Hướng dẫn về bộ chia PLC: Các loại, tổn thất và cách chọn

Bộ chia PLC là thiết bị thụ động chia một tín hiệu quang thành nhiều đường dẫn đầu ra trong mạng truy cập cáp quang. Trong GPON vàTriển khai FTTx, nó nằm giữa OLT tại văn phòng trung tâm và ONT/ONU ở phía thuê bao - nó là thành phần giúp có thể phân phối một-đến- sợi quang về mặt vật lý mà không cần bất kỳ nguồn điện nào.

Hướng dẫn này bao gồm nguyên tắc làm việc, các thông số chính như suy hao chèn và phạm vi bước sóng, tất cả các loại gói phổ biến, so sánh PLC với FBT và khung lựa chọn từng bước dựa trên việc lập kế hoạch ngân sách quang học thay vì danh mục sản phẩm.
 

Bộ chia PLC là gì?

PLC là viết tắt của Mạch sóng ánh sáng phẳng. Bộ tách PLC sử dụng các ống dẫn sóng được chế tạo bằng kỹ thuật in thạch bản trên đế thủy tinh silica để phân tách một tín hiệu quang đến thành nhiều đầu ra. Quy trình sản xuất tương tự như quy trình sản xuất chip bán dẫn - đường dẫn quang được khắc vào chất nền, đó là lý do tại sao bộ tách PLC đạt được sự phân bổ ánh sáng rất chính xác và đồng đều ngay cả ở tỷ lệ phân chia cao.

Bởi vì nó hoàn toàn thụ động nên bộ chia PLC không cần nguồn điện. Điều này làm cho nó trở thành một thành phần xác định của mạng quang thụ động như được chỉ định trongITU-T G.984 (GPON)loạt tiêu chuẩn, trong đó mọi thứ giữa OLT và ONT đều không được cấp nguồn.

Thuật ngữ "bộ chia quang" là một danh mục rộng hơn bao gồm cả công nghệ PLC và FBT (Fused Biconical Taper). Bộ chia PLC đặc biệt đề cập đến loại ống dẫn sóng phẳng, được phân biệt bằng ba đặc điểm: hỗ trợ tỷ lệ phân chia cao hơn (lên đến 1×64 trên một chip), tính đồng nhất đầu ra nhất quán trên tất cả các cổng và hoạt động-bước sóng toàn dải từ 1260 nm đến 1650 nm.

Bộ chia PLC hoạt động như thế nào?

Bộ chia PLC hoạt động bằng cách định tuyến ánh sáng thông qua các kênh dẫn sóng phân nhánh được khắc vào chip silica. Về mặt vật lý, thiết bị bao gồm ba phần: mảng sợi đầu vào, bản thân chip PLC và mảng sợi đầu ra - các mảng sợi được căn chỉnh-chính xác và liên kết với cả hai đầu của chip. Khi tín hiệu quang đi vào cổng đầu vào, cấu trúc ống dẫn sóng trên chip sẽ dần dần phân chia tín hiệu đó tại mỗi điểm phân nhánh, cung cấp các phần công suất quang bằng nhau cho mọi cổng đầu ra. Không có nguồn điện, không có chuyển mạch chủ động - phân phối ánh sáng hoàn toàn thụ động. Ba tham số xác định cách bộ chia PLC hoạt động trong mạng thực là phạm vi bước sóng, cấu hình đầu vào/đầu ra và suy hao chèn của nó ở mỗi tỷ lệ phân chia.
 

Phạm vi bước sóng hoạt động và truyền dẫn hai chiều

Quá trình phân tách này độc lập với bước sóng-trong phạm vi hoạt động 1260–1650 nm. Điều đó có nghĩa là một bộ chia PLC duy nhất xử lý đồng thời cả ba bước sóng được sử dụng trong một hệ thống điển hình.hệ thống GPON: ngược dòng ở 1310 nm, xuôi dòng ở 1490 nm và lớp phủ video ở 1550 nm. Bộ chia cũng là tín hiệu ngược dòng - hai chiều từ nhiều ONT truyền trở lại qua cùng một thiết bị và kết hợp về phía OLT.

Cấu hình 1×N và 2×N

Bộ chia PLC được mô tả bằng tỷ lệ đầu vào-trên-đầu ra của chúng. MỘT1×Ncấu hình (một đầu vào, N đầu ra) là tiêu chuẩn trong mạng truy cập - ví dụ phổ biến là 1×8, 1×16, 1×32 và 1×64. MỘT2×Ncấu hình (hai đầu vào, N đầu ra) được sử dụng trong các kiến ​​trúc chuyển đổi-bảo vệ hoặc thiết kế nguồn cấp dữ liệu kép-. Cấu hình trực tiếp xác định cách bộ chia phù hợp với mạng: bộ chia 1×32 cho phép một cổng OLT PON phục vụ tối đa 32 người đăng ký.

