Perda do divisor óptico: escolha 1x8, 1x16 ou 1x32

A taxa de divisão e a perda de inserção são os dois parâmetros que decidem se um link PON ou FTTH realmente passará no teste de aceitação. Escolha a taxa de divisão errada e a potência óptica no ONT cairá abaixo da sensibilidade do receptor. Subestime a perda de inserção e o link poderá funcionar no laboratório, mas falhar após alguns ciclos de encaixe do conector, um reparo de emenda de fusão ou três anos de envelhecimento da fibra.

Este guia foi escrito para engenheiros e equipes de compras que precisam dimensionar um divisor em relação a um orçamento de energia real. Ele explica o que significa proporção de divisão, como a perda de inserção é especificada em uma planilha de dados, como calcular a perda para divisores 1x8, 1x16 e 1x32 e como escolher entre eles com uma lista de verificação de decisão e um exemplo de orçamento GPON trabalhado.

Optical splitter in a PON network

O que é um divisor óptico?

Um divisor óptico é um componente passivo que recebe um sinal óptico de entrada e o distribui por várias fibras de saída. Ele é bidirecional, não requer energia elétrica e tem comprimento de onda-transparente dentro de sua banda operacional especificada (normalmente 1260–1650 nm para dispositivos PLC de grau-PON).

Em uma rede óptica passiva Gigabit (GPON), uma porta OLT PON pode atender até 64 ONTs por meio de uma árvore de divisores, e o XGS-PON estende isso para 128 ONUs lógicas por porta sobUIT-T G.9807.1. O divisor é o que torna economicamente viável essa arquitetura-para{2}}multiponto, porque centenas de assinantes compartilham um único alimentador de fibra e um único transceptor OLT.

Duas tecnologias de divisão dominam o mercado:

Divisores PLC (Circuito Planar Lightwave)use um chip de guia de onda de sílica. Eles oferecem divisão uniforme de 1x2 a 1x64, funcionam em toda a banda de 1260–1650 nm e são a escolha padrão para redes de acesso FTTH.Divisores CLPestão disponíveis em fibra nua, sem bloco, caixa ABS, LGX e embalagens de cassete.
Divisores FBT (Cone Bicônico Fundido)são feitos pela fusão e afunilamento de duas fibras. Eles são-econômicos para aplicações 1x2 e 1x4 e são a única opção prática quando uma proporção de divisão desigual (90:10, 80:20 etc.) é necessária.

O que significa proporção de divisão?

A taxa de divisão descreve como a potência óptica de entrada é distribuída pelas portas de saída do divisor. Ele não descreve quanta energia é perdida - ou seja, perda de inserção, que é um parâmetro relacionado, mas separado.

Equal optical splitter ratios

Razões de divisão iguais

Um divisor igual divide a potência de entrada uniformemente. A parcela teórica que cada produto recebe é simplesmente 1 dividido pelo número de produtos:

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

Os divisores iguais são o padrão para FTTH porque tornam o orçamento de energia idêntico para cada assinante no mesmo divisor, o que simplifica o design, a documentação e a interpretação do OTDR.

Razões de divisão desiguais

Um divisor desigual envia uma porcentagem fixa de energia para um ramo e o restante para o outro. As proporções comuns são 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 e 50:50.

A aplicação clássica é uma arquitetura de derivação ao longo de uma fibra alimentadora: cada derivação transfere uma pequena porcentagem para uma distribuição local enquanto a maior parte da energia continua pelo tronco. Por exemplo, um tap 10:90 perde cerca de 10,5 dB na porta de 10% e apenas cerca de 0,5 dB na porta de 90% (excluindo perda excessiva). Isto permite ao operador colocar várias torneiras em série sem esgotar o orçamento na primeira queda.

O que é perda de inserção do divisor óptico?

A perda de inserção é a potência óptica total perdida entre a entrada e uma determinada porta de saída, medida em decibéis. Em uma planilha de dados você normalmente verá dois números por contagem de porta: um valor típico e um valor máximo. Sempre projete contra operda máxima de inserção especificada, nunca a perda dividida típica ou ideal. Os valores típicos são úteis para benchmarking, mas os testes de aceitação e os orçamentos de links precisam de um valor do pior-caso.

