A kuituoptinen liitinon passiivinen optinen komponentti, joka jakaa, yhdistää, napauttaa tai jakaa uudelleen valoa optisten kuitujen välillä. Todellisissa-verkoissa kytkimet antavat yhden signaalin tavoittaa useita käyttäjiä, sallivat useiden signaalien jakaa yhden kuitupolun tai ottaa näytteitä pienestä määrästä valoa valvontaa varten. Ne ovat hiljaisia työhevosia FTTH-pääsysolmuissa, datakeskuksissa, testiasennuksissa, kuitulasereissa ja anturijärjestelmissä.
Ennen kuin mennään pidemmälle, kannattaa selvittää yleinen hämmennys. Liitin ei ole sama kuin avalokuituadapteri. Sovitin kohdistaa mekaanisesti kaksi liitintä, jotta valo pääsee kulkemaan läpi; kytkin muuttaa aktiivisesti optisen tehon jakautumista porttien välillä.RP Photonicsmäärittelee kuitukytkimet laitteiksi, jotka yhdistävät valoa yhdestä tai useammasta syöttökuidusta yhteen tai useampaan lähtökuituun tehojakaumalla, joka voi riippua aallonpituudesta ja polarisaatiosta.
Tässä oppaassa kerrotaan, kuinka valokuituliittimet toimivat, tärkeimmät kohtaamasi tyypit, ostaessasi tärkeitä teknisiä tietoja ja kuinka tehdä järkevä valinta projektiisi.
Mikä on kuituoptinen liitin?
Kuituoptinen liitin on optinen laite, jossa on yksi tai useampi tuloportti ja yksi tai useampi lähtöportti. Suunnittelusta riippuen se voi tehdä useita asioita kerralla:
- Jaa yksi tulosignaali kahdeksi tai useammaksi ulostuloksi
- Yhdistä useita tuloja yhdeksi lähtökuiduksi
- Napauta pieni prosenttiosuus tehosta valvontaa tai testausta varten
- Jaa optiset signaalit moniin portteihin tähti- tai puukuviolla
- Yhdistä tai erota aallonpituuksia CWDM- tai DWDM-järjestelmissä
Esimerkiksi 1x2-liittimessä on yksi tulo ja kaksi lähtöä. 2x2-liittimessä on kaksi tuloa ja kaksi lähtöä ja se voi toimia joko jakajana tai yhdistäjänä valon suunnasta riippuen.
Tietoliikenne- ja tietoverkkokeskusteluissa termitkuituoptinen liitin, optinen jakaja, jaoptinen yhdistäjäusein päällekkäin. Jakaja on olennaisesti halkaisusuuntaan käytetty kytkin, kun taas yhdistäjä on sama laite, jota käytetään yhdistämissuunnassa. Jos hankit komponentteja, tietolomakkeen nimet riippuvat yleensä siitä, miten laite on tarkoitus ottaa käyttöön.
Kuinka kuituoptinen liitin toimii?
Kytkin toimii siirtämällä optista tehoa kuitupolkujen välillä. Tarkka mekanismi riippuu valmistusmenetelmästä.
FBT-liittimessä kahta tai useampaa kuitua kuumennetaan, vedetään ja sulatetaan niin, että niiden ytimet tulevat tarpeeksi lähelle, jotta valo pääsee vuotamaan ytimestä toiseen kontrolloidun pituuden yli.RP Photonicsselittää, että sulatetut kytkimet tehdään termisesti kapenemalla ja sulattamalla kuituja niin, että niiden ytimet saatetaan läheiseen optiseen kosketukseen.
Planar Lightwave Circuit (PLC) -jakajassa valo ohjataan aaltoputkipiirin läpi, joka on valmistettu piidioksidi- tai polymeerisubstraatille. Tämä on hallitseva lähestymistapa korkean-portin-määrän jakajille, koska aaltoputken geometria on hyvin toistettavissa.