Ngoài số lượng cổng, bộ chia PLC còn được phân loại làcân bằng(công suất bằng nhau cho tất cả các đầu ra) hoặcmất cân bằng(một tỷ lệ được chỉ định định tuyến đến các cổng cụ thể). Hầu hết việc triển khai PON đều sử dụng phương pháp phân chia cân bằng. Thiết kế không cân bằng được sử dụng trong các trường hợp chuyên biệt - chẳng hạn, bộ chia không cân bằng 1×5 có thể phân bổ 50% công suất đầu vào cho một kênh được chỉ định và chia đều 50% còn lại cho bốn kênh còn lại, phục vụ kịch bản trong đó một nhánh chạy xa hơn đáng kể và cần nhiều biên quang hơn.

Mất chèn theo tỷ lệ phân chia

Mỗi lần phân chia sẽ chia công suất quang và sự mất mát này được đo bằng decibel (dB). Tỷ lệ phân chia càng cao thìmất chèn. Giá trị tối đa điển hình, theo thông số kỹ thuật của Telcordia GR-1209-CORE:

Tại sao bảng này lại quan trọng: trong hệ thống GPON, bộ chia là bộ phận gây tổn thất lớn nhất trong toàn bộ liên kết. Bộ thu phát Loại B+ cung cấp tổng mức 28 dB; Class C+ cung cấp 32 dB. Chỉ riêng bộ chia 1×32 đã tiêu thụ khoảng 17 dB, phần còn lại dùng để suy giảm sợi quang (~0,35 dB/km ở 1310 nm), đầu nối và mối nối. TheoPhân tích ngân sách năng lượng GPON của APNIC, việc không tính đến tổn thất bộ chia là nguyên nhân phổ biến nhất khiến ngân sách liên kết bị đánh giá thấp. Đây là lý do tại sao việc lựa chọn tỷ lệ phân chia phải bắt đầu từ ngân sách quang học - chứ không phải từ số lượng người đăng ký.

Các loại gói bộ chia PLC

Loại gói xác định vị trí và cách thức cài đặt bộ chia. Trong triển khai tại hiện trường, việc chọn sai gói sẽ gây ra nhiều rắc rối về bảo trì hơn là chọn sai tỷ lệ phân chia. Mỗi hệ số dạng phục vụ một môi trường cài đặt cụ thể:

• Bộ chia PLC sợi trần- dạng nhỏ gọn nhất, với các sợi lộ ra 250 μm. Được sử dụng bên trong các hộp nối hoặc vỏ trên không, nơi bộ chia sẽ được ghép nối-vào nhà máy cáp. Chi phí thấp nhất nhưng yêu cầu nối có tay nghề cao và không có đầu nối tiện lợi.
• Bộ chia PLC không khối- được bảo vệ nhiều hơn một chút với các bím tóc được đệm chặt 900 μm. Phù hợp bên trong các hộp phân phối nhỏ gọn và vỏ thiết bị đầu cuối nơi việc kết nối được xử lý riêng biệt.
• Bộ chia PLC PLC- được đặt trong một hộp nhựa ABS chống cháy-với các bím tóc-được kết nối tại nhà máy. Gói phổ biến nhất dành cho tủ trong nhà thông thường, ODF và khung phân phối. Dễ dàng xử lý, cài đặt và thay thế.
• Bộ chia PLC hộp LGX- một băng cassette mô-đun phù hợp với khung gầm LGX tiêu chuẩn hoặc kệ giá 19 inch. Được ưu tiên để quản lý sợi có cấu trúc trong các văn phòng trung tâm hoặc phòng thiết bị có nhiều bộ chia được sắp xếp trên một giá.
• Bộ chia PLC gắn trên giá- một bộ giá đỡ 19-inch hoàn chỉnh tích hợp bộ chia, bộ điều hợp và quản lý cáp trong một khung. Được sử dụng trong việc triển khai văn phòng trung tâm quy mô lớn, nơi hàng chục cổng PON cần được phân chia tập trung.

Logic lựa chọn rất đơn giản: đóng mối nối hoặc hộp trên không → sợi trần hoặc không khối; tủ trong nhà hoặc ODF → ABS; giá văn phòng trung tâm → LGX hoặc giá treo. Sai lầm cần tránh là chỉ chọn dựa trên đơn giá - một bộ chia sợi trần rẻ hơn trong tủ yêu cầu vá lại- thường xuyên sẽ tốn nhiều nhân công hơn trong suốt vòng đời của mạng.
 

Bộ chia PLC và Bộ chia FBT: Khi nào nên sử dụng cái nào

PLC và FBT là hai công nghệ được sử dụng để chế tạo bộ chia quang. Cả hai đều thụ động, nhưng đặc điểm hiệu suất và chi phí của chúng khác nhau đáng kể ở tỷ lệ phân chia cao hơn.

