Mất bộ chia quang: Chọn 1x8, 1x16 hoặc 1x32

Tỷ lệ phân chia và suy hao chèn là hai tham số quyết định liệu liên kết PON hay FTTH có thực sự vượt qua thử nghiệm chấp nhận hay không. Chọn tỷ lệ phân chia sai và công suất quang ở ONT giảm xuống dưới độ nhạy của máy thu. Đánh giá thấp tổn thất chèn và liên kết có thể hoạt động trong phòng thí nghiệm nhưng không thành công sau một vài chu kỳ kết nối đầu nối, sửa chữa mối nối nhiệt hạch hoặc lão hóa sợi ba năm.

Hướng dẫn này được viết dành cho các kỹ sư và nhóm mua sắm, những người cần xác định kích thước bộ chia theo ngân sách điện năng thực tế. Nó giải thích ý nghĩa của tỷ lệ phân chia, cách chỉ định tổn thất chèn trên biểu dữ liệu, cách tính toán tổn thất cho các bộ chia 1x8, 1x16 và 1x32 cũng như cách chọn giữa chúng bằng danh sách kiểm tra quyết định và ví dụ về ngân sách GPON đã hoạt động.
 

Bộ chia quang là gì?

Bộ tách quang là một thành phần thụ động lấy một tín hiệu quang đầu vào và phân phối nó trên nhiều sợi đầu ra. Nó là hai chiều, không cần nguồn điện và có bước sóng-trong suốt trong dải hoạt động được chỉ định (thường là 1260–1650 nm đối với các thiết bị PLC cấp PON{4}}).

Trong Mạng quang thụ động Gigabit (GPON), một cổng OLT PON có thể phục vụ tối đa 64 ONT thông qua một cây bộ chia và XGS{1}}PON mở rộng điều này lên 128 ONU logic trên mỗi cổng trongITU-T G.9807.1. Bộ chia là yếu tố làm cho kiến ​​trúc điểm-đến{2} đa điểm trở nên khả thi về mặt kinh tế vì hàng trăm người đăng ký dùng chung một sợi quang trung chuyển và một bộ thu phát OLT duy nhất.

Hai công nghệ bộ chia chiếm ưu thế trên thị trường:

• Bộ chia PLC (Mạch sóng ánh sáng phẳng)sử dụng chip dẫn sóng silica. Chúng cung cấp khả năng phân chia đồng đều từ 1x2 đến 1x64, hoạt động trên toàn bộ băng tần 1260–1650 nm và là lựa chọn mặc định cho mạng truy cập FTTH.Bộ chia PLCcó sẵn ở dạng sợi trần, không khối, hộp ABS, LGX và bao bì cassette.
• Bộ chia FBT (Fused Biconical Taper)được tạo ra bằng cách nung chảy và làm thon gọn hai sợi lại với nhau. Chúng-hiệu quả về mặt chi phí cho các ứng dụng 1x2 và 1x4 và là lựa chọn thực tế duy nhất khi cần tỷ lệ phân chia không bằng nhau (90:10, 80:20, v.v.).

Tỷ lệ phân chia có nghĩa là gì?

Tỷ lệ phân chia mô tả cách phân phối công suất quang đầu vào trên các cổng đầu ra của bộ chia. Nó không mô tả lượng điện năng bị mất - là tổn thất chèn, đây là một tham số có liên quan nhưng riêng biệt.
 

Tỷ lệ chia đều

Một bộ chia bằng nhau sẽ chia đều công suất đầu vào. Phần lý thuyết mà mỗi đầu ra nhận được chỉ đơn giản là 1 chia cho số lượng đầu ra:

• 1x2 - 50% mỗi cổng
• 1x4 - 25% mỗi cổng
• 1x8 - 12.5% mỗi cổng
• 1x16 - 6.25% mỗi cổng
• 1x32 - 3.125% mỗi cổng
• 1x64 - 1.5625% mỗi cổng

Bộ chia bằng nhau là tiêu chuẩn cho FTTH vì chúng tạo ra ngân sách điện năng giống hệt nhau cho mọi thuê bao trên cùng một bộ chia, giúp đơn giản hóa thiết kế, tài liệu và diễn giải OTDR.

