Nếu bạn đã từng thiết kế hoặc lắp đặt mạng PON, hệ thống phân phối CATV hoặc vòi giám sát cáp quang thì bạn đã sử dụng bộ ghép cáp quang. Và nếu bạn chọn sai một - sai tỷ lệ phân chia, sai công nghệ, sai cửa sổ bước sóng - thì bạn sẽ gặp khó khăn khi phát hiện ra rằng những người đăng ký ở cuối đường truyền không có tín hiệu hoặc các chỉ số OTDR của bạn không có ý nghĩa.
Bộ ghép sợi quang là thiết bị thụ động phân tách, kết hợp hoặc phân phối lại tín hiệu quang. Chúng nghe có vẻ đơn giản. Quá trình lựa chọn thì không. Hướng dẫn này đề cập đến cách hai công nghệ sản xuất chính thực sự khác nhau về hiệu suất, cách tính toán mức tổn thất cho tỷ lệ phân chia cụ thể của bạn và cách chọn bộ ghép nối phù hợp cho FTTH, giám sát trung tâm dữ liệu, CATV và các ứng dụng thử nghiệm.
Bộ ghép nối sợi quang thực sự hoạt động như thế nào
Bộ ghép sợi quang lấy tín hiệu quang từ một hoặc nhiều sợi đầu vào và phân phối nó đến hai hoặc nhiều sợi đầu ra - hoặc ngược lại. Tín hiệu vẫn ở trong miền quang toàn bộ thời gian. Không có chuyển đổi điện. Không cần nguồn điện. Đó là lý do tại sao chúng được gọi là thiết bị thụ động.
Điểm mấu chốt: tách ánh sáng có nghĩa là phân chia sức mạnh. Mỗi khi bạn chia tín hiệu, mỗi cổng đầu ra sẽ nhận được ít năng lượng hơn đầu vào. Tỷ lệ phân chia 1×2 50/50 hoàn hảo mang lại cho mỗi đầu ra chính xác một nửa công suất đầu vào -, tức là mức tổn thất tối thiểu 3,0 dB trên mỗi cổng đầu ra, hoàn toàn là từ nguyên lý vật lý của việc phân chia năng lượng. Các thiết bị trong thế giới thực-thêm một lượng tổn hao nhỏ vượt quá mức tối thiểu theo lý thuyết đó.
Sự mất mát này được tích lũy. Việc chia 1×4 tốn ít nhất 6,0 dB. 1×8 có giá 9,0 dB. 1×32 có giá 15,0 dB. Hiểu được điều này là nền tảng của mọi quyết định lựa chọn bộ ghép nối - nếu ngân sách liên kết của bạn không thể bù đắp được tổn thất phân chia thì không có bộ ghép nối nào trên thế giới có thể giúp mạng hoạt động được.
FBT so với PLC: Hai công nghệ quan trọng
Có nhiều cách để sản xuất bộ ghép nối sợi quang, nhưng trên thực tế, hai công nghệ chiếm ưu thế: FBT (Fused Biconical Taper) và PLC (Planar Lightwave Circuit).
Bộ ghép nối FBT
Bộ ghép FBT được tạo ra bằng cách xoắn hai hoặc nhiều sợi trần lại với nhau, sau đó làm nóng và kéo căng (nung chảy và làm thon) mối nối cho đến khi các lõi sợi đủ gần để ánh sáng kết hợp giữa chúng. Tỷ lệ phân chia được kiểm soát bởi độ dài và mức độ côn.
Điểm mạnh:
- Chi phí thấp hơn cho số lượng cổng thấp (1×2, 1×4, 2×2)
- Có thể điều chỉnh theo tỷ lệ phân chia không bằng nhau (ví dụ: 10/90, 20/80, 30/70) một cách dễ dàng và rẻ tiền
- Hiệu suất tốt trong cửa sổ bước sóng hẹp
- Kích thước gói nhỏ để chia tách đơn giản
Hạn chế:
- Tính đồng nhất giảm khi số lượng cổng tăng - FBT 1×8 có sự phân bổ điện năng không đồng đều đáng chú ý trên các đầu ra
- Suy hao-phụ thuộc vào bước sóng: hiệu suất ở 1310 nm và 1550 nm có thể khác nhau đáng kể trừ khi được chỉ định là cửa sổ-kép
- Thực tế bị giới hạn ở mức tối đa 1×32, với độ đồng đều kém vượt quá 1×8
- Mỗi giai đoạn phân chia bổ sung là một điểm nối hợp nhất riêng biệt, làm tăng tổn thất dư thừa tích lũy
Tốt nhất cho:bộ ghép nối vòi để giám sát (90/10, 95/5), phân phối CATV nhỏ, bộ ghép 2×2 hai chiều, phân chia số lượng-nhạy cảm-chi phí thấp.