Optisen tehon jakaminen
Kun liitin jakaa valoa, optinen tuloteho jaetaan lähtöporttien kesken. Ihanteellisessa 1x2 50/50-liittimessä kukin lähtö saa puolet syöttötehosta. Desibeleinä tämä tarkoittaa noin 3 dB teoreettista häviötä lähtöä kohden ennen kuin todelliset häviöt lisätään. TheFiber Optic Association (FOA)panee merkille, että jakaminen aiheuttaa 3 dB:n lisähäviön jokaista jakomäärän kaksinkertaistamista kohti sekä pienen ylimääräisen häviön kytkimen rakenteesta.
Optisten signaalien yhdistäminen
Monet liittimet ovat kaksisuuntaisia. Laite, joka jakaa tehon yhteen suuntaan, voi yhdistää tehoa myös vastakkaiseen suuntaan. Passiivisessa optisessa verkossa (PON) alavirran liikenne OLT:ltä jaetaan useille käyttäjille, kun taas näiden käyttäjien ylävirran signaalit yhdistetään takaisin kohti OLT:tä saman passiivisen jaottimen kautta.
Miksi kytkimet tuovat aina tappiota
Kuituoptisen kytkimen häviö johtuu useista lähteistä, jotka toimivat yhdessä:
- Teoreettinen jaettu menetys (väistämätön valtaosuus)
- Liiallinen häviö itse kytkimen rakenteesta
- Liitin ja jatkoshäviö tulo- ja lähtöporteissa
- Aallonpituusero laitteen ja järjestelmän aallonpituuden välillä
- Polarisaatiosta{0}}riippuva häviö (PDL)
- Epätasainen virranjako{0}}lähtöporttien välillä
Tästä syystä kytkimen valinnassa ei ole koskaan kyse vain porttien määrästä. Häviöbudjetti, aallonpituusalue, jakosuhde ja ympäristö on tarkistettava yhdessä.
Tärkeimmät kuituoptiset liitintyypit
Kytkimet voidaan luokitella useilla hyödyllisillä tavoilla. Oikea luokittelu riippuu siitä, suunnitteletko verkkoa, hankitko komponentteja vai etsitkö linkin vianetsintää.
Toiminnon mukaan: Splitter, Combiner, Tap ja WDM Coupler
Anoptinen jakajajakaa yhden tulon useisiin ulostuloihin (1x2, 1x4, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64). Ayhdistäjäyhdistää useita tuloja yhdeksi ulostuloksi. Ahanaliitinlähettää suurimman osan optisesta tehosta pääpolun kautta ja ohjaa pienen osan (tyypilliset suhteet ovat 90/10, 95/5 ja 99/1) valvontaporttiin. AWDM-liitinyhdistää tai erottaa signaaleja aallonpituuden perusteella, jota käytetään voimakkaastiCWDM ja DWDMjärjestelmät.
Porttikokoonpanon mukaan: 1x2, 2x2, 1xN ja tähtiliittimet
A 1x2 kuituoptinen liitinSiinä on yksi tulo ja kaksi lähtöä, ja se on yleisin rakennuspalikka yksinkertaiseen halkaisuun tai napautukseen. A2x2 liitinkahdella sisääntulolla ja kahdella ulostulolla on laajalti käytössä kaksisuuntaisissa järjestelmissä, interferometreissä ja testiasennuksissa. A1xN jakajapalvelee PON-, FTTH-, CATV- ja jakeluverkkoja. AnNxN tähtiliitinjakaa optista tehoa useille tulo- ja lähtöpoluille samanaikaisesti.
Muodon mukaan: Y-, T-, X-, tähti- ja puuliittimet
AY-liitin jakaa yhden tulon kahdeksi balansoiduksi ulostuloksi. AT-kytkimellä on yleensä epätasainen suhde, kuten 90/10 tai 80/20, ja se sopii hyvin signaalin valvontaan. X-liitin on yleensä 2x2-laite. Tähtiliitin jakaa tehon useiden tulojen ja lähtöjen välillä. Puuliitin jakaa yhden tulon useiksi lähtöiksi haaroittuneessa rakenteessa ja on vakiovalinta PON- ja FTTx-verkkoihin.
