В современных оптических сетях доступа разветвитель ПЛК лежит в основе каждой топологии «точка-многоточка». Независимо от того, развертываете ли вы FTTH, строите магистраль кампуса или модернизируете корпоративную инфраструктуру, понимание того, сколько энергии вы теряете из-за разветвителя ПЛК, имеет решающее значение для проектирования надежного канала связи. Инженерам необходимо знать не только теоретические потери, но и то, как ведут себя реальные устройства, как читать таблицы данных и как включить оптоволоконный разветвитель в общий бюджет канала.
Проще говоря, потери разветвителя рассчитываются путем объединения теоретических потерь разделения (10·log10 количества выходных портов) с дополнительными вносимыми потерями, указанными для реального разветвителя ПЛК, а затем добавления этого значения в бюджет сквозного оптического соединения вместе с потерями в волокне, разъеме и сращивании.
Как только вы овладеете этой идеей, вам станет намного проще выбрать правильный оптоволоконный разветвитель ПЛК , решить, где его разместить, и спрогнозировать, сколько пользователей или ONU вы можете поддерживать по одному фидерному волокну. На страницах продуктов и в информационных статьях о технологии PLC Splitter показаны распространенные конфигурации, такие как 1×2, 1×4, 1×8, 1×16, 1×32 и 1×64, каждая из которых имеет типичные значения вносимых потерь в диапазоне от 1260 до 1650 нм. Эти реальные цифры вместе с несколькими простыми формулами — все, что вам нужно для точных расчетов.
Остальная часть этого руководства шаг за шагом описывает логику: что на самом деле означают потери в оптической системе, как работает оптоволоконный сплиттер , как производители указывают потери и как вы можете быстро оценить или точно рассчитать потери сплиттера для вашего проекта. Цель состоит в том, чтобы предоставить покупателям B2B, сетевым планировщикам и установщикам практический справочник, который они могут использовать непосредственно при проектировании или оценке решений, включающих разветвитель ПЛК..
Понимание потерь в разветвителе ПЛК в оптоволоконных сетях
Типы потерь в сплиттере ПЛК
Теоретический расчет потерь в разветвителе ПЛК
Использование данных производителя для расчета реальных потерь сплиттера ПЛК
Как включить потери разветвителя ПЛК в бюджет канала
Практические примеры расчета конструкции сплиттера ПЛК
Факторы проектирования и установки, влияющие на потери в разветвителе ПЛК
Часто задаваемые вопросы о потерях в разветвителе ПЛК и производительности оптоволоконного разветвителя
Потери в разветвителе ПЛК — это уменьшение оптической мощности, которое происходит при прохождении сигнала через разветвитель ПЛК, включая как разделение мощности между несколькими выходами, так и дополнительное затухание, вносимое самим устройством.
В оптической сети оптическая мощность обычно выражается в дБм. Каждый пассивный компонент между передатчиком и приемником вносит некоторые потери в дБ. ПЛК -сплиттер — это интегрированное волноводное устройство распределения оптической мощности на основе кварцевой или кварцевой подложки, предназначенное для разделения света от одного волокна на несколько волокон. Когда сигнал поступает в волоконно-оптический разветвитель , он проходит через плоскую структуру волновода и равномерно разделяется на несколько путей. Поскольку общая мощность ограничена, каждый выход неизбежно получает меньше мощности, чем вход, а также происходит некоторое дополнительное затухание из-за несовершенств, рассеяния и поглощения.
На практике потеря – это не только теоретическая концепция. Для пользователей B2B, выбирающих оптоволоконный разветвитель ПЛК , это напрямую влияет на расстояние покрытия, количество абонентов на дерево PON и объем резерва системы, доступный для устаревания и обслуживания. Проектировщики сети должны гарантировать, что после затухания волокна, потерь в соединителях, потерь на сращивании и потерь в разветвителе ПЛК приемник все еще видит достаточную мощность, превышающую предел его чувствительности.
Наконец, потери в разветвителе следует понимать в контексте всего оптического пути. Один оптоволоконный разветвитель с умеренными вносимыми потерями может быть вполне приемлем в короткой сети доступа, но то же самое устройство может иметь слишком большие потери в длинной сельской сети FTTH. Вот почему так важно научиться точно рассчитывать потери в сплиттере: это позволяет вам делать выбор на основе данных, а не гадать.
Основными типами потерь в сплиттере ПЛК являются теоретические потери на расщепление, избыточные потери, вносимые потери, однородность потерь, потери, зависящие от поляризации (PDL) и обратные потери, каждая из которых описывает различные аспекты того, как устройство ослабляет или отражает оптическую мощность.