A perda de inserção tem dois componentes:

Perda de divisão- a perda inevitável causada pela divisão da potência em N saídas. Igual a 10 × log₁₀(N) para um divisor igual.
Excesso de perda- a perda adicional devido a imperfeições do guia de onda, geometria do acoplador, absorção de material e tolerâncias do conector. Para um divisor PLC de qualidade, isso normalmente é de 0,3 a 1,5 dB, dependendo da contagem de portas e do pacote.

Dois outros parâmetros aparecem na mesma folha de dados e são importantes para o design:

Uniformidade- o spread máximo entre a melhor e a pior porta de saída. Um divisor PLC 1x32 normalmente especifica uniformidade menor ou igual a 1,5 dB. Se você presumir que todas as portas são idênticas, você estará- abaixo do orçamento no pior caso.
Perda de retorno- quanta luz é refletida de volta. Um parâmetro separado da perda de inserção, bem explicado em nossoperda de inserção vs guia de perda de retorno.

Perda de inserção típica de divisores 1x2, 1x4, 1x8, 1x16 e 1x32

Os valores abaixo combinam perda de divisão ideal com perda excessiva realista para divisores de PLC com terminação-SC/UPC. Eles sãoapenas referências de planejamento; a perda máxima real de inserção para o produto específico que você compra é o que rege a aceitação.

1x2- ideal 3,0 dB, típico máximo 3,6–4,0 dB. Usado para derivações de linha e proteção de pequenos-ramos.
1x4- ideal 6,0 dB, típico máximo 7,0–7,4 dB. Comum em pequenos pontos de distribuição e risers FTTB.
1x8- ideal 9,0 dB, típico máximo 10,0–10,5 dB. Workhorse para fechamentos de acesso FTTH.
1x16- ideal 12,0 dB, típico máximo 13,0–13,7 dB. Distribuição residencial-de alta densidade.
1x32- ideal 15,0 dB, típico máximo 16,5–17,5 dB. Padrão para agregação GPON; orçamento apertado.
1x64- ideal 18,0 dB, típico máximo 20,0–21,0 dB. Óptica XGS-PON ou Classe C+ necessária.

A diferença entre o máximo ideal e o máximo especificado é a perda excessiva mais a tolerância de uniformidade. Fabricantes respeitáveis testam todos os dispositivos em relação às categorias de desempenho IEC 61753-1 / IEC 61753-031 - ao comparar planilhas de dados, verifique se as especificações fazem referência ao apropriadoPadrão de teste IEC 61753.

Splitter insertion loss comparison

Como calcular a perda de inserção do divisor óptico

A perda de divisão ideal para um divisor N-igual é:

Perda de divisão ideal (dB)=10 × log₁₀(N)

Para um divisor desigual, a perda em uma determinada porta depende de sua parcela de energia:

Perda de porta (dB)=−10 × log₁₀(P_porta / P_em)

Portanto, um divisor desigual 90:10 oferece aproximadamente 0,46 dB de perda ideal na porta de 90% e 10,0 dB de perda ideal na porta de 10%, antes que o excesso de perda seja adicionado.

Para obter um número realista para o projeto, adicione o excesso de perda:

Perda de inserção estimada=perda de divisão ideal + perda em excesso

Mas para o orçamento real do link, não estime - leia a perda máxima de inserção na folha de dados do fabricante e use-a.

Exemplo resolvido: orçamento de energia GPON com um divisor 1x32

Imagine uma implantação típica de GPON sob a óptica ITU-T G.984 Classe B+:

Potência de lançamento do OLT (downstream, 1490 nm): +3.0 dBm (mínimo)
Sensibilidade do receptor ONT: −27,0 dBm
Orçamento total disponível: 30,0 dB

O link consiste em 8 km de fibra alimentadora-monomodo, um divisor PLC 1x32 no FDH, 200 m de fibra de distribuição e drop, quatro pares de conectores SC/APC acoplados e duas emendas de fusão.

Acumulação de perdas:

Fibra alimentadora, 8,0 km × 0,35 dB/km a 1490 nm=2.8 dB
Distribuição + queda de fibra, 0,2 km × 0,35 dB/km=0.07 dB
Divisor PLC 1x32, perda máxima de inserção=17.0 dB
Conectores, 4 × 0,3 dB=1.2 dB
Emendas de fusão, 2 × 0,1 dB=0.2 dB
Margem de engenharia=3.0 dB

Perda total de links=2.8 + 0.07 + 17.0 + 1.2 + 0.2 + 3.0 =24,3dB

O orçamento disponível de 30,0 dB menos os 24,3 dB consumidos deixa 5,7 dB de headroom - o link passa com uma margem confortável. Se o alimentador tivesse 15 km em vez de 8 km, a mesma configuração perderia mais 2,5 dB; ainda passando, mas com a margem de engenharia quase reduzida pela metade. Aumente o divisor para 1x64 (máximo de 21 dB) e o orçamento será reduzido em 4 dB extras - nesse ponto, uma óptica OLT Classe C+ (orçamento de 35 dB) ou XGS-PON se tornará necessária.

