فیبر اسپلیتر در واقع چیست
یک تقسیم کننده فیبر نوری یک جزء نوری غیرفعال است که یک سیگنال نور ورودی را می گیرد و آن را بین دو یا چند فیبر خروجی تقسیم می کند - یا در حالت معکوس، چندین ورودی را در یک ورودی ترکیب می کند.برخلاف دستگاه های فعال که نیاز به برق دارندیک اسپلیتر تنها به رفتار نور درون شیشه متکی است، که همین امر باعث میشود تا در مکانهایی که نمیتوانید به راحتی به آنها دسترسی داشته باشید، نصب و راهاندازی شود.
این ویژگی واحد - انفعال - دلیل کل استشبکه نوری غیرفعال (PON)معماری وجود دارد یک فیبر از یک دفتر مرکزی خارج می شود، به یک اسپلیتر برخورد می کند و به ده ها خانه خدمات می دهد. هیچ تجهیزات برقی بین پایانه خط نوری (OLT) و پایانه شبکه نوری مشترک (ONT) وجود ندارد. اسپلیتر مؤلفه ای است که «یک فیبر، مشتریان زیادی» را از نظر فیزیکی ممکن می کند.
فیزیک: چگونه یک پرتو نور چندتایی می شود
نور در داخل یک فیبر نوری به دلیلبازتاب داخلی کل. هسته شیشه ای ضریب شکست کمی بالاتر از روکش اطراف دارد، بنابراین وقتی نور با زاویه کافی کم عمق به آن مرز برخورد می کند، به جای نشتی به داخل هسته بازتاب می یابد. آن نور را به ساختاری هدایت کنید که هندسه مرزی در آن تغییر کند، و میتوانید انرژی را مجبور کنید که در مسیرهای متعدد توزیع شود. تمام ترفند همین است.
دو راه برای ساختن آن ساختار وجود دارد، و آنها با دو خانواده تقسیم کننده ای که می خرید مطابقت دارند.
FBT در مقابل PLC: دو راه برای ساخت یک عملکرد
مخروطی دو مخروطی ذوب شده (FBT)
روش قدیمی تر دو یا چند الیاف لخت در یک راستا قرار میگیرند، سپس حرارت داده میشوند و روی یک دستگاه مخروطی کشیده میشوند تا زمانی که هستههای آنها در یک منطقه جفت شونده واحد ترکیب شوند. همانطور که نور وارد آن ناحیه مخروطی می شود، به هسته های فیبر مجاور متصل می شود و در انتهای مخروطی خروجی برق بین خروجی ها تقسیم می شود.طول کشش و زاویه پیچ تنظیم شده در طول تولید، نسبت را تعیین می کند. FBT ارزان است و به شما امکان می دهد نسبت های نامتقارن بسازید (مثلاً 5/95 یا 30/70 ضربه بزنید)، اما دقت به سرعت از بین می رود: بالاتر از یک تقسیم 1×8 باید از واحدهای 1×2 آبشاری مونتاژ شود و میزان شکست بالا می رود.
مدار موج نور مسطح (PLC)
روش مدرن برای شمارش بالا. موجبرها بر روی یک تراشه سیلیس یا سیلیکون با استفاده از فتولیتوگرافی - همان کلاس فرآیندی که برای ساختن نیمه هادی ها استفاده می شود، حک می شوند. نور وارد یک موجبر میشود و در شاخههای Y{3}}به طور دقیق به 4، 8، 16، 32 یا 64 خروجی تقسیم میشود. از آنجا که هندسه بهجای کشیدن دست{10}}از نظر لیتوگرافی تعریف میشود،اسپلیترهای PLC تلفات یکنواخت را در تمام پورت ها و پاسخ صاف از 1260 تا 1650 نانومتر ارائه می دهند.- هر طول موج PON را در یک دستگاه پوشش می دهد.