Valmistusmenetelmän mukaan: FBT vs PLC vs mikro{0}}optiikka
AnFBT-liitin(sulatettu kaksoiskartiomainen kartio) valmistetaan sulattamalla ja kapenoimalla kuidut yhteen. Se sopii hyvin pieniin jakomääriin, mukautettuihin jakosuhteisiin ja kustannusherkkään-malleihin. APLC-jakajakäyttää aaltoputkisirua, joka antaa paremman aallonpituuden tasaisuuden ja tiukemmat toleranssit suurilla porttien määrällä. Mikro-optisissa liittimissä käytetään linssejä, prismoja, peilejä tai ohutkalvosuodattimia, ja ne esiintyvät yleensä erikoistuneissa optisissa laitteissa tietoliikennekaapeloinnin sijaan.
FBT Coupler vs PLC Splitter: Kumpi sinun pitäisi valita?
FBT vs. PLC -kysymys tulee esiin melkein jokaisessa liittimen ostotilauksessa. Rehellinen vastaus on, että kumpikaan ei ole yleisesti parempi; heillä on erilaisia makeita kohtia.
FBT-liittimet loistavat, kun suunnittelu vaatii pientä jakomäärää (yleensä 1x2–1x8), mukautettua jakosuhdetta (kuten 80/20, 90/10 tai 95/5) tai yhden aallonpituuden sovellusta. Ne ovat yleensä halvempia näihin yksinkertaisempiin rakenteisiin. PLC-jakajat ovat turvallisempi vaihtoehto aina, kun tarvitset tasaista suorituskykyä suuremmilla porttien määrällä (1x8 ja enemmän), laajaa aallonpituutta 1260–1650 nm:n alueella tai vakaata toimintaa laajalla lämpötila-alueella. Nykyaikaisinkuituoptiset jakajatFTTH- ja PON-verkoissa käytettävät ovat PLC{0}}pohjaisia juuri tästä syystä.
Käytännössä FBT on oikea valinta välineiden ja mittatilaussuhteiden valvontaan, kun taas PLC on oletusarvo FTTH-jakelulle, passiiviselle optiselle LAN:lle ja kaikille korkeille{0}}yhdenmukaisuusvaatimuksille.
Tärkeimmät tiedot: jakosuhde, lisäyshäviö ja aallonpituus
Jakosuhde tai kytkentäsuhde
Jakosuhde kuvaa tehon jakautumista. 50/50-liitin jakaa tehon tasaisesti. 90/10-napautus lähettää 90 % pääpolun kautta ja 10 % valvontaporttiin. Valvontaa varten haluat yleensä poistaa vain pienen palan valoa; jakelua varten haluat yleensä tasaisen jaon.
Lisäyshäviö ja ylimääräinen menetys
Liitäntähäviö on optinen kokonaisteho, joka menetetään, kun liitin asetetaan linkkiin. Se sisältää teoreettisen jaetun häviön ja laitteen oman ylimääräisen häviön. 1x2 50/50 jakajalla on teoreettinen 3 dB:n jakohäviö, mutta todellisissa tietotaulukoissa näkyy yleensä tyypillinen kytkentähäviö, joka on noin 3,4–3,8 dB, kun ylimääräinen häviö ja liitinhäviö lisätään. Ylimääräinen tappio on ylimääräinen tappio, joka ylittää väistämättömän jaetun tappion; pienempi luku tarkoittaa parempaa-rakennettua liitintä.
Tasaisuus, tuottohäviö ja suuntaavuus
Tasaisuus kuvaa, kuinka tasaisesti teho jakautuu lähtöporttien kesken, ja siitä tulee kriittinen 1x8, 1x16, 1x32 ja 1x64 jakoissa. Paluuhäviö mittaa heijastuneen valon, joka kulkee takaisin kohti lähdettä. Suuntaus osoittaa, kuinka hyvin laite estää virtaa vuotamasta väärään porttiin. Nämä kolme ovat tärkeitä DWDM-järjestelmissä, OTDR-testiympäristöissä, kuitulasereissa ja kaikissa linkeissä, joissa hajaheijastukset heikentävät suorituskykyä.
