Потери оптического разветвителя: выберите 1x8, 1x16 или 1x32.

Коэффициент разделения и вносимые потери — это два параметра, которые определяют, пройдет ли канал PON или FTTH приемочное тестирование. Если выбрать неправильный коэффициент разделения, оптическая мощность на ONT упадет ниже чувствительности приемника. Если недооценить вносимые потери, соединение может работать в лаборатории, но выйти из строя после нескольких циклов сопряжения разъема, ремонта сварного соединения или трехлетнего старения волокна.

Это руководство написано для инженеров и специалистов по закупкам, которым необходимо подобрать сплиттер в соответствии с реальным бюджетом мощности. В нем объясняется, что означает коэффициент разделения, как указываются вносимые потери в таблице данных, как рассчитать потери для сплиттеров 1x8, 1x16 и 1x32 и как выбирать между ними с помощью контрольного списка решений и примера рабочего бюджета GPON.
 

Что такое оптический разветвитель?

Оптический разветвитель — это пассивный компонент, который принимает один входной оптический сигнал и распределяет его по нескольким выходным волокнам. Он является двунаправленным, не требует электроэнергии и имеет прозрачность по длине волны-в пределах указанного рабочего диапазона (обычно 1260–1650 нм для устройств ПЛК класса PON-).

В гигабитной пассивной оптической сети (GPON) один порт OLT PON может обслуживать до 64 ONT через дерево разветвителей, а XGS-PON расширяет это число до 128 логических ONU на порт приМСЭ-T G.9807.1. Разветвитель — это то, что делает архитектуру точки---многоточки экономически жизнеспособной, поскольку сотни абонентов используют одно фидерное волокно и один трансивер OLT.

На рынке доминируют две сплиттерные технологии:

• Разветвители PLC (плоские световые цепи)используйте кварцевый волноводный чип. Они обеспечивают равномерное разделение от 1x2 до 1x64, работают во всем диапазоне 1260–1650 нм и являются выбором по умолчанию для сетей доступа FTTH.ПЛК сплиттерыдоступны в упаковках с голым волокном, без блоков, в коробках из АБС-пластика, LGX и кассетной упаковке.
• Сплиттеры FBT (плавленный биконический конус)изготавливаются путем сплавления и сужения двух волокон вместе. Они экономически-эффективны для приложений 1x2 и 1x4 и являются единственным практичным вариантом, когда требуется неравномерное соотношение разделения (90:10, 80:20 и т. д.).

Что означает коэффициент разделения?

Коэффициент разделения описывает, как входная оптическая мощность распределяется по выходным портам сплиттера. Он не описывает, сколько мощности теряется -, то есть вносимые потери, которые являются связанным, но отдельным параметром.
 

Равные доли разделения

Равный делитель равномерно делит входную мощность. Теоретическая доля, которую получает каждый выход, равна просто 1, разделенной на количество выходов:

• 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

Равные разветвители являются стандартом для FTTH, поскольку они обеспечивают одинаковый бюджет мощности для каждого абонента на одном разветвителе, что упрощает проектирование, документацию и интерпретацию OTDR.

Неравные соотношения разделения

Неравный делитель передает фиксированный процент мощности в одну ветвь, а оставшуюся часть - в другую. Обычные соотношения: 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 и 50:50.

Классическое приложение представляет собой архитектуру отвода вдоль фидерного волокна: каждый ответвитель передает небольшой процент локальному распределению, в то время как основная часть мощности передается по магистрали. Например, ответвитель 10:90 теряет около 10,5 дБ на порту 10% и только около 0,5 дБ на порте 90% (без учета избыточных потерь). Это позволяет оператору последовательно разместить несколько отводов, не исчерпав бюджет при первом отводе.

Что такое вносимые потери оптического разветвителя?

