Rozdzielacz PLC 1:32 vs 1:64: GPON/XGS-Przewodnik po wyborze budżetu łącza PON

Każdy inżynier FTTH zna ten problem: projektując ODN, spędzasz więcej czasu na zamartwianiu się współczynnikiem podziału niż trasą światłowodową. Dwa identyczne bloki mieszkalne – w jednym projekcie zastosowano skalę 1:32, w drugim 1:64. Zapytaj dlaczego, a często usłyszysz „tego zawsze używamy” lub „to szablon”. Ale moc optyczna nie kłamie. Podwojenie współczynnika podziału kosztuje około 3 dB w budżecie łącza. Na ostatnim kilometrze sieci dostępowej te 3 dB mogą stanowić różnicę między „działa dobrze” a „losowo przechodzi w tryb offline”.

Niedawno przeglądałem dane pomiarowe dla naszych splitterów PLC GLORY LGX Cassette PLC, porównując 1:32 i 1:64 obok siebie. Razem z kilkoma bolesnymi lekcjami z prawdziwych projektów, oto, czego nauczyłem się na temat wyboru współczynnika podziału.

1. Elementarz technologii: FBT vs. PLC – dlaczego to ma znaczenie

Przed zagłębieniem się w współczynniki podziału warto wiedzieć, jak wykonany jest rozdzielacz. Istnieją dwie główne technologie: Fused Biconical Taper (FBT) i Planar Lightwave Circuit (PLC).

FBT działa poprzez skręcenie ze sobą dwóch lub więcej włókien i podgrzewanie ich, aż się stopią i zwężą. To dojrzała i niedroga technologia. W przypadku małych współczynników podziału (1:2, 1:4) przy określonej długości fali jest to nadal konkurencyjne.

Jednak FBT ma poważne ograniczenia dla FTTH:

• Podział większy niż 1:8 jest trudny; 1:32 to praktyczny limit i cierpi na tym jednolitość.

• Wrażliwy na temperaturę – stopiony obszar rozszerza się i kurczy, powodując zmiany strat.

• Zachowanie zależne-od długości fali, co jest problematyczne w przypadku sieci PON o wielu długościach fal.

Technologia PLC przyjmuje inne podejście. Wykorzystuje produkcję półprzewodników do litograficznego tworzenia falowodów na podłożu krzemionkowym. Typowy chip PLC ma trzy precyzyjnie wytrawione warstwy: podłoże stanowiące podporę mechaniczną, warstwę falowodu do prowadzenia optycznego i warstwę ochronną. Ten proces-podobny do chipa ma kilka zalet:

• Współczynniki podziału z łatwością osiągają 1:32, 1:64, a nawet 1:128 – idealne rozwiązanie dla-obszarów miejskich o dużym zagęszczeniu.

• Doskonała jednorodność – każde wyjście otrzymuje prawie dokładnie taką samą moc.

• Szeroki zakres długości fal (1260-1650 nm) obejmujący pasma O, E, S, C i L, idealny do współistnienia GPON/XGS-PON.

• Wysoka stabilność temperaturowa – straty zmieniają się bardzo nieznacznie od -40 stopni do +85 stopni, co jest krytyczne w przypadku szaf zewnętrznych i skrzynek montowanych na słupach.

• Kompaktowy rozmiar – urządzenie w skali 1:32 może mieć wymiary zaledwie 4×12×60 mm, co pozwala na umieszczenie wielu modułów LGX w szafie 1U.

Oczekuje się, że światowy rynek splitterów PLC wzrośnie z około 1,615 miliarda dolarów w 2025 r. do 2,307 miliarda dolarów do 2031 r., przy CAGR wynoszącym około 6,1%. Przewiduje się, że sam segment kaset (LGX) osiągnie do 2032 r. wartość 945 mln dolarów, co będzie wynikać z wprowadzenia FTTH/FTTx i popytu na-wydajne komponenty pasywne w sieci 5G i centrach danych. Opakowania LGX odgrywają kluczową rolę w tym trendzie, ponieważ zapewniają modułowe,-wymienne podczas pracy, ustandaryzowane zarządzanie w projektach ODN – dokładnie to, czego potrzebuje rozwijająca się sieć.

W przypadku zastosowań FTTH nie ma powodu rozważać FBT. Seria LGX firmy GLORY wykorzystuje-jakości chipy PLC z niewrażliwym na zginanie włóknem G.657A1-(minimalny promień zgięcia 10 mm, idealny do ciasnych szaf typu rack) i współczynnikami tłumienności/jednorodności, które spełniają lub przekraczają międzynarodowe standardy.