Toiminta-aallonpituus ja kaistanleveys
Kytkimen on vastattava järjestelmäsi aallonpituutta. Tietoliikennejärjestelmät käyttävät yleensä 1310 nm, 1490 nm ja 1550 nm ikkunoita; PON-verkot lisäävät 1577 nm ja 1490 nm asiaankuuluvan perusteellaITU-T G.984ja G.987-spesifikaatiot. Jotkut liittimet on suunniteltu vain kapealle ikkunalle, kun taas laajakaistaiset PLC-jakajat kattavat 1260–1650 nm.
Kuitutyyppi, liitin ja paketti
Varmista, tukeeko liitin yksi--- vai monimuotokuitua, ja kaksi kertaa-tarkista liittimen tyyppi ja kiillotus. Yleistäkuituoptinen liitinvaihtoehtoja ovat LC, SC, FC, ST ja MTP/MPO, UPC- tai APC-kiillotuksella. APC:tä suositellaan aina, kun alaselän heijastuksella on merkitystä, erityisesti PON- ja analogisissa videojärjestelmissä. Myös mekaanisella pakkauksella on väliä: paljas kuitu, lohkoton minimoduuli, ABS-laatikko, LGX-kasetti, teline{2}}asennuskotelo ja ulkoinen IP68-suljin sopivat kaikki erilaisiin käyttöönottoskenaarioihin.
Kuituoptisten liittimien yleiset sovellukset
PON, FTTH ja passiivinen optinen LAN
PON-verkot käyttävät 1xN-jakajia yhden OLT-portin yhdistämiseen useisiin ONT-verkkoihin. Loppupään liikenne jaetaan käyttäjille; ylävirran liikenne yhdistetään takaisin. Sama passiivinen laite käsittelee molempiin suuntiin. Passiiviset optiset lähiverkot käyttävät samaa arkkitehtuuria toimisto- ja kampusympäristöissä. FOA toteaa, että yksi OLT-portti voi palvella jopa 32 (ja joskus 64 tai 128) laitetta peräkkäisten jakajien kautta optisen tehobudjetin mukaan.
Valvonta- ja testipisteet
Hanakytkimet ottavat näytteen pienen osan valosta rikkomatta päälinkkiä. Suorassa yhden-tilan linkissä 99/1- tai 95/5-napautus on paljon sopivampi kuin 50/50-jakaja, mikä kuluttaisi liikaa budjettia pääpolulla.
WDM- ja DWDM-järjestelmät
WDM-liittimet yhdistävät tai erottelevat signaaleja eri aallonpituuksilla. Ne ovat välttämättömiä kaukoliikenteen-televiestinnässä, kuituvahvistimissa (EDFA) ja kaikissa järjestelmissä, joissa useat optiset kanavat jakavat yhden kuidun. CWDM käyttää 20 nm:n verkkoa; DWDM käyttää 100 GHz tai 50 GHz verkkoa, joka vaatii tiukemman aallonpituustoleranssin jokaiselta komponentilta.
Laboratorio-, anturi- ja laserjärjestelmät
Kuituliittimiä esiintyy myös interferometreissä, OCT-järjestelmissä, kuituantureissa ja suuritehoisissa{0}}kuitulasereissa. Näissä sovelluksissa polarisaatiokäyttäytyminen ja palautushäviö ovat usein tärkeämpiä kuin raakakustannukset.
Sovellus-liittimen-pikaoppaaseen
Valinnan konkretisoimiseksi katso, miten sovellukset yleensä sovitetaan käytännössä kytkimen tyyppeihin. vartenFTTH- ja PON-jakelu, vakiovastaus on aPLC-jakaja ABS-laatikossa tai LGX-kasetissa1x8, 1x16 tai 1x32 portilla. vartenlive-linkkien seuranta, valitse FBT 99/1- tai 95/5-liitin APC-liittimillä. varten2-kanavaiset kaksisuuntaiset testiasetukset2x2 50/50 FBT-liitin on yleensä riittävä. vartenCWDM/DWDM-kanavan yhdistäminen, vaaditaan ohut-kalvo WDM-liitin tai AWG{1}}-pohjainen mux/demux. vartenkuitulaserpumpun yhdistäminen, tarvitaan polarisaatio-ylläpitävä tai erikois-kuituliitin yleisen tietoliikennelaitteen sijaan.