| پارامتر | اسپلیتر FBT | اسپلیتر PLC |
|---|---|---|
| ساخت | الیاف ذوب شده و کشیده | تراشه موجبر اچ شده |
| سقف تقسیم عملی | 1×8 (= آبشاری بیشتر، خرابی بیشتر) | 1×64 در یک دستگاه |
| محدوده طول موج | ویندوزهای ثابت (1310/1490/1550 نانومتر) | 1260-1650 نانومتر، مسطح |
| یکنواختی پورت-به-درگاه | متغیر | تنگ |
| کاهش دما (TDL) | ~ 0.5 دسی بل / درجه | ~0.2 دسی بل / درجه |
| دمای عملیاتی | −5 تا +75 درجه | -40 تا +85 درجه |
| بهترین استفاده | 1×2/2×2 شیر، نسبت نامتقارن، نظارت | توزیع FTTH/PON، 1×8 و بالاتر |
چرا تقسیم کردن همیشه دسی بل برای شما هزینه دارد
این قسمتی است که بیشتر مقالات "چگونه کار می کند" از آن صرف نظر می کنند، و این بخشی است که تصمیم می گیرد شبکه شما کار کند یا خیر. وقتی توان نوری را N راه تقسیم می کنید، هر خروجی فقط می تواند کسری از ورودی را دریافت کند. از دست دادن طبقه غیرقابل اجتناب-فیزیک برای یک تقسیم یکنواخت است:
تلفات تقسیم نظری (dB)=10 × log10 (N)
بنابراین تقسیم 1×2 حداقل 3 دسی بل، 1×4 6 دسی بل، 1×8 9 دسی بل از دست می دهد و غیره. دستگاه های واقعی از دست می دهندبیشتراز این، به دلیلضرر اضافی- انرژی از دست رفته در اثر پراکندگی، اتصال ناقص و جذب مواد در داخل دستگاه. عددی که در واقع با آن طراحی می کنید این استاز دست دادن درج، که شکاف نظری و ضرر اضافی را با هم جمع می کند.
| نسبت تقسیم | ضرر تقسیم نظری | حداکثر تلفات درج معمولی | از دست دادن یکنواختی |
|---|---|---|---|
| 1×2 | 3.0 دسی بل | 3.6 دسی بل | کمتر یا مساوی 0.6 دسی بل |
| 1×4 | 6.0 دسی بل | 7.4 دسی بل | کمتر یا مساوی 0.8 دسی بل |
| 1×8 | 9.0 دسی بل | 11.0 دسی بل | کمتر یا مساوی 1.0 دسی بل |
| 1×16 | 12.0 دسی بل | 14.0 دسی بل | کمتر یا مساوی 1.4 دسی بل |
| 1×32 | 15.0 دسی بل | 17.5 دسی بل | کمتر یا مساوی 1.9 دسی بل |
| 1×64 | 18.0 دسی بل | 21.0 دسی بل | کمتر یا مساوی 2.5 دسی بل |
مشخصاتی که مردم را جلب می کند
از دست دادن درج تمام توجه را به خود جلب می کند، اما سه عدد دیگر قابلیت اطمینان را تعیین می کنند:
- یکنواختی- گسترش بین بهترین و بدترین درگاه خروجی در یک دستگاه. یک 1×32 با یکنواختی ضعیف به این معنی است که برخی از مشترکان نزدیک به لبه بودجه هستند در حالی که برخی دیگر دارای حاشیه هستند.
- ضرر برگشتی (RL)نور منعکس شده - که به سمت منبع باز می گردد. بالاتر بهتر است؛ کانکتورهای APC بیشتر یا مساوی 60 دسی بل در مقابل 50 دسی بل برای UPC می دهند، به همین دلیل است که دراپ های PON تقریبا همیشه از APC استفاده می کنند.
- از دست دادن وابسته به قطبش-(PDL)واز دست دادن وابسته به دما-(TDL)- در PLC کوچک است (≈0.1-0.2 dB)، اما در FBT تغییر دما به تنهایی می تواند یک پیوند حاشیه ای را در یک شب سرد از بودجه خارج کند.
