اسپلیتر فیبر نوری در شبکه PON

اسپلیتر فیبر نوری در شبکه PON، اسپلیتر به لاتین Splitter و در تعریف کاربرد تقسیم کننده پرتو نور در شبکه فیبر نوری، یک دستگاه انشعاب باند پهن دو طرفه است که دارای یک پورت ورودی و چندین پورت خروجی است. سیگنال نوری ورودی ( downstream ) بین پورت‌های خروجی تقسیم می‌شود و به کمک آن میتوان یک فیبر نوری واحد را بین چندین کاربر به اشتراک گذاشت و در نتیجه پهنای باند موجود در آن فیبر نیز بین مشترکین آن به اشتراک گذاشته می شود. در جهت upstream، سیگنال های نوری که از تعدادی زیادی ONT مستقر در سمت مشترکین با هم ترکیب می شوند و روی یک فیبر نوری واحد منتقل می گردند.
 

فهرست مطالب

1. اسپلیتر splitter فیبر نوری PON
   1. کاربرد
   2. عملکرد
   3. پارامترها
   4. تکنولوژی
   5. انواع
      1. FBT
      2. PLC
         1. ABS
         2. LGX
         3. Rackmount
         4. Bare
         5. Blockless
   6. فناوری کانکتور 

اسپلیتر فیبر نوری در شبکه PON 

کاربرد اسپلیتر فیبر نوری

جهت اشتراک گذاری پهنای باند کل موجود بین مشترکین، از یک اسپلیتر splitter ( تقسیم کننده فیبر نوری ) دو طرفه 1xN در توپولوژی P2MP شبکه PON استفاده می شود. شکل 1.1 یک پیکربندی معمول اسپلیتر را نشان می دهد.

اسپلیترها جزو دستگاه های غیرفعال Passive در شبکه نوری شناخته می شوند، چراکه به هیچ منبع جریان الکتریکی خارجی به جز پرتو نور فرودی نیاز ندارند. آنها از جمله اجزای مهم شبکه های باند پهن نوری هستند و بیشتر به دلیل تقسیم توان ورودی (downstream) افت سربار در سیستم ایجاد می نمایند. افت اسپلیتر ها معمولاً بر حسب دسی بل dB بیان می شود و عمدتاً به تعداد پورت های خروجی (حدود 3dB برای هر تقسیم 1×2) وابسته است. لازم به ذکر است که بر خلاف آنچه که انتظار می رود، اسپلیتر تقریباً همان افت را برای نوری که در جهت upstream در حرکت است به سمت downstream اضافه می نماید.

شکل 1.2 اسپلیتر های زنجیره ای

بسته به توپولوژی شبکه ممکن است یک یا چندین اسپلیتر زنجیره ای در یک توپولوژی PON شبکه FTTH وجود داشته باشد (شکل 1.2 را ببینید). توصیه های استاندارد ITU-T تحت G.983 در حال حاضر امکان تقسیم با ضریب اسپلیت 32 را می دهد، در حالی که توصیه G.984 این ضریب را تا 64 مورد تقسیم می نماید. صرف نظر از توپولوژی، اسپلیتر بایستی مطابق بودجه افت نوری مجاز شبکه در نظر گرفته شده باشد (جدول 1.1)

1. • توصیه های  ITU-T تحت Rec. G.982، “شبکه های Access نوری جهت پشتیبانی از خدمات ISDN یا نرخ بیت تعدیل شده” (11/96)
   • 2 IEEE افت کانال به جای افت لینک در ITU-T استفاده می نماید.

اطلاعات تکمیلی:

1. فیبر نوری
2. کابل فیبر نوری
3. بودجه افت فیبر نوری
4. تولید فیبر نوری
5. معماری PON
6. فیبر نوری سینگل مد
7. طراحی شبکه فیبر نوری FTTH
8. رساندن فیبر نوری به منازل

اسپلیتر فیبر نوری چگونه کار می کند؟
 
به طور کلی، زمانی که سیگنال نوری در یک فیبر نوری سینگل مد (تک حالته) در حال عبور می باشد، انرژی نوری نمی تواند به طور کامل در هسته فیبر متمرکز شود. میزان کمی از انرژی از طریق روکش فیبر پراکنده می شود. یعنی اگر دو تار فیبر نوری به اندازه کافی به هم نزدیک باشند، نور عبوری در یک فیبر نوری می تواند وارد فیبر نوری دیگر شود. با توجه به همین تکنیک تخصیص مجدد سیگنال نوری را می توان در فیبرها به شکل چندگانه اجرا نمود، که تقسیم کننده فیبر نوری یا اسپلیتر این فرایند را انجام می دهد.

