Perdita splitter ottico: scegliere 1x8, 1x16 o 1x32

Il rapporto di divisione e la perdita di inserzione sono i due parametri che decidono se un collegamento PON o FTTH supererà effettivamente il test di accettazione. Scegli il rapporto di divisione sbagliato e la potenza ottica sull'ONT scende al di sotto della sensibilità del ricevitore. Se si sottovaluta la perdita di inserzione, il collegamento potrebbe funzionare in laboratorio ma fallire dopo alcuni cicli di accoppiamento del connettore, una riparazione della giunzione di fusione o tre anni di invecchiamento della fibra.

Questa guida è scritta per ingegneri e team di approvvigionamento che necessitano di dimensionare uno splitter rispetto a un budget di potenza reale. Spiega cosa significa il rapporto di divisione, come viene specificata la perdita di inserzione su una scheda tecnica, come calcolare la perdita per gli splitter 1x8, 1x16 e 1x32 e come scegliere tra loro con una lista di controllo decisionale e un esempio di budget GPON funzionante.

Optical splitter in a PON network

Cos'è uno splitter ottico?

Uno splitter ottico è un componente passivo che riceve un segnale ottico in ingresso e lo distribuisce su più fibre di uscita. È bidirezionale, non richiede alimentazione elettrica ed è trasparente in lunghezza d'onda all'interno della banda operativa specificata (tipicamente 1260–1650 nm per dispositivi PLC di grado PON-).

In una rete ottica passiva Gigabit (GPON), una porta OLT PON può servire fino a 64 ONT attraverso un albero di splitter e XGS-PON estende questo a 128 ONU logiche per porta inITU-T G.9807.1. Lo splitter è ciò che rende economicamente fattibile l'architettura punto-a-multipunto, poiché centinaia di abbonati condividono una singola fibra di alimentazione e un singolo ricetrasmettitore OLT.

Due tecnologie di splitter dominano il mercato:

Splitter PLC (circuito planare di onde luminose).utilizzare un chip guida d'onda in silice. Forniscono una suddivisione uniforme da 1x2 fino a 1x64, funzionano su tutta la banda 1260–1650 nm e sono la scelta predefinita per le reti di accesso FTTH.Splitter PLCsono disponibili in fibra nuda, senza blocchi, in scatola ABS, LGX e in cassette.
Divisori FBT (Fused Biconical Taper).sono realizzati fondendo e rastremando due fibre insieme. Sono convenienti-per applicazioni 1x2 e 1x4 e rappresentano l'unica opzione pratica quando è necessario un rapporto di divisione non uguale (90:10, 80:20, ecc.).

Cosa significa rapporto di divisione?

Il rapporto di suddivisione descrive il modo in cui la potenza ottica in ingresso viene distribuita tra le porte di uscita dello splitter. Non descrive quanta potenza viene persa - ovvero la perdita di inserzione, che è un parametro correlato ma separato.

Equal optical splitter ratios

Rapporti di divisione uguali

Uno splitter uguale divide equamente la potenza in ingresso. La quota teorica che ciascuna uscita riceve è semplicemente 1 divisa per il numero di uscite:

1x2 - 50% per porta
1x4 - 25% per porta
1x8 - 12.5% per porta
1x16 - 6.25% per porta
1x32 - 3.125% per porta
1x64 - 1.5625% per porta

Gli splitter uguali sono lo standard per FTTH perché rendono il budget energetico identico per ogni abbonato sullo stesso splitter, il che semplifica la progettazione, la documentazione e l'interpretazione OTDR.

Rapporti di divisione disuguali

Uno splitter disuguale invia una percentuale fissa di potenza lungo un ramo e il resto lungo l'altro. I rapporti comuni sono 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 e 50:50.

L'applicazione classica è un'architettura a presa lungo una fibra di alimentazione: ciascuna presa rilascia una piccola percentuale verso una distribuzione locale mentre la maggior parte della potenza continua lungo la linea principale. Ad esempio, un tap alle 10:90 perde circa 10,5 dB sulla porta del 10% e solo circa 0,5 dB sulla porta del 90% (esclusa la perdita in eccesso). Ciò consente all'operatore di effettuare più rubinetti in serie senza esaurire il budget alla prima caduta.

Cos'è la perdita di inserzione dello splitter ottico?

La perdita di inserzione è la potenza ottica totale persa tra la porta di ingresso e una determinata porta di uscita, misurata in decibel. Su un foglio dati normalmente vedrai due numeri per conteggio di porte: un valore tipico e un valore massimo. Progetta sempre contro ilperdita di inserzione massima specificata, mai la tipica o ideale perdita divisa. I valori tipici sono utili per il benchmarking, ma i test di accettazione e i budget di collegamento richiedono una cifra relativa al caso-peggiore.

