מהו בעצם מפצל סיבים
מפצל סיבים אופטיים הוא רכיב אופטי פסיבי שלוקח אות אור נכנס אחד ומחלק אותו בין שני סיבי פלט או יותר - או, פועל הפוך, משלב מספר כניסות לאחת.בניגוד למכשירים פעילים שצריכים חשמל, מפצל מסתמך רק על התנהגות האור בתוך זכוכית, וזה מה שהופך אותו לזול לפריסה ואמין במקומות שאי אפשר להפעיל או להגיע אליהם בקלות.
אותו מאפיין יחיד - פסיביות - הוא הסיבה לכלרשת אופטית פסיבית (PON)אדריכלות קיימת. סיב אחד יוצא ממשרד מרכזי, פוגע במפצל ומשרת עשרות בתים. אין ציוד מופעל בין מסוף קו אופטי (OLT) לבין מסוף רשת אופטי (ONT) של המנוי. המפצל הוא הרכיב שהופך את "סיב אחד, לקוחות רבים" לאפשרי פיזית.
הפיזיקה: איך קרן אור אחת הופכת לרבות
האור נשאר בתוך סיב אופטי בגללהשתקפות פנימית מוחלטת. לליבת הזכוכית יש מקדם שבירה מעט גבוה יותר מהחיפוי שמסביב, כך שכאשר האור פוגע בגבול הזה בזווית מספיק רדודה, הוא משתקף בחזרה לליבה במקום לדלוף החוצה. הנח את האור הזה לתוך מבנה שבו גיאומטריית הגבול משתנה, ואתה יכול לאלץ את האנרגיה להתחלק מחדש למספר נתיבים. זה כל הטריק.
ישנן שתי דרכים לבנות את המבנה הזה, והן מתאימות לשתי משפחות המפצלים שתקנה.
FBT לעומת PLC: שתי דרכים לבנות את אותה פונקציה
Fased Biconical Taper (FBT)
השיטה הישנה יותר. שני סיבים חשופים או יותר מיושרים, ואז מחוממים ומתוחים במכונה מתחדדת עד הליבות שלהם מתמזגות לאזור צימוד יחיד. כאשר האור נכנס לאזור המחודד הזה הוא מתחבר לרוחבו לתוך ליבות הסיבים הסמוכות, ובסוף ההתחדד יציאות הכוח מתפצלות בין היציאות.אורך המתיחה וזווית הפיתול שנקבעו במהלך הייצור קובעים את היחס. FBT הוא זול ומאפשר לבנות יחסים א-סימטריים (נגיד 5/95 או 30/70 ברזים), אבל הדיוק יורד מהר: מעל פיצול של 1×8 יש להרכיב אותו מיחידות 1×2 מדורגות, ושיעור הכשלים מטפס.
מעגל גל אור מישורי (PLC)
השיטה המודרנית לספירות גבוהות. מוליכי גל נחרטים על גבי שבב סיליקה או סיליקון באמצעות פוטוליתוגרפיה - באותו סוג של תהליך המשמש לייצור מוליכים למחצה. האור נכנס למוביל גל אחד ומתפצל בענפי Y- מוגדרים במדויק ל-4, 8, 16, 32 או 64 יציאות. מכיוון שהגיאומטריה מוגדרת ליטוגרפית ולא נמשכת{10}}ידנית,מפצלי PLC מספקים אובדן אחיד בכל היציאות ותגובה שטוחה מ-1260 עד 1650 ננומטר- מכסה כל אורך גל PON במכשיר אחד.