یک مثال کارآمد: بستن بودجه ضرر واقعی
مشخصات فقط زمانی مهم است که آنها را اضافه کنید. در اینجا محاسبهای است که یک مهندس قبل از سفارش یک اسپلیتر انجام میدهد. فرض کنید یک GPON پاییندست با راهاندازی +3 dBm OLT و حساسیت گیرنده ONT −28 dBm - که مجموع بودجه 31 دسیبل را ارائه میکند.
| عنصر | از دست دادن | در حال اجرا کل |
|---|---|---|
| قدرت پرتاب OLT | +3.0 dBm | - |
| فیدر + قطره فیبر، 8 کیلومتر @ 0.35 دسی بل در کیلومتر | 2.8 دسی بل | 2.8 دسی بل |
| 1×32 PLC از دست دادن درج اسپلیتر | 17.5 دسی بل | 20.3 دسی بل |
| اتصالات (4 × 0.3 دسی بل) | 1.2 دسی بل | 21.5 دسی بل |
| اتصالات (4 × 0.1 دسی بل) | 0.4 دسی بل | 21.9 دسی بل |
| حاشیه پیری / تعمیر | 3.0 دسی بل | 24.9 دسی بل |
| برق در ONT | +3.0 − 24.9=−21.9 dBm - در محدوده −28 dBm ✓ | |
اسپلیتر به تنهایی مصرف می کندبیش از 70 درصداز بودجه صرف شده در این طرح. این واقعیت واحد تقریباً هر تصمیم معماری را در PON هدایت می کند. همچنین به همین دلیل است که یک تقسیمکننده نامناسب - که «1×32» آن واقعاً به جای 17.5 دسیبل 18.5 دسیبل است - میتواند بیصدا تمام حاشیه تعمیر شما را قبل از اینکه یک تکنسین کابل را لمس کند، بخورد.
تقسیم متمرکز در مقابل تقسیم آبشاری
هنگامی که ریاضی ضرر را بدانید، انتخاب استقرار دنبال می شود. دو راه برای رسیدن به مثلا 32 خانه وجود دارد.
متمرکز:یک اسپلیتر 1×32 در یک هاب توزیع فیبر قرار دارد و 32 فیبر به 32 ONT فن می شوند. یک تقسیم کننده، یک رویداد از دست دادن (~ 17.5 دسی بل)، آسان برای تست و نظارت.این انتخاب استاندارد در مناطق شهری متراکم استزیرا دسترسی آسان است و می توانید تا زمانی که مشترکین ثبت نام کنند، پورت های اسپلیتر را بدون استفاده رها کنید.
آبشاری:یک اسپلیتر 1×4 در یک محفظه بیرونی، چهار اسپلیتر 1×8 را به مشتریان نزدیک تر می کند. نتیجه هنوز 32 خروجی است، اما تلفات در حال حاضر پشته می شود: تقریباً 7.4 دسی بل (1×4) + 11 دسی بل (1×8) ≈ 18.4 دسی بل - در حدود یک دسی بلبدتراز متمرکز. بازده بسیار کمتر فیبر فیدر است، به همین دلیل است که تقسیم آبشاری در مسیرهای روستایی یا روستایی که طول فیبر، نه دسترسی، محرک هزینه است، برنده است.
عیب یابی میدانی: اسپلیتر به ندرت مقصر است
وقتی لینکی با ضرر زیاد میخواند، تقسیمکننده تقصیر را بر عهده میگیرد و ابتدا مبادله میشود. تقریبا همیشه این حرکت اشتباه است.از دست دادن درج مجموع هر اتصال دهنده، اتصال، خم شدن و جزء در مسیر است، و خواندن در نقطه پایانی چیزی در مورد شما نمی گویدکجاجان باختگان قبل از محکوم کردن یک شکاف:
- هر انتهایی را بازرسی و تمیز کنید.یک کانکتور APC آلوده تنها می تواند تلفات بیشتری نسبت به یک تقسیم کننده ضعیف ایجاد کند. قبل از اندازه گیری با اتانول بی آب و یک دستمال مرطوب{1}}رایگان تمیز کنید.