La perdita di inserzione ha due componenti:

Perdita di frazionamento- la perdita inevitabile causata dalla divisione della potenza su N uscite. Uguale a 10 × log₁₀(N) per un divisore uguale.
Perdita eccessiva- la perdita aggiuntiva dovuta alle imperfezioni della guida d'onda, alla geometria dell'accoppiatore, all'assorbimento del materiale e alle tolleranze del connettore. Per uno splitter PLC di qualità questo è in genere 0,3–1,5 dB a seconda del numero di porte e dell'imballaggio.

Altri due parametri compaiono nella stessa scheda tecnica e contano per la progettazione:

Uniformità- lo spread massimo tra la porta di output migliore e quella peggiore. Uno splitter PLC 1x32 specifica tipicamente un'uniformità inferiore o uguale a 1,5 dB. Se presumi che tutte le porte siano identiche, nel caso peggiore avrai un budget inferiore-.
Perdita di rendimento- quanta luce viene riflessa. Un parametro a parte dalla perdita di inserzione, ben spiegato nel nsGuida alla perdita di inserzione e alla perdita di ritorno.

Perdita di inserzione tipica degli splitter 1x2, 1x4, 1x8, 1x16 e 1x32

I valori seguenti combinano la perdita di suddivisione ideale con la perdita in eccesso realistica per gli splitter PLC con terminazione SC/UPC-. Sonosolo riferimenti progettuali; l'effettiva perdita di inserzione massima per il prodotto specifico acquistato è ciò che regola l'accettazione.

1x2- ideale 3,0 dB, tipico massimo 3,6–4,0 dB. Utilizzato per derivazioni di linea e protezione-diramazioni piccole.
1x4- ideale 6,0 dB, tipico massimo 7,0–7,4 dB. Comune nei piccoli punti di distribuzione e nelle colonne montanti FTTB.
1x8- ideale 9,0 dB, tipico massimo 10,0–10,5 dB. Cavallo di battaglia per le chiusure degli accessi FTTH.
1x16- ideale 12,0 dB, tipico massimo 13,0–13,7 dB. Distribuzione residenziale ad alta-densità.
1x32- ideale 15,0 dB, tipico massimo 16,5–17,5 dB. Standard per l'aggregazione GPON; budget ristretto.
1x64- ideale 18,0 dB, tipico massimo 20,0–21,0 dB. Sono necessarie ottiche XGS-PON o Classe C+.

Il divario tra il massimo ideale e quello specificato è la perdita in eccesso più l'indennità di uniformità. Produttori rispettabili testano ogni dispositivo rispetto alle categorie prestazionali IEC 61753-1 / IEC 61753-031: quando confronti le schede tecniche, controlla che le specifiche facciano riferimento al modello appropriatoNorma di prova IEC 61753.

Splitter insertion loss comparison

Come calcolare la perdita di inserzione dello splitter ottico

La perdita di suddivisione ideale per uno splitter a N- vie uguali è:

Perdita di suddivisione ideale (dB)=10 × log₁₀(N)

Per uno splitter disuguale, la perdita su una determinata porta dipende dalla sua quota di potenza:

Perdita porta (dB)=−10 × log₁₀(P_porta / P_In)

Quindi uno splitter disuguale 90:10 fornisce una perdita ideale di circa 0,46 dB sulla porta del 90% e una perdita ideale di 10,0 dB sulla porta del 10%, prima che venga aggiunta la perdita in eccesso.

Per ottenere un numero realistico per la progettazione, aggiungere la perdita in eccesso:

Perdita di inserzione stimata=perdita ideale divisa + perdita in eccesso

Ma per il budget di collegamento effettivo, non stimare - leggere la perdita di inserzione massima dalla scheda tecnica del produttore e utilizzarla.

Esempio elaborato: budget energetico GPON con uno splitter 1x32

Immagina una tipica implementazione GPON con ottica ITU-T G.984 Classe B+:

Potenza di lancio dell'OLT (downstream, 1490 nm): +3.0 dBm (minimo)
Sensibilità del ricevitore ONT: −27,0 dBm
Budget totale disponibile: 30,0 dB

Il collegamento è costituito da 8 km di fibra feeder mono-modale, uno splitter PLC 1x32 presso l'FDH, 200 m di fibra di distribuzione e derivazione, quattro coppie di connettori SC/APC accoppiati e due giunzioni di fusione.