Tỷ lệ chia không đều

Bộ chia không bằng nhau sẽ gửi một phần trăm công suất cố định xuống một nhánh và phần còn lại xuống nhánh kia. Các tỷ lệ phổ biến là 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 và 50:50.

Ứng dụng cổ điển là kiến ​​trúc vòi dọc theo sợi trung chuyển: mỗi vòi giảm một tỷ lệ nhỏ xuống phân phối cục bộ trong khi phần lớn điện năng tiếp tục đi xuống đường trục. Ví dụ: vòi 10:90 mất khoảng 10,5 dB trên cổng 10% và chỉ khoảng 0,5 dB trên cổng 90% (không bao gồm tổn thất vượt mức). Điều này cho phép người vận hành thực hiện nhiều lần nhấn nối tiếp mà không tốn quá nhiều ngân sách cho lần nhấn đầu tiên.

Mất chèn bộ chia quang là gì?

Suy hao chèn là tổng công suất quang bị mất giữa đầu vào và cổng đầu ra nhất định, được đo bằng decibel. Trên biểu dữ liệu, thông thường bạn sẽ thấy hai số trên mỗi cổng: một giá trị điển hình và một giá trị tối đa. Luôn thiết kế chống lạitổn thất chèn tối đa được chỉ định, không bao giờ là tổn thất chia đôi điển hình hoặc lý tưởng. Các giá trị điển hình rất hữu ích cho việc đo điểm chuẩn, nhưng thử nghiệm chấp nhận và ngân sách liên kết cần có con số-trường hợp xấu nhất.

Suy hao chèn có hai thành phần:

• Mất mát chia tách- tổn thất không thể tránh khỏi do chia công suất cho N đầu ra. Bằng log 10 ×₁₀(N) cho một bộ chia bằng nhau.
• Mất mát quá mức- tổn thất bổ sung do sự không hoàn hảo của ống dẫn sóng, hình học của bộ ghép, độ hấp thụ vật liệu và dung sai của đầu nối. Đối với bộ chia PLC chất lượng, mức này thường là 0,3–1,5 dB tùy thuộc vào số lượng cổng và cách đóng gói.

Hai tham số khác xuất hiện trên cùng một biểu dữ liệu và quan trọng đối với thiết kế:

• Tính đồng nhất- mức chênh lệch tối đa giữa cổng đầu ra tốt nhất và kém nhất. Bộ chia PLC 1x32 thường chỉ định độ đồng nhất Nhỏ hơn hoặc bằng 1,5 dB. Nếu bạn cho rằng mọi cổng đều giống hệt nhau thì bạn sẽ-thiếu ngân sách trong trường hợp xấu nhất.
• Mất mát trở lại- lượng ánh sáng bị phản xạ trở lại. Một tham số riêng biệt với tổn thất chèn, được giải thích rõ ràng tronghướng dẫn mất chèn và mất mát trả lại.

Mất chèn điển hình của bộ chia 1x2, 1x4, 1x8, 1x16 và 1x32

Các giá trị bên dưới kết hợp tổn thất phân tách lý tưởng với tổn thất vượt mức thực tế đối với các bộ tách PLC kết thúc SC/UPC-. Họ làchỉ tham khảo quy hoạch; tổn thất chèn tối đa thực tế đối với sản phẩm cụ thể mà bạn mua là yếu tố chi phối sự chấp nhận.