- مرجع خود را بررسی کنیدیک خطای 1 دسی بل در راه اندازی مرجع OTDR یا پاور{1}} شما به عنوان 1 دسی بل از دست دادن تقسیم کننده فانتوم نشان داده می شود.
- طول موج را تایید کنیددستگاهی که در 1550 نانومتر اندازهگیری میشود، متفاوت از 1490 نانومتر پاییندستی است که در واقع حمل میکند. عدم تطابق باعث ایجاد مشکل می شود.
- حساب برای آبشار.اگر مرحله تقسیم دوم را در بودجه خود فراموش کرده اید، پیوند دقیقاً همان کاری را انجام می دهد که فیزیک می گوید - صفحه گسترده شما اشتباه است، نه سخت افزار.
تنها پس از آن چهار چک، تعویض اسپلیتر منطقی است. اکثر تماسهای «شکاف بد» در مرحله اول حل میشوند.
6 اشتباه-در دنیای واقعی - که مهندسان مدام مرتکب می شوند
نظریه پاک است. نصب های میدانی نیست. شش الگوی خرابی زیر به طور مکرر در انجمنهای ISP، آرشیوهای فهرست پستی NANOG و گزارشهای خدمات حوزه صنعت- ظاهر میشوند. هیچ یک از آنها نیاز به سخت افزار عجیب و غریب برای راه اندازی ندارند - همه آنها با تصمیمات معمولی که با عجله گرفته می شوند اتفاق می افتد.
استانداردها و آنچه انطباق در واقع تضمین می کند
اسپلیتری که در روز اول بودجه را می بندد اما بعد از سه زمستان از کار می افتد، بی ارزش است. این همان چیزی است که استانداردها به آن اشاره می کنند. دو جسم مهم هستند:
- ITU-T G.984 (GPON)بودجه پیوند نوری - کلاس های تضعیف (کلاس B+ در 13-28 dB، کلاس C+ در 17-32 dB) را تعریف می کند که از دست دادن اسپلیتر شما باید درون آن قرار بگیرد. این مشخصاتی است که به شما می گوید که آیا 1×64 حتی در یک OLT معین قانونی است یا خیر.
- Telcordia GR-1209 و GR-1221معیارهای قابلیت اطمینان عمومی را برای اجزای نوری غیرفعال - تست های محیطی، مکانیکی و پیری (از جمله رطوبت-گرما و چرخه حرارتی که یک شبکه FTTH باید در طول عمر 25 ساله خود زنده بماند) تنظیم کنید.
وقتی یک دیتاشیت تقسیمکننده به GR-1209/GR-1221 اشاره میکند، ادعا میکند که دستگاه دارای صلاحیت سریع-پیری و شرایط محیطی - است نه فقط این که یک بار روی نیمکت به خوبی اندازهگیری شده است. برای استقرار در فضای باز و هوایی، این تمایز کل نکته است. Glory Optical تحت یک سیستم کیفیت ISO 9001:2015 با قابلیت ردیابی کامل دسته ای تولید می کند و عملکرد نوری و محیطی داخلی را در برابر معیارهای IEC، ITU-T و Telcordia تایید می کند.
این به کجا می رود
تقاضای اسپلیتر، عرضه فیبر را دنبال میکند و عرضه فیبر در حال تسریع است.پیشبینی میشود که بخش تقسیمکننده بازار قطعات نوری غیرفعال تا سال 2030 با حدود 15 درصد CAGR رشد کند.، که توسط ساخت{0}}FTTH، فرانتهول 5G و مراکز داده فوق مقیاس هدایت میشود. فشار فنی به سمت تعداد تقسیم بالاتر (1×64 و بیشتر) با از دست دادن مسطح تر، و به سمت دستگاه هایی است که برای طرح های طول موج جدیدتر XGS-PON و NG-PON2 به جای GPON به تنهایی رتبه بندی شده اند. در عمل این بدان معناست که PLC به جابجایی FBT برای توزیع ادامه می دهد، در حالی که FBT جایگاه خود را در نظارت بر شیرها و جفت های نامتقارن حفظ می کند. جزء تغییر چندانی نمی کند. بودجههایی که باید در داخل آن قرار گیرد کماکان تنگتر میشوند.