Когда вы смотрите таблицу технических характеристик разветвителя ПЛК , появляется несколько параметров, связанных с потерями. Например, для оптоволоконного разветвителя PLC модуля ABS обычно указываются вносимые потери, однородность потерь, PDL и долговечность в течение более чем тысячи операций. Все эти значения связаны, но не означают одно и то же, и их смешивание может привести к неверным расчетам.
Теоретические потери при разделении — это фундаментальное разделение мощности, присущее любому оптоволоконному разветвителю . Если вы разделите один вход на N равных выходов без дефектов, каждый выход получит 1/N мощности, а идеальные потери на тракт составят 10·log10(N) дБ. Иногда это называют «идеальными потерями на разделение», и их нельзя избежать ни одним реальным устройством, будь то сплиттер ПЛК или другой тип оптоволоконного сплиттера..
Избыточные потери описывают, какое дополнительное затухание вносит разветвитель ПЛК сверх этих идеальных потерь на разделение. Это вызвано несовершенством волновода, поглощением материала, поверхностным рассеянием и другими физическими ограничениями планарной световой цепи. Вносимые потери — это то, что вы фактически измеряете от входа до любого выхода; В численном выражении вносимые потери представляют собой сумму теоретических потерь на расщепление и избыточных потерь, а также потерь в разъеме или оптоволокне, если они включены в модуль.
Равномерность, PDL и обратные потери описывают качество, а не базовое затухание. Равномерность потерь показывает, насколько схожи потери на всех выходах оптоволоконного разветвителя ПЛК . PDL описывает, насколько вносимые потери изменяются в зависимости от состояния поляризации. Обратные потери измеряют, сколько света отражается обратно к источнику. Эти параметры особенно важны для высокопроизводительных сетей, где надежный разветвитель ПЛК должен не только иметь низкие потери, но и стабильное, предсказуемое поведение в зависимости от длины волны, температуры и поляризации.
Теоретические потери идеального разветвителя ПЛК рассчитываются по формуле Lsplit = 10·log10(N), где N — количество выходных портов, что дает такие значения, как около 3 дБ для 1×2, 6 дБ для 1×4, 9 дБ для 1×8 и т. д.
Поскольку разветвитель ПЛК по сути представляет собой делитель мощности, базовая физика говорит нам, что мощность на ветвь равна Pi / N, если Pi — входная мощность, а N — количество выходов. Выраженные в децибелах потери от входа к одному выходу составляют:
Lsplit(дБ) = 10·log10(Pi / (Pi/N)) = 10·log10(N)
Эта формула действительна для любого идеального оптоволоконного разветвителя , который распределяет мощность равномерно. Это не зависит от длины волны, типа волокна или метода конструкции. Что меняется в реальном оптоволоконном разветвителе ПЛК, так это дополнительные потери, добавляемые к этому теоретическому значению.
Вот некоторые полезные теоретические потери для общих коэффициентов разделения в продуктах PLC Splitter:
1×2: 10·log10(2) ≈ 3,0 дБ
1×4: 10·log10(4) ≈ 6,0 дБ
1×8: 10·log10(8) ≈ 9,0 дБ
1×16: 10·log10(16) ≈ 12,0 дБ
1×32: 10·log10(32) ≈ 15,1 дБ
1×64: 10·log10(64) ≈ 18,1 дБ
Эти значения дают вам быстрый способ оценить, какое затухание вносит оптоволоконный разветвитель исключительно из-за разделения. Когда вы видите техническое описание разветвителя ПЛК 1×16 с вносимыми потерями около 13,7 дБ, вы сразу можете сказать, что около 12 дБ — это теоретические потери, а примерно 1,7 дБ — это избыточные потери плюс потери на соединителе.
Понимание этой теоретической основы важно для покупателей B2B. Он поможет вам сравнить различные модели оптоволоконных разветвителей ПЛК и определить, являются ли спецификации реалистичными или чрезмерно оптимистичными. Это также означает, что даже если у вас нет точных технических данных, вы все равно можете достаточно точно оценить потери сплиттера для планирования на ранней стадии.
Чтобы рассчитать реальные потери в разветвителе ПЛК, начните с теоретических потерь на разделение, затем добавьте избыточные потери, подразумеваемые указанными производителем вносимыми потерями, используя таблицу данных в качестве окончательного справочного материала для вашей конструкции.
