внесені втрати — це реальне число, яке має вписуватися в бюджет посилання. Вибирайте, працюючи в зворотному напрямку з бюджету класу PON, віднімайте внески оптоволокна, з’єднувача, з’єднання та рівномірності та використовуйте максимальні внесені втрати з таблиці даних - не ідеальні, не типові -, щоб перевірити свій вибір спліттера. Коли оброблений приклад показує, що навіть 1 дБ запасу зникає на 1x32, це є сигналом повернутися до 1x16, а не покладатися на найкращі-цифри.

Перед розгортанням запитайте фактичний звіт про випробування партії розгалужувачів, які ви купуєте, перевірте його на відповідність категорії продуктивності IEC, зазначеної в таблиці даних, і повторно -запустіть бюджет із повідомленими максимальними значеннями. Кілька хвилин – це те, що відокремлює мережу, яка пройшла схвалення, від тієї, яку потрібно пере-переробити після першої скарги.