اسپلیتر فیبر نوری

اسپلیتر فیبرنوری (Fiber Optic Splitter)  

اسپلیتر فیبر نوری نقش مهمی در سیستم‌های مخابراتی بازی می‌کنند و این کار را با اشتراک سیگنال‌های ارسالی در سیستم PON و GPON برای مشترکین انجام می‌دهد.

اسپلیترها در انواع ۱xN و ۲xN تولید و استفاده می‌شوند .

انواع اسپلیتر فیبرنوری از لحاظ ساختار

Splitter 1xN

•    اسپلیتر فیبر ۱:۲ (یک به دو)
•    اسپلیتر فیبر ۱:۴ (یک به چهار)
•    اسپلیتر فیبر ۱:۸ (یک به هشت)
•    اسپلیتر فیبر ۱:۱۶ (یک به شانزده)
•    اسپلیتر فیبر ۱:۳۲ (یک به سی و دو)
•    اسپلیتر فیبر ۱:۶۴ (یک به شصت و چهار)
•    اسپلیتر فیبر ۱:۱۲۸ (یک به صد و بیست و هشت)

 Splitter 2xN

•    اسپلیتر فیبر ۲:۴
•    اسپلیتر فیبر ۲:۸
•    اسپلیتر فیبر ۲:۱۶
•    اسپلیتر فیبر ۲:۳۲
•    اسپلیتر فیبر ۲:۶۴
•    اسپلیتر فیبر ۲:۱۲۸

مقایسه اسپلیتر فیبرنوری ۱xN  و  ۲xN

نمایش توان اسپلیتر (splitter) با  ۱xN  و  ۲xN در سیستم‌های PON  مرسوم است، به این صورت که قدرت ورودی نوری در تمام پورت‌های خروجی یکنواخت توزیع می‌شود. در اینجا، حرف “N” به تعداد پورت خروجی اشاره دارد. به دلیل این پیکربندی ۱xN و ۲xN اسپلیتر می‌توان یک شبکه فیبر فیزیکی نقطه به چند نقطه (P2MP) را با یک پورت OLT تک متصل و در اختیار چندین مشترک ONT  قرار داد.

  اسپلیتر ۲xN یک خروجی بیشتر از اسپلیتر ۱xN دارد.

چه زمانی از اسپلیتر ۲xN مدل استفاده می‌شود؟

برخی اپراتورها ترجیح می‌دهند یک سطح مشخصی از افزونگی را در شبکه خود اضافه کنند تا حتی زمانی که یکی از تارهای فیبر بریده می‌شود، سرویس خود به مشترک را تضمین کنند. از آنجا که شبکه مترو اغلب در یک پیکربندی حلقه ساخته شده است، منطقی به نظر می‌رسد که هر دو انتهای فیبر را به ورودی اسپلیتر متصل کنیم. در این حالت اگر اتصال ورودی اول آسیب ببیند ورودی دوم اسپلیتر هنوز قابل دسترس است. در نتیجه بصورت کلی اسپلیتر نوع ۱xN در توپولوژی ستاره‌ای کاربرد دارند در حالی که  اسپلیتر ۲xN معمولا در توپولوژی حلقه‌ای شبکه به کار می‌روند و با ایجاد افزونگی باعث ایجاد قابلیت اعتماد بالاتر در شبکه و خدمات‌دهی به مشترکین می‌شوند.

انشعاب کردن مرکزی و پخش کردن آبشاری در اسپلیتر فیبرنوری Splitter

اسپلیترها می‌توانند به دو صورت Centralized Split vs Cascaded Split/انشعاب آبشاری و مرکزی مورد استفاده قرار گیرند.

پیکربندی بستگی به توپولوژی شبکه دارد.

تقسیم متمرکز بطور معمول شامل تعداد ۱ × ۱۶ و ۱ × ۳۲ اسپلیتر می‌شود. بهترین هزینه بودجه‌بندی برای یک نقطه اتصال است.

هر چقدر مرکزیت بیشتر باشد تراکم پورت بیشتر می‌شود که این باعث راحت‌تر و کارآمدتر شدن عملیات تست و رفع مشکل و نگهداری می‌گردد، بعلاوه باعث بهره‌برداری بهتر خروجی پورت‌های اسپلیتر فیبرنوری می‌گردد. انشعاب آبشاری در ۱: ۴ و ۱: ۸ یا ۱: ۲ و ۱:۱۶ ترکیب تقسیم می‌شود.

