Bộ chia sợi thực sự là gì
Bộ tách sợi quang là thành phần quang thụ động nhận một tín hiệu ánh sáng đến và chia nó thành hai hoặc nhiều sợi đầu ra - hoặc chạy ngược lại, kết hợp nhiều đầu vào thành một.Không giống như các thiết bị hoạt động cần có điện, bộ chia chỉ dựa vào hoạt động của ánh sáng bên trong kính, điều này khiến cho việc triển khai nó rẻ và đáng tin cậy ở những nơi bạn không thể dễ dàng cấp nguồn hoặc tiếp cận.
Thuộc tính duy nhất đó - tính thụ động - là lý do toàn bộmạng quang thụ động (PON)kiến trúc tồn tại. Một sợi rời khỏi văn phòng trung tâm, tới bộ chia và phục vụ hàng chục ngôi nhà. Không có thiết bị cấp nguồn nào giữa Thiết bị đầu cuối đường dây quang (OLT) và Thiết bị đầu cuối mạng quang (ONT) của thuê bao. Bộ chia là thành phần giúp cho "một sợi quang, nhiều khách hàng" trở nên khả thi về mặt vật lý.
Vật lý: làm thế nào một chùm ánh sáng trở thành nhiều
Ánh sáng tồn tại bên trong sợi quang vìphản xạ toàn phần. Lõi thủy tinh có chiết suất cao hơn một chút so với lớp bọc xung quanh nên khi ánh sáng chiếu vào ranh giới đó ở một góc đủ nông, nó sẽ phản xạ trở lại lõi thay vì lọt ra ngoài. Hướng ánh sáng đó vào một cấu trúc nơi hình học ranh giới thay đổi và bạn có thể buộc năng lượng phân phối lại thành nhiều đường. Đó là toàn bộ thủ thuật.
Có hai cách để xây dựng cấu trúc đó và chúng tương ứng với hai dòng bộ chia mà bạn sẽ mua.
FBT vs PLC: hai cách xây dựng chức năng giống nhau
Côn nhị phân hợp nhất (FBT)
Phương pháp cũ hơn. Hai hoặc nhiều sợi trần được căn chỉnh thẳng hàng, sau đó được gia nhiệt và kéo căng trên máy cắt côn cho đến khi lõi của chúng hợp nhất thành một vùng khớp nối duy nhất. Khi ánh sáng đi vào vùng hình côn đó, nó sẽ kết hợp với các lõi sợi liền kề và ở cuối phần hình côn, nguồn điện sẽ thoát ra được phân chia giữa các đầu ra.Chiều dài kéo giãn và góc xoắn thiết lập trong quá trình sản xuất quyết định tỷ lệ. FBT không tốn kém và cho phép bạn xây dựng các tỷ lệ không đối xứng (chẳng hạn như 5/95 hoặc 30/70 vòi), nhưng độ chính xác giảm nhanh: trên mức chia 1×8, nó phải được tập hợp từ các đơn vị 1×2 xếp tầng và tỷ lệ thất bại tăng lên.
Mạch sóng ánh sáng phẳng (PLC)
Phương pháp hiện đại cho số lượng cao. Các ống dẫn sóng được khắc trên một con chip silica hoặc silicon bằng phương pháp quang khắc - cùng loại quy trình được sử dụng để chế tạo chất bán dẫn. Ánh sáng đi vào một ống dẫn sóng và phân chia ở các nhánh Y- được xác định chính xác thành 4, 8, 16, 32 hoặc 64 đầu ra. Bởi vì hình học được xác định bằng kỹ thuật in thạch bản thay vì{10}}kéo bằng tay,Bộ chia PLC mang lại tổn thất đồng đều trên tất cả các cổng và phản hồi phẳng từ 1260 đến 1650 nm- bao trùm mọi bước sóng PON trong một thiết bị.