| פָּרָמֶטֶר | מפצל FBT | מפצל PLC |
|---|---|---|
| לִבנוֹת | סיבים מותחים ומתוחים | שבב מוליך גל חרוט |
| תקרה מפוצלת מעשית | 1×8 (גבוה יותר=מדורג, כשל גבוה יותר) | 1×64 במכשיר בודד |
| טווח אורכי גל | חלונות קבועים (1310/1490/1550 ננומטר) | 1260–1650 ננומטר, שטוח |
| אחידות נמל-ל-נמל | מִשְׁתַנֶה | צָמוּד |
| סחף אובדן טמפרטורה (TDL) | ~0.5 dB/מעלה | ~0.2 dB/מעלה |
| טמפרטורת הפעלה | −5 עד +75 מעלות | −40 עד +85 מעלות |
| השימוש הטוב ביותר | ברזים 1×2/2×2, יחסים אסימטריים, ניטור | הפצת FTTH/PON, 1×8 ומעלה |
למה פיצול תמיד עולה לך דציבלים
זה החלק שהכי הרבה מאמרים "איך זה עובד" מדלגים עליו, וזה החלק שמחליט אם הרשת שלך מתפקדת. כאשר אתה מחלק את ההספק האופטי N דרכים, כל פלט יכול לקבל רק חלק קטן מהקלט. אובדן הרצפה הבלתי נמנע, הפיזי-לפיצול שווה הוא:
אובדן פיצול תיאורטי (dB)=10 × log₁₀(N)
אז פיצול של 1×2 מאבד לפחות 3 dB, 1×4 מאבד 6 dB, 1×8 מאבד 9 dB, וכן הלאה. מכשירים אמיתיים מפסידיםיוֹתֵריותר מזה, בגללהפסד עודף- האנרגיה שאבדה עקב פיזור, צימוד לא מושלם וספיגת חומרים בתוך המכשיר. המספר שאתה בעצם מעצב איתו הואאובדן הכנסה, שמקפל את הפיצול התיאורטי וההפסד העודף יחדיו.
| יחס פיצול | הפסד פיצול תיאורטי | אובדן הכנסה מקסימלי טיפוסי | אובדן אחידות |
|---|---|---|---|
| 1×2 | 3.0 dB | 3.6 dB | פחות או שווה ל-0.6 dB |
| 1×4 | 6.0 dB | 7.4 dB | פחות או שווה ל-0.8 dB |
| 1×8 | 9.0 dB | 11.0 dB | פחות או שווה ל-1.0 dB |
| 1×16 | 12.0 dB | 14.0 dB | פחות או שווה ל-1.4 dB |
| 1×32 | 15.0 dB | 17.5 dB | פחות או שווה ל-1.9 dB |
| 1×64 | 18.0 dB | 21.0 dB | פחות או שווה ל-2.5 dB |
המפרט שמושך אנשים
אובדן הכנסה מקבל את כל תשומת הלב, אבל שלושה מספרים אחרים קובעים מהימנות:
- אֲחִידוּת- הפער בין יציאת הפלט הטובה והגרועה ביותר במכשיר בודד. 1×32 עם אחידות ירודה פירושו שחלק מהמנויים רצים קרוב לקצה התקציב בעוד שלאחרים יש מרווח פנוי.
- אובדן החזר (RL)- אור מוחזר חוזר לכיוון המקור. גבוה יותר טוב יותר; מחברי APC נותנים יותר או שווה ל-60 dB לעומת ~50 dB עבור UPC, וזו הסיבה שירידה של PON כמעט תמיד משתמשת ב-APC.
- קיטוב-תלוי הפסד (PDL)וירידה-תלויה בטמפרטורה (TDL)- קטן ב-PLC (≈0.1–0.2 dB), אבל ב-FBT סחף הטמפרטורה לבדו יכול לדחוף קישור שולי מחוץ לתקציב בלילה קר.
דוגמה עובדת: סגירת תקציב הפסד אמיתי
המפרט משנה רק כאשר אתה מוסיף אותם. להלן החישוב שעורך מהנדס לפני הזמנת מפצל בודד. נניח ש-GPON במורד הזרם עם השקת OLT של +3 dBm ורגישות של מקלט ONT של −28 dBm - נותנת תקציב כולל של 31 dB.
| אֵלֵמֶנט | הֶפסֵד | סה"כ |
|---|---|---|
| כוח השקת OLT | +3.0 dBm | - |
| מזין + טיפה סיבים, 8 ק"מ @ 0.35 dB/km | 2.8 dB | 2.8 dB |
| אובדן הכנסת מפצל PLC 1×32 | 17.5 dB | 20.3 dB |
| מחברים (4 × 0.3 dB) | 1.2 dB | 21.5 dB |
| Splices (4 × 0.1 dB) | 0.4 dB | 21.9 dB |
| מרווח התיישנות / תיקון | 3.0 dB | 24.9 dB |
| כוח ב-ONT | +3.0 − 24.9=−21.9 dBm - בתוך מגבלת −28 dBm ✓ | |
המפצל לבדו מכלהיותר מ-70%מהתקציב שהושקע בעיצוב זה. עובדה יחידה זו מניעה כמעט כל החלטה אדריכלית ב-PON. זו גם הסיבה שמפצל - שצוין בצורה גרועה ש"1×32" שלו הוא באמת 18.5 dB במקום 17.5 dB - יכול לאכול בשקט את כל שולי התיקון שלך לפני שטכנאי אי פעם נוגע בכבל.
