1:32 versus 1:64 PLC-splitter: GPON/XGS-PON Link Budgetselectiegids

Elke FTTH-ingenieur kent de worsteling: bij het ontwerpen van een ODN besteed je meer tijd aan het piekeren over de split-ratio dan over de glasvezelroute. Twee identieke woonblokken – het ene ontwerp gebruikt 1:32, het andere 1:64. Vraag waarom, en je hoort vaak "dat is wat we altijd gebruiken" of "het is de sjabloon". Maar optische kracht liegt niet. Het verdubbelen van de splitratio kost ongeveer 3 dB aan linkbudget. In de laatste kilometer van een toegangsnetwerk kunnen die 3 dB het verschil zijn tussen "werkt prima" en "gaat willekeurig offline".

Onlangs heb ik de meetgegevens van onze GLORY LGX Cassette PLC-splitters doorgenomen, waarbij ik 1:32 en 1:64 naast elkaar heb vergeleken. Samen met een paar pijnlijke lessen uit echte projecten, is dit wat ik heb geleerd over het kiezen van de splitsingsratio.

1. Technologieprimeur: FBT versus PLC – waarom het ertoe doet

Voordat we ons verdiepen in splitratio's, helpt het om te weten hoe een splitter wordt gemaakt. Er bestaan ​​twee hoofdtechnologieën: Fused Biconical Taper (FBT) en Planar Lightwave Circuit (PLC).

FBT werkt door twee of meer vezels samen te draaien en te verwarmen totdat ze samensmelten en taps toelopen. Het is een volwassen, goedkope-technologie. Voor kleine splitverhoudingen (1:2, 1:4) bij een specifieke golflengte is het nog steeds concurrerend.

Maar FBT heeft serieuze beperkingen voor FTTH:

• Splitsen verder dan 1:8 is moeilijk; 1:32 is de praktische limiet, en de uniformiteit lijdt daaronder.

• Gevoelig voor temperatuur – het gesmolten gebied zet uit en trekt samen, waardoor verliesvariatie ontstaat.

• Golflengte-afhankelijk gedrag, wat problematisch is voor PON's met meerdere golflengten.

PLC-technologie hanteert een andere aanpak. Het maakt gebruik van halfgeleiderfabricage om lithografisch golfgeleiders op een silicasubstraat te creëren. Een typische PLC-chip heeft drie nauwkeurig geëtste lagen: een substraat voor mechanische ondersteuning, een golfgeleiderlaag voor optische routering en een overbekleding voor bescherming. Dit chip-achtige proces levert verschillende voordelen op:

• Split-ratio's bereiken gemakkelijk 1:32, 1:64 en zelfs 1:128 – perfect voor stedelijke gebieden met een hoge- dichtheid.

• Uitstekende uniformiteit – elke uitgang krijgt vrijwel precies dezelfde hoeveelheid stroom.

• Breed golflengtebereik (1260-1650 nm) dat de O-, E-, S-, C- en L-banden omvat, ideaal voor GPON/XGS-PON-coëxistentie.

• Hoge temperatuurstabiliteit – verlies verandert zeer weinig van -40 graden tot +85 graden, cruciaal voor buitenkasten en paalmontagedozen.

• Compact formaat – een 1:32-apparaat kan zo klein zijn als 4×12×60 mm, waardoor veel LGX-modules in een 1U-rack mogelijk zijn.

De mondiale markt voor PLC-splitters zal naar verwachting groeien van ongeveer $1,615 miljard in 2025 naar $2,307 miljard in 2031, met een CAGR van ongeveer 6,1%. Het cassettesegment (LGX) alleen al zal naar verwachting in 2032 een waarde van $945 miljoen bereiken, gedreven door de uitrol van FTTH/FTTx en de vraag naar hoogwaardige passieve componenten in 5G en datacenters. LGX-verpakkingen zijn een belangrijk onderdeel van deze trend omdat ze modulair, hot{11}}swappable, gestandaardiseerd beheer toevoegen aan ODN-ontwerpen – precies wat een groeiend netwerk nodig heeft.

Voor FTTH-toepassingen is er weinig reden om FBT te overwegen. De LGX-serie van GLORY maakt gebruik van hoge-kwaliteit PLC-chips met G.657A1-buig-ongevoelige vezels (minimale buigradius 10 mm, perfect voor krappe rackkasten) en cijfers over invoegverlies/uniformiteit die voldoen aan de internationale normen of deze zelfs overtreffen.