Страницы знаний и продуктов, посвященные модулям ABS, решениям PLC Splitter , часто содержат подробные таблицы производительности. В них показаны такие параметры, как рабочая длина волны, вносимые потери для каждой конфигурации (1×2, 1×4, 1×8, 1×16, 1×32, 1×64 и соответствующие варианты 2×N), однородность потерь и PDL. Эти таблицы являются основными инструментами, которые инженеры используют для расчета реалистичных потерь в разветвителе.
Например, рассмотрим оптоволоконный разветвитель PLC модуля ABS , имеющий следующие характеристики для длины волны от 1260 до 1650 нм:
1×2: вносимые потери 4,1 дБ
1×4: вносимые потери 7,4 дБ
1×8: вносимые потери 10,6 дБ
1×16: вносимые потери 13,7 дБ
1×32: вносимые потери 16,7 дБ
1×64: вносимые потери 20,4 дБ
Из предыдущего раздела вы уже знаете теоретические значения потерь при расщеплении. Разница между вносимыми потерями и теоретическими потерями представляет собой реальные избыточные потери плюс любой вклад в пигтейл или упаковку. Для 1×8 оптоволоконного разветвителя теоретические потери составляют около 9,0 дБ, в то время как вносимые потери составляют 10,6 дБ, поэтому избыточные потери составляют около 1,6 дБ. Для 1×32 сплиттера ПЛК теоретические потери составляют около 15,1 дБ, а вносимые потери — 16,7 дБ, поэтому избыточные потери также составляют около 1,6 дБ.
Это сравнение очень полезно при выборе оптоволоконного разветвителя для вашего проекта. Это позволяет вам проверить, обеспечивает ли конкретный разветвитель ПЛК конкурентоспособную производительность, особенно если вы сравниваете форматы блока ABS, кассеты LGX и модулей с голым оптоволоконным кабелем. В таблицах данных для разных стилей упаковки обычно указаны одинаковые целевые значения вносимых потерь для одного и того же коэффициента разделения, но механический форм-фактор, разъемы и характеристики окружающей среды могут различаться.
Вы включаете потери разветвителя ПЛК в бюджет канала, добавляя его вносимые потери (в дБ) ко всем остальным потерям в оптическом тракте и гарантируя, что принимаемая мощность остается выше чувствительности приемника с подходящим запасом безопасности.
Бюджет оптической линии связи — это простой, но эффективный расчет. Основное уравнение:
Полученная мощность (дБм) = мощность передачи (дБм)
минус затухание в волокне (дБ)
минус потери в разъеме и сращивании (дБ)
минус потери в разветвителе ПЛК (дБ)
минус любые дополнительные запасы (дБ)
На практике в сети доступа часто имеется более одного разветвителя ПЛК , особенно если вы используете каскадные модули 1×4 и 1×8 вместо одного оптоволоконного разветвителя 1×32 . Каждое устройство добавляет свои собственные вносимые потери, поэтому вы просто суммируете их все. В документации по продукту и статьях знаний по решениям оптоволоконного разветвителя ПЛК подчеркивается типичное использование между OLT и несколькими ONU/ONT в сетях FTTH или FTTB, где бюджет канала имеет решающее значение.
Например, предположим, что передатчик запускается при мощности 0 дБм, затухание в оптоволокне составляет 0,35 дБ на километр при длине волны 1310 нм, а расстояние линии составляет 10 км. Тогда потери в оптоволокне составят 3,5 дБ. У вас есть два разъема и два соединения, всего 2 дБ. Вы также используете 1×16 разветвитель ПЛК с вносимыми потерями 13,7 дБ. Общие потери составляют:
Оптоволокно: 3,5 дБ
Разъемы и соединения: 2,0 дБ
Разветвитель ПЛК: 13,7 дБ
Итого: 19,2 дБ
Таким образом, принимаемая мощность равна 0 дБм минус 19,2 дБ, что дает около –19,2 дБм. Если чувствительность приемника составляет –28 дБм, у вас все равно будет запас почти в 9 дБ даже после включения разветвителя ПЛК . Если вы увеличите расстояние или используете более высокий коэффициент разделения, потери на оптоволоконном разветвителе будут преобладать, и запас быстро уменьшится.
Клиентам B2B, планирующим масштабное развертывание, такой расчет помогает определить, сколько абонентов может быть на один сплиттер ПЛК , какие оптические модули необходимы и можно ли повторно использовать существующие оптоволоконные маршруты или требуется усиление.
Практические расчеты потерь в разветвителе ПЛК сочетают в себе теоретические значения 10·log10(N), реальные вносимые потери из таблиц данных и полную арифметику бюджета канала для проверки того, что каждая конструкция сети соответствует требованиям к чувствительности приемника и запасам.