مزیت‌های انشعاب آبشاری

مزیت انشعاب آبشاری کاهش تعداد و متراژ فیبر مصرفی در نقطه دسترسی است که باعث اقتصادی شدن دسترسی پورت PON در مناطق با تراکم زیاد و پر زحمت در نصب می‌شود. علاوه بر این، می‌تواند هزینه را از لحاظ فیبر نوری افقی کاهش دهد. کلوژرهای فیبر نوری به علت تعداد پورت‌های پایین‌تر،کوچکتر هستند. این مدل بخاطر ویژگی‌هایی که دارد نه تنها در مناطق روستایی مقرون به صرفه است بلکه در مناطق شهری نیز به دلیل کوچکی عناصر شبکه و کم شدن میزان مصرف کابل استفاده می‌شود. البته راه حل بهینه، بسته به میزان پورت مورد انتظار متفاوت خواهد بود.

انشعاب مرکزی در مواردی که تعداد انشعابات کم باشد مقرون به صرفه تر است.

اسپلیترهای فیبرنوری براساس تکنولوژی ساخت دارای دو خانواده اصلی می‌باشند:
•    PLC (Planar lightwave circuit) Splitter
•    FBT(Fused Biconical Taper) Splitter

در ادامه به توصیف هر دو می‌پردازیم و در انتها مزایا و معیاب آنها را مشخص خواهیم کرد.

اسپلیترهای Planar lightwave circuit) PLC)

اسپیلیتر PLC به دلیل ویژگی‌ها و مزایایی که نسبت به FBT دارند نقش مهمی در سیستم‌های فیبر تا منازل یا FTTH بازی می‌کنند. این کار را با اشتراک سیگنال‌های ارسالی در سیستم GPON برای مشترکین انجام می‌دهند. اسپلیترهای PLC در انواع   ۱xN و ۲xN کاربرد دارند. بیشترین نوع استفاده را اسپلیترهای زیر دارند که بر اساس شکل ظاهری تقسیم‌بندی می‌شوند.

شکل ظاهری  اسپلیترهای PLC

اسپیلیترهای PLC با توجه به محیط قرارگیری و نحوه استفاده برای کارایی بهتر و استفاده راحت توسط اپراتورها تا امروز چندین شکل متفاوت به خود گرفته‌اند.

•    اسپلیترهای باکس یا جعبه‌ای ABS Fiber Optic PLC Splitter)ABS Box Module)
•    اسپلیترهای مینی یا قلمی  Mini Fiber Optic PLC Splitter)Blockless)
•    اسپلیترهای راک مونت ۱۹ اینچی ۱۹” Rack Mounted Fiber Optic PLC Splitter
•    اسپیلیترهای خشابی  Magazine type splitter
•    Bare Fiber PLC Splitter
•    Blockless PLC Splitter
•    ABS Box Module PLC Splitter
•    LGX Box PLC Splitter
•    Fan out PLC Splitter
•    Rack Mount PLC splitter

PLC Splitter ویژگی ها:

PLC اسپلیترها با استفاده از تکنولوژی عبور موج نوری در سیلیس (سلیکا) ساخته شده‌اند و یک راه حل کم هزینه برای انتشار سیگنال‌های نوری می‌باشند. کم بودن میزان افت (insertion loss) و کم بودن افت پلارزیشن polarization dependent loss، ابعاد کوچک، پشتیبانی از محدوده‌های مختلف طول موج و درجه حرارت، قابلیت اطمینان بسیار بالا و یکنواختی عالی در طول کانال از نکات مثبت این تکنولوژی می‌باشند. دقت بالای میکرو اپتیک‌ها توانایی ایجاد ۱xN و ۲xN نوع از اسپلیترها را بوجود آورده است.

ویژگی‌های PLC Splitter
•    کم بودن میزان افت insertion loss و کم بودن افت پلارزیشن PDL
•    تعدد در تعداد کانال
•    سایز کوچک
•    قابلیت اطمینان بالا
•    پشتیبانی از محدوده‌های مختلف طول موج و درجه حرارت
•    یکنواختی عالی در در طول کانال انتقال و حرکت
•    Telecordia GR-1221 and GR-1209