Bộ chia PLC
Bộ chia PLCsử dụng kỹ thuật in thạch bản bán dẫn để khắc các mạch dẫn sóng quang học lên đế thủy tinh silica. Sự phân tách xảy ra trên một con chip - hãy coi nó như một bảng mạch quang nhỏ. Mảng sợi đầu vào và đầu ra được liên kết với chip.
Điểm mạnh:
- Tính đồng nhất tuyệt vời trên tất cả các cổng đầu ra - PLC 1×32 cung cấp năng lượng gần như giống nhau cho mọi cổng
- Băng rộng theo thiết kế: hoạt động trên dải tần 1260–1650 nm mà không có sự thay đổi phụ thuộc vào bước sóng-
- Chia tỷ lệ hiệu quả với số lượng cổng cao (1×64, 2×64)
- Nhỏ gọn cho tỷ lệ phân chia cao - PLC 1×32 chỉ lớn hơn FBT 1×4 một chút
- Độ ổn định lâu dài và hiệu suất nhiệt độ-tốt hơn
Hạn chế:
- Chi phí cao hơn FBT khi số lượng cổng thấp (1×2, 1×4)
- Kém linh hoạt hơn đối với các tỷ lệ phân chia không đồng đều tùy chỉnh - hầu hết các bộ chia PLC đều chỉ được phân chia bằng nhau-
- Suy hao chèn tối thiểu cao hơn một chút ở mức 1×2 so với FBT (thường là 3,8 dB so với. 3.4 dB)
Tốt nhất cho:GPON/XGS-Triển khai PON FTTH (1×8, 1×16, 1×32, 1×64), bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu phân phối điện đồng đều, hệ thống băng rộng mang nhiều bước sóng.
Sự so sánh
| tham số | Khớp nối FBT | Bộ chia PLC |
|---|---|---|
| Công nghệ | Côn sợi hợp nhất | Ống dẫn sóng in thạch bản trên chip silica |
| Cổng tối đa thực tế | 1×32 (tối ưu 1×8) | 1×64 (hoặc 2×64) |
| Tính đồng nhất (1×8) | Biến thiên ±1,0–2,0 dB | Biến thiên ±0,5–0,8 dB |
| Phạm vi bước sóng | Cửa sổ đơn hoặc kép (1310/1550 nm) | Băng rộng 1260–1650 nm |
| Tỷ lệ chia không đều | Dễ dàng và rẻ tiền (10/90, 20/80, v.v.) | Thứ tự khó khăn/tùy chỉnh |
| Nhiệt độ hoạt động | -20 độ đến +70 độ điển hình | -40 độ đến +85 độ điển hình |
| Chi phí (1×2) | $ | $$ |
| Chi phí (1×32) | $$$ (FBT xếp tầng) | $$ (chip đơn) |
Điểm giao nhau là khoảng 1 × 8. Dưới mức đó, FBT thường rẻ hơn. Trên hết, PLC thắng cả về tính đồng nhất và chi phí.
Tỷ lệ chia và thua: Phép toán bạn cần
Mỗi bộ ghép/bộ chia đều có tổn thất chèn tối thiểu theo lý thuyết được xác định bằng tỷ lệ phân chia. Đây là bảng tham khảo:
| Tỷ lệ chia | Mất mát tối thiểu lý thuyết | Mất PLC điển hình | Mất FBT điển hình |
|---|---|---|---|
| 1×2 | 3,0dB | 3,2–3,8 dB | 3,2–3,6 dB |
| 1×4 | 6,0 dB | 6,5–7,2 dB | 6,5–7,5 dB |
| 1×8 | 9,0dB | 9,5–10,5 dB | 10,0–12,0 dB |
| 1×16 | 12,0dB | 12,5–13,5 dB | 13,5–16,0 dB |
| 1×32 | 15,0 dB | 15,5–17,0 dB | 17,0–21,0 dB |
| 1×64 | 18,0dB | 18,5–21,0 dB | Không thực tế |
Lưu ý rằng tổn thất FBT phân kỳ khỏi PLC như thế nào khi số lượng cổng tăng lên. Ở 1×32, bộ ghép FBT có thể kém hơn 4–5 dB so với PLC -, đó là sự khác biệt giữa liên kết FTTH đang hoạt động và liên kết đã chết.