به طور خاص، اسپلیتر فیبر نوری غیرفعال Passive می‌تواند یک پرتو نور فرودی را با نسبت معینی به چندین پرتو نور تقسیم یا جداسازی نماید. پیکربندی تقسیم 1×4 که در زیر ارائه شده است ساختار اصلی است: جدا سازی یک پرتو نور فرودی از یک تار فیبر نوری ورودی به چهار پرتو نور و انتقال آنها از طریق چهار تار فیبر خروجی مجزا. به عنوان مثال، اگر کابل فیبر نوری ورودی دارای پهنای باند 1000 مگابیت بر ثانیه باشد، هر کاربر در انتهای کابل های فیبر خروجی می تواند از شبکه با پهنای باند 250 مگابیت بر ثانیه استفاده نماید.

اسپلیتر فیبر نوری با پیکربندی تقسیم 2×64 تا حدودی پیچیده تر از پیکربندی تقسیم 1×4 می باشد. دو ترمینال ورودی و شصت و چهار ترمینال خروجی در اسپلیتر فیبر نوری با پیکربندی های تقسیم 2×64 وجود دارد. وظیفه آن تقسیم دو پرتو نور فرودی از دو کابل فیبر ورودی مجزا به شصت و چهار پرتو نور و انتقال آنها از طریق کابل فیبر خروجی واحد از شصت و چهار پرتو نور است. با رشد سریع FTTx در سراسر جهان، نیاز به پیکربندی‌هایی با تقسیم یا اسپلیت بزرگتر در شبکه‌های مختلف FTTx جهت خدمات رسانی به مشترکین انبوه افزایش یافته است.

پارامترهای کلیدی

به طور کلی، یک اسپلیتر فیبر نوری با کیفیت نیاز به سپری نمودن یک سری آزمایش های دقیق دارد. شاخص های عملکردی که بر اسپلیتر فیبر نوری تأثیر می گذارد به شرح زیر است:

1. افت قرارگیری (Insertion loss): با واحد دسی بل dB برای هر خروجی نسبت به افت نور ورودی مشخص می گردد. به طور معمول، هرچه مقدار افت قرارگیری کمتر باشد، عملکرد اسپلیتر بهتر است.
2. افت برگشتی ( Return loss): همچنین به عنوان افت انعکاس بازگشتی یا ORL نیز شناخته می شود، مستقیما به افت توان سیگنال نوری اشاره دارد که به علت عدم پیوستگی در فیبر یا لینک انتقال برمی گردد و یا منعکس می شود. به طور معمول، هر چه افت بازگشتی بزرگتر باشد، بهتر است.
3. نسبت تقسیم (Splitting ratio): به عنوان توان خروجی پورت خروجی اسپلیتر در برنامه کاربردی سیستم تعریف می شود که مربوط به طول موج نور ارسالی می باشد.
4. جداسازی(Isolation): یک اسپلیتر فیبر نوری مسیر نور را به سایر مسیرهای جداسازی سیگنال نوری نشان می دهد.

علاوه بر این، یکنواختی، جهت‌پذیری و افت پلاریزاسیون PDL نیز پارامترهای مهمی هستند که بر عملکرد اسپلیتر فیبر نوری و پرتو نور تأثیر می‌گذارند.

اطلاعات تکمیلی:

1. افت برگشتی فیبر نوری
2. سیگنال نوری

تکنولوژی مورد استفاده

اسپلیتر ها را می توان در شکل ها و اندازه های مختلف بسته به تکنولوژی مورد استفاده در شبکه ارائه نمود. رایج‌ترین انواع آن عبارتند از موجبر دو وجهی planar waveguide (معمولاً برای تعداد تقسیم بالا استفاده می‌شود) و کوپلر فیبر مخروطی دو قطبی محافظت شده (FBT) (معمولاً جهت تعداد اسپلیت های نسبتاً کمتر استفاده می‌شود). هر دو نوع جهت نصب در مجموعه های کاست مفصل های فیبر نوری شبکه PON تولید می گردند.

شکل 1.5 فناوری اسپلیتر فیبر نوری FBT مخفف fused biconic tapered را نشان می دهد. مقدار نور جفت شده به مجاورت هسته به هسته (1)، طول اثر متقابل (2) و مرحله ß بتا (3) متفاوت است. جدول 1.2 مشخصات معمولی این نوع اسپلیتر را نشان می دهد.

جدول 1.2 مشخصات معمول اسپلیتر مخروطی دو قطبی فیوزدار (FTB)

توجه: ممکن است از پیکربندی اسپلیتر 0xN نیز استفاده شود جهت حفاظت از افزونگی PON

شکل 1.6 فناوری اسپلیتر با مدار موج نور مسطح (PLC مخفف planar lightwave circuit) را نشان می دهد. اسپلیتر PLC شامل یک مدار نوری مسطح (به عنوان مثال Si) است که با استفاده از ابزارها و فرآیندهای صنعتی نیمه رسانا به دو روش رسوب گذاری (مانند رسوب شیمیایی بخار) و تبادل یونی تولید می شود. اسپلیتر PLC به اثرات قطبی حساس می باشند.