Вносимые потери — это общая оптическая мощность, потерянная между входом и данным выходным портом, измеряемая в децибелах. В таблице данных вы обычно видите два числа для каждого количества портов: типичное значение и максимальное значение. Всегда проектируйте противмаксимальные указанные вносимые потери, а не типичный или идеальный разделенный убыток. Типичные значения полезны для сравнительного анализа, но для приемочного тестирования и бюджета ссылок нужны цифры для наихудшего-случая.

Вносимые потери состоят из двух компонентов:

• Разделение потерь- неизбежные потери, вызванные разделением мощности на N выходов. Равно 10 × журнал₁₀(N) для равного делителя.
• Лишние потери- дополнительные потери из-за несовершенства волновода, геометрии соединителя, поглощения материала и допусков соединителя. Для качественного разветвителя ПЛК это обычно составляет 0,3–1,5 дБ в зависимости от количества портов и упаковки.

Два других параметра указаны в той же таблице данных и имеют значение для проектирования:

• Единообразие- максимальный разброс между лучшим и худшим выходным портом. Разделитель ПЛК 1x32 обычно обеспечивает однородность, меньшую или равную 1,5 дБ. Если вы предполагаете, что все порты идентичны, в худшем случае вы не сможете-уложиться в бюджет.
• Возвратные потери- сколько света отражается обратно. Отдельный параметр от вносимых потерь, хорошо объясненный в нашейРуководство по вносимым потерям и обратным потерям.

Типичные вносимые потери разветвителей 1x2, 1x4, 1x8, 1x16 и 1x32

Приведенные ниже значения сочетают идеальные разделенные потери с реалистичными избыточными потерями для разветвителей ПЛК с разъемами SC/UPC-. Они естьтолько ссылки на планирование; фактическая максимальная вносимая потеря для конкретного продукта, который вы покупаете, является тем, что определяет приемку.

• 1x2- идеальное значение 3,0 дБ, типичное максимальное значение 3,6–4,0 дБ. Используется для отводов линий и защиты небольших-ответвлений.
• 1x4- идеальное значение 6,0 дБ, типичное максимальное значение 7,0–7,4 дБ. Обычно встречается в небольших распределительных точках и стояках FTTB.
• 1x8- идеальное значение 9,0 дБ, типичное максимальное значение 10,0–10,5 дБ. Рабочая лошадка для закрытия доступа к FTTH.
• 1x16- идеальное значение 12,0 дБ, типичное максимальное значение 13,0–13,7 дБ. Жилая застройка с высокой-плотностью.
• 1x32- идеально 15,0 дБ, типично максимум 16,5–17,5 дБ. Стандарт агрегации GPON; ограниченный бюджет.
• 1x64- идеально 18,0 дБ, типично максимум 20,0–21,0 дБ. Требуется оптика XGS-PON или класса C+.

Разрыв между идеальным и заданным максимальным значением представляет собой избыточные потери плюс допуск на однородность. Производители с хорошей репутацией проверяют каждое устройство на соответствие категориям производительности IEC 61753-1 / IEC 61753-031. При сравнении технических характеристик убедитесь, что спецификация ссылается на соответствующую категорию.Стандарт испытаний IEC 61753.
 

Как рассчитать вносимые потери оптического разветвителя

Идеальные потери при разделении для равного N-разветвителя составляют:

Идеальные потери при разделении (дБ)=10 × log₁₀(N)

Для неравномерного сплиттера потери на данном порту зависят от его доли мощности:

Потери порта (дБ)=−10 × log₁₀(P_порт / P_в)

Таким образом, неравномерный разветвитель 90:10 обеспечивает идеальные потери примерно 0,46 дБ на порте 90% и идеальные потери 10,0 дБ на порте 10%, без добавления избыточных потерь.

Чтобы получить реалистичное число для проектирования, добавьте избыточные потери:

Расчетные вносимые потери=идеальные разделенные потери + избыточные потери

Но что касается фактического бюджета канала, не оценивайте -, прочитайте максимальные вносимые потери из таблицы данных производителя и используйте их.

