Bộ chia quang là gì? Các loại, nguyên tắc làm việc

Bộ tách quang là một thiết bị cáp quang thụ động chia một tín hiệu ánh sáng đến thành hai hoặc nhiều tín hiệu đầu ra, phân phối năng lượng quang qua nhiều đường dẫn sợi mà không cần bất kỳ nguồn điện nào.

Trong mạng GPON hoặc EPON, nó là thành phần tạo nên kiến ​​trúc điểm-đến-đa điểm có thể thực hiện được - một sợi quang rời khỏi văn phòng trung tâm, hàng chục thuê bao được kết nối ở đầu xa. Nếu không có nó, mọi khách hàng sẽ cần một sợi quang chuyên dụng chạy ngược trở lại OLT và tính kinh tế của FTTH sẽ sụp đổ.

Hướng dẫn này bao gồm nguyên tắc hoạt động đằng sau việc phân tách quang học, những-sự khác biệt thực tế giữa công nghệ PLC và FBT, thông số hiệu suất thực sự quan trọng trong quá trình mua sắm và lời khuyên-dựa trên kịch bản để chọn bộ chia phù hợp. Nếu bạn đã triển khai cơ sở hạ tầng PON hoặc đang lên kế hoạch xây dựng mới, các chi tiết ở đây sẽ giúp bạn đỡ đau đầu ở giai đoạn thiết kế.

Bộ chia quang hoạt động như thế nào?

Vật lý rất đơn giản. Khi ánh sáng truyền qua sợi quang đơn mode, phần lớn năng lượng vẫn ở lõi 9 µm - nhưng không phải toàn bộ năng lượng. Một phần nhỏ rò rỉ vào tấm ốp. Đưa hai lõi sợi quang đến đủ gần nhau và năng lượng rò rỉ đó bắt đầu kết nối từ lõi này sang lõi kia. Hiện tượng ghép nối phù du này là cơ sở cho mọi sự phân tách sợi thụ động.

Trong bộ chia sản xuất, thiết bị lấy một tín hiệu đầu vào và phân phối lại công suất quang trên nhiều cổng đầu ra theo tỷ lệ xác định. Hãy nghĩ đến bộ chia 1×4: một sợi đi vào, bốn sợi đi ra, mỗi sợi mang khoảng một phần tư công suất tín hiệu ban đầu. Không có thiết bị điện tử, không có nguồn điện bên ngoài - chỉ có hình học ống dẫn sóng thực hiện công việc. Đó là lý do tại sao các thành phần này được gọi là bộ tách quang thụ động.

Đây là nơi nó trở nên thiết thực. Mỗi lần phân chia đều tiêu tốn năng lượng quang học của bạn. Chia 1×2 tiêu thụ khoảng 3,5 dB. Vào thời điểm bạn đạt tới 1×32, bạn đang xem xét tổn hao lý thuyết ở phía bắc 15 dB - và đó là trước khi bạn thêm tổn hao đầu nối, độ suy giảm sợi và các điểm nối. Trong hầu hết các đợt triển khai FTTH, bộ chia cuối cùng trở thành nguồn gây tổn thất lớn nhất trong ngân sách liên kết. Việc lấy sai tỷ lệ phân chia có nghĩa là lãng phí các cổng OLT hoặc gặp phải sự cố về nguồn điện ở các ONU ở xa.

Bộ chia PLC so với Bộ chia FBT: Điều gì thực sự quan trọng

Mọi bộ chia quang trên thị trường đều sử dụng một trong hai công nghệ sản xuất và việc lựa chọn giữa chúng không phải là cái nào "tốt hơn" mà là cái nào phù hợp với việc triển khai cụ thể của bạn.

Bộ chia côn nhị phân hợp nhất (FBT)

FBT là cách tiếp cận cũ hơn. Hai hoặc nhiều sợi được bó lại với nhau, đun nóng và kéo căng cho đến khi lõi hợp nhất. Trong quá trình giảm dần, các kỹ thuật viên sẽ theo dõi tỷ lệ ghép trong thời gian thực và dừng lại khi đạt đến mức phân chia mục tiêu. Kết quả là một thiết bị đơn giản, đã được chứng minh có chi phí sản xuất - thấp hơn, đặc biệt ở số lượng phân chia thấp như 1×2 hoặc 1×4.