-Ví dụ thực tế trên thế giới: Ngân sách liên kết GPON FTTH
Hệ thống GPON tiêu chuẩn (ITU{0}}T G.984) có dải quang tối đa là 28 dB giữa OLT và ONT. Đây là cách triển khai 1×32 điển hình:
| Thành phần | Sự mất mát |
|---|---|
| Bộ chia PLC (1×32) | 17,0dB |
| Sợi trung chuyển (10 km × 0,35 dB/km) | 3,5dB |
| Sợi phân phối (2 km × 0,35 dB/km) | 0,7dB |
| Đầu nối SC APC(6 cặp × 0,3 dB) | 1,8dB |
| Điểm nối (4 × 0,1 dB) | 0,4dB |
| Tổng cộng | 23,4dB |
| Ký quỹ còn lại | 4,6dB |
Biên độ 4,6 dB đó gây ra sự lão hóa, sự thay đổi nhiệt độ và các mối nối trong tương lai. Nếu bạn đã sử dụng bộ ghép FBT ở mức 21 dB thay vì PLC ở mức 17 dB thì mức 27,4 dB - của bạn sẽ gần đến giới hạn 28 dB với biên độ chỉ 0,6 dB một cách nguy hiểm. Một đầu nối bẩn và bạn sẽ bị loại.
Đây là lý do tại sao mọi nhà khai thác FTTH đều sử dụng bộ chia PLC cho 1 × 16 trở lên. Ngân sách tổn thất không tha thứ cho khoản lỗ vượt quá FBT ở tỷ lệ phân chia cao.
Hình dạng khớp nối và mục đích sử dụng của chúng
Ngoài tỷ lệ phân chia và công nghệ, các bộ ghép còn có các cấu hình tôpô khác nhau:
Khớp nối chữ Y (1×2):Cách chia đơn giản nhất. Một đầu vào, hai đầu ra. Được sử dụng để khai thác tín hiệu, đường dẫn dự phòng và giám sát hai chiều. Có sẵn dưới dạng FBT hoặc PLC.
Khớp nối T (phân chia không đều):1×2 với sự phân bố không đồng đều có chủ ý - 90/10, 80/20, 70/30. Hầu như luôn luôn là FBT. Được sử dụng để giám sát vòi khi bạn muốn lấy mẫu một phần nhỏ tín hiệu mà không làm giảm đáng kể công suất đường dẫn chính.
Khớp nối X (2×2):Hai đầu vào, hai đầu ra. Chức năng như cả bộ chia và bộ kết hợp đồng thời. Cần thiết cho giao tiếp hai chiều qua một sợi quang và để xây dựng các cảm biến giao thoa kế. Luôn luôn FBT.
Khớp nối sao (N×N):Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra với mức phân bổ bằng nhau. Được sử dụng trong cấu trúc liên kết mạng LAN cũ và một số mạng cảm biến. Ngày nay ít phổ biến hơn.
Khớp nối cây (1×N):Một đầu vào cho nhiều đầu ra. Cấu hình phù hợp choBộ chia PLC trong FTTH/PON - 1×8, 1×16, 1×32, 1×64.
Mẹo cài đặt và lựa chọn
Khớp loại trình kết nối với mạng của bạn.Hầu hết các bộ chia FTTH đều kết thúc ởĐầu nối SC APCcho tổn thất lợi nhuận thấp. Các vòi giám sát trung tâm dữ liệu thường sử dụng LC UPC. Phân phối ngoài trời sử dụng bộ chia dạng đuôi lợn (sợi trần) để nối nhiệt hạch. Chỉ định đầu nối tại thời điểm đặt hàng - trường-kết thúc bộ chia PLCbím tóclãng phí thời gian và gây thêm tổn thất.
