plc сплиттер что это
Принцип работы оптического сплиттера (1х4, 1х8). Пример использования в оптической распределительной коробке
Оптический сплиттер или, как его многие называют, делитель часто можно увидеть в подъезде многоквартирных домов. Он находится внутри оптической распределительной коробки, которая есть, как правило, на каждом этаже. Несмотря на свой довольно простой и миниатюрный вид, он играет важную роль в организации сетей связи.
Внешний вид
Зачем нужен сплиттер?
Оптическая распределительная коробка, внутри которой расположен сплиттер, на одном из этажей в подъезде жилого дома:
Нужно отметить, что оптические сплиттеры бывают и уличного типа. Обычно в своем наименовании они имеют специальную литеру «J»
Оптические сплиттеры 1х4, 1х8 — что это такое?
Разгадка этих цифр довольно проста. Это количество выходов (отводов, ответвлений) или, грубо говоря, количество волокон, которое будет присутствовать на выходе из сплиттера. При каскадном построении сети PON выделяются как правило 2 каскада, реже 3 все зависит от количества подключаемых абонентов на PON-порт.
Сплиттер 1х4. Одно волокно варится на четыре.
А здесь уже изображен сплиттер 1х16
Чтобы подключить к сети PON многоквартирный дом провайдер обычно использует сплиттеры первого каскада 1х16. Он устанавливается в ОРШ (Оптический Распределительный Шкаф). Обычно такой спплиттер один на целый дом и располагается в подвале. Соответственно, сплиттер внутри него имеет 16 расшитых волокон из магистрального кабеля, которые дальше могут использоваться по всему дому.
Далее идут сплиттеры второго каскада 1х4 — это те, которые находятся в ОРК на каждом этаже. В типичном доме на этаже расположено 3-4 квартиры, поэтому выбор 1х4 сплиттера полностью оправдан. Очень схематично это выглядит следующим образом:
Сам по себе, сплиттер — пассивное сетевое устройство. Это значит, что ему не нужно питание от электросети, чтобы передавать оптический сигнал
Принцип работы оптического сплиттера. Практический пример
Допустим, мы хотим подключить один этаж из нашего дома. Естественно, для этого мы на каждом этаже установили оптические распределительные коробки. Теперь наша задача правильно провести монтаж оптоволокна внутри ОРК, а заодно понять — какую роль здесь играет сплиттер?
Общий вид ОРК:
Внутри ОРК:
Кабель с подвала (ОРШ) заходит на этаж (ОРК) без оконечивания, т.е. обычное волокно без каких-либо коннекторов. Немного расковыряв внешнюю оболочку межэтажного кабеля внутри ОРК. (это часто называют «технологическим окном»). Достаем волокно.
Далее волокно идёт на кассету, где происходит сварка (стык)
После стыка в кассете, из волокна у нас получается так называемый называемый пигтейл, т.е. это кабель оконеченный только с одной стороны — в нашем случае это специальный разъем SC. На практике могут использоваться и другие типы разъемов (FC,LC). С другой стороны точно такой же разъем — с него волокно уже уходи на сплиттер
Далее кабель с пигтейла уходит на оптический сплиттер 1х4 (в данном случае). Там он разделяется на 4 волокна, собственно именно в этом моменте сплиттер и выполняет свою работу.
После чего волокна снова(!) уходят на разъемы SC, которые закреплены в верхней части ОРК.
От них уже будет идти полноценный патчкорд, который протянут к абоненту и подключат в оконечное устройство (оптический терминал, как правило)
Что в итоге?
В конце оптического патч корда ставится оконечное устройство (ONT) с таким же типом разъема, как и на сплиттере в ОРК. Терминал, с одной стороны, выступает в роли некоего медиаконвертера — принимает оптический сигнал. С другой — он уже как заправский роутер, который раздает Wi-Fi, имеет Ethernet-порты для подключения ПК или телевизионной приставки.
Что такое оптический сплиттер
Что такое пассивные оптические сплиттеры?