انواع اسپلیتر های شبکه PON

به طور معمول دو نوع اسپلیتر فیبر نوری در شبکه های PON مورد استفاده قرار می گیرد:

1. اسپلیتر کوپلر FBT
2. اسپلیتر PLC.

از آنجایی که اسپلیترهای PLC دارای مزایایی بیشتری شامل طول موج عملیاتی انعطاف پذیر، پایداری خوب، افت کمتر و نرخ اشکال کمتری می باشد، بیشتر مشترکین ترجیح می دهند از اسپلیترهای PLC به جای FBT استفاده نمایند. امروزه انواع اسپلیترهای PLC جهت تمامی کاربردها در دسترس می باشد.

انواع رایج اسپیلتر های PLC

1. اسپلیتر ABS
2. اسپلیتر LGX
3. اسپلیتر بدون بلاک Blockless
4. اسپلیتر آشکار Bare
5. اسپلیتر های رکمونت Rack-Mount

اسپلیتر فیبر ABS

اسپلیتر ABS دارای یک قاب پلاستیکی از جنس ABS می باشد که محافظت مناسبی از قطعات و تار های نوری داخلی دارد. اسپلیتر های ABS ساده و جمع و جور می باشند و با شرایط محیطی مختلف و نیازهای متفاوت سازکار می باشند. اسپلیتر های ABS به طور گسترده ای در جعبه های توزیع فیبر نوری در فضاهای باز جهت شبکه های PON، FTTH، FTTX، GOPN استفاده می شوند.

اسپلیتر فیبر LGX

اسپلیتر LGX به طور معمول با جعبه های فلزی مقاوم تجهیز گردیده اند. قابلیت نصب بسیار ساده در یک پچ پنل استاندارد فیبر نوری یا محفظه فیبر نوری بدون نیاز به پرسنل ماهر در حین استقرار و نصب از مزایای استفاده از این نوع اسپلیتر می باشد. محفظه استاندارد جعبه فلزی LGX یک رویکرد plug-and-play جهت یکپارچه سازی در شبکه ارائه می دهد که خطر را در هنگام نصب از میان می برد.

اسپلیتر های RackMount

اسپلیتر های فیبر نوری Rackmount در دو اندازه 1U و 2U ارائه می گردند، شایان ذکر است اسپلیترهای رکمُونت 1U بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. اسپلیتر های رکمونت از اندازه استاندارد واحد رک های شبکه “19 اینچی پشتیبانی می نمایند، اسپلیترهای PLC رکمونت در انواع شبکه های FTTx و زیر مجموعه های آن به عنوان یک راه حل ایده آل با ظرفیت های بالاتر به شمار می آیند.

اسپلیتر فیبر نوری Bare

اسپلیتر فیبر Bare هیچ کانکتوری در انتهای فیبر های خود ندارد، بنابراین به مجموعه ای کامل از محافظت در کیف حمل و محل نصب دستگاه نیاز دارد. با توجه به اندازه جمع و جور آن به راحتی می توان آن را در اسپلایس باکس های نوری و اسپلایس باکس ها مکانیکی قرار داد. اسپلیتر فیبر برهنه Bare فضای بسیار ناچیزی را اشغال می نماید و هزینه های نصب را در زمان نصب کاهش می دهد. به طور معمول برای انواع شبکه های FTTH، PON، LAN، CATV، تجهیزات تست و سایر برنامه ها استفاده می شود.

اسپلیتر فیبر نوری Blockless

اگرچه اسپلیتر PLC بدون بلوک Blockless ظاهری شبیه به اسپلیتر فیبر برهنه دارد، با این حال، به دلیل داشتن پوشش فولادی ضد زنگ فشرده، محافظت بیشتر و مناسب تری از فیبر های نوری ارائه دهد. اسپلیتر PLC بدون بلوک Blockless در حین نصب نیازی به فیوژن فیبر نوری ندارد و عمدتاً جهت اتصالات مختلف در جعبه های توزیع یا کابینت های شبکه استفاده می شود.

فناوری کانکتور و اتصال

با توجه به سیگنال تصویری آنالوگ با توان بالا که در شبکه PON در جریان است، بهتر است که کانکتور APC انتخاب شود. کانکتور APC یک کانکتور زاویه دار (°8) است (همانطور که در شکل 1.7 نشان داده شده است)، با استفاده از کانکتور APC بازتاب برگشتی بسیار کمی (ORL) حدود 65 دسی بل روی می دهد.

اطلاعات تکمیلی:

1. اتصال فیزیکی کانکتور APC

کابل های فیبر نوری

تجهیزات فیبر نوری