Không xếp tầng các bộ chia FBT khi bạn có thể sử dụng một PLC duy nhất.Chúng tôi đã thấy những người lắp đặt xây dựng phần chia 1×16 bằng cách xếp tầng bốn giai đoạn của bộ ghép FBT 1×2. Nó hoạt động trên giấy. Trong thực tế, tổn thất tích lũy quá mức từ bốn điểm nối/đầu nối cộng với bốn thiết bị FBT riêng biệt sẽ tiêu tốn ngân sách liên kết. Một bộ chia PLC 1×16 duy nhất thực hiện công việc tương tự trong một thiết bị với tổng tổn thất thấp hơn.
Chọn sự phân chia không đồng đều để theo dõi các vòi.Nếu bạn đang cắm một vòi giám sát cố định vào cáp quang trực tiếp để theo dõi OTDR hoặc nguồn điện, hãy sử dụng bộ ghép FBT 95/5 hoặc 90/10. Đường dẫn chính chỉ mất 0,2–0,5 dB trong khi cổng tap nhận đủ tín hiệu để đo. Đừng sử dụng mức chia 50/50 để giám sát - bạn sẽ cắt giảm một nửa công suất đường dẫn chính mà không có lý do.
Xác minh khả năng tương thích bước sóng.Nếu hệ thống của bạn mang đồng thời 1310 nm, 1490 nm và 1550 nm (điển hình trong GPON có lớp phủ video), hãy sử dụng bộ tách PLC băng rộng chứ không phải FBT một cửa sổ. Bộ ghép nối FBT một cửa sổ-có thể gây tổn hao thêm 1–3 dB ở các bước sóng bên ngoài cửa sổ thiết kế của chúng.
Kiểm tra sau khi cài đặt.Đo tổn thất chèn trên mỗi cổng bộ chia bằng máy đo công suất quang đã hiệu chỉnh. So sánh với bảng thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. Nếu bất kỳ cổng nào vượt quá thông số kỹ thuật hơn 0,5 dB, hãy kiểm tra các đầu nối bẩn hoặc mối nối kém trước khi đổ lỗi cho bộ chia.
Câu hỏi thường gặp
Sự khác biệt giữa bộ ghép, bộ chia và bộ kết hợp là gì?
Tất cả đều là tập hợp con của cùng một họ thiết bị. Bộ chia có một đầu vào và nhiều đầu ra (1×N). Bộ kết hợp có nhiều đầu vào và một đầu ra (N×1) - giống hệt về mặt vật lý với bộ chia được sử dụng ngược lại. Bộ ghép là thuật ngữ chung bao gồm mọi cấu hình: 1×N, N×1, 2×2, N×N.
Tôi có thể sử dụng bộ ghép nối đa chế độ trên sợi quang đơn chế độ không?
Không. Bộ ghép nối-chế độ đơn và chế độ đa chế độ được thiết kế cho các kích thước lõi khác nhau (9 µm so với. 50 µm). Việc sử dụng bộ ghép nhiều chế độ trên sợi quang-chế độ đơn sẽ gây ra tổn thất quá mức do hình dạng ống dẫn sóng không khớp. Luôn khớp khớp nối với loại sợi.
Làm cách nào để chọn giữa FBT và PLC?
Đối với các phần chia 1×2 hoặc 2×2, đặc biệt với các tỷ lệ không bằng nhau, hãy sử dụng FBT - nó rẻ hơn và hoạt động tốt. Đối với 1×8 trở lên hoặc bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu hiệu suất băng rộng (PON đa{8}}bước sóng), hãy sử dụng PLC. Ưu điểm về tính đồng nhất và tổn thất của PLC ở số lượng cổng cao là yếu tố quyết định.
Tôi có thể tìm nguồn hàng loạt bộ chia PLC và bộ ghép FBT ở đâu?
Nhà sản xuất sợi EvoluxBộ chia sợi quang PLC(1×2 đến 1×64, hộp ABS / sợi trần / băng cassette-giá đỡ), bộ ghép nối FBT vàđầu nối cáp quangvới tùy chỉnh OEM và thử nghiệm 100% tại nhà máy.Liên hệ với nhóm của chúng tôiđể biết giá theo số lượng, tỷ lệ phân chia tùy chỉnh và mẫu miễn phí.