Kuinka valita oikea kuituoptinen liitin
Käytä seuraavaa työnkulkua ennen tilauksen tekemistä.
- Määritä funktio.Päätä, haluatko jakaa, yhdistää, napauttaa vai aallonpituus{0}}multipleksi.
- Valitse portin kokoonpano.Valitse 1x2, 2x2, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64 tai NxN päätepisteiden määrän perusteella.
- Vahvista jakosuhde.Käytä 50/50 tasaiseen jakoon, 90/10 tai korkeampi valvontaan ja tasainen 1xN jakautumiseen.
- Tarkista aallonpituusalue.Yhdistä kytkimen kaistanleveys järjestelmäsi mukaan, mukaan lukien mahdolliset tulevat päivityksen aallonpituudet.
- Laske tappiobudjetti.Lisää kuituvaimennus + liittimen häviö + jatkoshäviö + liittimen lisäyshäviö + turvamarginaali (tyypillisesti 3 dB).
- Yhdistä kuitu ja liitin.Vahvista yksi-tila (G.652D tai G.657) verrattuna monimuotoiseen (OM3/OM4/OM5), liitintyyppi ja kiillotus.
- Suunnittele asennusympäristö.Sisäkaapit, ulkosulkimet, palvelinkeskusten telineet ja laboratoriopenkit tarvitsevat erilaisia pakkauksia.
Yksinkertainen tappiobudjettiesimerkki
Oletetaan, että suunnittelet 1x16 PLC-jakajalinkkiä FTTH:lle, jossa on 2 km yksi-tilaavalokaapeli, neljä LC/UPC-liitinparia ja yksi fuusioliitos. Kohtuullinen arvio olisi: 13,5 dB (tyypillinen 1x16 PLC:n lisäyshäviö) + 0.6 dB (2 km × 0,3 dB/km aallonpituudella 1310 nm) + 1.2 dB (4 liitintä × 0,3 dB) + 0.1 dB (yksi ∉ 2}) dB (yksi splice) 18,4 dB yhteensä. Jos OLT/ONT-tehobudjettisi on luokka B+ (28 dB), sinulla on mukava päätila; Jos se olisi tiukempi, sinun pitäisi vähentää jatkoja, lyhentää juoksua tai astua alas 1x8-jakoon.
Yleiset virheet vältettävät
Ensimmäinen ja yleisin virhe on käsitellä liitintä yksinkertaisena sovittimena. Nämä kaksi ovat toisiinsa liittymättömiä laitteita, joilla on eri tehtävät. Toinen on lisäyshäviön huomioimatta jättäminen ja liian monien splittien pinoaminen yhdelle linkille, kunnes vastaanottimen virta loppuu. Kolmas on FBT:n valitseminen FTTH 1x32 -käyttöön, jossa PLC olisi paljon yhtenäisempi ja vakaampi. Neljäs käyttää kytkintä, joka on suunniteltu yhdelle aallonpituusikkunalle toisella aallonpituudella, mikä voi tuottaa hyvin erilaisia todellisia{6}}häviöitä. Viides on UPC- ja APC-liittimien sekoittaminen miettimättä heijastuksen seurauksia.
FAQ valokuituliittimistä
Mitä eroa on kuituoptisella liittimellä ja jaottimella?
Jakaja on kytkin, jota käytetään jakamaan yksi tulo useiksi lähdöiksi. Termiliitinon laajempi, koska se kattaa myös yhdistäjät, väliotot ja aallonpituusmultiplekserit.
Onko valokuituliitin passiivinen vai aktiivinen?
Lähes kaikki tietoliikenne- ja kaapelointiliittimet ovat passiivisia eivätkä vaadi sähkövirtaa. Vain erikoislaitteet, kuten optiset vahvistimet ja optiset kytkimet, katsotaan aktiivisiksi.