Рассмотрим три распространенных сценария проектирования, в которых используются оптоволоконные разветвители ПЛК : компактный разветвитель 1×8 для MDU, разветвитель 1×32 для распределительного шкафа FTTH и каскадная топология с использованием двухкаскадных модулей Каждый сценарий демонстрирует, как применять теорию. оптоволоконного разветвителя .
Пример 1: Разветвитель ПЛК 1×8 в коротком канале кампуса
В сети кампуса используется разветвитель ПЛК 1×8 внутри коммутационного шкафа. Мощность передачи составляет +3 дБм, расстояние до самого дальнего пользователя — 2 км, затухание в оптоволокне — 0,35 дБ на километр. Потери в соединителе и сращивании составляют 1,5 дБ. Вносимые потери сплиттера составляют 10,6 дБ. Общие потери составляют:
Волокно: 0,35 × 2 = 0,7 дБ
Разъемы и соединения: 1,5 дБ
Разветвитель ПЛК: 10,6 дБ
Итого: 12,8 дБ
Принимаемая мощность составляет +3 дБм минус 12,8 дБ или около –9,8 дБм. По сравнению с типичной чувствительностью приемника −24 дБм для многих модулей доступа, запас очень комфортен.
Пример 2: Оптоволоконный разветвитель ПЛК 1×32 в FTTH
Поставщик FTTH использует оптоволоконный разветвитель 1×32 в центральной точке распределения. Мощность передачи составляет +5 дБм, длина волокна — 15 км, затухание — 0,35 дБ на километр, потери в соединителе и сращивании — 2,5 дБ, а вносимые потери в разветвителе — 16,7 дБ. Общая потеря:
Волокно: 0,35 × 15 = 5,25 дБ
Разъемы и соединения: 2,5 дБ
Разветвитель ПЛК: 16,7 дБ
Итого: 24,45 дБ
Принимаемая мощность составляет +5 – 24,45 = –19,45 дБм. Если чувствительность ONU составляет –27 дБм, запас составляет примерно 7,5 дБ. Это приемлемо, но вероятность ухудшения в будущем меньше, поэтому оператор может решить укоротить некоторые отводы или использовать разъемы с меньшими потерями.
Пример 3: Конструкция каскадного разветвителя ПЛК
Иногда удобнее соединить два каскада разветвителя ПЛК , например, устройство 1×4, питающее четыре устройства 1×8, для получения тридцати двух выходных сигналов. Если 1×4 оптоволоконный разветвитель ПЛК имеет вносимые потери 7,4 дБ, а каждый разветвитель 1×8 имеет 10,6 дБ, то путь наихудшего случая включает в себя один разветвитель 1×4 и один разветвитель 1×8, при этом общие потери разветвителя составят 18,0 дБ. Сравните это с одним оптоволоконным разветвителем 1×32 с вносимыми потерями 16,7 дБ. Каскадирование увеличивает потери на разветвителе примерно на 1,3 дБ, что необходимо учитывать в бюджете канала.
Эти примеры показывают, что как только вы научитесь читать технические характеристики разветвителя ПЛК и применять простые математические вычисления, расчет потерь в разветвителе для любой конструкции станет рутинной частью проектирования, а не догадкой.
На потери в разветвителе ПЛК влияют не только конструкция внутреннего волновода и качество изготовления, но также стиль упаковки, подключение, методы установки и условия окружающей среды в полевых условиях.
Что касается конструкции, то в волоконно-оптическом разветвителе ПЛК используются плоские световые схемы, нанесенные на кремниевую или кварцевую подложку, с тщательно разработанной геометрией волновода для контроля коэффициентов разделения и минимизации избыточных потерь. Высококачественные методы изготовления уменьшают рассеяние и поглощение, что приводит к меньшим вносимым потерям и лучшей однородности. В информационных статьях, сравнивающих разветвители PLC и FBT, подчеркивается, что устройства PLC поддерживают более высокие коэффициенты разделения, более компактные корпуса и лучшую однородность, что делает их предпочтительным оптоволоконным разветвителем во многих развертываниях PON и FTTH.
Стиль упаковки также имеет значение. Корпус ABS, кассета LGX и модули с голым оптоволокном используют одну и ту же базовую микросхему разветвителя ПЛК , но они различаются способом маршрутизации волокон, защитой пигтейлов и подключением разъемов. Оптоволоконный разветвитель PLC в корпусе ABS обеспечивает надежную защиту при установке на открытом воздухе или в шкафу, а кассеты LGX удобны для установки в стойку в ODF. Дополнительные соединения и разъемы в некоторых вариантах упаковки добавляют небольшие дополнительные потери, которые следует учитывать при расчете общего затухания.