Рабочий пример: бюджет мощности GPON с разветвителем 1x32

Представьте себе типичное развертывание GPON с использованием оптики ITU-T G.984 класса B+:

• Мощность запуска OLT (нисходящий поток, 1490 нм): +3.0 дБм (минимум)
• Чувствительность приемника ONT: −27,0 дБм
• Общий доступный бюджет: 30,0 дБ

Линия состоит из 8 км одномодового фидерного волокна, разветвителя PLC 1x32 на FDH, 200 метров распределительного и ответвительного волокна, четырех сопряженных пар разъемов SC/APC и двух сварных соединений.

Накопление убытков:

• Фидерное волокно, 8,0 км × 0,35 дБ/км при 1490 нм=2.8 дБ
• Распределение + оптическое волокно, 0,2 км × 0,35 дБ/км=0.07 дБ
• Разветвитель ПЛК 1x32, макс. вносимые потери=17.0 дБ
• Разъемы, 4 × 0,3 дБ=1.2 дБ
• Сварные соединения, 2 × 0,1 дБ=0.2 дБ
• Инженерный запас=3.0 дБ

Полная потеря ссылки=2.8 + 0.07 + 17.0 + 1.2 + 0.2 + 3.0 =24,3 дБ

Доступный бюджет 30,0 дБ минус потребляемые 24,3 дБ, остается запас 5,7 дБ -, канал проходит с комфортным запасом. Если бы фидер был 15 км вместо 8 км, та же конфигурация потеряла бы еще 2,5 дБ; все еще проходит, но с инженерным запасом, уменьшившимся почти вдвое. Увеличьте разветвитель до 1x64 (максимум 21 дБ), и бюджет упадет еще на 4 дБ -, в этот момент станет необходима оптика OLT класса C+ (бюджет 35 дБ) или XGS-PON.
 

Как выбрать правильное соотношение разделения

Выбор коэффициента разделения только по количеству пользователей является наиболее распространенной причиной неудачного ввода в эксплуатацию PON. Вместо этого используйте следующую последовательность.

Подтвердите класс PON и общий бюджет

Посмотрите оптический класс ваших модулей OLT и ONT. Распространенные классы GPON изМСЭ-T G.984.2являются:

• Класс B+: бюджет 28 дБ
• Класс C+: бюджет 32 дБ
• Класс C++: бюджет 35 дБ

Классы XGS-PON N1 и N2 обычно обеспечивают 29 дБ и 31 дБ соответственно. Класс PON — это жесткий потолок -, который сплиттер не может потреблять больше, чем бюджет минус все остальное.

Оцените потери в волокне, разъеме и соединении

Используйте 0,35 дБ/км на длине волны 1 490 нм и 0,22 дБ/км на длине волны 1 550 нм для одномодового волокна; 0,3 дБ на каждую сопряженную пару разъемов для UPC, 0,5 дБ для APC; 0,05–0,1 дБ на одно сварное соединение. Подсчитайте каждый компонент на пути от OLT к ONT, а не только расстояние до заголовка.

Прочтите максимальную вносимую потерю из таблицы данных.

Используйте максимальное указанное значение, а не типичное. Добавьте допуск на однородность, если ваша конструкция должна гарантировать худший порт -, это важно для централизованных разветвителей, обслуживающих удаленных абонентов.

Резервная инженерная маржа

2–3 дБ является стандартом для FTTH. Сюда входят старение волокна, ремонтные соединения, добавленные в течение срока службы сети, загрязнение разъемов и изменения,-вызванные температурой. Операторы, обслуживающие открытые воздушные маршруты, часто идут выше.

Сравните 1x8, 1x16 и 1x32 рядом.