• 1x2- lý tưởng là 3,0 dB, mức tối đa điển hình là 3,6–4,0 dB. Dùng để nhấn dòng và bảo vệ-nhánh nhỏ.
• 1x4- lý tưởng là 6,0 dB, mức tối đa điển hình là 7,0–7,4 dB. Phổ biến ở các điểm phân phối nhỏ và ống đứng FTTB.
• 1x8- lý tưởng là 9,0 dB, tối đa điển hình là 10,0–10,5 dB. Workhorse cho việc đóng cửa truy cập FTTH.
• 1x16- lý tưởng là 12,0 dB, mức tối đa điển hình là 13,0–13,7 dB. Phân bố dân cư có mật độ-cao.
• 1x32- lý tưởng là 15,0 dB, mức tối đa điển hình là 16,5–17,5 dB. Tiêu chuẩn tổng hợp GPON; ngân sách eo hẹp.
• 1x64- lý tưởng là 18,0 dB, tối đa điển hình là 20,0–21,0 dB. Cần có quang học XGS-PON hoặc Loại C+.

Khoảng cách giữa mức tối đa lý tưởng và mức tối đa được chỉ định là tổn thất vượt quá cộng với mức cho phép đồng nhất. Các nhà sản xuất có uy tín kiểm tra mọi thiết bị theo danh mục hiệu suất IEC 61753-1 / IEC 61753-031 - khi so sánh các bảng dữ liệu, hãy kiểm tra xem thông số kỹ thuật có tham chiếu đến các danh mục phù hợp khôngTiêu chuẩn thử nghiệm IEC 61753.
 

Cách tính suy hao chèn của bộ tách quang

Suy hao phân chia lý tưởng cho bộ chia N{0}}cách bằng nhau là:

Suy hao phân chia lý tưởng (dB)=10 × log₁₀(N)

Đối với bộ chia không bằng nhau, tổn thất trên một cổng nhất định phụ thuộc vào phần công suất của nó:

Mất cổng (dB)=−10 × log₁₀(P_{hải cảng} / P_TRONG)

Vì vậy, bộ chia không bằng nhau 90:10 mang lại mức suy hao lý tưởng khoảng 0,46 dB trên cổng 90% và mức suy hao lý tưởng 10,0 dB trên cổng 10%, trước khi thêm vào tổn thất vượt mức.

Để có được con số thực tế cho thiết kế, hãy cộng phần tổn thất dư thừa:

Suy hao chèn ước tính=tổn thất phân chia lý tưởng + tổn thất vượt quá

Nhưng đối với ngân sách liên kết thực tế, đừng ước tính - hãy đọc tổn thất chèn tối đa từ bảng dữ liệu của nhà sản xuất và sử dụng dữ liệu đó.

Ví dụ đã hoạt động: Ngân sách năng lượng GPON với bộ chia 1x32

Hãy tưởng tượng việc triển khai GPON điển hình trong hệ thống quang học ITU-T G.984 Lớp B+:

• Công suất khởi động OLT (hạ lưu, 1490 nm): +3.0 dBm (tối thiểu)
• Độ nhạy máy thu ONT: −27,0 dBm
• Tổng ngân sách khả dụng: 30,0 dB

Liên kết bao gồm 8 km sợi quang cấp nguồn-chế độ đơn, bộ chia PLC 1x32 tại FDH, 200 m sợi quang phân phối và thả, bốn cặp đầu nối SC/APC ghép nối và hai mối nối tổng hợp.

Tích lũy tổn thất:

• Sợi trung chuyển, 8,0 km × 0,35 dB/km @ 1490 nm=2.8 dB
• Phân phối + thả sợi, 0,2 km × 0,35 dB/km=0.07 dB
• Bộ chia PLC 1x32, suy hao chèn tối đa=17.0 dB
• Đầu nối, 4 × 0,3 dB=1.2 dB
• Mối nối tổng hợp, 2 × 0,1 dB=0.2 dB
• Biên độ kỹ thuật=3.0 dB

Tổng số liên kết bị mất=2.8 + 0.07 + 17.0 + 1.2 + 0.2 + 3.0 =24,3 dB

Ngân sách khả dụng 30,0 dB trừ đi 24,3 dB tiêu thụ để lại 5,7 dB khoảng không - liên kết đi qua với biên độ thoải mái. Nếu đường dây trung chuyển là 15 km thay vì 8 km thì cấu hình tương tự sẽ mất thêm 2,5 dB; vẫn vượt qua, nhưng với biên độ kỹ thuật gần như giảm đi một nửa. Tăng bộ chia lên 1x64 (tối đa 21 dB) và ngân sách giảm thêm 4 dB - khi đó, quang học Loại C+ OLT (ngân sách 35 dB) hoặc XGS{16}}PON trở nên cần thiết.
 