Производители выделяют несколько видов оптических сплиттеров, подразделяемых по функциональным особенностям и топологии:
Технологические особенности сплиттеров
При необходимости получения делителя с большим числом выводов, выполняется соединение нескольких сплиттеров. Неиспользуемые выводы заглушают, чтобы свести до минимума вносимые потери. Возможны различные конфигурации, например, 1х2 или 1х6. В зависимости от задачи регулируется величина деления оптической мощности, например, достигается соотношение по выходным портам 20х80, 30х70 или любое другое.
Преимущество технологического решения состоит в его простоте и недорогой стоимости. К минусам относят меньшую точность заданных характеристик, а также спектральную селективность (невозможность работы в широком волновом спектре).
Далее наносится второй отражающий слой – аналог оболочки стекловолокна. На окончания дорожек наклеиваются оптические выводы. В результате, можно получить любую заданную конфигурацию от 1х2 вплоть до 2х64.
PLC сплиттеры обладают целым рядом достоинств:
Где используются оптические сплиттеры?
Для сетей кабельного телевидения чаще используются сплавные делители ввиду наличия опции коммутации мощности в нужной пропорции. В сетях PON применяются оба варианта делителей, исходя из топологии сетевой структуры и удаленности абонентских приемников. При предоставлении услуг цифрового TV, на станционной стороне выполняется ввод видеопотока, преобразованного в оптический формат, через сплиттер в общий трафик.
Типы оптических сплиттеров
Оптические разветвители — один из наиболее важных пассивных компонентов в волоконно-оптических линиях связи и представляют собой тандемные оптические устройства, которые могут иметь несколько входов и несколько выходов. Обычно используемая характеристика MxN указывает, что оптический разветвитель имеет M входов и N выходов.
Принцип работы оптического разветвителя
Когда одномодовое волокно проводит оптические сигналы, световая энергия не полностью концентрируется в сердцевине волокна, и небольшое количество передается через оболочку вблизи сердцевины волокна. Другими словами, если жилы двух волокон расположены достаточно близко, модовое поле света, передаваемого в одном волокне, может попасть в другое волокно, и оптический сигнал перераспределится в двух волокнах.
В настоящее время существует два типа разветвителей, которые могут удовлетворить потребности оптического разветвления: один из них представляет собой Planar Lightwave Circuit (PLC), изготовленный на основе технологии оптической интеграции, с плоской схемой разделения световой волны. Другой — разветвитель Fused Biconical Tape (FBT) использует более традиционный сварной биконический конус. У этих двух типов устройств есть свои преимущества и недостатки. Пользователи могут разумно выбирать эти два типа светоделительных устройств в соответствии с различными приложениями и потребностями. Вот краткое введение в сплиттеры PLC и FTB.
Оптический разветвитель PLC (Planar Lightwave Circuit)
Технология планарных световолновых схем заключается в использовании полупроводниковой технологии для создания оптических световолновых устройств разветвления. Функция разветвления реализована на специальной кварцевой подложке. На нее наносится отражающий слой, в котором делают дорожки и покрывают вторым отражающим слоем. После этого монтируют оптические выводы. Такая технология может обеспечить максимальный коэффициент разделения 1х64. Преимущества оптического сплиттера PLC заключаются в том, что потери не зависят от длины волны проходящего света, и он может удовлетворить потребности в передаче с разными длинами волн. Свет распределяется равно, и сигналы могут равномерно распределяться по пользователям. Сплиттер имеет компактную структуру и небольшие размеры, может быть установлен непосредственно в существующие различные раздаточные коробки, не занимая большого места для установки. Он имеет не настраиваемый коэффициент разделения (1х4, 1х8).
FBT разветвитель (Fused Biconical Tapering)
Основными недостатками оптического разветвителя FBT являются потери, чувствительные к длине волны света, и устройство обычно выбирается в соответствии с длиной волны. Это фатальный дефект при использовании тройного зазора, потому что оптические сигналы, передаваемые в тройном зазоре, имеют длину волны 1310 нм, 1490 нм, 1550 нм. Световая однородность разделителя FBT плохая, номинальная максимальная разница 1х4 составляет около 1,5 дБ, а разница больше, чем 1×8, не может гарантировать равномерное разделение света и может повлиять на общую дальность передачи. Вносимые потери сильно зависят от температуры. Разветвитель FBT (например, 1×16, 1×32) имеет большие размеры, а надежность будет снижена, при этом пространство для установки ограничено.