• 1x8- Лучше всего подходит для: FTTH с большой-дальностью действия, много-каскадов, ограниченного бюджета, маршрутов,-подверженных ремонту. Риск: более низкая скорость приема на одно фидерное волокно, более высокая стоимость на одного абонента. Избегайте случаев, когда: вам нужна высокая плотность абонентов на порт OLT.
• 1x16- Лучше всего подходит для: сбалансированной пригородной FTTH, средних-расстояний, двух-архитектур (каскад 1x4 + 1x4). Риск: оставляет ограниченный запас, если фидер длинный или OLT относится к классу B.+. Избегайте случаев, когда: совокупное расстояние плюс разъемы превышают 23 дБ.
• 1x32- Идеально подходит для: густонаселенных городских условий с короткими фидерными трассами, оптикой класса C+ и централизованным разделением в FDH. Риск: очень низкая маржа; любой добавленный разъем или соединение может вывести худший порт из спецификации. Избегайте случаев, когда: длина фидеров превышает 12 км в классе B+ или когда архитектура требует каскадирования.

ПЛК или разветвитель FBT: какой использовать?

Для количества портов 1x8 и выше единственным реальным выбором является ПЛК. Чип ПЛК обеспечивает плоские вносимые потери в диапазоне 1260–1650 нм, что означает, что один и тот же разветвитель работает для нисходящего 1490/1577 нм, восходящего 1310 нм и 1550 нм наложения RF-видео. Потери FBT зависят от длины волны, и устройство необходимо заказывать для рабочего диапазона.

FBT остается актуальным в трех случаях: разделение с малым-количеством (1x2, 1x4), где стоимость является доминирующим фактором, приложения с одной-длиной волны и неравные соотношения, которые ПЛК не может легко обеспечить. Для детального сравнения того, как потери по-разному накапливаются в соединениях с-тяжелыми и разделителями-тяжелых соединений, см. нашу более широкую трактовкуВносимые потери в оптоволоконных сетях.

Распространенные ошибки, которые приводят к сбоям на местах

• Проектирование с учетом типичных вносимых потерь.Типичным является среднее значение по всей производственной партии. Приемочные испытания должны использовать максимальное значение из таблицы данных.
• Игнорирование однородности на разделителях-с большим количеством счетчиков.1x32 с однородностью 1,5 дБ означает, что худший порт на 1,5 дБ хуже лучшего. Если результат OTDR для одного ONT находится на границе, однородность часто является недостающей переменной.
• Забываем о бюджете соединителя.Типичный канал FTTH имеет 4–6 сопряженных пар между OLT и ONT. По 0,3 дБ каждый, что на 1,8 дБ - больше, чем на километр оптоволокна.
• Рассматриваем 1x32 как бесплатное обновление 1x16.Дополнительные 3 дБ потерь съедают большую часть инженерного запаса. Если канал работоспособен на частоте 1x16 с запасом 2 дБ, то, скорее всего, он выйдет из строя на частоте 1x32.
• Работает нулевой инженерный запас.Линия, уровень шума которой в первый день превышает 0,5 дБ, выйдет из строя после первого ремонтного соединения или цикла очистки разъема.

Для более широкого контекста оптического-бюджета в рамках сборки FTTHПошаговое руководство по проектированию сети FTTHпоследовательно охватывает секции подачи, распределения и раздачи.

Краткое содержание

Коэффициент разделения устанавливает основное разделение мощности в PON; Вносимые потери — это реальное число, которое должно укладываться в бюджет канала. Выбирайте, работая в обратном направлении из бюджета класса PON, вычитайте вклады волокна, разъема, сращивания и однородности и используйте максимальные вносимые потери из таблицы данных -, а не идеальные или типичные -, чтобы подтвердить свой выбор разветвителя. Когда рабочий пример показывает, что при 1x32 запас исчезает даже на 1 дБ, это сигнал вернуться к 1x16, а не полагаться на лучшие-номера случаев.

Перед развертыванием запросите фактический отчет об испытаниях партии делителей, которую вы покупаете, сравните его с категорией производительности IEC, указанной в таблице данных, и повторно-запустите бюджет с указанными максимальными значениями. Именно эти несколько минут отличают сеть, прошедшую приемку, от сети, которую необходимо реконструировать-после первой жалобы.