2. Harde gegevens: vergelijking van 1:32 en 1:64

Hier zijn de specificatienummers van onze LGX-cassettesplitters:

Het verschil van 3 dB

Typisch verlies voor 1:32 is ongeveer 16,0 dB, voor 1:64 ongeveer 19,5 dB – een delta van 3,5 dB. In een PON-systeem lanceert de OLT doorgaans +3 tot +5 dBm (Klasse B+). De gevoeligheid van de ONT ligt rond -27 dBm (GPON) of -28 dBm (XGS-PON). Inclusief vezelverzwakking (zeg 0,35 dB/km × 5 km=1.75 dB), connectorverlies (vier connectoren van elk 0,3 dB=1.2 dB) en lasverlies (drie splitsingen bij 0,1 dB=0.3 dB).

Met een 1:32 splitter:

+5 dBm – 16,0 dB – 1,75 dB – 1,2 dB – 0,3 dB=–14,25 dBm – ruim binnen de gevoeligheid van de ONT.

Met een 1:64 splitter:

+5 dBm – 19,5 dB – 1,75 dB – 1,2 dB – 0,3 dB=–17,75 dBm – nog steeds acceptabel, maar de marges zijn kleiner.

Maar let op:de tabel toont het maximale invoegverlies. Voor 1:64 is het ergste- verlies 20,5 dB. Met dezelfde berekening: +5 dBm – 20,5 dB – 1,75 dB – 1,2 dB – 0,3 dB=–18,75 dBm. Nog steeds binnen de -27 dBm van een ONT, maar de marge is verder geslonken.

Uniformiteit:van 1,5 dB naar 2,5 dB – wat dat in de praktijk betekent

Kijk naar de uniformiteitsrij: 1:32 heeft Kleiner dan of gelijk aan 1,5 dB, 1:64 springt naar Kleiner dan of gelijk aan 2,5 dB. Dit wordt vaak over het hoofd gezien. Stel dat u een 1:64-splitter installeert in een MDU met 4-vloeren. De uitgangspoort met het hoogste verlies kan 2,5 dB zwakker zijn dan de poort met het laagste verlies. Die variatie heeft rechtstreeks invloed op de optische kracht die elke ONU ziet – en nog belangrijker, op het stroomopwaartse pad.

In de stroomopwaartse richting zenden ONU's uit met vermogens die doorgaans tussen +0.5 en +5 dBm liggen. Nadat ze door de splitter zijn gegaan (in omgekeerde richting), combineren de signalen bij de OLT. De OLT heeft te maken met een groot dynamisch bereik. Een uniformiteit van 2,5 dB betekent dat sommige ONU-signalen 2,5 dB zwakker aankomen dan andere. Terwijl moderne OLT's over automatische versterkingsregeling en ontvangers in burst{8}}modus beschikken, kunnen grote variaties de bit{9}}error rate (BER) verhogen en er af en toe voor zorgen dat een ONU wordt gede-geregistreerd tijdens perioden met hoge- belasting. Dit is het soort ‘willekeurige’ problemen die achteraf heel moeilijk te diagnosticeren zijn.

Temperatuurstabiliteit – een verborgen factor

De tabel geeft een typisch temperatuur-afhankelijk verlies van 0,3-0,4 dB en een maximum van 0,5 dB. Een 1:64-splitter is echter inherent gevoeliger voor thermische cycli. Het verschil in thermische uitzettingscoëfficiënt tussen de PLC-chip, de vezel en de behuizing kan extra verliezen toevoegen bovenop de statische cijfers, vooral in buitenkasten waar de temperatuurschommelingen dag-nacht groot zijn. Dat is de reden waarom veel conservatief ontworpen ODN-ontwerpen nog steeds de voorkeur geven aan 1:32 boven 1:64 – ze willen een veiliger kussen.

3. Een echte-wereldfalen veroorzaakt door blindelings 1:64 te kiezen

Vorig jaar hielpen we met een brownfield FTTH-upgrade in een Zuid-Chinese stad. De gemeenschap had ongeveer 60 appartementen. De telecomkamer bevond zich in de uiterste hoek van het landgoed; de langste glasvezelverbinding naar het verste gebouw was ongeveer 6,8 km. Het oorspronkelijke ontwerp maakte gebruik van twee 1:32-splitters, die elk ongeveer 30 abonnees bedienden. Inkoop besloot in plaats daarvan 1:64-splitters te gebruiken omdat "de prijs vrijwel hetzelfde is en toekomstbestendig-is".