פיצול מרכזי לעומת פיצול מדורג
ברגע שאתה יודע את מתמטיקה של הפסד, בחירת הפריסה תגיע. יש שתי דרכים להגיע, למשל, ל-32 בתים.
מְרוּכָּז:מפצל יחיד 1×32 יושב ברכזת הפצת סיבים, ו-32 סיבים מאווררים ל-32 ONTs. מפצל אחד, אירוע הפסד אחד (~17.5 dB), קל לבדיקה ולניטור.זוהי הבחירה הסטנדרטית באזורים עירוניים צפופיםכי הגישה קלה ואתה יכול להשאיר יציאות מפצלות ללא שימוש עד שהמנויים נרשמים.
מדורגים:מפצל 1×4 במתחם חיצוני מזין ארבעה מפצלים 1×8 קרוב יותר ללקוחות. התוצאה היא עדיין 32 יציאות, אבל ההפסד כעת מצטבר: בערך 7.4 dB (1×4) + 11 dB (1×8) ≈ 18.4 dB - בערך דציבלגָרוּעַ יוֹתֵרמאשר מרוכז. התמורה היא הרבה פחות סיבי הזנה, וזו הסיבה שפיצול מדורג מנצח בנתיבים כפריים או כפריים, שבהם אורך הסיבים, לא הגישה, הוא מניע העלויות.
פתרון תקלות בשטח: לעתים נדירות המפצל הוא האשם
כאשר קישור קורא הפסד גבוה, המפצל לוקח את האשמה ומוחלף ראשון. זה כמעט תמיד הצעד הלא נכון.אובדן הכנסה הוא הסכום של כל מחבר, ספייס, כיפוף ורכיב בנתיב, והקריאה בנקודת הסיום לא אומרת לך דבר עלאֵיפֹההאובדן חי. לפני גינוי מפצל:
- בדוק ונקה כל פנים.מחבר APC מזוהם בודד יכול להוסיף יותר אובדן מאשר מפצל בעל ביצועים גרועים. נקה עם אתנול נטול מים ומגבון ללא מוך- לפני המדידה.
- בדוק את ההפניה שלך.שגיאה של 1 dB בהשקת הפניה של מד ה-OTDR או הספק- מופיעה כ-1 dB של אובדן מפצל פנטום.
- אשר את אורך הגל.מכשיר הנמדד ב-1550 ננומטר קורא באופן שונה מ-1490 ננומטר במורד הזרם שהוא נושא בפועל; אי התאמה מזייף בעיה.
- חשבו על המפל.אם שכחת שלב מפצל שני בתקציב שלך, הקישור עושה בדיוק את מה שהפיזיקה אומרת - הגיליון האלקטרוני שלך שגוי, לא החומרה.
רק לאחר ארבעת הבדיקות ההחלפה של המפצל הגיוני. רוב הקריאות "מפצל רע" נפתרות בשלב הראשון.
6 מלכודות-במציאות - טעויות שהמהנדסים ממשיכים לעשות
התיאוריה נקייה; התקנות בשטח אינן. ששת דפוסי הכשל שלהלן מופיעים שוב ושוב בפורומים של ספקי שירותי אינטרנט, בארכיוני רשימות דיוור- של NANOG ובדוחות שירות- בתעשייה. אף אחד מהם לא דורש חומרה אקזוטית כדי להפעיל - כולם מתרחשים עם החלטות רגילות שמתקבלות בחיפזון.
תקנים ומה הציות למעשה מבטיחה
מפצל שסוגר את התקציב ביום הראשון אבל נכשל אחרי שלושה חורפים הוא חסר ערך. לזה מתייחסים התקנים. שני גופים חשובים:
- ITU-T G.984 (GPON)מגדיר את תקציבי הקישור האופטיים - מחלקות ההנחתה (Class B+ ב-13-28 dB, Class C+ ב-17-32 dB) שאובדן המפצל שלך צריך להתאים בתוכם. זה המפרט שאומר לך אם 1×64 הוא בכלל חוקי ב-OLT נתון.
- Telcordia GR-1209 ו-GR-1221הגדר את קריטריוני האמינות הגנריים עבור רכיבים אופטיים פסיביים - הבדיקות הסביבתיות, המכניות וההזדקנות (כולל החום הלחות-והמחזוריות התרמית שרשת FTTH צריכה לשרוד לאורך 25 שנות חייה).