| tham số | Bộ chia FBT | Bộ chia PLC |
|---|---|---|
| Xây dựng | Sợi hợp nhất, kéo dài | Chip ống dẫn sóng khắc |
| Trần chia thực tế | 1×8 (xếp tầng=cao hơn, thất bại cao hơn) | 1×64 trong một thiết bị |
| Phạm vi bước sóng | Cửa sổ cố định (1310/1490/1550 nm) | 1260–1650 nm, phẳng |
| Tính đồng nhất của cổng-đến{1}}cổng | Biến | Chặt |
| Độ trôi mất nhiệt độ (TDL) | ~0,5 dB/ độ | ~0,2 dB/ độ |
| Nhiệt độ hoạt động | −5 đến +75 độ | −40 đến +85 độ |
| sử dụng tốt nhất | Vòi 1×2/2×2, tỷ lệ bất đối xứng, giám sát | Phân phối FTTH/PON, 1×8 trở lên |
Tại sao việc chia tách luôn khiến bạn tốn decibel
Đây là phần mà hầu hết các bài viết về "cách hoạt động" đều bỏ qua và là phần quyết định xem mạng của bạn có hoạt động hay không. Khi bạn chia công suất quang N cho mỗi đầu ra, mỗi đầu ra chỉ có thể nhận được một phần đầu vào. Sự mất mát sàn-vật lý không thể tránh khỏi khi chia đều là:
Suy hao phân chia lý thuyết (dB)=10 × log₁₀(N)
Vì vậy, phân chia 1×2 mất ít nhất 3 dB, phân chia 1×4 mất 6 dB, phân chia 1×8 mất 9 dB, v.v. Thiết bị thật bị mấthơnhơn thế này, bởi vìmất mát quá mức- năng lượng bị mất do tán xạ, ghép nối không hoàn hảo và hấp thụ vật chất bên trong thiết bị. Con số bạn thực sự thiết kế làmất chèn, gấp phần chia lý thuyết và phần tổn thất vượt mức lại với nhau.
| Tỷ lệ chia | Mất mát phân chia lý thuyết | Mất chèn tối đa điển hình | Mất tính đồng nhất |
|---|---|---|---|
| 1×2 | 3,0dB | 3,6dB | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,6 dB |
| 1×4 | 6,0 dB | 7,4dB | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,8 dB |
| 1×8 | 9,0dB | 11,0dB | Nhỏ hơn hoặc bằng 1,0 dB |
| 1×16 | 12,0dB | 14,0dB | Nhỏ hơn hoặc bằng 1,4 dB |
| 1×32 | 15,0dB | 17,5dB | Nhỏ hơn hoặc bằng 1,9 dB |
| 1×64 | 18,0dB | 21,0 dB | Nhỏ hơn hoặc bằng 2,5 dB |
Các thông số kỹ thuật thu hút mọi người
Suy hao chèn thu hút mọi sự chú ý, nhưng ba con số khác quyết định độ tin cậy:
- Tính đồng nhất- mức chênh lệch giữa cổng đầu ra tốt nhất và kém nhất trên một thiết bị. Kích thước 1×32 có độ đồng nhất kém có nghĩa là một số người đăng ký sắp đạt đến giới hạn ngân sách trong khi những người khác có số tiền dư thừa.
- Mất mát trả lại (RL)- ánh sáng phản xạ quay trở lại nguồn. Cao hơn là tốt hơn; Đầu nối APC cho giá trị Lớn hơn hoặc bằng 60 dB so với ~50 dB đối với UPC, đó là lý do tại sao các đợt giảm PON hầu như luôn sử dụng APC.
- Suy hao phụ thuộc-phân cực (PDL)Vàtổn thất-phụ thuộc vào nhiệt độ (TDL)- nhỏ trong PLC (≈0,1–0,2 dB), nhưng trong FBT, chỉ riêng sự chênh lệch nhiệt độ cũng có thể đẩy một liên kết cận biên ra ngoài ngân sách vào một đêm lạnh giá.