Cách chọn tỷ lệ phân chia phù hợp

Chỉ chọn tỷ lệ phân chia theo số lượng người dùng là nguyên nhân phổ biến nhất dẫn đến việc vận hành PON không thành công. Thay vào đó hãy sử dụng trình tự sau.

Xác nhận loại PON và tổng ngân sách

Tra cứu lớp quang của mô-đun OLT và ONT của bạn. Các lớp GPON phổ biến từITU-T G.984.2là:

• Loại B+: ngân sách 28 dB
• Loại C+: ngân sách 32 dB
• Lớp C++: ngân sách 35 dB

Lớp XGS-PON N1 và N2 thường cung cấp mức tương ứng là 29 dB và 31 dB. Lớp PON là trần cứng - bộ chia không thể tiêu thụ nhiều hơn ngân sách trừ đi mọi thứ khác.

Ước tính suy hao sợi, đầu nối và mối nối

Sử dụng 0,35 dB/km ở 1490 nm và 0,22 dB/km ở 1550 nm cho sợi quang-chế độ đơn; 0,3 dB trên mỗi cặp đầu nối ghép đôi đối với UPC, 0,5 dB đối với APC; 0,05–0,1 dB cho mỗi mối nối nhiệt hạch. Đếm mọi thành phần trên đường dẫn từ OLT đến ONT, không chỉ khoảng cách tiêu đề.

Đọc tổn thất chèn tối đa từ biểu dữ liệu

Sử dụng giá trị được chỉ định tối đa, không điển hình. Thêm giới hạn đồng nhất nếu thiết kế của bạn cần đảm bảo cổng tệ nhất - điều này quan trọng đối với các bộ chia tập trung phục vụ các thuê bao ở xa.

Ký quỹ kỹ thuật dự trữ

2–3 dB là tiêu chuẩn cho FTTH. Điều này bao gồm sự lão hóa của sợi, các mối nối sửa chữa được thêm vào trong thời gian sử dụng của mạng, tình trạng nhiễm bẩn đầu nối và sự thay đổi-do nhiệt độ. Các nhà khai thác phục vụ các đường bay trên không ngoài trời thường lên cao hơn.

So sánh 1x8, 1x16 và 1x32 cạnh nhau

• 1x8- Phù hợp nhất cho: FTTH-tiếp cận lâu dài, phân tầng nhiều-giai đoạn, ngân sách eo hẹp, sửa chữa-các tuyến đường dễ bị tổn thương. Rủi ro: tốc độ lấy trên mỗi sợi trung chuyển thấp hơn, chi phí cho mỗi thuê bao cao hơn. Tránh khi: bạn cần mật độ thuê bao cao trên mỗi cổng OLT.
• 1x16- Phù hợp nhất cho: FTTH ngoại ô cân bằng, khoảng cách-tầm trung, cấu trúc hai-giai đoạn (tầng 1x4 + 1x4). Rủi ro: để lại biên độ giới hạn nếu bộ cấp nguồn dài hoặc OLT thuộc Loại B+. Tránh khi: khoảng cách tổng hợp cộng với các đầu nối đẩy ngân sách vượt quá 23 dB.
• 1x32- Tốt nhất cho: triển khai đô thị đông đúc với các tuyến trung chuyển ngắn, quang học Loại C+ và phân chia tập trung trong FDH. Rủi ro: biên độ rất chặt chẽ; bất kỳ đầu nối hoặc mối nối nào được thêm vào đều có thể đẩy cổng kém nhất ra khỏi thông số kỹ thuật. Tránh khi: đường dẫn vượt quá 12 km ở Loại B+ hoặc khi kiến ​​trúc cần xếp tầng.

Bộ chia PLC và FBT: Bạn nên sử dụng bộ chia nào?