 

Installatie verliep vlot. Acceptatietests lieten acceptabele ontvangstniveaus zien – rechtvaardig. De acht verste ONT's maten tussen -26,5 en -28 dBm, precies op de drempel. Dat was in de droge herfst.

Toen kwam het moessonseizoen. Een hoge luchtvochtigheid veroorzaakte condensatie in een paar lassluitingen. Drie ONT's zijn offline gegaan. Bij inspectie ter plaatse- werd een enigszins losse SC/APC-connector aangetroffen op de uitgangspoort van de splitter. Door hem opnieuw te plaatsen, werd het ontvangstvermogen teruggebracht van -27,3 dBm naar -25,2 dBm. Probleem opgelost, maar de helpdesk werd al weken overspoeld met telefoontjes.

Oorzaak: de 1:64 splitter had bijna geen ruimte gelaten voor onverwachte verliezen (oxidatie van de connector, door vocht-geïnduceerde micro-buigingen, veroudering). De extra 3 dB die een 1:32 zou hebben opgeleverd, zou het connectorprobleem hebben geabsorbeerd zonder enige serviceonderbreking.

Sindsdien volgen we een simpele regel: binnen 3 km van de OLT is 1:64 acceptabel; voor afstanden groter dan 3 km, of als er gebruik wordt gemaakt van cascadesplitsing, dient u zich aan 1:32 te houden.

4. Laboratoriumtest: GLORY LGX Cassette 1:32 versus 1:64

We hebben zowel 1:32 als 1:64 LGX-modules onderworpen aan een thermische cyclustest van 48 uur (-40 graden tot +85 graden). Elke vier uur maten we het insertieverlies.

• De 1:32 module begon bij 16,7 dB en kroop omhoog naar 17,1 dB – een stijging van 0,4 dB, nog steeds binnen de specificatie.

• De 1:64 module ging van 20,1 dB naar 20,9 dB – een stijging van 0,8 dB, ook binnen de gegarandeerde waarde van Minder dan of gelijk aan 21,5 dB.

Nadat de modules weer op kamertemperatuur waren gekomen, herstelden beide zich tot hun oorspronkelijke verlieswaarden. Geen permanente schade – de tijdelijke verandering werd veroorzaakt door lichte mechanische vervorming van connectoren en afdichtingen bij extreme temperaturen. Maar de 1:64 liet bijna twee keer zoveel variatie zien, wat bevestigt dat hogere splitsingsverhoudingen gevoeliger zijn voor omgevingsstress.

We hebben ook 1:8 en 1:16 LGX-modules getest. De 1:8 modules bleven stabiel op 10,1-10,3 dB en bewogen nauwelijks. Als uw budget het toelaat, is het gebruik van twee 1:8 splitters in cascade (totaal verlies ~20,6 dB) bijna hetzelfde als één 1:64 (20,5 dB), maar de 1:8 modules zijn veel stabieler en het tussenliggende verbindingspunt biedt een nuttige testtoegang voor foutisolatie.

5. Gecentraliseerde versus gedistribueerde splitsing – hoe dit de keuze verandert

De beslissing over de splitsingsverhouding heeft een sterke wisselwerking met de splitsingsarchitectuur.

Gecentraliseerde splitsing (enkel-niveau)plaatst één grote 1:32 of 1:64 splitter in het centrale kantoor of een grote ODF-kast. Elke drop-fiber gaat rechtstreeks van die splitter naar de abonnee. Voordelen: eenvoudig beheer, weinig storingspunten, eenvoudige glasvezelroutering. Nadelen: veel voedingsvezels van de OLT naar de splitter (64 vezels voor een 1:64 splitter) en er wordt veel vezelcapaciteit ongebruikt totdat elke flat is aangesloten. Gecentraliseerde splitsing werkt het beste voor bedrijventerreinen of nieuwbouw{11}}kantoortorens waar de benutting- onmiddellijk en hoog is.

Gedistribueerde splitsing (cascade)maakt gebruik van twee fasen: een 1:4 splitter in een straatkast, vervolgens 1:8 of 1:16 splitters in toegangspunten of trappenhuizen van gebouwen. De voedingskabel heeft slechts 2-4 vezels nodig, en u installeert alleen splittermodules als abonnees zich aanmelden. Dit is ideaal voor woonwijken met een geleidelijke opname. Het nadeel: meer veldsplitsingen en een hoger totaal invoegverlies (een cascade van 1:4 + 1:8 heeft ongeveer 7.1+10.4=17.5 dB, tussen 1:32 en 1:64).

