Сравнительный анализ планарных и сплавных сплиттеров для PON - сетей

Автор: Козлов С.Ю., Амплиев А.Е.

Журнал: Теория и практика современной науки @modern-j

Рубрика: Основной раздел

Статья в выпуске: 1 (43), 2019 года.

Бесплатный доступ

В работе проводится сравнительный анализ характеристик планарных (PLC (planar lightwave circuits)) и сварных (FBT (fused biconical taper)) сплиттеров. В ходе исследования показаны принцип действия и технология производства рассматриваемых типов сплиттеров, а также затухание, скорость передачи и другие характеристики.

Сплиттер, волоконно-оптическая линия связи, телекоммуникации

Короткий адрес: https://sciup.org/140273882

IDR: 140273882

Текст научной статьи Сравнительный анализ планарных и сплавных сплиттеров для PON - сетей

В настоящее время волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) развиваются очень быстро и встаёт вопрос прокладки волокна до конечного абонента, для чего используются оптические разветвители или сплиттеры. Волоконно-оптический сплиттер представляет собой, как правило, пассивное оптическое устройство, которое может разделить поступающую на его вход мощность на несколько потребителей[1-6]. Эта энергия может иметь такую же суммарную оптическую мощность, что и исходная, в зависимости от конфигурации сплиттера. В зависимости от технологических особенностей построения выходы оптического сплиттера могут иметь разный коэффициент деления оптической мощности, что очень полезно при проектировании оптических сетей, независимо от того для чего он необходим в архитектуре пассивной оптической сети (PON). Как правило, существуют два типа волоконно-оптических разветвителей, которые являются разветвителями FBT и разветвителями PLC. Целью работы является проведение сравнительного анализа планарных и сварных сплиттеров.

Анализ PLC сплиттеров

Конструкция PLC

Упакованное PLC-устройство (рисунок 1) состоит из планарного чипа с пассивными оптическими фильтрами и волоконной косичкой. Благодаря стандартным методам травления и металлизации плоский чип также может служить платформой для активных элементов. При проектировании планарных сплиттеров были использованы методы гибридизации, которые эффективно сочетают лазеры и детекторы с волноводами с использованием пассивной автоматизации [7].

В оптической сборке лазеры соединяются с волокнами с использованием одного или нескольких комплексов объемно-оптических линз. В этой конфигурации изменения в механическом позиционировании могут возникать из-за температурного дрейфа или напряжения, что приводит к изменениям оптического сигнала.

Оптические приемники изготавливаются путем интеграции фотодиодов на сам чип PLC. В объемном оптическом устройстве объектив используется для фокусировки входящего излучения на фотоприемник. В PLC, микросхема детектора может быть размещена на очень малом пространстве.

Между высокоскоростным фотоприемником и внешней электроникой обычно используется усилитель трансимпеданса (TIA). Платформа PLC позволяет устанавливать эти TIA на платформу оптических чипов, непосредственно прилегающую к фотодетектору, обеспечивая оптимальную целостность сигнала при высоких скоростях передачи данных [8].

Особенности PLC сплиттеров: широкий спектр рабочих длин волн, равномерный коэффициент деления сигнала, высокая точность деления, низкие дополнительные потери на устройстве.

Области применения планарных оптических сплиттеров PLC: пассивные оптические сети, мониторинг в системах спектрального уплотнения, системы телеметрии.

Рисунок 2 - Зависимость затухания от количества ответвлений PLC -сплиттеров

Преимущества PLC - сплиттеров(рисунок 2):

  •    подходит для нескольких рабочих длин волн (1260 нм - 1650 нм);

  •    равные распределения мощностей для всех ветвей;

  •    компактная конфигурация;

  •    малый размер;

  •    хорошая стабильность;

  •    низкий уровень отказов;

Недостатки:

  •    сложный производственный процесс.

  •    более дорогой, чем разделитель FBT.

Анализ FBT сплиттеров

FBT - традиционная технология, в которой два волокна плотно соединенных друг с другом скручиваются и свариваются вместе. Сплавленные волокна защищены стеклянной подложкой, а затем защищаются трубкой из нержавеющей стали, обычно диаметром 3 мм и длиной 54 мм. FBT сплиттеры широко используются в пассивных оптических сетях (рисунок 3)

Особенности сварных сплиттеров: подходит для передачи данных в PON (1310 нм и 1490 нм), но и для передачи caTV на длине волны 1550 нм, неравномерный коэффициент деления сигнала, высокая точность деления, низкие дополнительные потери на устройстве.