Заключение
Выбор одного из этих двух устройств зависит от приложения и требований пользователя. В некоторых приложениях, где объем и длина световой волны не очень чувствительны, особенно при небольшом количестве ответвлений, более экономично выбрать разветвитель FBT. Для независимой передачи данных используется разветвитель FBT 1310 нм. Телевизионная видео сеть может выбрать разветвитель FBT 1550 нм. В случае трех-в-одном, FTTH и т. д., которые требуют нескольких длин волн оптической передачи и большого количества пользователей, следует выбрать разветвитель PLC.
Если стоит выбор, где купить оптические разветвители, выбирайте надёжного поставщика. Компания « АнЛан » занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.
Как «пекутся» наши оптические делители (часть вторая)
Планарные делители PLC (Planar Lightwave Cirquit)
В прошлом обзоре процесс производства сварных делителей был показан чуть более чем полностью. Но есть и другой способ «разделить» поток света в волокне — планарные делители, иначе говоря, PLC (Planar Lightwave Cirquit). По идее, это далеко не новинка, хотя ранее из-за высокой цены PLC использовались лишь в наиболее дорогих, многоволоконных проектах. Однако прогресс не стоит на месте…
Естественно, что в каждом изделии есть свои достоинства и недостатки, и наука стремится свести второй аспект к минимуму. Так какие же недостатки сварных делителей побудили мир науки и техники к новым разработкам? Их не сложно назвать:
Что касается технологии изготовления PLC делителей, то главным составляющим всего процесса является… полупроводниковый чип.
(Так выглядит система каналов под микроскопом)
Производство PLC чипов состоит из нескольких этапов. Первый заключается в нанесении на подложку отражающего слоя-оболочки, на который наносится материал волновода, который подвергается травлению. Результатом процесса травления является система каналов-волноводов, полностью отображающая схему деления. Следующая стадия — система планарных волноводов покрывается отражающим слоем-оболочкой. Необходимое количество разветвлений достигается делением основного входного оптического канала и последующих его ветвей.
Как правило, производством подобных чипов занимаются специализированные предприятия (в мире их около пары десятков), которые делают только микрооптику. Все существующие заводы, выпускающие PLC-делители как конечную продукцию, покупают готовые чипы (в основном из Южной Кореи) и монтируют их в корпуса.
Если кого-то вопросы применения микрооптики интересуют более глубоко, то можно привести ссылки на патенты по различным способам их применения:
1. Optical module. 
Изготовление делителя из чипа
Под микроскопом PLC чип выглядит следующим образом:
В двух проекциях вот так:
Пигтейл с ribbon кабелем:
Пигтейл с входным волокном:
Структурно это выглядит так:
Монтаж выглядит так:
Специальная установка с камерами высокого увеличения. С ее помощью производят юстировку 3-х компонентов PLC делителя: PLC чипа и двух пигтейлов:
Вот так выглядят 2 стыка в 2-х плоскостях:
Весь монтаж производится под контролем измерительного оборудования:
После юстировки производится склейка:
После склейки заготовка готова. Ее необходимо смонтировать в металлический мини-корпус.
Происходит это так:
Надеваем резиновые прокладки на каждый из концов делителя.
И помещаем в металлический корпус соответствующего размера.
И монтируем крышку (на которую предварительно лазером нанесен S/N).
Если делитель необходим оконцованный, то поступаем как в случае сварных делителей: приклеиваем и полируем коннекторы.
Как можно убедиться — просто чудо нано-технологии… Когда же Роснано начнет делать хотя бы это?
Сравнение PLC и сварных делителей
Общие оптические характеристики
Измерения проводились на сварных делителях 1х2, 1х8 и PLC 1х8 в диапазоне длин волн 1250-1650.
На рисунке 1 показаны вносимые потери (9,3dB) стандартного 1×8 PLC делителя. Также показаны максимальные вносимые потери (10,3dB) в том числе потери в области «водяного пика» в зоне от 1360 до 1460 нм, а также отличный показатель равномерности (uniformity), равный 1dB.
Учитывая то, что эталонные значения вносимых потерь и показателя равномерности составляют 9.8dB и 0,5dB можно с уверенностью утверждать, что PLC делители дают хорошие показатели принципиально важных физических параметров.