Đối với số lượng cổng từ 1x8 trở lên, PLC là lựa chọn thực tế duy nhất. Chip PLC cung cấp suy hao chèn phẳng trên 1260–1650 nm, có nghĩa là bộ chia tương tự hoạt động cho lớp phủ video RF 1490/1577 nm xuôi dòng, 1310 nm ngược dòng và 1550 nm. Suy hao FBT thay đổi theo bước sóng và thiết bị phải được đặt hàng cho băng tần hoạt động.

FBT vẫn phù hợp trong ba trường hợp: sự phân chia số lượng-thấp (1x2, 1x4) trong đó chi phí là yếu tố chi phối, các ứng dụng-bước sóng đơn và tỷ lệ không đồng đều mà PLC không thể dễ dàng tạo ra. Để so sánh hiệu quả về mức độ tổn hao tích lũy khác nhau trong các liên kết nặng-nặng so với liên kết nặng{8}}của bộ kết nối, hãy xem cách xử lý rộng hơn của chúng tôi vềmất chèn trong mạng cáp quang.

Những lỗi thường gặp gây ra lỗi hiện trường

• Thiết kế chống lại sự mất mát chèn điển hình.Điển hình là mức trung bình trên toàn bộ lô sản xuất. Kiểm tra chấp nhận phải sử dụng giá trị tối đa từ biểu dữ liệu.
• Bỏ qua tính đồng nhất trên các bộ chia-có số lượng cao.1x32 có độ đồng đều 1,5 dB có nghĩa là cổng tệ nhất kém hơn 1,5 dB so với cổng tốt nhất. Nếu kết quả OTDR cho một ONT nằm ở mức giới hạn thì tính đồng nhất thường là biến bị thiếu.
• Quên ngân sách kết nối.Một liên kết FTTH điển hình có 4–6 cặp giao phối giữa OLT và ONT. Ở mức 0,3 dB, mỗi mức lên tới 1,8 dB - nhiều hơn một km sợi quang.
• Coi 1x32 là bản nâng cấp miễn phí từ 1x16.Suy hao phân chia tăng thêm 3 dB sẽ chiếm phần lớn biên độ kỹ thuật. Nếu liên kết hoạt động tốt ở mức 1x16 với 2 dB dự phòng thì có thể nó sẽ bị lỗi ở mức 1x32.
• Chạy lề kỹ thuật bằng không.Một liên kết vượt qua 0,5 dB vào ngày đầu tiên sẽ bị hỏng sau chu trình làm sạch mối nối hoặc đầu nối sửa chữa đầu tiên.

Để có bối cảnh ngân sách-quang rộng hơn trên bản dựng FTTH,Hướng dẫn thiết kế mạng FTTHbao gồm các phần trung chuyển, phân phối và thả theo trình tự.

Bản tóm tắt

Tỷ lệ phân chia đặt ra mức phân chia công suất cơ bản trên PON; tổn thất chèn là số thực phải phù hợp với ngân sách liên kết. Chọn bằng cách làm việc ngược lại từ ngân sách lớp PON, trừ đi các đóng góp của sợi, đầu nối, mối nối và tính đồng nhất, đồng thời sử dụng tổn thất chèn tối đa từ biểu dữ liệu - không phải là lý tưởng, không phải là - điển hình để xác thực lựa chọn bộ chia của bạn. Khi ví dụ hoạt động cho thấy biên độ thậm chí 1 dB biến mất ở 1x32, đó là tín hiệu để quay lại 1x16 thay vì dựa vào-số trường hợp tốt nhất.

Trước khi triển khai, hãy yêu cầu báo cáo thử nghiệm thực tế cho lô bộ chia mà bạn đang mua, xác minh báo cáo đó dựa trên danh mục hiệu suất IEC được tham chiếu trong biểu dữ liệu và-điều hành lại ngân sách với các giá trị tối đa được báo cáo. Chỉ mất vài phút là khoảng cách giữa một mạng đã vượt qua sự chấp nhận và một mạng cần được-thiết kế lại sau lần khiếu nại đầu tiên.