ما هو الفاصل البصري؟ أنواع ومبدأ العمل

الفاصل البصري عبارة عن جهاز من الألياف الضوئية السلبي الذي يقسم إشارة ضوئية واردة إلى إشارتين أو أكثر من إشارات الإخراج، ويوزع الطاقة الضوئية عبر مسارات ألياف متعددة دون الحاجة إلى أي طاقة كهربائية.

في شبكة GPON أو EPON، هو المكون الذي يجعل من النقطة-إلى-بنية متعددة النقاط ممكنة - ألياف واحدة تغادر المكتب المركزي، وعشرات من المشتركين متصلين في النهاية البعيدة. بدونها، سيحتاج كل عميل إلى شبكة ألياف مخصصة تصل إلى OLT، وسوف تنهار اقتصاديات FTTH.

يغطي هذا الدليل مبدأ العمل وراء التقسيم البصري، والاختلافات الفعلية-بين تقنيات PLC وFBT، ومواصفات الأداء التي تهم فعليًا أثناء عملية الشراء، والنصائح المستندة إلى السيناريو- لاختيار جهاز التقسيم المناسب. إذا قمت بنشر البنية التحتية لـ PON أو كنت تخطط لبناء جديد، فمن المفترض أن توفر لك التفاصيل الواردة هنا بعض المتاعب في مرحلة التصميم.

كيف يعمل الفاصل البصري؟

الفيزياء واضحة ومباشرة. عندما ينتقل الضوء عبر ألياف ذات نمط واحد-، تبقى معظم الطاقة في النواة التي يبلغ قطرها 9 ميكرومتر - ولكن ليس كلها. جزء صغير يتسرب إلى الكسوة. قم بتقريب نواة الألياف من بعضها البعض بدرجة كافية، وتبدأ تلك الطاقة المتسربة في الاقتران من نواة إلى أخرى. تعتبر ظاهرة الاقتران الزائل هذه هي الأساس لجميع عمليات تقسيم الألياف السلبية.

في جهاز تقسيم الإنتاج، يأخذ الجهاز إشارة دخل واحدة ويعيد توزيع الطاقة الضوئية عبر منافذ إخراج متعددة بنسبة محددة. فكر في مقسم 1×4: يدخل ليف واحد، ويخرج أربعة ألياف، كل منها يحمل ما يقرب من ربع قوة الإشارة الأصلية. لا يوجد إلكترونيات، ولا مصدر طاقة خارجي - فقط هندسة الدليل الموجي هي التي تقوم بالعمل. ولهذا السبب تسمى هذه المكونات بالمقسمات الضوئية السلبية.

هنا حيث يصبح الأمر عمليًا. كل تقسيم يكلفك الطاقة الضوئية. يستهلك الانقسام 1 × 2 حوالي 3.5 ديسيبل. بحلول الوقت الذي تصل فيه إلى 1×32، فإنك تنظر إلى الخسائر النظرية شمال 15 ديسيبل - وذلك قبل إضافة خسائر الموصل وتوهين الألياف ونقاط الوصل. في معظم عمليات طرح FTTH، ينتهي الأمر بالمقسم إلى أن يكون أكبر مصدر منفرد للخسارة في ميزانية الارتباط. إن الحصول على نسبة تقسيم خاطئة يعني إما إهدار منافذ OLT أو مواجهة مشكلات في طاقة الاستقبال-في وحدات ONU البعيدة.

PLC Splitter مقابل FBT Splitter: ما يهم في الواقع

يستخدم كل مقسم بصري في السوق إحدى تقنيتي التصنيع، والاختيار بينهما لا يتعلق بما هو "الأفضل" بقدر ما يتعلق بما يناسب عملية النشر الخاصة بك.

فواصل مستدقة ثنائية المنصهر (FBT).

FBT هو النهج الأقدم. يتم تجميع اثنين أو أكثر من الألياف معًا، وتسخينها، وتمديدها حتى تندمج النوى. أثناء عملية التناقص التدريجي، يقوم الفنيون بمراقبة نسبة الاقتران في الوقت الفعلي ويتوقفون بمجرد الوصول إلى الانقسام المستهدف. والنتيجة هي جهاز بسيط ومثبت وتكلفة أقل لإنتاج - خاصة عند أعداد الانقسام المنخفضة مثل 1×2 أو 1×4.