Ниже изображён результат исследования сварного делителя 1×2. Как видно на изображении уровень максимальных вносимых потерь здесь гораздо ниже (3,5dB), при этом значение показателя равномерности (uniformity) остаётся таким же (1,0dB). Но это делитель 1×2, а не 1×8.
Как было описано выше, для производства сварных делителей 1х4, 1х8 применяется каскадирование, которое непосредственно влияет на изменение оптических характеристик изделия. Итак, на 3-м участке показаны вносимые потери сварного делителя 1×8, максимальный уровень которых составляет 10.8dB, а показатель равномерности (uniformity) равен 3 дБ, что существенно отличается от показаний PLC делителя.
TDL (Зависимость вносимых потерь от изменения температуры)
PDL (Зависимость вносимых потерь от изменения поляризации)
В PLC делителях этот параметр составляет 0,2-0,3dB, причём также как и в случае с температурным коэффициентом эта величина не меняется в зависимости от сплит-соотношения 1х8, 1х16 и т.д.
В сварном делителе 1х8 зависимость вносимых потерь от поляризации равна 0,1-0,15dB вне зависимости от сплит-соотношения (1х4, 1х8. ).
Надёжность
Риск выхода устройств из строя рассчитывается обычно из параметра, который носит название FIT (Failure In Time). Для сварного делителя этот параметр мал, но с увеличением соотношения деления растёт и количество каскадов, соответственно с каждым каскадом FIT будет увеличиваться каждый раз на величину нового каскада.
Что же касается делителей PLC, то для них существует всего 2 критичных параметра по надёжности — это точка входа и точка выхода.
Вместо эпилога
Наука и отраслевая индустрия не стоят на месте. В Южной Корее уже производят PLC-чипы с неравномерным коэффициентом деления. Так что, в ближайшем будущем следует ожидать появления 1×3, 1×7 и других PLC-делителей с разным соотношением деления по плечам. Видимо после этого, сварные (FBT) делители могут стать таким же архаизмом, как Token Ring, FDDI и т.д. и т.п.
Оптические сплиттеры
Оптический делитель/сплиттер/разветвитель — неселективный пассивный элемент (N-полюсник), имеющий минимально три полюса/порта и распределяющий входящую оптическую мощность между выходными портами в определенном соотношении, без какого-либо усиления или переключения.
Оптические сплиттеры классифицируются по характеристикам:
В настоящее время существует две наиболее распространенные технологии изготовления оптических разветвителей — Fused Biconical Taper (FBT) и Planar Lightwave Circuit (PLC).
Оптические делители, созданные по технологии FBT, называют биконическими или сварными (Fused coupler). Название «сварные» делители получили по технологии производства, а «биконические» по принципу работы. Технология производства относительно проста — два волокна с удаленными внешними оболочками (лак, пластиковый буфер) сплавляют в четырехполюсник с двумя входами и двумя выходами (2:2). Если же требуется делитель 1:2, то один из входов «заглушают» безотражательным методом.
Рисунок 1. Процесс изготовления делителей сварного типа
Принцип работы сварного делителя заключается в совмещении оптических волноводов перед сплавлением таким образом, чтобы необходимая доля входящего оптического сигнала передавалась через боковые поверхности.
Рисунок 2. Принцип работы делителя сварного типа
В зависимости от взаимопроникновения сердцевин свариваемых волокон можно обеспечить неравномерное разделение мощности, например, 25:75 (25% мощности сигнала проходит в один порт, 75% в другой).
Следует отметить, что «простота» технологии производства, о которой говорилось выше, определяет и негативные особенности сварных делителей:
В зависимости от спектральных характеристик сварные делители подразделяется на несколько типов:
Окно прозрачности представляет собой диапазон длин волн оптического излучения, в котором имеет место меньшее, по сравнению с другими диапазонами, затухание излучения в волокне. В зависимости от «оконности» делители могут с минимальными потерями пропускать сигналы на длинах волн: 1310, 1490, 1550 нм.