כאשר גיליון נתונים מפצל מצטט GR-1209/GR-1221, הוא טוען שהמכשיר עבר-הזדקנות מואצת והסמכה סביבתית - לא רק שהוא נמדד היטב פעם אחת על ספסל. עבור פריסה חיצונית ואווירית, ההבחנה הזו היא כל העניין. Glory Optical מייצרת תחת מערכת איכות ISO 9001:2015 עם עקיבות מלאה של אצווה, ומאמתת את הביצועים האופטיים והסביבתיים בתוך הבית מול קריטריוני IEC, ITU-T ו-Telcordia.
לאן זה מוביל
הביקוש לפיצלר עוקב אחר פריסת סיבים, והפצת סיבים מואצת.פלח המפצלים של שוק הרכיבים האופטיים הפסיביים צפוי לגדול ב-CAGR של כ-15% עד 2030, מונע על ידי בנייה של FTTH-, חזית 5G ומרכזי נתונים בקנה מידה גבוה. הלחץ הטכני הוא לעבר ספירות פיצול גבוהות יותר (1×64 ומעלה) עם אובדן שטוח יותר, ולכיוון התקנים המדורגים עבור תוכניות אורך הגל החדשות יותר XGS-PON ו-NG-PON2 ולא GPON בלבד. בפועל זה אומר ש-PLC ממשיכה לעקור את ה-FBT להפצה, בעוד ש-FBT מחזיקה בנישה שלה בניטור ברזים ומצמדים א-סימטריים. הרכיב לא משתנה הרבה; התקציבים שיש לה להיכנס פנימה הולכים ומתהדקים.
שאלות נפוצות
-
ש: כיצד פועל מפצל סיבים ללא חשמל?
ת: זה מנצל השתקפות פנימית מוחלטת בתוך זכוכית. האור הנכנס למכשיר מונחה דרך אזור צימוד מתמזג (FBT) או מוליך גל חרוט (PLC) שבו הגיאומטריה מאלצת את האנרגיה להתחלק בין מספר נתיבי פלט. לא מעורבים אלקטרוניקה או מקור כוח - רק התכונות האופטיות של החומר.
ש: מה ההבדל בין מפצל FBT למפצל PLC?
ת: FBT מתיך ומותח סיבים אמיתיים; PLC חורט מוליכי גל על גבי שבב. FBT זול יותר ותומך ביחסים אסימטריים אך מאבד דיוק מעל פיצול של 1×8. PLC נותן אובדן אחיד בכל היציאות ותגובה שטוחה של 1260–1650 ננומטר, מה שהופך אותו לסטנדרט עבור פיצולי FTTH 1×8 ומעלה.
ש: כמה בתים יכול מפצל 1×32 לשרת?
ת: שלושים-שתיים, אחת לכל יציאת פלט - בהנחה שתקציב ההפסד שלך ייסגר. עם השקה טיפוסית של +3 dBm GPON ורגישות של −28 dBm ONT, סיב ומחברים בודדים של 1×32 (≈17.5 dB) בתוספת סיבים ומחברים משתלבים בנוחות בתוך התקציב עד למספר קילומטרים. 1×64 אפשרי אבל משאיר הרבה פחות שוליים ודורש אופטיקה{11}}מדרגה גבוהה יותר.
ש: מדוע אובדן ההחדרה גדל עם יחס הפיצול?
ת: בגלל שאתה מחלק כמות קבועה של כוח אופטי בין יותר יציאות. הרצפה היא 10·log₁₀(N): כל הכפלה של יציאות מוסיפה 3 dB. מכשירים אמיתיים מוסיפים הפסד עודף נוסף על כך, וזו הסיבה ש-1×64 פועל סביב 21 dB בעוד 1×2 פועל מתחת ל-4 dB.
ש: האם מפצל סיבים יכול לשלב גם אותות?
ת: כן. מפצלים הם דו-כיווניים. הפעלה הפוך, התקן 1×N משלב N כניסות לפלט אחד - אותה פיזיקה, המשמשת לתעבורה במעלה הזרם ב-PON ועבור יתירות בתצורות 2×N שבהן שני הזנות OLT מגנים זה על זה.
ש: איך מצמצמים את אובדן ההחדרה של מפצל בשטח?
ת: אינך יכול לצמצם את האובדן הפנימי של המכשיר, אך אתה יכול להפסיק להוסיף לו: שמור על חזיתות המחברים נקיות, השתמש בחיבורי איחוי-נמוכים (פחות או שווה ל-0.08 dB) במקום חיבורים מכניים במידת האפשר, העדיפו מחברי APC לאובדן החזר גבוה, ובחר את יחס הפיצול הנמוך ביותר שמאפשר מספר המנויים שלך.