Sự đánh đổi xuất hiện ở quy mô lớn. Khi bạn vượt quá 1×8, bộ chia FBT gặp khó khăn với tính đồng nhất đầu ra: một số cổng nhận được nhiều năng lượng hơn đáng kể so với các cổng khác. Tỷ lệ thất bại cũng tăng cao. Hỗ trợ bước sóng được giới hạn ở 850 nm, 1310 nm và 1550 nm - đối với PON cơ bản nhưng là hạn chế nếu bạn cần khả năng tương thích toàn bộ{9}}phổ. Và phạm vi nhiệt độ hoạt động (-5 độ đến 75 độ) loại trừ chúng đối với tủ ngoài trời ở những vùng có mùa đông khắc nghiệt hoặc nhiệt độ sa mạc.

Bộ chia mạch sóng ánh sáng phẳng (PLC)

Bộ tách PLC được sản xuất bằng cách sử dụng mạch dẫn sóng in thạch bản bán dẫn - được khắc trên nền thủy tinh silica với độ chính xác tương tự được sử dụng trong chế tạo chip. Kết quả là đầu ra chặt chẽ, đồng đều trên mọi cổng, ngay cả ở số lượng phân chia cao.Bộ chia sợi quang PLChỗ trợ toàn bộ dải bước sóng 1260–1650 nm, bao phủ mọi bước sóng PON tiêu chuẩn cộng với băng tần 1550 nm được sử dụng cho lớp phủ video RF và cửa sổ 1625 nm được sử dụng để giám sát đường truyền.

Do quá trình phân tách xảy ra trên một chip duy nhất nên các thiết bị PLC có kích thước lên tới 1×64 hoặc 2×64 mà không cần phóng to kích thước. Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng hơn (-40 độ đến 85 độ, theo yêu cầu thử nghiệm của Telcordia GR-1209-CORE) khiến chúng trở thành lựa chọn mặc định cho mọi hoạt động lắp đặt ngoài trời hoặc môi trường không được kiểm soát. Chi phí trên mỗi đơn vị cao hơn FBT, nhưng đối với bất kỳ thứ gì trên mức chia 1×4, PLC là thông số mà hầu hết các nhà quy hoạch mạng có kinh nghiệm đều chỉ định - và vì lý do chính đáng.

So sánh nhanh

Ngưỡng hiệu suất được tham chiếu ở trên dựa trên các tiêu chuẩn Telcordia GR-1209-CORE và GR-1221-CORE, tiêu chuẩn xác định các yêu cầu về độ tin cậy và hiệu suất quang học cho các thành phần quang thụ động được sử dụng trong mạng viễn thông.

Thông số hiệu suất chính cần kiểm tra trước khi mua

Các bảng thông số kỹ thuật có thể dày đặc nhưng năm tham số quan trọng nhất - và việc bỏ qua bất kỳ tham số nào trong số chúng trong quá trình mua sắm là một sai lầm dẫn đến lỗi trường thực tế:

• Mất chèn:Bộ chia tiêu thụ bao nhiêu năng lượng quang. Bộ chia PLC 1×8 được chế tạo tốt sẽ có mức âm thanh Nhỏ hơn hoặc bằng 10,5 dB; a 1×32 ở mức Nhỏ hơn hoặc bằng 17,5 dB. Các ngưỡng này đến từ GR-1209-CORE Bảng 2. Nếu bảng dữ liệu của nhà cung cấp hiển thị các giá trị cao hơn đáng kể so với các giá trị này, thì ngân sách liên kết của bạn sẽ không bị đóng lại.
• Trả lại tổn thất:Năng lượng phản xạ ngược về nguồn. Đối với bộ chia kết thúc SC/APC-(tiêu chuẩn trong GPON), suy hao phản hồi phải lớn hơn hoặc bằng 55 dB. Suy hao phản hồi kém gây ra nhiễu máy thu OLT và làm giảm chất lượng tín hiệu ngược dòng.
• Tính đồng nhất:Khoảng cách giữa cổng đầu ra tốt nhất và tồi tệ nhất. Bất cứ mức nào trên 1,5 dB có nghĩa là một số thuê bao đang nhận được tín hiệu yếu hơn đáng kể. Trong quá trình triển khai 1×32 hoặc 1×64, tính đồng nhất chặt chẽ không phải là tùy chọn - mà chính là yếu tố giúp người đăng ký ở xa nhất của bạn trực tuyến.
• Bước sóng hoạt động:Mạng PON cần vùng phủ sóng băng thông 1260–1650 nm. Đây là điều không thể-thương lượng nếu bạn đang chạy GPON (1490/1310 nm) với lớp phủ video (1550 nm) hoặc dự định thêm dịch vụ XGS-PON (xuống 1577 nm) trên cùng một sợi quang.
• Chỉ đạo:Đo cách ly nhiễu xuyên âm giữa các cổng đầu ra. Mục tiêu Lớn hơn hoặc bằng 55 dB. Tính định hướng thấp có nghĩa là các tín hiệu của người đăng ký có thể truyền vào nhau - một vấn đề thực sự khi phân chia mật độ-cao.