تظهر المقايضة على نطاق واسع. بمجرد تجاوز 1 × 8، تعاني مقسمات FBT من توحيد الإخراج: تحصل بعض المنافذ على طاقة أكبر بشكل ملحوظ من غيرها. وترتفع معدلات الفشل أيضًا. يقتصر دعم الطول الموجي على 850 نانومتر و1310 نانومتر و1550 نانومتر - وهو جيد بالنسبة لـ PON الأساسي، ولكنه يمثل قيدًا إذا كنت بحاجة إلى توافق كامل مع الطيف-. ويستبعد نطاق درجة حرارة التشغيل (-5 درجة إلى 75 درجة) استخدام الخزانات الخارجية في المناطق ذات الشتاء القاسي أو حرارة الصحراء.

مقسمات دائرة الموجة الضوئية المستوية (PLC).

يتم تصنيع مقسمات PLC باستخدام دارات الدليل الموجي للطباعة الحجرية لأشباه الموصلات - المحفورة على ركيزة من زجاج السيليكا بنفس الدقة المستخدمة في تصنيع الرقائق. والنتيجة هي إخراج محكم وموحد عبر كل منفذ، حتى عند أعداد الانقسام العالية.مقسمات الألياف الضوئية PLCدعم نطاق الطول الموجي الكامل 1260-1650 نانومتر، الذي يغطي كل طول موجة PON قياسي بالإضافة إلى نطاق 1550 نانومتر المستخدم لتراكب فيديو التردد اللاسلكي ونافذة 1625 نانومتر المستخدمة لمراقبة الخط.

نظرًا لأن الانقسام يحدث على شريحة واحدة، فإن أجهزة PLC يصل حجمها إلى 1×64 أو 2×64 دون تضخم الحجم. نطاق درجة حرارة التشغيل الأوسع (-40 درجة إلى 85 درجة، وفقًا لمتطلبات اختبار Telcordia GR-1209-CORE) يجعلها الاختيار الافتراضي لأي تركيب خارجي أو بيئة غير خاضعة للرقابة. تكلفة الوحدة أعلى من تكلفة FBT، ولكن بالنسبة لأي شيء أعلى من تقسيم 1×4، فإن PLC هو ما يحدده مخططو الشبكات الأكثر خبرة - وذلك لسبب وجيه.

مقارنة سريعة

تعتمد حدود الأداء المشار إليها أعلاه على معايير Telcordia GR-1209-CORE وGR-1221-CORE، التي تحدد الموثوقية ومتطلبات الأداء البصري للمكونات البصرية المنفعلة المستخدمة في شبكات الاتصالات.

مواصفات الأداء الرئيسية التي يجب التحقق منها قبل الشراء

يمكن أن تكون أوراق المواصفات كثيفة، ولكن هناك خمس معلمات ذات أهمية أكبر - ويعد تخطي أي منها أثناء عملية الشراء خطأً أدى إلى فشل حقيقي في الحقل:

• فقدان الإدراج:مقدار الطاقة الضوئية التي يستهلكها الفاصل. يجب أن يكون مقسم PLC 1×8 جيد الصنع- أقل من أو يساوي 10.5 ديسيبل؛ أ 1×32 عند أقل من أو يساوي 17.5 ديسيبل. تأتي هذه الحدود من الجدول 2 GR-1209-CORE. إذا أظهرت ورقة بيانات المورد قيمًا أعلى بكثير من هذه القيم، فلن يتم إغلاق ميزانية الارتباط الخاصة بك عن بعد.
• خسارة العودة:تنعكس القوة مرة أخرى نحو المصدر. بالنسبة للمقسمات المنتهية بـ SC/APC- (المعيار في GPON)، يجب أن تكون خسارة الإرجاع أكبر من أو تساوي 55 ديسيبل. يؤدي فقدان الإرجاع الضعيف إلى حدوث ضوضاء في جهاز استقبال OLT ويقلل من جودة الإشارة الأولية.
• التوحيد:الفجوة بين أفضل وأسوأ منفذ الإخراج. أي شيء أعلى من 1.5 ديسيبل يعني أن بعض المشتركين يحصلون على إشارات أضعف بشكل ملحوظ. في النشر 1×32 أو 1×64، لا يعد التوحيد المحكم أمرًا اختياريًا - فهو ما يبقي المشترك الأبعد متصلاً بالإنترنت.
• الطول الموجي التشغيل:تحتاج شبكات PON إلى تغطية نطاق ترددي يتراوح ما بين 1260 إلى 1650 نانومتر. هذا غير قابل للتفاوض-إذا كنت تقوم بتشغيل GPON (1490/1310 نانومتر) مع تراكب فيديو (1550 نانومتر) أو تخطط لإضافة خدمات XGS-PON (1577 نانومتر) على نفس الألياف.
• الاتجاهية:يقيس عزل الحديث المتبادل بين منافذ الإخراج. الهدف أكبر من أو يساوي 55 ديسيبل. تعني الاتجاهية المنخفضة أن إشارات المشتركين يمكن أن تتداخل مع بعضها البعض - وهي مشكلة حقيقية في الانقسامات عالية الكثافة-.