В случае, когда требуется сварной делитель с количеством выводов более двух, например, четыре — предварительно изготавливают три делителя 1:2 с требуемыми характеристиками, а уже после происходит процесс их сращивания, как показано на рисунке 3. Аналогичным образом можно создать делитель 1:64.
Рисунок 3. Схема оптического делителя 1:2
Оптические делители, выполненные по технологии PLC, называют планарными.
Процесс производства данных разветвителей более сложен и включает в себя несколько этапов:
Рисунок 4. Процесс изготовления делителей планарного типа
Необходимое количество выводов достигается комбинацией простейших масок травления делителей 1×2. Планарная технология позволяет изготавливать делители с числом выходных волокон кратным 2 до 64 выходных портов включительно.
Благодаря более сложной и прецизионной технологии изготовления, планарные делители обладают более стабильными и точными оптическими характеристиками. В делителях данного типа не возникает проблемы повторяемости результата, как наблюдается в сварных, а также планарные делители избавлены от понятия «оконность», так как работают в широкополосном диапазоне волн 1260-1650 нм. Однако при всех своих неоспоримых плюсах, планарные делители не могут «похвастаться» возможностью заданного деления входящего сигнала. В связи с технологическим процессом производства сплиттер делит приходящую мощность только 50 на 50 с минимальными погрешностями, что бывает не всегда удобно и необходимо.
По количеству входов все оптические сплиттеры подразделяются:
Самый простой Х-образный оптический делитель имеет два входа и два выхода, так называемый оптический разветвитель 2:2. При производстве таких делителей можно использовать обе вышеперечисленные технологии. В случае делителя 2:2 процесс производства по технологии FBT ничем не примечателен, а вот для производства такого делителя по технологии PLC необходимо соединить (зачастую для этого используют сварку оптических волокон) два планарных делителя типа 1:2. Следует отметить, что Х-образные делители продукт весьма специфический и на данный момент используется только в качестве вспомогательного компонента оптических устройств, например, в перестраиваемых мультиплексорах ввода/вывода (ROADM).
Y-образный оптический делитель — это оптический сплиттер, который имеет один вход и два выхода, так называемый оптический разветвитель типа 1:2. Y-образные делители бывают двух типов — симметричные и несимметричные.
Симметричные Y-образные оптические делители разделяют оптическую мощность между выходами равномерно. Под описание данного типа делителей попадают сплиттеры, выполненные по любой технологии (следует помнить, что при помощи технологии FBT производятся сплиттеры с любым делением, включая и равномерное).
Несимметричные оптические делители позволяют разделить оптическую мощность в определенной пропорции. К данному типу можно отнести только сварные делители с неравномерным делением по выходным портам.
Наиболее широкое применение оптические делители получили в трех отраслевых нишах:
В сетях передачи кабельного телевидения, сети CATV, в большинстве случаев используют делители сварного типа, так как обеспечивают неравномерное деление, позволяя создавать трассы с топологией «точка-многоточие». В данном случае делители используются в качестве ADM (add drop module) — меньшая часть оптического сигнала выделяется, а большая передается далее по трассе. В некоторых случаях, использование планарных делителей в сетях CATV является наиболее предпочтительным, но только при соблюдении главного условия — возможности равномерного деления сигнала на все выводы.
В сетях PON коммутация на участке между оптическим линейным терминалом (OLT), расположенным в центральном узле связи, и абонентским оптическим сетевым терминалом (ONT) производится по средствам одного или нескольких пассивных разветвителей установленных по трассе. В зависимости от географической удаленности абонентов от головной станции выбираются различные типы делителей. В случае, если все абоненты равноудалены от головной станции или разница в удаленности крайне незначительная, используют планарные делители. В случае, если абоненты находятся на разном отдалении от головной станции — используются делители сварного типа. Следует отметить, что интернет-трафик и телефония в сетях PON передает и принимает на длинах волн 1490 нм и 1310 нм, что позволяет использовать в сетях PON двухоконные делители сварного типа.
В качестве компонентов оптических систем зачастую используются делители сварного типа с неравномерным делением. Самым распространенным назначением данных пассивных компонентов является отведение оптической мощности в тестовый порт или на измерительное оборудование, например, в оптических усилителях с обратной связью делители передают часть сигнала на фотодетекторы, контролирующие работу усилителя.