DeLGX-cassetteschittert hier: één 1U- of 2U-rack kan een mix van 1:8-, 1:16-, 1:32- en 1:64-modules huisvesten. Je kunt beginnen met een paar 1:8-modules en er later een 1:16 of 1:32 inschuiven zonder de glasvezel of het rack aan te raken. U hoeft zich niet vanaf dag één aan een grote 1:64 te binden. Die flexibiliteit van 'betaal-naarmate-u-groeit' bespaart zowel kapitaalkosten als operationele rompslomp.

6. Vergeet connector- en splitsingsverliezen niet: ze lopen op

Ontwerpers concentreren zich vaak alleen op het invoegverlies van de splitter, maar een echte ODN accumuleert verliezen uit vele bronnen.

• Connectorverlies: elke SC/APC- of SC/UPC-verbinding voegt ongeveer 0,3-0,5 dB toe. Een typisch pad kan 8-10 connectoren hebben, waardoor gemakkelijk 3-4 dB kan worden toegevoegd.

• Lasverlies: elke smeltlas voegt 0,1-0,2 dB toe. Met 3-5 splitsingen is dat nog eens 0,5-1 dB.

• Verouderingsmarge: meer dan 5-8 jaar kunnen slijtage van connectorferrules, stofophoping en microbuigingen van vezels de verliezen langzaam vergroten. Een conservatief ontwerp reserveert minimaal 3 dB voor veroudering.

Als we deze toevoegen: splitter 20,5 dB + connectoren 3,0 dB + splitsingen 1,0 dB + veroudering 3,0 dB=27.5 dB. Een klasse B+ GPON-verbindingsbudget is 28 dB, waardoor er slechts een marge van 0,5 dB overblijft. Dat is te strak. Daarom wordt 1:64 alleen aanbevolen bij gebruik van Klasse C+ OLT's (32 dB budget) of wanneer de ODN erg kort en schoon is.

7. Hoe zit het met 25G PON en 50G PON? Moet u opnieuw ontwerpen?

Veel operators zijn bang dat toekomstige PON-upgrades hun ODN overbodig zullen maken. Voor 25G PON verslechtert de overgang van NRZ- naar PAM4-modulatie de gevoeligheid van de ontvanger met ongeveer 3 dB. Dat betekent dat een splitsing in twee- fasen (bijv. . 1:8+1:8, ~21 dB verlies) die goed werkte voor GPON, mogelijk niet langer bruikbaar is voor 25G PON, tenzij je converteert naar een enkele- fase 1:32 (~17,5 dB verlies). Dat zou een herontwerp van de kastindeling en glasvezelroutering vereisen, wat duur en ontwrichtend is.

De overstap van GPON naar XGS-PON heeft echter onmiddellijke prioriteit. Combo-PON-technologie (WDM in de OLT) zorgt ervoor dat GPON en XGS-PON naast elkaar kunnen bestaan ​​op dezelfde ODN zonder van splitter of glasvezel te wisselen. Het XGS-PON-budget (29-31 dB) is vergelijkbaar met GPON-klasse B+/C+. Wat betreft 25G/50G PON zijn er werkbare coëxistentie-oplossingen in opkomst, en de kans is groot dat de bestaande passieve infrastructuur nog vele jaren zal overleven. Toch geeft een goed-ontworpen ODN met hoge-uniformiteit en lage verliezen LGX-modules (of het nu 1:32 of 1:64 is) u de meeste ademruimte voor de toekomst.

8. Praktische keuzegids

Op basis van praktijkervaring hanteer ik de volgende vuistregels:

• Begin met de OLT optische module.Veel ingezette GPON OLT's gebruiken klasse B+ (budget van 28 dB). Voor 1:64 wil je echt Klasse C+ (32 dB). XGS-PON-modules bieden doorgaans 29-31 dB – controleer de datasheet voordat u een commit maakt.

• Afstand en marge.Als de verste ONT kleiner dan of gelijk is aan 2 km en de vezelverzwakking laag is (minder dan of gelijk aan 0,33 dB/km), is 1:64 mogelijk met een goed budget. Houd u voor 2-5 km aan 1:32. Gebruik verder dan 5 km 1:16 of een cascade.