سوالات متداول
-
س: چگونه یک فیبر اسپلیتر بدون برق کار می کند؟
A: از انعکاس کامل داخلی در داخل شیشه استفاده می کند. نور وارد شده به دستگاه از طریق یک منطقه جفت شده ذوب شده (FBT) یا یک موجبر حکاکی شده (PLC) هدایت می شود که در آن هندسه انرژی را مجبور می کند بین مسیرهای خروجی متعدد تقسیم شود. هیچ منبع الکترونیکی یا برقی دخیل نیست - فقط خصوصیات نوری مواد دخیل است.
س: تفاوت بین اسپلیتر FBT و PLC چیست؟
A: FBT فیبرهای واقعی را فیوز و کش می دهد. PLC موجبرها را روی یک تراشه حک می کند. FBT ارزانتر است و از نسبتهای نامتقارن پشتیبانی میکند، اما دقت خود را بالاتر از تقسیم 1×8 از دست میدهد. PLC تلفات یکنواخت را در همه پورت ها و پاسخ 1260-1650 نانومتری مسطح ارائه می دهد که آن را به استانداردی برای تقسیم FTTH 1×8 و بالاتر تبدیل می کند.
س: یک اسپلیتر 1×32 چند خانه می تواند خدمت کند؟
پاسخ: سی-یک در هر پورت خروجی - با فرض بسته شدن بودجه ضرر شما. با یک راهاندازی معمولی +3 dBm GPON و حساسیت -28 dBm ONT، یک فیبر و کانکتور 1×32 (≈17.5 دسیبل) بهعلاوه تا چندین کیلومتر به راحتی در داخل بودجه قرار میگیرد. 1×64 ممکن است، اما حاشیه بسیار کمتری باقی میگذارد و به اپتیک{11}کلاس بالاتر نیاز دارد.
س: چرا تلفات درج با نسبت تقسیم افزایش می یابد؟
پاسخ: زیرا شما مقدار ثابتی از توان نوری را بین خروجی های بیشتری تقسیم می کنید. کف 10·log10(N) است: هر دوبرابر شدن خروجی ها 3 دسی بل اضافه می کند. دستگاههای واقعی تلفات اضافی را اضافه میکنند، به همین دلیل است که 1×64 حدود 21 دسیبل کار میکند در حالی که 1×2 کمتر از 4 دسیبل کار میکند.
س: آیا یک تقسیم کننده فیبر می تواند سیگنال ها را نیز ترکیب کند؟
ج: بله. اسپلیترها دو طرفه هستند. با اجرای معکوس، یک دستگاه 1×N N ورودی را در یک خروجی ترکیب میکند - همان فیزیک، که برای ترافیک بالادستی در PON و برای افزونگی در پیکربندیهای 2×N استفاده میشود که در آن دو فید OLT از یکدیگر محافظت میکنند.
س: چگونه تلفات درج اسپلیتر را در میدان کاهش می دهید؟
پاسخ: نمیتوانید تلفات ذاتی دستگاه را کاهش دهید، اما میتوانید اضافه کردن به آن را متوقف کنید: سطوح انتهایی کانکتورها را تمیز نگه دارید، به جای اتصالات مکانیکی، از اتصالات فیوژن کم-استفاده کنید (کمتر یا مساوی 0.08 دسی بل) در صورت امکان، اتصالات APC را برای تلفات برگشتی بالا ترجیح دهید، و کمترین میزان مجاز تقسیم مشترک را انتخاب کنید.