2. Twarde dane: porównanie 1:32 i 1:64

Oto numery specyfikacji naszych rozdzielaczy kasetowych LGX:

Różnica 3 dB

Typowa strata dla 1:32 wynosi około 16,0 dB, dla 1:64 około 19,5 dB – delta 3,5 dB. W systemie PON OLT zazwyczaj uruchamia się w zakresie od +3 do +5 dBm (klasa B+). Czułość ONT wynosi około -27 dBm (GPON) lub -28 dBm (XGS-PON). Uwzględnij tłumienie światłowodu (powiedzmy 0,35 dB/km × 5 km=1.75 dB), tłumienie złącza (cztery złącza po 0,3 dB każde=1.2 dB) i straty na spawach (trzy spawy przy 0,1 dB=0.3 dB).

Z rozdzielaczem 1:32:

+5 dBm – 16,0 dB – 1,75 dB – 1,2 dB – 0,3 dB=–14,25 dBm – mieści się w zakresie czułości ONT.

Z rozdzielaczem 1:64:

+5 dBm – 19,5 dB – 1,75 dB – 1,2 dB – 0,3 dB=–17,75 dBm – nadal akceptowalny, ale marginesy są węższe.

Ale uwaga:tabela pokazuje maksymalne tłumienie wtrąceniowe. Dla 1:64 najgorsza-strata przypadku wynosi 20,5 dB. Stosując te same obliczenia: +5 dBm – 20,5 dB – 1,75 dB – 1,2 dB – 0,3 dB=–18,75 dBm. Wciąż w granicach -27 dBm ONT, ale margines zmniejszył się jeszcze bardziej.

Jednolitość:od 1,5 dB do 2,5 dB – co to oznacza w praktyce

Spójrz na wiersz jednolitości: 1:32 ma wartość mniejszą lub równą 1,5 dB, 1:64 przeskakuje do wartości mniejszej lub równej 2,5 dB. Często jest to pomijane. Załóżmy, że instalujesz rozdzielacz 1:64 w czteropiętrowym urządzeniu MDU. Port wyjściowy o największej stracie może być o 2,5 dB słabszy niż port o najniższej stracie. Ta zmiana bezpośrednio wpływa na moc optyczną widzianą przez każdą jednostkę ONU – i, co ważniejsze, na ścieżkę wysyłania.

W kierunku w górę jednostki ONU transmitują z mocą zwykle od +0.5 do +5 dBm. Po przejściu przez rozdzielacz (w odwrotnej kolejności) sygnały łączą się na OLT. OLT musi radzić sobie z szerokim zakresem dynamiki. Jednolitość 2,5 dB oznacza, że ​​niektóre sygnały ONU będą o 2,5 dB słabsze od innych. Chociaż nowoczesne OLT mają automatyczną kontrolę wzmocnienia i odbiorniki-w trybie impulsowym, duże różnice mogą zwiększyć współczynnik błędów bitowych (BER) i czasami powodować wyrejestrowanie jednostki ONU w-okresach dużego obciążenia. Jest to rodzaj „przypadkowego” problemu, który bardzo trudno zdiagnozować po fakcie.

Stabilność temperatury – ukryty czynnik

Tabela podaje typową stratę-zależną od temperatury wynoszącą 0,3-0,4 dB i maksymalnie 0,5 dB. Jednakże rozdzielacz 1:64 jest z natury bardziej wrażliwy na cykle termiczne. Różnica we współczynniku rozszerzalności cieplnej pomiędzy chipem PLC, światłowodem i obudową może spowodować dodatkowe straty oprócz wartości statycznych, szczególnie w szafach zewnętrznych, gdzie wahania temperatury w dzień i w nocy są duże. Dlatego wiele konserwatywnie zaprojektowanych konstrukcji ODN nadal woli 1:32 niż 1:64 – chcą bezpieczniejszej poduszki.

3. Prawdziwy-porażka świata spowodowana ślepym wyborem 1:64

W zeszłym roku pomogliśmy w modernizacji FTTH na terenach poprzemysłowych w jednym z południowych Chin. Gmina liczyła około 60 mieszkań. Pokój telekomunikacyjny znajdował się w odległym rogu posiadłości; najdłuższa trasa światłowodowa do najdalszego budynku wynosiła około 6,8 km. W oryginalnym projekcie zastosowano dwa rozdzielacze 1:32, każdy obsługujący około 30 abonentów. Kupujący zdecydował się zamiast tego zastosować rozdzielacze w skali 1:64, ponieważ „cena jest prawie taka sama i-jest przyszłościowa”.