اختيار الخائن حسب سيناريو النشر

يعتمد الفاصل "الصحيح" كليًا على المكان الذي يتجه إليه وما يجب عليه فعله. إليك كيفية تنفيذ القرار عادةً في الممارسة العملية:

مشروع FTTH صغير (أقل من 50 منزلاً): A مقسم PLC 1 × 8في صندوق ABS هو العمود الفقري هنا. فهو يحافظ على إمكانية التحكم في فقدان الإدخال، ويتناسب مع صندوق التوزيع الخارجي القياسي، ويترك مساحة للنمو في حالة توسع الحي. بالنسبة لأصغر المجموعات - على سبيل المثال، أربعة منازل من قطرة واحدة - يمكن أن يعمل FBT 1×4 إذا كانت الميزانية هي القيد الأساسي.

MDU الحضرية الكثيفة (المباني السكنية وأبراج المكاتب):استخدم 1×32 PLC في شريط LGX أو عامل تركيب على حامل 1U-. تعتبر كثافة المنافذ مهمة في الخزانات المرتفعة حيث تكون المساحة ضيقة. تأكد من أن جهاز التقسيم موصل مسبقًا- بـ SC/APC لتسريع عملية التثبيت -، حيث يكون ربط الحقل في الناهض المزدحم بطيئًا وعرضة للخطأ-.

خزائن الشوارع الخارجية:PLC إلزامي. سوف تؤدي دورة درجة الحرارة وحدها إلى تدهور جهاز تقسيم FBT بمرور الوقت. ABS-معبأ أو بدون كتلفواصل الألياف الضوئيةتصنيفها إلى -40 درجة إلى 85 درجة هي المعيار هنا. حدد العبوات ذات تصنيف IP65 إذا كانت الخزانة معرضة للطقس.

الروابط الريفية أو البعيدة-:فقدان الإدراج هو القيد. يتم احتساب كل ديسيبل عندما تكون ONU ​​على بعد 15-20 كم من OLT. استخدم أقل نسبة تقسيم لا تزال تخدم عدد المشتركين لديك، وفكر في المقسمات غير المتوازنة التي تخصص المزيد من الطاقة لأبعد مستخدم. غالبًا ما يكون 1×16 هو السقف العملي للامتدادات الريفية - ادفع إلى 1×32 وأنت تخاطر بالانخفاض إلى ما دون حساسية جهاز الاستقبال في النهاية البعيدة.

المكتب المركزي أو مركز البيانات: مقسمات PLC مثبتة على حامل-تم تصميم المساكن في 1U لهذه البيئة. يتم تركيبها في حوامل قياسية مقاس 19-بوصة، وتستخدم أسلاك توصيل منتهية-مسبقًا، وتسمح بصيانة التبديل السريع-دون إزعاج الدوائر المجاورة. بالنسبة لأرفف تجميع PON التي تخدم مئات المشتركين، توفر تكوينات 2x32 أو 2x64 ذات الإدخال المزدوج تكرار تجاوز الفشل الذي تتطلبه اتفاقيات مستوى الخدمة على مستوى الناقل.

الأخطاء الشائعة التي تكلف الوقت والمال

تظهر بعض الأنماط مرارًا وتكرارًا في عمليات النشر الميدانية. يعد التقسيم الزائد- هو الأكثر شيوعًا: يحدد المهندسون 1×32 لأنهم يريدون مساحة رأسية للسعة، لكن ميزانية الارتباط لا يمكنها دعمها على المسافة المطلوبة. والنتيجة هي وحدات ONU هامشية تنقطع دون الاتصال بالإنترنت أثناء تغيرات درجة الحرارة أو تقادم الموصل. قم دائمًا بإجراء حساب ميزانية الطاقة أولاً - ثم اختر نسبة التقسيم.