Chọn bộ chia theo kịch bản triển khai

Bộ chia "đúng" phụ thuộc hoàn toàn vào nơi nó sẽ đi và những gì nó cần làm. Đây là cách mà quyết định thường diễn ra trong thực tế:

Dự án FTTH nhỏ (dưới 50 căn nhà): A Bộ chia PLC 1×8trong hộp ABS là công việc chính ở đây. Nó giúp quản lý tổn thất chèn, đặt vừa trong hộp phân phối ngoài trời tiêu chuẩn và có chỗ để phát triển nếu vùng lân cận mở rộng. Đối với các cụm nhỏ nhất - chẳng hạn, bốn ngôi nhà trong một khu vực - một FBT 1×4 có thể hoạt động nếu ngân sách là hạn chế chính.

MDU đô thị dày đặc (tòa nhà chung cư, tháp văn phòng):Sử dụng PLC 1×32 trong băng LGX hoặc hệ số dạng giá đỡ-giá đỡ 1U. Mật độ cổng đóng vai trò quan trọng trong tủ đứng nơi không gian chật hẹp. Đảm bảo bộ chia được-kết nối trước với SC/APC để tăng tốc độ cài đặt trường -, việc ghép nối trường trong một ống đứng đông đúc sẽ bị chậm và{8}}dễ xảy ra lỗi.

Tủ ngoài trời:PLC là bắt buộc. Chỉ riêng chu kỳ nhiệt độ sẽ làm suy giảm bộ chia FBT theo thời gian. ABS-được đóng gói hoặc không có khốibộ chia sợi quangđược đánh giá từ -40 độ đến 85 độ là tiêu chuẩn ở đây. Chỉ định vỏ bọc được xếp hạng IP65 nếu tủ tiếp xúc với thời tiết.

Liên kết đường dài hoặc{0}}nông thôn:Mất chèn là hạn chế. Mỗi dB đều được tính khi ONU cách OLT 15–20 km. Sử dụng tỷ lệ phân chia thấp nhất mà vẫn đáp ứng được số lượng người đăng ký của bạn và xem xét các bộ chia không cân bằng sẽ phân bổ nhiều quyền lực hơn cho người dùng ở xa nhất. 1×16 thường là mức trần thực tế cho các nhịp ở nông thôn - được đẩy lên 1×32 và bạn có nguy cơ giảm xuống dưới độ nhạy của máy thu ở đầu xa.

Văn phòng trung tâm hoặc trung tâm dữ liệu: Bộ chia PLC được gắn trên giá-trong vỏ 1U được xây dựng cho môi trường này. Chúng trượt vào giá đỡ 19-inch tiêu chuẩn, sử dụng dây vá-chấm dứt trước và cho phép bảo trì{10}}trao đổi nóng mà không làm ảnh hưởng đến các mạch lân cận. Đối với các kệ tổng hợp PON phục vụ hàng trăm thuê bao, cấu hình 2×32 hoặc 2×64 với đầu vào kép cung cấp khả năng dự phòng chuyển đổi dự phòng mà SLA cấp nhà cung cấp dịch vụ yêu cầu.

Những sai lầm phổ biến gây tốn thời gian và tiền bạc

Một số mẫu xuất hiện lặp đi lặp lại trong quá trình triển khai tại hiện trường. Phân tách quá mức là trường hợp thường xuyên xảy ra nhất: các kỹ sư chỉ định 1×32 vì họ muốn có khoảng trống dung lượng nhưng ngân sách liên kết không thể hỗ trợ nó ở khoảng cách cần thiết. Kết quả là các ONU cận biên sẽ ngừng hoạt động khi nhiệt độ thay đổi hoặc đầu nối bị lão hóa. Luôn chạy tính toán ngân sách điện năng trước - sau đó chọn tỷ lệ phân chia.