 

Instalacja przebiegła sprawnie. Testy akceptacyjne wykazały akceptowalny poziom odbioru – po prostu. Osiem najdalszych ONT zmierzyło pomiędzy -26,5 a -28 dBm, tuż przy progu. To było podczas suchej jesieni.

Potem nadeszła pora monsunowa. Wysoka wilgotność spowodowała kondensację wewnątrz kilku złączy. Trzy ONT zostały wyłączone. Kontrola na miejscu- wykazała lekko luźne złącze SC/APC na porcie wyjściowym rozdzielacza. Po-ponownym umieszczeniu moc odbioru wzrosła z -27,3 dBm z powrotem do -25,2 dBm. Problem został rozwiązany, ale dział pomocy technicznej był zalewany telefonami od tygodni.

Główna przyczyna: rozdzielacz w skali 1:64 nie pozostawił prawie żadnego marginesu na nieoczekiwane straty (utlenianie złącza, mikro-zagięcia spowodowane wilgocią, starzenie się). Dodatkowe 3 dB, które zapewniłoby 1:32, pochłonęłyby problem złącza bez żadnych przerw w świadczeniu usług.

Od tego czasu kierujemy się prostą zasadą: w promieniu 3 km od OLT dopuszczalny jest czas 1:64; w przypadku odległości przekraczających 3 km lub w przypadku stosowania podziału kaskadowego należy trzymać się skali 1:32.

4. Test laboratoryjny: GLORY LGX Cassette 1:32 vs 1:64

Obydwa moduły LGX o skali 1:32 i 1:64 poddaliśmy 48-godzinnemu testowi cyklu termicznego (od -40 stopni do +85 stopni). Co cztery godziny mierzyliśmy tłumienność wtrąceniową.

• Moduł 1:32 zaczynał się od 16,7 dB i wzrastał do 17,1 dB – co oznacza wzrost o 0,4 dB, wciąż w granicach specyfikacji.

• Moduł 1:64 wzrósł z 20,1 dB do 20,9 dB – wzrost o 0,8 dB, również w ramach gwarantowanego poziomu mniejszego lub równego 21,5 dB.

Gdy moduły powróciły do ​​temperatury pokojowej, oba powróciły do ​​pierwotnych wartości strat. Brak uszkodzeń trwałych – chwilowa zmiana spowodowana była niewielkim odkształceniem mechanicznym złączy i uszczelek pod wpływem ekstremalnych temperatur. Jednak wskaźnik 1:64 wykazał prawie dwukrotnie większą zmienność, potwierdzając, że wyższe współczynniki podziału są bardziej wrażliwe na stres środowiskowy.

Testowaliśmy także moduły LGX 1:8 i 1:16. Moduły 1:8 pozostały stabilne na poziomie 10,1-10,3 dB, ledwo się poruszając. Jeśli pozwala na to budżet, użycie dwóch rozdzielaczy 1:8 w kaskadzie (całkowite tłumienie ~20,6 dB) daje prawie taki sam efekt, jak jednego 1:64 (20,5 dB), ale moduły 1:8 są znacznie stabilniejsze, a pośredni punkt splotu zapewnia użyteczny dostęp testowy w celu izolacji uszkodzeń.

5. Podział scentralizowany a rozproszony – jak zmienia wybór

Decyzja o współczynniku podziału silnie oddziałuje z architekturą podziału.

Scentralizowany podział (pojedynczy-poziom)umieszcza jeden duży rozdzielacz 1:32 lub 1:64 w biurze centralnym lub w dużej szafce ODF. Każde włókno kroplowe trafia bezpośrednio z tego rozdzielacza do abonenta. Zalety: proste zarządzanie, kilka punktów awarii, proste prowadzenie światłowodów. Wady: wiele włókien zasilających od OLT do rozdzielacza (64 włókna dla rozdzielacza 1:64) i duża pojemność włókien jest niewykorzystana do czasu podłączenia każdego mieszkania. Scentralizowany podział najlepiej sprawdza się w przypadku parków biznesowych lub-nowobudowanych biurowców,{{12}gdzie popyt jest natychmiastowy i wysoki.

Podział rozproszony (kaskadowy)wykorzystuje dwa etapy: rozdzielacz 1:4 w szafce ulicznej, następnie rozdzielacz 1:8 lub 1:16 w punktach wejścia do budynku lub na klatkach schodowych. Kabel zasilający wymaga tylko 2-4 włókien, a moduły rozdzielacza instaluje się tylko po zarejestrowaniu się abonenta. Jest to idealne rozwiązanie dla obszarów mieszkalnych o stopniowym zapotrzebowaniu na energię. Wadą: więcej splotów pól i wyższa całkowita tłumienność wtrąceniowa (kaskada 1:4 + 1:8 ma około 7.1+10.4=17.5 dB, pomiędzy 1:32 a 1:64).