Практика установки оказывает большое влияние на реальную производительность. Даже если сам оптоволоконный сплиттер имеет низкие вносимые потери, плохая очистка разъема, микроизгибы в пигтейлах, чрезмерная нагрузка на закрывающие лотки или недостаточная разгрузка от натяжения могут привести к дополнительным потерям. Вот почему во многих информационных ресурсах подчеркивается важность правильного обращения, хранения и проверки устройств PLC Splitter , используемых в долгосрочных развертываниях FTTH и FTTx.
Наконец, факторы окружающей среды, такие как температура, влажность и механическая вибрация, могут со временем незначительно изменить потери. Модули хорошего качества оптоволоконного разветвителя PLC разработаны в соответствии с отраслевыми стандартами стабильности и долговечности, часто с заданными характеристиками в широком диапазоне температур и после многих циклов соединения. Когда вы разрабатываете бюджет канала, вы должны включить запас, который покрывает эти долгосрочные изменения, а также первоначально измеренные вносимые потери.
Часто задаваемые вопросы о потерях в сплиттерах ПЛК сосредоточены на том, как быстро оценить их, сравнить их с другими технологиями сплиттеров, сколько сплиттеров можно соединить каскадом и какой запас необходим для надежной долгосрочной работы оптоволокна.
Для очень быстрой оценки разветвителя ПЛК необходимо использовать идеальную формулу Lsplit = 10·log10(N), а затем добавить от 1,0 до 2,0 дБ, чтобы покрыть избыточные потери и разъемы, в зависимости от уровня качества. Например, для оптоволоконного разветвителя PLC 1×16 теоретические потери составляют около 12 дБ, поэтому реалистичная оценка составляет от 13 до 14 дБ. Когда вы получите фактическую таблицу данных, замените эту оценку истинным значением вносимых потерь.
В целом, разветвитель PLC обеспечивает меньшие избыточные потери и лучшую однородность, чем разветвитель FBT, при высоких коэффициентах разделения, таких как 1×16, 1×32 или 1×64. Технические сравнения показывают, что устройства ПЛК используют технологию планарных волноводов и поддерживают высокие коэффициенты разделения с хорошей стабильностью, в то время как разветвители FBT лучше подходят для низких коэффициентов разделения и могут проявлять более высокую зависимость от длины волны и поляризации. wctxtech.com+1 Для большинства приложений FTTH и FTTB, где вам нужен компактный и стабильный оптоволоконный разветвитель , предпочтительным вариантом является ПЛК.
Вы можете каскадировать несколько модулей PLC Splitter , если общие вносимые потери все еще позволяют приемнику получать достаточную мощность. Каждый оптоволоконный разветвитель добавляет свои собственные вносимые потери, поэтому расчеты бюджета канала имеют важное значение. Например, каскадное соединение оптоволоконного разветвителя ПЛК 1×4 и 1×8 дает тридцать два выходных сигнала, но суммирует обе потери, что может быть приемлемо в короткой сети и слишком много в длинной. Практический предел зависит от мощности передачи, длины волокна, затухания и чувствительности приемника.
Большинство инженеров добавляют от 3 до 6 дБ запаса сверх всех расчетных потерь, включая разветвитель ПЛК . Этот запас покрывает изменения температуры, старение, загрязнение разъемов и небольшие различия между различными производственными партиями оптоволоконного разветвителя . В критически важных или труднодоступных сетях более высокий запас может быть оправдан, особенно при использовании высоких коэффициентов разделения или оптики с большей дальностью действия.
Да, вносимые потери для разветвителя ПЛК указаны в рабочем диапазоне длин волн, часто от 1260 до 1650 нм для одномодовых приложений. В этом диапазоне отклонение обычно небольшое, но не нулевое. Вот почему в таблицах данных указаны максимальные вносимые потери, а не одно типичное значение. Для точных расчетов, особенно в CWDM или других многоволновых системах, следует использовать максимальные указанные потери для длины волны наихудшего случая.
Понимая, что такое потери разветвителя, как их теоретически рассчитать, как интерпретировать спецификации производителя и как включить их в полный бюджет канала, пользователи B2B могут принимать обоснованные решения при выборе и развертывании решений Независимо от того, выбираете ли вы корпусной модуль ABS, кассету LGX или другой тип упаковки, применяются одни и те же принципы: используйте 10·log10(N) в качестве отправной точки, добавьте указанные вносимые потери из таблицы данных PLC Splitter . оптоволоконного сплиттера и убедитесь, что полученный бюджет канала соответствует вашим техническим и коммерческим целям.