 اسپلیتر PLC Splitter  چگونه کار می‌کنند؟

اسپلیترهای مورد استفاده در شبکه Passive Optical Network) PON) نقش بسار مهمی در شبکه‌های فیبر تا خانه بر عهده دارند و این کار را از طریق به اشتراک‌گذاری سیگنال‌های نوری شبکه در میان تعداد زیادی از مشترکین انجام می‌دهند. اسپلیترها هیچگونه بار الکتریکی ندارند و هیچ برقی مصرف نمی‌کنند. اسپلیترها عناصری در شبکه PON هستند که دارای تقسیم‌بندی‌های متفاوتی می‌باشند.
اسپلیترهای PLC در شبکه‌های فیبر نوری PON در میان ترمینال فیبر نوری OLT و پایانه‌های فیبر نوری ONT سمت مشترک قرار می‌گیرند. در انواع پیاده‌سازی‌های شبکه فیبر نوری مانند BPON ،GPON ،EPON ،۱۰G EPON و ۱۰G GPON همگی از این اسپلیتر‌های ساده استفاده می‌کنند.
در یک شبکه PON ممکن است تنها از یک اسپلیتر و یا دو و یا بیشتر اسپلیتر با هم استفاده شود. از آنجا که هر اسپلیتر باعث ایجاد افت در مسیر می‌شود همیشه یک اسپلیتر تک بهتر از تعداد زیادی اسپلیتر خواهد بود.

اسپلیتر فیبرنوری نمایش داده شده در دیاگرام زیر در یک شبکه GPON می‌تواند از ابتدا در دفتر مرکزی در کنار OLT و یا در خارج از محدوده در نزدیک سمت مشترک در جعبه (FAT (Fiber access Termina قرار داده شود و یا در ساختمان‌های بلند در قسمت زیرزمین ساختمان جهت چند واحد مسکونی گذارده شود.

واقعیت جالب و عجیب در رابطه با افت نور در اسپلیترها متقارن بودن آنها در هر دو جهت است. اسپلیتر نور را در بالا دست ترکیب و در پایین دست تقسیم می‌کند که در هر دو حالت به یک میزان افت به سیگنال ورودی می‌دهد (در اسپلیترهای ۱:۲ کمی بیشتر از ۳ دسی بل)

دو تکنولوژی اساسی برای ساخت اسپلیترهای نوری پسیو

•    دو مخروطی فیوژن شده Fused Biconical Taper) FBT)
•    مدار سطحی سبک Planar Lightwave Circuit) PLC)

تکنولوژی قدیمی تولید اسپلیتر FBT در مقایسه با تکنولوژی جدیدتر PLC دارای افت بیشتری می‌باشد هرچند هر دوی آنها در شبکه های PON استفاده می‌شوند.
دیاگرام زیر نمایش روش ساخت اسپلیترهای FBT می‌باشد. در این روش ساخت از به هم پیچاندن دو تار فیبر نوری به یکدیگر در امتداد یکدیگر استفاده می‌شود و سمت این دو تار کشیده می‌شوند و سپس نقطه اتصال گرم می‌شود تا زمانی که این دو رشته با هم ترکیب شوند و ایجاد یک مخروط دهند. افتی در این روش ساخت وجود دارد بیشتر از تکنولوژی PLC می‌باشد.

Fused Biconical Taper Optical Splitter

تصویر یک اسپلیتر PLC ۱x8 در زیر نمایش داده شده است. اسپلیتر PLC با استفاده از تکنولوژی تقریبا مشابه با تولید نیمه‌هادی‌ها تولید می‌شوند. این اسپلیترهای نوری بسیار جمع و جور، کارآمد و قابل‌اطمینان هستند و بطور گسترده‌ای در شبکه‌های نوری در حال استفاده می‌باشند.

Planar Lightwave Circuit (PLC) Optical Splitter

مزایا و معایب اسپلیترهای PLC – Planar Lightwave Circuit Splitter

مزایا
•    مناسب برای انواع طول موج .
•    نسبت تقسیم مساوی برابر برای تمام شاخه‌ها.
•    پیکربندی جمع و جور؛ سایز کوچکتر؛ فضای کوچک اشغال.
•    ثبات خوب در تمام شاخه‌ها.
•    کیفیت بالا؛ نرخ شکست کم.
معایب
•    تکنولوژی ساخت پیچیده.
•    مقرون به صرفه نبودن در شاخه‌های کوچک.

مزایا و معایب اسپلیترهای FBT – Fused Biconical Splitter

مزایا
•    محصول به خوبی شناخته شده است و به راحتی تولید می‌شود، بنابراین هزینه تولید کاهش می‌یابد.
•    تعداد تقسیم قابل‌تغییر است.
•    می‌تواند بر روی سه طول موج عملیاتی مختلف ۸۵۰nm، ۱۳۱۰nm و ۱۵۵۰nm کار کند.
معایب
•    محدود به طول موج کاری است.
•    به دلیل عدم برابری افت در هر خروجی مقدار حداکثری افت از ۱x8 به بالاتر بسیار زیاد خواهد بود.
•    میزان فاصله انتقال به دلیل عدم اطمینان در تقسیم بندی در زمان ساخت قابل اطمینان نخواهد بود.
•    درجه حرات کاری در این نوع اسپلیتر ها محدود میباشد.
•    هر چه تعداد شاخه ها بیشتر باشد حجم جعبه نگهدارنده بیشتر خواهد بود.
•    امکان شکست بالا به دلیل تغییر دما و جابجای غلط وجود دارد.