TheKaseta LGXtutaj błyszczy: jedna szafa o wysokości 1U lub 2U może pomieścić mieszankę modułów 1:8, 1:16, 1:32 i 1:64. Możesz zacząć od kilku modułów 1:8, a później dodać 1:16 lub 1:32, nie dotykając światłowodu ani stojaka. Nie ma potrzeby angażowania się w duże 1:64 od pierwszego dnia. Elastyczność „płacenia-w miarę-rozwoju-” pozwala zaoszczędzić zarówno wydatki kapitałowe, jak i kłopoty operacyjne.

6. Nie zapomnij o stratach na złączach i spawach – one się sumują

Projektanci często skupiają się tylko na tłumienności wtrąceniowej rozdzielacza, ale prawdziwy ODN kumuluje straty z wielu źródeł.

• Tłumienie złącza: każde połączenie SC/APC lub SC/UPC dodaje około 0,3-0,5 dB. Typowa ścieżka może mieć 8-10 złączy, co łatwo dodaje 3-4 dB.

• Straty na spawie: każde złącze spawane dodaje 0,1-0,2 dB. Przy 3-5 spawach to kolejne 0,5-1 dB.

• Margines starzenia: powyżej 5-8 lat zużycie tulejek złącza, gromadzenie się kurzu i mikrozagięcia włókien mogą powoli zwiększać straty. Konserwatywna konstrukcja rezerwuje co najmniej 3 dB na starzenie.

Dodając: rozdzielacz 20,5 dB + złącza 3,0 dB + spawy 1,0 dB + starzenie 3,0 dB=27.5 dB. Budżet łącza GPON klasy B+ wynosi 28 dB, co pozostawia margines jedynie 0,5 dB. To jest za ciasne. Dlatego 1:64 jest zalecane tylko w przypadku stosowania OLT klasy C+ (budżet 32 ​​dB) lub gdy ODN jest bardzo krótki i czysty.

7. A co z 25G PON i 50G PON? Czy będziesz musiał przeprojektować?

Wielu operatorów obawia się, że przyszłe aktualizacje PON spowodują, że ich ODN stanie się przestarzały. Dla 25G PON przejście z modulacji NRZ na PAM4 pogarsza czułość odbiornika o około 3 dB. Oznacza to, że podział na-dwa etapy (np.. 1:8+1:8, tłumienie ~21 dB), który działał dobrze w przypadku sieci GPON, może nie nadawać się już do użytku w sieci 25G PON, chyba że zostanie przekonwertowany na pojedynczy-stopień 1:32 (strata ~17,5 dB). Wymagałoby to{{17}przeprojektowania układu szafy i poprowadzenia światłowodów – jest to kosztowne i uciążliwe.

Jednakże bezpośrednim priorytetem jest przejście z GPON na XGS-PON. Technologia Combo-PON (WDM w OLT) umożliwia współistnienie GPON i XGS-PON w tej samej sieci ODN bez zmiany rozgałęźników lub światłowodu. Budżet XGS-PON (29-31 dB) jest podobny do GPON klasy B+/C+. Jeśli chodzi o 25G/50G PON, pojawiają się wykonalne rozwiązania w zakresie współistnienia i istnieje prawdopodobieństwo, że istniejąca infrastruktura pasywna przetrwa wiele lat. Mimo to dobrze-zaprojektowana sieć ODN z-wysoką jednorodnością i niskimi stratami modułów LGX (czy to 1:32, czy 1:64) zapewnia największe pole do popisu na przyszłość.

8. Praktyczny przewodnik po wyborze

Bazując na doświadczeniu terenowym, stosuję następujące praktyczne zasady:

• Zacznij od modułu optycznego OLT.Wiele wdrożonych GPON OLT wykorzystuje klasę B+ (budżet 28 dB). W przypadku 1:64 naprawdę potrzebujesz klasy C+ (32 dB). Moduły XGS-PON oferują zazwyczaj 29–31 dB – przed zatwierdzeniem sprawdź arkusz danych.

• Odległość i margines.Jeśli najdalszy ONT jest mniejszy lub równy 2 km, a tłumienie światłowodu jest niskie (mniejsze lub równe 0,33 dB/km), możliwy jest współczynnik 1:64 przy dobrym budżecie. Na 2-5 km trzymaj się 1:32. Powyżej 5 km użyj skali 1:16 lub kaskady.

• Architektury kaskadowe.Kaskada 1:4 + 1:8 wynosi łącznie około 17,5 dB – między 1:32 a 1:64. Zapewnia pośrednie punkty testowe i łatwiejszą etapową inwestycję, ale zwiększa liczbę aktywnych węzłów.