• Gecascadeerde architecturen.Een cascade van 1:4 + 1:8 bedraagt ​​in totaal ongeveer 17,5 dB – tussen 1:32 en 1:64. Het biedt u tussentijdse testpunten en eenvoudiger gefaseerde investeringen, maar verhoogt het aantal actieve knooppunten.

• Laat ruimte voor groei.Als een 1:64-splitter slechts 30 poorten gebruikt, zijn de overige 34 poorten inactief, maar nog steeds kwetsbaar voor stof en vervuiling. Het is vaak beter om twee 1:32 splitters in te zetten en de tweede alleen te vullen als dat nodig is.

• Standaardiseer op LGX-cassettes.Het gebruik van dezelfde LGX-vormfactor voor alle projecten vereenvoudigt het voorraadbeheer en verkleint het risico dat u het verkeerde onderdeel bestelt.

Onze LGX Cassette-serie ondersteunt hot-swappable modules. U kunt beginnen met een 1:32 en deze later vervangen door een 1:64 (of een tweede eenheid toevoegen) zonder de glasvezel of het rack te verstoren. Verschillende exploitanten hebben voor deze aanpak gekozen omdat ze de uiteindelijke benuttingsgraad niet konden voorspellen: de flexibiliteit loonde.

9. Stroomopwaarts – de vaak genegeerde richting

We hebben de neiging ons te fixeren op stroomafwaarts (OLT → ONT), maar het stroomopwaartse pad is net zo belangrijk. In GPON is het ONT-zendvermogen doorgaans +0.5 tot +5 dBm. Nadat het door de splitter is gegaan (in omgekeerde richting) en is gecombineerd met andere ONT-signalen, kan het vermogen dat bij de OLT aankomt aanzienlijk lager zijn.

Voor een 1:64 splitter is het stroomopwaartse verlies ongeveer -20 dB. Een ONT die slechts +0.5 dBm uitzendt, zou ongeveer -19,5 dBm aan de OLT leveren – nog steeds boven de typische OLT-gevoeligheid (-28 tot -30 dBm), maar de marge is klein.

Bovendien moet de burst{0}}-ontvanger van de OLT zeer verschillende ingangsvermogens van verschillende ONT's verwerken. Een splitter met slechte uniformiteit (2,5 dB) maakt dit nog erger, waardoor pakketfouten en ONU-de-registraties kunnen ontstaan. Daarom adviseren wij, wanneer een 1:64 onvermijdelijk is, modules te selecteren met de best mogelijke uniformiteit. We kunnen voor elke batch testrapporten per-poort leveren.

10. Consistentie en traceerbaarheid van de productie

In tegenstelling tot een in het veld gesplitste module kan een cassettesplitter niet ter plaatse worden aangepast. Als een bestelling met het verkeerde model arriveert of als één kanaal buitensporig veel verlies heeft, loopt het project vertraging op. Daarom voeren we op batch-niveau versnelde levenstests uit en leveren we verliesgegevens per- kanaal voor elke zending. Klanten kunnen ook aangepaste acceptatiecriteria in het contract specificeren.

Het resultaat is dat meerdere projectlocaties die LGX-cassettes gebruiken, vanuit dezelfde basislijn werken. Testen, documentatie en probleemoplossing worden gestandaardiseerd – een enorme tijdsbesparing- voor veldteams.

Conclusie

Het kiezen van een split-ratio is nooit simpelweg ‘groter is beter’. Het verschil tussen 1:32 en 1:64 bedraagt ​​ongeveer 3-4 dB optisch budget, maar in de praktijk-in de praktijk-buiten fabrieken vertalen die decibels zich rechtstreeks in installatiemarges, verouderingstolerantie op lange termijn en onderhoudsgemak.

1:32 en 1:64 hebben elk hun plaats: stedelijke gebouwen met een hoge-dichtheid en kort-bereik kunnen prima werken met 1:64, terwijl langere-afstanden of -omgevingsverbindingen vaak het extra kussen van 1:32 vereisen. De LGX Cassette-serie van GLORY biedt beide, en de mogelijkheid om ze in hetzelfde rack te combineren geeft u een echte 'pay-as-you-grow'-toolkit.

De volgende keer dat u een PON-netwerk ontwerpt, kijk dan niet alleen naar het label van de splitter. Bereken het cumulatieve linkverlies, houd rekening met de toekomstige benutting-, de uniformiteit van de modules en de kosten van een paar vrachtwagenrollen. Een beetje extra marge is tegenwoordig vele malen de prijs van een splitter waard.