تست افت (loss) اسپلیتر Splitter با استفاده از Power Meter & Light Source

اسپلیترهای نور معمولا در شبکه‌های پسیو فیبر نوری (PONs) جهت انتشار فیبر به مشترکین خانگی و یا مشاغل استفاده می‌شود. با وجود اینکه در تست پچکورد و اسپلیتر هر دو از Power Meter & Light Source استفاده می‌شود، تفاوت‌هایی در نحوه تست این دو وجود دارد. در این بخش به نحوه تست اسپلیتر با استفاده از Power Meter و Light Source می‌پردازیم.

ویژگی‌های افت در اسپلیترهای نوری

تست افت سیگنال در محل اتصال Insertion loss اسپلیترهای نوری برای اطمینان از انطباق پارامترهای نوری در اسپلیترهای نوری در شرکت تولیدی با استاندارد GR-1209 CORE بسیار مهم است. جدول زیر افت متداول اسپلیترهای نوری را نشان می‌دهد.

نکته:

۱-افت اضافه Excess loss نسبت قدرت ورودی سیگنال در پورت ورودی اسپلیتر به جمع سیگنال خروجی در پورت خروجی می‌باشد. تضمین می‌کند که هیچگاه سیگنال خروجی هرگز بیشتر از سیگنال ورودی نخواهد بود.

۲- افت سیگنال در محل اتصال ورودی Insertion loss نسبت قدرت سیگنال در ورود اسپلیتر به قدرت خروجی سیگنال هر کدام از خروجی‌های اسپلیتر می‌باشد.

روش تست افت اسپلیتر نوری با استفاده از Power Meter  و  Light Source نوری

قبل از بررسی نحوه تست اسپلیتر نوری نکات و حقایقی را در این رابطه باید بدانیم. کاهش و افت سیگنال در اسپلیتر نوری بصورت متقارن می‌باشد به این معنی که که در دو جهت یکسان است. چه هنگامی که اسپلیتر سیگنال نوری را پخش می‌کند downstream direction و چه هنگامی که سیگنال نوری را ترکیب می‌کند، upstream direction در هر حالت معرف یک افت یکسان خواهد بود. بر این اساس قاعده کلی تست افت اسپلیتر دنبال کردن مسیر برای تست در هر دو سمت پایانی است.

حالا ما همانند تصویر زیر اقدام به تست یک اسپلیتر ساده ۱x2 خواهیم کرد. در ابتدا کابل‌های مورد استفاده مرجع Reference cable را به منبع نور با طول موج مناسب light source وصل می‌کنیم (برخی اسپلیترها طول موج خاص خود را ساپورت می‌کنند) و اقدام به کالیبره کردن می‌کنیم تا جایی که در power meter با کالیبره کردن خروجی منبع نور، میزان افت صفر است. در ادامه کابل light source را به ورودی اسپلیتر و خروجی آن را به power meter متصل کرده و اقدام به خواندن میزان افت در power meter می‌کنیم. همین کار را برای پورت‌های دیگر هم انجام می‌دهیم. برای محاسبه افت در مسیر مخالف جای power meter و light source را عوض کرده و مجددا میزان افت را از جهت دیگر نیز محاسبه می‌کنیم و این کار را برای تمام پورت ها انجام می‌دهیم.

برای سایر اسپلیترها با تعداد پورت بیشتر این روش تست قابل استفاده می‌باشد؛ فقط کافیست light source را به ورودی اسپلیتر متصل کنید و با استفاده از power meter میزان افت را در هر خروجی به وسیله power meter مشاهده نمایید.

در رابطه با تست اسپلیتر های ۲x2 چطور باید عمل کرد؟

در این مورد در بعضی از مواقع اطلاعات زیادی درگیر هستند ولی لازم است که تست شوند. در این حالت نیاز داریم که یک ورودی را با دو خروجی تست کنیم، سپس لازم است ورودی دیگر را با دو خروجی دیگر اسپلتر تست کنیم. با همین روش می‌توانیم سایر اسپلترهای ۲xN را تست کنیم.