• Zostaw miejsce na rozwój.Jeśli rozdzielacz w skali 1:64 wykorzystuje tylko 30 portów, pozostałe 34 porty pozostają bezczynne – ale nadal są podatne na kurz i zanieczyszczenia. Często lepiej jest wdrożyć dwa rozdzielacze w skali 1:32 i zapełnić drugi tylko w razie potrzeby.

• Standaryzacja na kasetach LGX.Stosowanie tej samej obudowy LGX we wszystkich projektach upraszcza zarządzanie zapasami i zmniejsza ryzyko zamówienia niewłaściwej części.

Nasza seria kaset LGX obsługuje moduły-z możliwością wymiany podczas pracy. Możesz zacząć od 1:32, a później zastąpić go 1:64 (lub dodać drugą jednostkę) bez zakłócania światłowodu lub stojaka. Kilku operatorów wybrało to podejście, ponieważ nie mogli przewidzieć końcowego-wskaźnika wykorzystania – elastyczność się opłaciła.

9. Upstream – kierunek często ignorowany

Mamy tendencję do skupiania się na downstreamie (OLT → ONT), ale ścieżka w górę rzeki ma równie duże znaczenie. W GPON moc nadawania ONT wynosi zazwyczaj od +0.5 do +5 dBm. Po przejściu przez rozdzielacz (w odwrotnej kolejności) i połączeniu z innymi sygnałami ONT, moc docierająca do OLT może być znacznie niższa.

W przypadku rozdzielacza 1:64 tłumienie sygnału wejściowego wynosi około -20 dB. ONT nadający tylko z częstotliwością +0.5 dBm dostarczyłby do OLT około -19,5 dBm – wciąż powyżej typowej czułości OLT (-28 do -30 dBm), ale margines jest niewielki.

Co więcej, odbiornik OLT-w trybie impulsowym musi obsługiwać bardzo różne moce wejściowe z różnych ONT. Rozdzielacz o słabej jednorodności (2,5 dB) pogarsza sytuację, potencjalnie powodując błędy pakietów i wyrejestrowanie-jednostek ONU. Dlatego też, gdy nieunikniona jest skala 1:64, zalecamy wybranie modułów o możliwie największej jednolitości – możemy dostarczyć raporty z testów-portów dla każdej partii.

10. Spójność i identyfikowalność produkcji

W przeciwieństwie do modułu-z możliwością łączenia w terenie, rozdzielacza kasetowego nie można regulować na miejscu. Jeśli otrzymane zamówienie zawiera niewłaściwy model lub jeden z kanałów wykazuje nadmierne straty, projekt ulega opóźnieniu. Dlatego przeprowadzamy-przyspieszone testy żywotności na poziomie partii i dostarczamy dane dotyczące strat w poszczególnych-kanałach dla każdej przesyłki. Klienci mogą również określić w umowie niestandardowe kryteria akceptacji.

W rezultacie wiele ośrodków projektowych korzystających z kaset LGX pracuje na tym samym poziomie bazowym. Testowanie, dokumentacja i rozwiązywanie problemów stają się standaryzowane, co zapewnia ogromną-oszczędność czasu zespołom terenowym.

Wniosek

Wybór współczynnika podziału nigdy nie polega po prostu na zasadzie „im większy, tym lepszy”. Różnica między 1:32 a 1:64 wynosi około 3-4 dB budżetu optycznego, ale w rzeczywistym-świecie wdrożeń poza fabrykami te decybele przekładają się bezpośrednio na marginesy instalacji, długoterminową tolerancję na starzenie się i łatwość konserwacji.

1:32 i 1:64 mają swoje miejsce: budynki miejskie o dużym-zagęszczeniu i krótkim-zasięgu mogą być odpowiednie w przypadku 1:64, podczas gdy połączenia na dłuższych-odległościach lub w trudnych-środowiskach często wymagają dodatkowej poduszki w postaci 1:32. Seria kaset LGX firmy GLORY oferuje jedno i drugie, a możliwość mieszania ich w tym samym stojaku zapewnia prawdziwy zestaw narzędzi „płaca-w miarę-rozwoju-„.

Następnym razem, gdy będziesz projektować sieć PON, nie patrz tylko na etykietę rozdzielacza. Oblicz skumulowaną utratę łącza, weź pod uwagę przyszły-współczynnik wykorzystania, jednorodność modułów i koszt kilku przejazdów ciężarówkami. Niewielka dodatkowa marża jest dziś warta wielokrotnie więcej niż cena splittera.