Mitä 1x2 tarkoittaa valokuituliittimessä?
1x2-liittimessä on yksi tuloportti ja kaksi lähtöporttia. Se on yksinkertaisin jakaja- tai hanakokoonpano.
Mitä 2x2 tarkoittaa valokuituliittimessä?
2x2-liittimessä on kaksi tuloa ja kaksi lähtöä ja se voi toimia joko jakajana tai yhdistäjänä signaalisuunnasta riippuen. Se on yleinen interferometreissä ja kaksisuuntaisissa testiasennuksissa.
Kuinka valitsen jakosuhteen hanaliittimelle?
Useimpiin live--linkkien seurantaan 99/1 tai 95/5 napautus on oikea valinta, koska se poistaa vain pienen osan optisesta tehosta pääpolusta. 90/10-hana on sopiva, kun valvontavastaanotin on vähemmän herkkä. Jako 50/50 on harvoin oikea vastaus seurantaan.
Mikä on tyypillinen 1x32 PLC-jakajan välityshäviö?
Useimmissa kaupallisissa 1x32 PLC-jaottimen tietolomakkeissa luetellaan tyypillinen lisäyshäviö välillä 16,5–17,5 dB, mukaan lukien teoreettinen 15 dB:n jako plus 1,5–2,5 dB ylimääräinen ja liitinhäviö. Tarkista aina ostamasi mallin tiedoista.
Voinko käyttää yksimuotoista{0}}liitintä monimuotokuidun kanssa?
Yleensä ei. Yksi-moodikytkimet on suunniteltu 9 µm:n ytimen ympärille; monimuotokuidussa on 50 tai 62,5 µm:n ydin. Näiden kahden yhdistäminen aiheuttaa merkittävän tila{6}}kentän yhteensopimattomuuden ja suuren kytkentähäviön. Käytä sopivaa liitintämonitilataiyksi-tilakuitutyyppi.
Ovatko valokuituliittimet kaksisuuntaisia?
Useimmat passiiviset liittimet ovat kaksisuuntaisia. Sama laite, jota käytetään jakamaan alavirran valoa, voi yhdistää ylävirran valoa, kun sitä käytetään vastakkaiseen suuntaan, ja juuri näin PON-verkot toimivat.
Mitä eroa on WDM-kytkimen ja tavallisen optisen kytkimen välillä?
Vakioliitin jakaa tehoa erottamatta aallonpituuksia. AWDM-liitinkäyttää ohut{0}}kalvosuodattimia tai AWG-tekniikkaa tiettyjen aallonpituuksien erottamiseen tai yhdistämiseen, mikä on välttämätöntä CWDM- ja DWDM-järjestelmissä.
Mikä liitintyyppi minun pitäisi valita valokuituliittimelle?
LC ja SC ovat yleisimpiä nykyaikaisissa liityntä- ja datakeskusten käyttöönotoissa. APC-kiillotusta suositellaan aina, kun taustaheijastuksella on merkitystä, kuten PON, RFoG ja analoginen video. Yhdistä kiillotus linkin molemmissa päissä; UPC:n ja APC:n sekoittaminen heikentää suorituskykyä.
Johtopäätös
Kuituoptinen liitin on petollisen yksinkertainen komponentti, joka tukee hiljaa lähes jokaista nykyaikaista optista verkkoa. Oikean valinnassa on tasapaino porttien lukumäärän, jakosuhteen, aallonpituusalueen, liitoshäviön, kuidun tyypin, liittimen ja ympäristön välillä, jossa se asuu. FBT-liitin on yleensä taloudellisin ratkaisu yhdelle valvontaotolle tai mukautetulle jakosuhteelle. FTTH:lle, PON:lle, passiiviselle optiselle lähiverkolle tai mille tahansa suurelle-portti-lukujakelulle PLC-jakaja on turvallisempi pitkän ajan{5}}valinta. Paras liitin on aina se, joka sopii palveleman verkon optiseen tehobudjettiin ja luotettavuusvaatimuksiin, ei vain se, jonka yksikköhinta on alhaisin.