Một ví dụ hoạt động: đóng ngân sách thua lỗ thực sự
Thông số kỹ thuật chỉ quan trọng khi bạn thêm chúng lên. Đây là phép tính mà một kỹ sư thực hiện trước khi đặt mua một bộ chia đơn. Giả sử GPON xuôi dòng có khởi chạy OLT +3 dBm và độ nhạy máy thu ONT −28 dBm - thì tổng mức là 31 dB.
| Yếu tố | Sự mất mát | Tổng số chạy |
|---|---|---|
| Sức mạnh khởi động OLT | +3.0 dBm | - |
| Bộ nạp + cáp quang, 8 km @ 0,35 dB/km | 2,8dB | 2,8dB |
| Mất chèn bộ chia PLC 1 × 32 | 17,5dB | 20,3 dB |
| Đầu nối (4 × 0,3 dB) | 1,2dB | 21,5dB |
| Mối nối (4 × 0,1 dB) | 0,4dB | 21,9 dB |
| Biên độ lão hóa / sửa chữa | 3,0dB | 24,9dB |
| Nguồn ở ONT | +3.0 − 24.9=−21,9 dBm - bên trong giới hạn −28 dBm ✓ | |
Chỉ riêng bộ chia đã tiêu thụhơn 70%của ngân sách chi tiêu trong thiết kế này. Thực tế duy nhất đó thúc đẩy hầu hết mọi quyết định về kiến trúc trong PON. Đó cũng là lý do tại sao bộ chia - được chỉ định kém, bộ chia có "1×32" thực sự là 18,5 dB thay vì 17,5 dB - có thể lặng lẽ ăn toàn bộ biên độ sửa chữa của bạn trước khi kỹ thuật viên chạm vào cáp.
Phân chia tập trung và phân tầng
Sau khi bạn biết phép toán tổn thất, bạn sẽ lựa chọn triển khai. Có hai cách để tiếp cận 32 ngôi nhà.
Tập trung:một bộ chia 1×32 duy nhất nằm trong một trung tâm phân phối cáp quang và 32 sợi quang phân bổ ra 32 ONT. Một bộ chia, một sự kiện tổn thất (~17,5 dB), dễ kiểm tra và giám sát.Đây là sự lựa chọn tiêu chuẩn tại các khu đô thị đông đúcvì việc truy cập rất dễ dàng và bạn có thể không sử dụng các cổng chia cho đến khi người đăng ký đăng ký.
Xếp tầng:bộ chia 1×4 ở vỏ ngoài cung cấp bốn bộ chia 1×8 gần hơn với khách hàng. Kết quả vẫn là 32 đầu ra, nhưng mức suy hao hiện tăng lên: khoảng 7,4 dB (1×4) + 11 dB (1×8) ≈ 18,4 dB - khoảng một decibeltệ hơnhơn tập trung. Lợi ích thu được là sợi cáp trung chuyển ít hơn nhiều, đó là lý do tại sao việc phân chia theo tầng sẽ giành chiến thắng trong-các tuyến đường trải rộng ở nông thôn hoặc làng mạc nơi chiều dài sợi chứ không phải khả năng tiếp cận là yếu tố điều khiển chi phí.
Xử lý sự cố hiện trường: bộ chia hiếm khi là thủ phạm
Khi một liên kết có mức tổn thất cao, bộ chia sẽ chịu trách nhiệm và được hoán đổi trước tiên. Nó gần như luôn luôn là một bước đi sai lầm.Suy hao chèn là tổng của mọi đầu nối, mối nối, uốn cong và thành phần trong đường dẫnvà việc đọc ở điểm cuối không cho bạn biết gì vềỞ đâusự mất mát cuộc sống. Trước khi lên án kẻ chia rẽ:
- Kiểm tra và làm sạch mọi bề mặt.Một đầu nối APC bị nhiễm bẩn có thể gây ra nhiều tổn thất hơn so với một bộ chia hoạt động kém. Làm sạch bằng etanol khan và khăn lau-không có xơ trước khi đo.