عدم تطابق الموصل هو سبب آخر. يؤدي خلط SC/UPC وSC/APC في نفس مسار PON إلى ظهور نقاط انعكاس تؤدي إلى انخفاض الأداء. قد يبدو الأمر أساسيًا، ولكنه يحدث بانتظام في مواقع العمل الكبيرة التي تضم أطقم تركيب متعددة. الحل بسيط: توحيد معايير SC/APC عبر المصنع الخارجي بأكمله. تأكد من الفاصل وأسلاك التصحيح وألياف ذات وضع واحد-البنية التحتية جميعها متطابقة.

وأخيرا، تجاهل مواصفات التوحيد. على الورق، قد يبدو المقسم الرخيص ذو انتظام 2.5 ديسيبل ومقسم الجودة ذو انتظام 1.0 ديسيبل متشابهين. من الناحية العملية، تعني فجوة 1.5 ديسيبل أن أحد المشتركين على شبكتك 1×32 يمكن أن يتلقى نصف الطاقة الضوئية لمشترك آخر. على مدى 10-15 كيلومترًا، يحدد هذا الاختلاف من سيبقى على اتصال ومن لا يبقى.

حيث يتم استخدام الخائن الضوئية

تظل الاتصالات السلكية واللاسلكية هي التطبيق المهيمن. في بنية GPON أو XGS-PON، توجد المقسمات بين OLT في المكتب المركزي ووحدات ONU في مقر العميل، مما يتيح لألياف واحدة خدمة 32 أو 64 نقطة نهاية. يعتبر هذا النموذج من نقطة-إلى-متعدد النقاط بمثابة العمود الفقري للنطاق العريض السكني، والألياف التجارية، وتسليم CATV في جميع أنحاء العالم.

خارج نطاق الاتصالات، تستخدم عمليات نشر الشبكة المحلية الضوئية السلبية (POL) للمؤسسات المقسمات لخفض عدد المحولات النشطة في مباني الحرم الجامعي - يحل عمود أساسي من الألياف محل أرضيات الكابلات النحاسية ومحولات Ethernet. تقوم المنشآت الصناعية بتوجيه الفواصل عبر شبكات الاستشعار، مما يزيد من مناعة الألياف للتداخل الكهرومغناطيسي. تستخدم إعدادات الاختبار والقياس مقسمات النقر لمراقبة حركة المرور المباشرة دون انقطاع الخدمة.

ما هو التالي لتكنولوجيا الفاصل

يؤدي الدفع نحو 10G-PON (XGS-PON، 50G-PON) والوصول إلى الأطوال الموجية المتعددة- المتقاربة إلى رفع مستوى أداء المقسم. يحتاج المشغلون -الموجودون في GPON وXGS-PON على نفس الألياف إلى مقسمات مع فقدان إدخال مسطح عبر النافذة الكاملة التي تبلغ 1260–1650 نانومتر - وأي اختلاف يعتمد على الطول الموجي-يمكن أن يقلب الرابط الهامشي فوق الحافة. تتعامل تقنية PLC مع هذا الأمر بشكل جيد؛ FBT لا.

يكتسب الانقسام غير المتوازن قوة جذب حقيقية. بدلاً من التعامل مع كل مخرجات بالتساوي، تقوم المقسمات غير المتوازنة بتخصيص الطاقة بشكل غير متماثل - أكثر للمستخدمين البعيدين أو ذوي الطلب العالي-، وأقل للمستخدمين القريبين. يؤدي ذلك إلى تحسين استخدام المنفذ ويمكن أن يلغي الحاجة إلى مكبرات الصوت الضوئية في سيناريوهات الوصول الممتد-.

ومن ناحية التصنيع، تستمر كثافة شرائح PLC في التحسن. إن المقسمات التي تدعم 1×128 على شريحة واحدة تدخل مرحلة الإنتاج بالفعل، مما يدفع نسبة المشترك-لكل-OLT-نسبة المنفذ إلى أعلى ويقلل التكلفة لكل أسرة متصلة في بنيات الألياف واسعة النطاق-.

الأسئلة المتداولة