Accumulo delle perdite:

Fibra feeder, 8,0 km × 0,35 dB/km a 1490 nm=2.8 dB
Distribuzione + caduta fibra, 0,2 km × 0,35 dB/km=0.07 dB
Splitter PLC 1x32, perdita di inserzione massima=17.0 dB
Connettori, 4 × 0,3 dB=1.2 dB
Giunzioni di fusione, 2 × 0,1 dB=0.2 dB
Margine tecnico=3.0 dB

Perdita totale del collegamento=2.8 + 0.07 + 17.0 + 1.2 + 0.2 + 3.0 =24,3 dB

Budget disponibile 30,0 dB meno i 24,3 dB consumati lasciano 5,7 dB di headroom - il collegamento passa con un margine confortevole. Se l'alimentatore fosse di 15 km anziché di 8 km, la stessa configurazione perderebbe altri 2,5 dB; ancora in fase di passaggio, ma con il margine ingegneristico quasi dimezzato. Aumenta lo splitter a 1x64 (max 21 dB) e il budget crolla di altri 4 dB - a quel punto diventa necessaria un'ottica di Classe C+ OLT (budget di 35 dB) o XGS-PON.

GPON power budget with splitter

Come scegliere il giusto rapporto di divisione

La scelta di un rapporto di suddivisione in base al solo conteggio degli utenti è la causa più comune di messa in servizio PON non riuscita. Utilizzare invece la seguente sequenza.

Conferma la Classe PON e il Budget Totale

Controlla la classe ottica dei tuoi moduli OLT e ONT. Classi GPON comuni daITU-T G.984.2Sono:

Classe B+: budget di 28 dB
Classe C+: budget 32 dB
Classe C++: budget 35 dB

Le classi XGS-PON N1 e N2 in genere forniscono rispettivamente 29 dB e 31 dB. La classe PON è il limite massimo - lo splitter non può consumare più del budget meno tutto il resto.

Stima della perdita di fibra, connettore e giunzione

Utilizzare 0,35 dB/km a 1490 nm e 0,22 dB/km a 1550 nm per fibra monomodale-; 0,3 dB per coppia di connettori accoppiati per UPC, 0,5 dB per APC; 0,05–0,1 dB per giunzione di fusione. Contare ogni componente sul percorso da OLT a ONT, non solo la distanza del titolo.

Leggere la perdita di inserzione massima dalla scheda tecnica

Utilizzare il valore massimo specificato, non tipico. Aggiungi il margine di uniformità se il tuo progetto deve garantire la porta peggiore - questo è importante per gli splitter centralizzati che servono abbonati distanti.

Margine tecnico di riserva

2–3 dB è lo standard per FTTH. Ciò riguarda l'invecchiamento della fibra, le giunzioni di riparazione aggiunte durante la vita della rete, la contaminazione dei connettori e la variazione-indotta dalla temperatura. Gli operatori che servono rotte aeree all'aperto spesso vanno più in alto.

Confronta 1x8, 1x16 e 1x32 fianco a fianco

1x8- Ideale per: FTTH a lunga-portata, cascate a più-stadi, budget limitati, percorsi soggetti a riparazioni-. Rischio: tasso di prelievo inferiore per fibra di alimentazione, costo più elevato per abbonato. Da evitare quando: è necessaria un'elevata densità di abbonati per porta OLT.
1x16- Ideale per: FTTH suburbano bilanciato, distanze di medio raggio-, architetture a due-stadi (1x4 + 1x4 a cascata). Rischio: lascia un margine limitato se l'alimentatore è lungo o l'OLT è di Classe B+. Da evitare quando: la distanza aggregata più i connettori spingono il budget oltre i 23 dB.
1x32- Ideale per: distribuzioni urbane dense con brevi corse di alimentazione, ottica di classe C+ e suddivisione centralizzata nell'FDH. Rischio: margine molto stretto; qualsiasi connettore o giunzione aggiunta può far uscire la porta peggiore dalle specifiche. Da evitare quando: gli alimentatori superano i 12 km in Classe B+ o quando l'architettura necessita di collegamento in cascata.

Splitter PLC vs FBT: quale dovresti usare?

Per un numero di porte pari o superiore a 1x8, il PLC è l'unica scelta realistica. Il chip PLC fornisce una perdita di inserzione piatta su 1260-1650 nm, il che significa che lo stesso splitter funziona per la sovrapposizione video RF downstream di 1490/1577 nm, upstream di 1310 nm e 1550 nm. La perdita FBT varia con la lunghezza d'onda e il dispositivo deve essere ordinato per la banda operativa.

L'FBT rimane rilevante in tre casi: suddivisioni a basso-conteggio (1x2, 1x4) in cui il costo è il fattore dominante, applicazioni a-lunghezza d'onda singola e rapporti disuguali che il PLC non può produrre facilmente. Per un confronto pratico di come le perdite si accumulano in modo diverso nei collegamenti pesanti con connettore-rispetto a quelli pesanti con divisore-, consulta la nostra trattazione più ampia diperdita di inserzione nelle reti in fibra.