- Kiểm tra tài liệu tham khảo của bạn.Lỗi 1 dB khi khởi chạy tham chiếu đồng hồ đo điện hoặc OTDR{1}} của bạn sẽ hiển thị dưới dạng tổn hao bộ chia ảo 1 dB.
- Xác nhận bước sóng.Một thiết bị được đo ở bước sóng 1550 nm sẽ đọc khác với bước sóng 1490 nm xuôi dòng mà nó thực sự mang theo; sự không phù hợp sẽ tạo ra một vấn đề.
- Tài khoản cho tầng.Nếu bạn quên giai đoạn phân chia thứ hai trong ngân sách của mình thì liên kết đang thực hiện chính xác những gì vật lý cho biết - bảng tính của bạn sai chứ không phải phần cứng.
Chỉ sau bốn lần kiểm tra đó, việc hoán đổi bộ chia mới có ý nghĩa. Hầu hết các cuộc gọi "bộ chia xấu" đều được giải quyết ở bước một.
6-cạm bẫy thực tế - sai lầm mà các kỹ sư thường mắc phải
Lý thuyết rõ ràng; cài đặt trường thì không. Sáu kiểu lỗi bên dưới xuất hiện nhiều lần trong các diễn đàn ISP, kho lưu trữ danh sách gửi thư NANOG-và các báo cáo dịch vụ-lĩnh vực ngành. Không ai trong số họ yêu cầu phần cứng kỳ lạ để kích hoạt -, tất cả đều xảy ra với những quyết định thông thường được đưa ra một cách vội vàng.
Tiêu chuẩn và những gì việc tuân thủ thực sự đảm bảo
Bộ chia đóng ngân sách vào ngày đầu tiên nhưng không thành công sau ba mùa đông là vô giá trị. Đó là những gì các tiêu chuẩn giải quyết. Hai cơ thể quan trọng:
- ITU-T G.984 (GPON)xác định ngân sách liên kết quang - các lớp suy giảm (Loại B+ ở 13–28 dB, Lớp C+ ở 17–32 dB) mà suy hao bộ chia của bạn phải vừa với bên trong. Đây là thông số kỹ thuật cho bạn biết liệu 1×64 có hợp pháp trên OLT nhất định hay không.
- Telcordia GR-1209 và GR-1221đặt tiêu chí về độ tin cậy chung cho các thành phần quang học thụ động - các thử nghiệm về môi trường, cơ học và lão hóa (bao gồm cả chu kỳ nhiệt-ẩm và nhiệt mà mạng FTTH phải tồn tại trong suốt vòng đời 25 năm của nó).
Khi bảng dữ liệu bộ chia trích dẫn GR-1209/GR-1221, nó tuyên bố rằng thiết bị đã vượt qua-tăng tốc độ lão hóa và tiêu chuẩn môi trường - chứ không chỉ là thiết bị đo tốt một lần trên băng ghế dự bị. Đối với việc triển khai ngoài trời và trên không, sự khác biệt đó chính là điểm mấu chốt. Glory Optical sản xuất theo hệ thống chất lượng ISO 9001:2015 với khả năng truy nguyên lô đầy đủ, đồng thời xác nhận hiệu suất quang học và môi trường nội bộ theo các tiêu chí IEC, ITU-T và Telcordia.
Nơi này đang hướng tới
Nhu cầu bộ chia theo dõi việc triển khai cáp quang và việc triển khai cáp quang đang tăng tốc.Phân khúc bộ chia của thị trường linh kiện quang thụ động được dự báo sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR khoảng 15% cho đến năm 2030, được thúc đẩy bởi quá trình xây dựng FTTH-, đường truyền 5G và các trung tâm dữ liệu siêu quy mô. Áp lực kỹ thuật hướng tới số lượng phân chia cao hơn (1×64 trở lên) với mức suy hao phẳng hơn và hướng tới các thiết bị được xếp hạng cho các gói bước sóng XGS-PON và NG-PON2 mới hơn thay vì chỉ GPON. Trong thực tế, điều đó có nghĩa là PLC tiếp tục thay thế FBT trong lĩnh vực phân phối, trong khi FBT giữ vị trí thích hợp trong việc giám sát các vòi và bộ ghép bất đối xứng. Thành phần không thay đổi nhiều; ngân sách mà nó phải có để phù hợp với bên trong ngày càng chặt chẽ hơn.