Quy tắc quyết định thực tế: nếu việc triển khai được thực hiệnPhân phối truy cập dựa trên PON-ở bất kỳ tỷ lệ nào từ 1×8 trở lên, PLC là công nghệ tiêu chuẩn. FBT chỉ là lựa chọn tốt hơn ở tỷ lệ phân chia rất thấp (1×2, 1×4) trong đó chi phí đơn vị thấp hơn vượt xa các hạn chế về hiệu suất của nó. Chỉ so sánh cả hai theo giá mà không xem xét tính đồng nhất, hỗ trợ bước sóng và khả năng mở rộng dẫn đến các quyết định kém -, đặc biệt là trong các mạng có thể cần nâng cấp tỷ lệ phân chia sau này.

Cách chọn bộ chia PLC phù hợp

Việc chọn bộ chia PLC là một quy trình gồm-bước bắt đầu từ các ràng buộc của mạng và hướng tới đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm - chứ không phải ngược lại. Trình tự lựa chọn đáng tin cậy nhất là: ngân sách năng lượng quang → tỷ lệ phân chia → gói và đầu nối → xác minh bảng dữ liệu. Bắt đầu từ danh mục sản phẩm hoặc thương hiệu ưa thích, thay vì từ ngân sách liên kết, là nguyên nhân phổ biến nhất dẫn đến việc lựa chọn bộ chia không khớp trong trường.

Bước 1: Tính toán ngân sách năng lượng quang đầu tiên

Bắt đầu ở đây, không phải với số lượng người đăng ký. Xác định loại bộ thu phát OLT (B+=28 dB, C+=32 dB, C++=35 dB), trừ đi độ suy giảm sợi ước tính và tổn thất đầu nối/mối nối từ tổng ngân sách và phần còn lại là tổn thất chèn bộ chia tối đa mà liên kết có thể chịu đựng. Con số đó hạn chế tỷ lệ phân chia nào khả thi. Một lỗi lập kế hoạch phổ biến là chọn bộ chia 1×64 vì cần phục vụ 60 thuê bao mà không kiểm tra xem liệu tổn hao chèn 21 dB cộng với tổn hao sợi và đầu nối có thực sự phù hợp với ngân sách hiện có hay không.

Bước 2: Tỷ lệ phân chia phù hợp với Kiến trúc triển khai

Với ngân sách tổn thất được thiết lập, hãy khớp tỷ lệ với kế hoạch mạng:

• 1×4 hoặc 1×8Phân phối cấp độ tòa nhà -- hoặc các giai đoạn riêng lẻ trong kiến ​​trúc xếp tầng (hai{2}}giai đoạn) trong đó giai đoạn đầu tiên 1×4 cung cấp dữ liệu cho một số giai đoạn 1×8 giây.
• 1×16Khu dân cư có mật độ - trung bình-hoặc giai đoạn thứ hai sau phần phân chia chính 1×2.
• 1×32- tỷ lệ được triển khai rộng rãi nhất trong GPON FTTH tiêu chuẩn. Hoạt động với Loại B+ hoặc C+ trên khoảng cách lên tới ~15 km.
• 1×64- chỉ các kịch bản có mật độ-cao; yêu cầu Loại C+ trở lên và thời gian chạy sợi ngắn hơn.

Yếu tố tăng trưởng: nếu nhu cầu hiện tại gợi ý 1×16 nhưng diện tích sẽ tăng lên thì việc triển khai 1×32 ngay bây giờ với các cổng chưa sử dụng thường rẻ hơn so với việc-nối lại sau này.

Bước 3: Ghép gói và trình kết nối với trang cài đặt

Bước này là nơi các vấn đề hiện trường thường bắt nguồn nhất. Xác định loại vỏ bọc vật lý - đóng mối nối, tủ phân phối, ODF hoặc giá đỡ - và chọn định dạng gói tương ứng (xem phần loại gói ở trên để biết ánh xạ). Đồng thời, hãy xác nhận loại đầu nối: SC/APC là tiêu chuẩn trong GPON vì lớp đánh bóng góc cạnh làm giảm phản xạ ngược-quan trọng đối với lớp phủ video ở bước sóng 1550 nm. Nếu việc triển khai sử dụngĐầu nối LCđể có mật độ cổng cao hơn, hãy kiểm tra xem dây nối của bộ chia và bảng điều khiển bộ chuyển đổi có khớp nhau không. Đồng thời, hãy quyết định xem bím tóc sợi-được kết nối sẵn hay sợi-trần phù hợp hơn với phương pháp cài đặt - được-kết nối trước để triển khai nhanh hơn, sợi-trần sẽ linh hoạt hơn nếu các tiêu chuẩn của đầu nối có thể thay đổi.