Kết nối không khớp là một cái khác. Việc trộn lẫn SC/UPC và SC/APC trong cùng một đường dẫn PON sẽ tạo ra các điểm phản xạ làm giảm hiệu suất. Nghe có vẻ cơ bản nhưng nó xảy ra thường xuyên ở những công trường lớn có nhiều đội lắp đặt. Cách khắc phục rất đơn giản: chuẩn hóa SC/APC trên toàn bộ nhà máy bên ngoài. Đảm bảo bộ chia, dây nối vàsợi đơn chế độcơ sở hạ tầng đều phù hợp.

Cuối cùng, bỏ qua thông số kỹ thuật đồng nhất. Trên lý thuyết, bộ chia giá rẻ có độ đồng đều 2,5 dB và bộ chia chất lượng có độ đồng đều 1,0 dB có vẻ tương tự nhau. Trong thực tế, khoảng cách 1,5 dB đó có nghĩa là một thuê bao trên mạng 1×32 của bạn có thể nhận được một nửa công suất quang của thuê bao khác. Trong khoảng cách 10–15 km, sự khác biệt đó quyết định ai duy trì kết nối và ai không.

Bộ chia quang được sử dụng ở đâu

Viễn thông vẫn là ứng dụng chiếm ưu thế. Trong kiến ​​trúc GPON hoặc XGS-PON, các bộ chia nằm giữa OLT tại văn phòng trung tâm và ONU tại cơ sở của khách hàng, cho phép một sợi quang phục vụ 32 hoặc 64 điểm cuối. Mô hình điểm-tới{6}}đa điểm này là xương sống của băng thông rộng dân dụng, cáp quang dành cho doanh nghiệp và phân phối CATV trên toàn thế giới.

Ngoài viễn thông, việc triển khai mạng LAN quang thụ động (POL) dành cho doanh nghiệp sử dụng bộ chia để giảm số lượng bộ chuyển mạch hoạt động trong các tòa nhà trong khuôn viên trường - một đường trục sợi đơn thay thế các tầng cáp đồng và bộ chuyển mạch Ethernet. Các cơ sở công nghiệp định tuyến bộ chia thông qua mạng cảm biến, tận dụng khả năng chống nhiễu điện từ của sợi quang. Thiết lập kiểm tra và đo lường sử dụng bộ chia vòi để giám sát lưu lượng truy cập trực tiếp mà không bị gián đoạn dịch vụ.

Điều gì tiếp theo cho công nghệ Splitter

Việc thúc đẩy 10G-PON (XGS-PON, 50G-PON) và truy cập đa bước sóng-hội tụ đang nâng cao hiệu suất của bộ chia. Các nhà khai thác-hiện có GPON và XGS-PON trên cùng một sợi quang cần các bộ tách có suy hao chèn phẳng trên toàn bộ cửa sổ 1260–1650 nm - bất kỳ biến thể phụ thuộc bước sóng- nào cũng có thể làm nghiêng một liên kết cận biên qua rìa. Công nghệ PLC xử lý tốt việc này; FBT thì không.

Sự phân chia không cân bằng đang đạt được sức hút thực sự. Thay vì xử lý mọi đầu ra như nhau, bộ chia không cân bằng sẽ phân bổ nguồn điện một cách bất đối xứng - nhiều hơn cho những người dùng ở xa hoặc có nhu cầu{2} cao, ít hơn cho những người dùng ở gần. Điều này cải thiện việc sử dụng cổng và có thể loại bỏ nhu cầu sử dụng bộ khuếch đại quang trong các trường hợp-phạm vi tiếp cận mở rộng.

Về phía sản xuất, mật độ chip PLC tiếp tục được cải thiện. Bộ chia hỗ trợ 1×128 trên một chip đã được đưa vào sản xuất, đẩy tỷ lệ số người đăng ký trên-mỗi-OLT-cổng cao hơn và giảm chi phí cho mỗi hộ gia đình được kết nối trong các tòa nhà cáp quang quy mô lớn-.

Câu hỏi thường gặp