Câu hỏi thường gặp
-
Hỏi: Bộ chia sợi quang hoạt động như thế nào khi không có nguồn điện?
A: Nó khai thác sự phản xạ toàn phần bên trong kính. Ánh sáng đi vào thiết bị được dẫn qua vùng ghép hợp nhất (FBT) hoặc ống dẫn sóng khắc (PLC), trong đó hình học buộc năng lượng phải phân chia giữa nhiều đường dẫn đầu ra. Không có thiết bị điện tử hoặc nguồn năng lượng nào chỉ liên quan đến - tính chất quang học của vật liệu.
Hỏi: Sự khác biệt giữa bộ chia FBT và bộ chia PLC là gì?
Trả lời: FBT hợp nhất và kéo căng các sợi thật; PLC khắc các ống dẫn sóng lên chip. FBT rẻ hơn và hỗ trợ các tỷ lệ bất đối xứng nhưng mất độ chính xác trên mức phân chia 1×8. PLC cung cấp tổn thất đồng đều trên tất cả các cổng và phản hồi phẳng 1260–1650 nm, khiến nó trở thành tiêu chuẩn cho phân chia FTTH 1×8 trở lên.
Câu hỏi: Bộ chia 1×32 có thể phục vụ bao nhiêu ngôi nhà?
Đáp: Ba mươi-hai, một cổng cho mỗi cổng đầu ra - giả sử ngân sách tổn thất của bạn đã đóng. Với mức khởi chạy GPON +3 dBm điển hình và độ nhạy ONT −28 dBm, một sợi quang và đầu nối 1×32 (≈17,5 dB) duy nhất vừa vặn thoải mái trong phạm vi ngân sách lên đến vài km. Có thể sử dụng 1×64 nhưng để lại ít biên độ hơn và yêu cầu{11}loại quang học cao hơn.
Câu hỏi: Tại sao tổn thất chèn tăng theo tỷ lệ phân chia?
Đáp: Bởi vì bạn đang chia một lượng công suất quang cố định cho nhiều đầu ra hơn. Giá trị sàn là 10·log₁₀(N): mỗi lần tăng gấp đôi công suất đầu ra sẽ tăng thêm 3 dB. Ngoài ra, các thiết bị thực còn bổ sung thêm tổn thất vượt mức, đó là lý do tại sao 1×64 chạy khoảng 21 dB trong khi 1×2 chạy dưới 4 dB.
Câu hỏi: Bộ chia sợi có thể kết hợp tín hiệu không?
Đ: Vâng. Bộ chia là hai chiều. Chạy ngược lại, thiết bị 1×N kết hợp N đầu vào thành một đầu ra - giống nhau về mặt vật lý, được sử dụng cho lưu lượng ngược dòng trong PON và để dự phòng trong cấu hình 2×N trong đó hai nguồn cấp dữ liệu OLT bảo vệ lẫn nhau.
Câu hỏi: Làm cách nào để giảm tổn thất chèn của bộ chia trong trường?
Đáp: Bạn không thể giảm suy hao nội tại của thiết bị nhưng bạn có thể ngừng bổ sung vào thiết bị: giữ sạch các mặt cuối của đầu nối, sử dụng các mối nối tổng hợp có suy hao thấp (Nhỏ hơn hoặc bằng 0,08 dB) thay vì các mối nối cơ học nếu có thể, ưu tiên các đầu nối APC để có suy hao phản hồi cao và chọn tỷ lệ phân chia thấp nhất mà số lượng người đăng ký của bạn cho phép.