Bước 4: Xác minh thông số kỹ thuật đối với bảng dữ liệu

Trước khi đặt hàng, hãy kiểm tra các thông số này dựa trên dữ liệu được công bố của nhà sản xuất:

• Mất chèn- không được vượt quá các giá trị trong bảng ở trên đối với tỷ lệ phân chia đã chọn.
• Tính đồng nhất- chênh lệch tổn thất chèn tối đa giữa hai cổng đầu ra bất kỳ; phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 dB mỗiTelcordia GR-1209-COREtiêu chuẩn.
• Mất mát trở lại- Lớn hơn hoặc bằng 55 dB đối với APC, Lớn hơn hoặc bằng 50 dB đối với UPC. Để biết thêm về hai số liệu này, hãy xem hướng dẫn của chúng tôi vềmất chèn so với mất mát trả lại.
• Bước sóng hoạt động- 1260–1650 nm để hỗ trợ toàn bộ- băng tần GPON + lớp phủ video.
• Phạm vi nhiệt độ- −40 độ đến +85 độ đối với việc triển khai được xếp hạng ngoài trời-.
• Sự tuân thủ- Telcordia GR-1209-CORE (hiệu suất) và GR-1221-CORE (độ tin cậy lâu dài).

Nếu nhà cung cấp không thể cung cấp các giá trị biểu dữ liệu về tính đồng nhất và tổn thất trả về - chứ không chỉ tổn thất chèn - hãy coi đó là cờ đỏ. Mạng được thiết kế với giả định tuổi thọ FTTH 25 năm yêu cầu các thành phần đủ tiêu chuẩn về độ tin cậy chứ không chỉ hoạt động tại thời điểm lắp đặt.
 

Câu hỏi thường gặp về Bộ chia PLC

Bộ chia PLC thụ động hay chủ động?

Thụ động. Nó phân phối tín hiệu quang mà không cần nguồn điện, đó là lý do tại sao nó là thành phần cốt lõi của mạng quang thụ động.

Suy hao chèn của bộ chia PLC 1×32 là gì?

Suy hao chèn tối đa thường là 17,0 dB trên mỗi Telcordia GR-1209-CORE. Giá trị thực tế từ các nhà sản xuất chất lượng thường thấp hơn một chút (khoảng 15,5–16,5 dB), tùy thuộc vào thiết kế chip và chất lượng đầu nối.

Sự khác biệt giữa bộ chia PLC và bộ chia quang là gì?

"Bộ chia quang" là thuật ngữ chung bao gồm cả công nghệ PLC và FBT. Bộ chia PLC là loại cụ thể dựa trên chế tạo ống dẫn sóng phẳng. Trong ngữ cảnh mạng PON, "bộ chia quang" hầu như luôn có nghĩa là bộ chia PLC.

Bộ chia PLC có thể được sử dụng ngoài trời không?

Đúng. Bộ chia PLC được xếp hạng từ −40 độ đến +85 độ được thiết kế cho cả môi trường trong nhà và ngoài trời. Để sử dụng ngoài trời, các gói sợi trần hoặc không có khối thường được lắp đặt bên trong các hộp nối được xếp hạng IP{4}}hoặc các hộp phân phối chịu được thời tiết.

Bộ chia PLC nào tốt nhất cho GPON FTTH?

Cấu hình phổ biến nhất cho GPON FTTH tiêu chuẩn là bộ chia PLC cân bằng 1 × 32 với đầu nối SC/APC. Loại gói phụ thuộc vào vị trí lắp đặt: ABS dành cho tủ phân phối, LGX dành cho thiết lập trên giá-, sợi trần để đóng mối nối.

Tôi nên kiểm tra những gì trên bảng dữ liệu trước khi mua?

Xác minh mức suy hao chèn tối đa đối với tỷ lệ phân chia, độ đồng đều đầu ra ( Nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 dB), suy hao phản hồi ( Lớn hơn hoặc bằng 55 dB đối với APC), phạm vi bước sóng hoạt động (1260–1650 nm), phạm vi nhiệt độ và mức độ tuân thủ Telcordia GR-1209/GR-1221.

Phần kết luận

Bộ chia PLC là một thiết bị đơn giản với công việc đơn giản: chia một tín hiệu quang thành nhiều đường dẫn để một sợi quang có thể phục vụ nhiều thuê bao. Tuy nhiên, việc chọn đúng yêu cầu trước tiên phải làm việc thông qua quỹ quang - trình tự cụ thể, sau đó là tỷ lệ phân chia, sau đó là gói và trình kết nối, sau đó xác minh biểu dữ liệu. Bỏ qua bất kỳ bước nào hoặc bắt đầu từ biểu mẫu sản phẩm thay vì các ràng buộc mạng là nơi bắt nguồn của hầu hết các lỗi lựa chọn.