Области применения сварных оптических сплиттеров: сети catv, пассивные оптические сети, системы телеметрии, мониторинг состояния каналов.

Преимущества FBT - сплиттеров (рисунок 4):

  •    продукт хорошо известен и его легко производить, что снижает себестоимость продукции;

  •    коэффициент разделения мощности по фолокнам можно настроить.

Рисунок 4 - Зависимость затухания от количества ответвлений FBT -сплиттеров

Недостатки:

  •    может работать только на трех различных рабочих диапазонах (850нм, 1310нм и 1550нм);

  •    количество ошибок растёт при увеличении коэффициента деления;

  •    невозможность обеспечения точного коэффициента деления может повлиять на дальность передачи;

  •    высокие температурные потери (tdl) диапазон рабочих температур от минус 5 до + 75 С°, любые изменения температуры могут повлиять на вносимые потери;

  •    восприимчивость к отказам из-за экстремальных температур или неправильной обработки.

Сравнение сплиттеров при проектировании PON сетей

Рабочая длина волны

Разделитель FBT может поддерживать только три длины волны: 850 нм, 1310 нм и 1550 нм, что делает невозможностью работать на других длинах волн. В то время как сплиттер PLC может поддерживать длину волны от 1260 до 1650 нм.

Коэффициент разделения

Коэффициент разделения определяется входами и выходами оптического кабельного разветвителя. Максимальное раздельное отношение разделителя FBT составляет до 1:32, что означает, что один или два входа могут быть разделены на максимум 32 волокна. В то же время коэффициент разделения сплиттера PLC составляет до 1:64 - один или два входа с разделяются на 64 волокна. Кроме того, сплиттер FBT настраивается, на специальные типы (1: 3, 1: 7, 1:11). А сплиттер PLC не настраивается, и он имеет только стандартную версию, такую как 1: 2, 1: 4, 1:8, 1:16, 1:32 и так далее.

Частота отказов

Разделитель FBT обычно используется для сетей требующих большого количества выходов. Чем больше деление, тем больше вероятность отказа. Когда коэффициент расщепления более 1: 8, происходит больше ошибок и растёт частота отказов. Таким образом, сплиттер FBT более ограничен числом разделений в одной связи. Но частота отказа сплиттера PLC намного меньше [11].

Цена

Из-за сложной технологии изготовления PLC сплиттера его стоимость обычно выше, чем FBT сплиттера.

Заключение: хотя внешний вид и размеры сплиттеров FBT и PLC кажутся довольно похожими, но их внутренние технологии и спецификации различаются. За последние несколько лет технология сплиттеров сделала огромный шаг вперед благодаря внедрению сплиттера PLC. Он зарекомендовал себя как более надёжный тип устройства по сравнению с традиционным сплиттером FBT. При проектировании PON -сетей требующих повышенную отказоустойчивость следует устанавливать PLC -сплиттеры, если требуется недорогое решение, то лучшим являются FBT-сплиттеры.

Список литературы Сравнительный анализ планарных и сплавных сплиттеров для PON - сетей

  • [электронный ресурс] - URL -https://www.inlinetelecom.ru/solutions/access_network/building_a_subscriber_access_network_based_on_pon_technology
  • [электронный ресурс] - URL - http://fiberbit.com.tw/infographic-differences-between-fbt-and-plc-splitters
  • [электронный ресурс] - URL - http://www.fiberopticshare.com/fbt-splitters-vs-plc-splitters-differences.html
  • [электронный ресурс] - URL - https://lantorg.com/article/kak-vybrat-splitter-delitel-dlya-pon
  • [электронный ресурс] - URL - https://community.fs.com/blog/fbt-splitter-vs-plc-splitter.html
  • Fedor Mitschke Fiber Optics: Physics and Technology 2016
  • Govind Agrawal Nonlinear Fiber Optics, Fifth Edition (Optics and Photonics) 2012
  • Jefferson L. Harris FIBER OPTICS AND ITS IMPACT ON TELECOMMUNICATIONS IT 103-010 October 2, 2014 George Mason University [электронный ресурс] - URL -http://mason.gmu.edu/~jharri35/Fiber Optics and Its Impact on Telecommunications_JeffersonHarris.pdf
  • Fiber Optic Infrastructure Application Guide November 2011 [электронный ресурс] - URL - http://www.panduit.com/ccurl/150/459/FiberOpAppGuide2011_GU_ENET-TD003A-EN-E_ENG,0.pdf
  • Дэвид Бейли, Эдвин Райт - Волоконная оптика. Теория и практика, Москва 2008
  • Родина Волоконно-оптические линии связи. Практическое руководство 2014
Еще
Статья научная