Errori comuni che causano guasti sul campo

Progettazione contro la tipica perdita di inserzione.Tipica è la media del lotto di produzione. Il test di accettazione deve utilizzare il valore massimo della scheda tecnica.
Ignorando l'uniformità sugli splitter con numero elevato-.Un 1x32 con uniformità di 1,5 dB significa che la porta peggiore è 1,5 dB peggiore della migliore. Se il risultato OTDR per un ONT è borderline, l'uniformità è spesso la variabile mancante.
Dimenticare il budget del connettore.Un tipico collegamento FTTH ha 4-6 coppie accoppiate tra OLT e ONT. A 0,3 dB ciascuno ovvero fino a 1,8 dB - in più di un chilometro di fibra.
Trattare 1x32 come un aggiornamento gratuito da 1x16.I 3 dB extra di perdita divisa consumano la maggior parte del margine ingegneristico. Se il collegamento è integro a 1x16 con 2 dB di riserva, probabilmente fallirà a 1x32.
Margine tecnico pari a zero.Un collegamento che passa di 0,5 dB il primo giorno fallirà dopo la prima giunzione di riparazione o il ciclo di pulizia del connettore.

Per un contesto di budget-ottico più ampio in una build FTTH, ilProcedura dettagliata sulla progettazione della rete FTTHcopre in sequenza le sezioni di alimentazione, distribuzione e scarico.

Domande frequenti

D: Posso utilizzare uno splitter 1x64 su GPON standard?

R: Solo se le ottiche OLT e ONT sono di Classe C+ (32 dB) o superiore e la distanza di alimentazione è breve. Uno splitter PLC 1x64 ha circa 21 dB di perdita di inserzione massima, che lascia circa 11 dB per fibra, connettori, giunzioni e margine combinati. Sulle ottiche di Classe B+ questo non è pratico per qualcosa che va oltre poche centinaia di metri di distribuzione.

D: Devo calcolare la perdita dello splitter utilizzando la perdita massima ideale o specificata?

R: Utilizzare sempre il massimo specificato nella scheda tecnica del produttore per il progetto finale e per i test di accettazione. Il valore ideale (10 × log10(N)) va bene per i primi controlli di fattibilità, ma omette perdite eccessive, uniformità e tolleranza del connettore.

D: Uno splitter 1x32 è sempre peggiore di 1x16?

R: Dal punto di vista della perdita per porta, sì - un 1x32 ha circa 3 dB in più di perdita rispetto a un 1x16. Ma "peggio" dipende dall'architettura. Un singolo 1x32 in un FDH centralizzato è spesso migliore di una distribuzione 1x4 in cascata più otto 1x4, perché l'approccio in cascata aggiunge coppie di connettori in ogni fase. Confronta il collegamento completo, non solo lo splitter.

D: Qual è la differenza tra rapporto di divisione e perdita di inserzione?

R: Il rapporto di divisione è il modo in cui la potenza in ingresso viene divisa tra le porte di uscita. La perdita di inserzione è la quantità di potenza persa dall'ingresso a una porta di uscita specifica. I due sono collegati: un numero di suddivisioni più elevato produce una perdita di inserzione minima più elevata.

D: La perdita di inserzione cambia con la lunghezza d'onda?

R: Per uno splitter PLC di grado PON- la variazione tra 1260 e 1650 nm è piccola, in genere entro 0,3-0,5 dB, e la scheda tecnica specifica il caso peggiore. Per gli splitter FBT la dipendenza dalla lunghezza d'onda è molto più forte, motivo per cui devono essere ordinati per una banda operativa specifica.

D: Quale perdita di inserzione dovrebbe misurare uno splitter 1x8 nuovo di zecca?

R: Un tipico splitter PLC 1x8 misura circa 9,5–10,0 dB su un misuratore di potenza calibrato, con il massimo specificato a 10,5 dB. Se il valore di una porta supera il limite massimo specificato, è necessario ispezionare lo splitter o uno dei suoi connettori.

Riepilogo

Il rapporto di ripartizione imposta la divisione fondamentale del potere attraverso un PON; la perdita di inserzione è il numero reale che deve rientrare nel budget del collegamento. Scegli lavorando a ritroso dal budget della classe PON, sottrai i contributi di fibra, connettore, giunzione e uniformità e utilizza la perdita di inserzione massima dalla scheda tecnica - non l'ideale, non il tipico - per convalidare la scelta dello splitter. Quando l'esempio elaborato mostra che anche 1 dB di margine scompare a 1x32, è un segnale per tornare a 1x16 invece di fare affidamento sui numeri del caso migliore-.

Prima dell'implementazione, richiedi il rapporto di test effettivo per il lotto di splitter che stai acquistando, verificalo rispetto alla categoria di prestazioni IEC a cui si fa riferimento nella scheda tecnica e ri-esegui il budget con i valori massimi riportati. I pochi minuti necessari sono ciò che separa una rete che supera l'accettazione da una che necessita di essere ri-ingegnerizzata dopo il primo reclamo.