GPON power budget with splitter

Como escolher a proporção de divisão correta

Escolher uma taxa de divisão apenas pela contagem de usuários é a causa mais comum de falha no comissionamento de PON. Use a seguinte sequência.

Confirme a classe PON e o orçamento total

Procure a classe óptica dos seus módulos OLT e ONT. Classes GPON comuns deUIT-T G.984.2são:

Classe B+: orçamento de 28 dB
Classe C+: orçamento de 32 dB
Classe C++: orçamento de 35 dB

As classes XGS-PON N1 e N2 normalmente fornecem 29 dB e 31 dB, respectivamente. A classe PON é o teto rígido - o divisor não pode consumir mais do que o orçamento menos todo o resto.

Estimar perda de fibra, conector e emenda

Use 0,35 dB/km em 1.490 nm e 0,22 dB/km em 1.550 nm para fibra-monomodo; 0,3 dB por par de conectores acoplados para UPC, 0,5 dB para APC; 0,05–0,1 dB por emenda de fusão. Conte todos os componentes no caminho do OLT ao ONT, não apenas a distância do título.

Leia a perda máxima de inserção na folha de dados

Use o valor máximo especificado, não típico. Adicione a permissão de uniformidade se seu projeto precisar garantir a pior porta - isso é importante para divisores centralizados que atendem assinantes distantes.

Margem de Engenharia de Reserva

2–3 dB é o padrão para FTTH. Isso abrange o envelhecimento da fibra, emendas de reparo adicionadas durante a vida útil da rede, contaminação do conector e variação-induzida pela temperatura. Os operadores que atendem rotas aéreas externas geralmente vão mais alto.

Compare 1x8, 1x16 e 1x32 lado a lado

1x8- Melhor para: FTTH de-longo alcance, cascatas de-estágios múltiplos, orçamentos apertados, rotas sujeitas a-reparos. Risco: menor taxa de utilização por fibra alimentadora, maior custo por assinante. Evite quando: você precisar de alta densidade de assinantes por porta OLT.
1x16- Melhor para: FTTH suburbano balanceado, distâncias-médias, arquiteturas de dois-estágios (cascata 1x4 + 1x4). Risco: deixa margem limitada se o alimentador for longo ou a OLT for Classe B+. Evite quando: a distância agregada mais os conectores ultrapassam o orçamento em 23 dB.
1x32- Ideal para: implantações urbanas densas com alimentadores curtos, óptica Classe C+ e divisão centralizada no FDH. Risco: margem muito apertada; qualquer conector ou emenda adicional pode tirar a pior porta das especificações. Evitar quando: os alimentadores ultrapassarem 12 km na Classe B+, ou quando a arquitetura necessitar de cascata.

Divisor PLC vs FBT: qual você deve usar?

Para contagens de portas de 1x8 e superiores, o PLC é a única escolha realista. O chip PLC fornece perda de inserção plana em 1260–1650 nm, o que significa que o mesmo divisor funciona para sobreposição de vídeo RF downstream de 1490/1577 nm, upstream de 1310 nm e 1550 nm. A perda de FBT varia com o comprimento de onda e o dispositivo deve ser solicitado para a banda operacional.

O FBT permanece relevante em três casos: divisões de contagem-baixa (1x2, 1x4) onde o custo é o fator dominante, aplicações de-comprimento de onda único e proporções desiguais que o PLC não consegue produzir facilmente. Para uma comparação prática de como a perda se acumula de maneira diferente em links pesados de conector- versus links pesados de divisor-, consulte nosso tratamento mais amplo deperda de inserção em redes de fibra.

Erros comuns que causam falhas em campo

Projetando contra perda de inserção típica.Típica é a média em todo o lote de produção. Os testes de aceitação devem usar o valor máximo da folha de dados.
Ignorando a uniformidade em divisores-de contagem alta.Um 1x32 com uniformidade de 1,5 dB significa que a pior porta é 1,5 dB pior que a melhor. Se o resultado do OTDR para um ONT for limítrofe, a uniformidade costuma ser a variável que falta.
Esquecendo o orçamento do conector.Um link FTTH típico possui de 4 a 6 pares acoplados entre OLT e ONT. Com 0,3 dB cada, isso é até 1,8 dB - a mais que um quilômetro de fibra.
Tratando 1x32 como uma atualização gratuita de 1x16.Os 3 dB extras de perda dividida consomem a maior parte da margem de engenharia. Se o link estiver íntegro em 1x16 com 2 dB de sobra, provavelmente falhará em 1x32.
Executando margem de engenharia zero.Um link que ultrapassa 0,5 dB no primeiro dia falhará após a primeira emenda de reparo ou ciclo de limpeza do conector.

Para um contexto de orçamento-óptico mais amplo em uma versão FTTH, oPasso a passo do projeto de rede FTTHcobre seções de alimentação, distribuição e queda em sequência.

Perguntas frequentes

P: Posso usar um divisor 1x64 no GPON padrão?

R: Somente se as ópticas OLT e ONT forem Classe C+ (32 dB) ou melhor e a distância do alimentador for curta. Um divisor PLC 1x64 tem aproximadamente 21 dB de perda máxima de inserção, o que deixa cerca de 11 dB para fibra, conectores, emendas e margem combinadas. Em óptica Classe B+ isto é impraticável para qualquer coisa além de algumas centenas de metros de distribuição.

P: Devo calcular a perda do divisor usando a perda máxima ideal ou especificada?

R: Sempre use o máximo especificado na folha de dados do fabricante para o projeto final e para testes de aceitação. O valor ideal (10 × log10(N)) é adequado para verificações iniciais de viabilidade, mas omite perda excessiva, uniformidade e tolerância do conector.

P: Um divisor 1x32 é sempre pior que 1x16?

R: De uma perspectiva de-perda por porta, sim, - um 1x32 tem aproximadamente 3 dB a mais de perda do que um 1x16. Mas “pior” depende da arquitetura. Um único 1x32 em um FDH centralizado geralmente é melhor do que uma implantação 1x4 em cascata mais oito 1x4, porque a abordagem em cascata adiciona pares de conectores em cada estágio. Compare o link completo, não apenas o divisor.

P: Qual é a diferença entre taxa de divisão e perda de inserção?

R: A proporção de divisão é como a potência de entrada é dividida pelas portas de saída. A perda de inserção é a quantidade de energia perdida da entrada para uma porta de saída específica. Os dois estão interligados: uma contagem de divisão mais alta produz uma perda de inserção mínima mais alta.

P: A perda de inserção muda com o comprimento de onda?

R: Para um divisor PLC de grau PON{0}}, a variação entre 1.260 e 1.650 nm é pequena, normalmente entre 0,3 e 0,5 dB, e a folha de dados especifica o pior caso. Para divisores FBT a dependência do comprimento de onda é muito mais forte, por isso eles devem ser encomendados para uma banda operacional específica.

P: Que perda de inserção um divisor 1x8 totalmente novo deve medir?

R: Um divisor PLC 1x8 típico mede cerca de 9,5–10,0 dB em um medidor de potência calibrado, com o máximo especificado em 10,5 dB. Se a leitura de uma porta estiver acima do máximo especificado, o divisor ou um de seus conectores deverá ser inspecionado.

Resumo

A proporção de divisão define a divisão de potência fundamental em uma PON; perda de inserção é o número real que deve caber no orçamento do link. Escolha trabalhando de trás para frente a partir do orçamento da classe PON, subtraia as contribuições de fibra, conector, emenda e uniformidade e use a perda máxima de inserção da folha de dados - não o ideal, não o típico - para validar sua escolha de divisor. Quando o exemplo trabalhado mostra até mesmo 1 dB de margem desaparecendo em 1x32, isso é um sinal para voltar para 1x16 em vez de confiar nos números do melhor-caso.

Antes da implantação, solicite o relatório de teste real do lote do divisor que você está comprando, compare-o com a categoria de desempenho IEC mencionada na folha de dados e-execute novamente o orçamento com os valores máximos relatados. Os poucos minutos necessários são o que separa uma rede que passa na aceitação daquela que precisa ser re-projetada após a primeira reclamação.