Zamonaviy telekommunikatsiya landshafti optik tolali texnologiyaning ajoyib imkoniyatlari asosida qurilgan. Katta hajmdagi ma'lumotlarni aql bovar qilmaydigan masofalarga chaqmoq tezligida uzatish uchun yorug'lik impulslaridan foydalanib, optik tolalar global aloqaning shubhasiz asosi sifatida mis kabellarni almashtirdi. Biroq, ma'lumotlarni bitta markaziy manbadan bir nechta oxirgi{2}}foydalanuvchilarga uzatish faol elektr quvvatini talab qilmasdan signallarni tarqata oladigan murakkab passiv optik komponentlarni talab qiladi. Ushbu tarqatish arxitekturasining markazida muhim passiv optik qurilma yotadi: Optik tolali splitter. Bitta kiruvchi optik signalni bir nechta bir xil yoki mos proportsional chiqish signallariga boʻlish yoki aksincha, bir nechta signallarni bitta yuqori oqim yoʻliga birlashtirish imkonini berib, bu texnologiya zamonaviy Passiv Optik Tarmoqlarning (PON) asosini tashkil etib, yuqori tezlikdagi keng polosali, televidenie va telefoniyani uy va butun dunyo boʻylab millionlab odamlar uchun iqtisodiy jihatdan foydali qiladi.
Qurilmani aniqlash: asosiy texnologiyalar va ishlab chiqarish
Eng asosiy darajada, optik tolali splitter yorug'lik nurini bir nechta qismlarga ajratadigan yoki bir nechta yorug'likni bitta nurga birlashtiradigan passiv optik tarmoqli qurilmadir. Ma'lumotlar paketlarini qayta ishlash, kuchaytirish va yo'naltirish uchun elektr quvvatini talab qiladigan marshrutizatorlar yoki kalitlar kabi faol tarmoq komponentlaridan farqli o'laroq, splitter jismoniy optik xususiyatlardan foydalangan holda butunlay passiv ishlaydi. U bir yoki ikkita kirish uchi va bir nechta chiqish uchiga ega boʻlib, odatda oddiy 1:2 va 1:4 nisbatdan tortib yirik 1:64 yoki 1:128 nisbatgacha boʻlgan boʻlinish konfiguratsiyasiga ega.
Ushbu qurilmalarni ishlab chiqarish va ichki konstruktsiyasi odatda ikkita alohida ishlab chiqarish texnologiyasiga tayanadi: Fused Biconical Taper (FBT) va Planar Lightwave Circuit (PLC) texnologiyasi. Ushbu ikki metodologiya o'rtasidagi farqni tushunish tarmoq muhandislari va tizim dizaynerlari uchun juda muhimdir, chunki har bir texnologiya muayyan dastur muhiti, operatsion to'lqin uzunligi diapazoni va zichlik talablariga qarab o'ziga xos afzalliklarni taqdim etadi.
Fused Biconical Taper texnologiyasi an'anaviy ishlab chiqarish usuli hisoblanadi. Bu ikki yoki undan ortiq yalang'och tolalarni olish, ularni bir-biriga yaqin joylashtirish va eritilgan qismni cho'zish va cho'zish paytida haddan tashqari issiqlik ostida eritishni o'z ichiga oladi. Ushbu torayish jarayoni tolalar qanchalik cho'zilganligi va ularning yadrolari qanchalik yaqin o'zaro ta'sir qilishiga qarab ulanish nisbatini boshqaradigan maxsus bikonik tuzilmani yaratadi. FBT splitterlarini ishlab chiqarish nisbatan sodda va xarajat-, ayniqsa 1:2 yoki 1:4 kabi past boʻlinishlar uchun. Ular, shuningdek, bir vaqtning o'zida 850nm, 1310nm va 1550nm kabi bir nechta aniq to'lqin uzunliklarida ishlashning o'ziga xos afzalliklarini taklif qiladi, bu ularni eski tizimlarda va maxsus optik sinov muhitlarida mashhur qiladi. Biroq, FBT splitterlari o'lchov va harorat barqarorligi bilan bog'liq cheklovlardan aziyat chekmoqda; bo'linish nisbati 1:8 dan oshgani sayin, ishlashning bir xilligi sezilarli darajada pasayadi va atrof-muhit o'zgarishi jiddiy kiritish yo'qotilishiga olib kelishi mumkin.
Planar Lightwave Circuit texnologiyasi yuqori{0}}zichlikdagi, katta-oʻlchamdagi optik boʻlinish uchun zamonaviy sanoat standartini ifodalaydi. Yarimo'tkazgichli litografiya jarayonlari yordamida ishlab chiqarilgan PLC ajratgichi kvarts yoki silika shisha tagida qurilgan optik to'lqin uzatuvchi sxemasidan iborat. Ishlab chiqarish jarayoni kremniyli gofretga kremniy qatlamlarini yotqizish bilan boshlanadi, so'ngra kerakli bo'linish arxitekturasini aks ettiruvchi aniq to'lqinli yo'llarni o'yib olish uchun fotolitografik qirqish bilan boshlanadi. To'lqinli kanallar o'rnatilgandan so'ng, yuqori qoplamali qatlamlar qo'llaniladi va tolali massivlar aniq hizalanadi va chip chetlariga yopishtiriladi. PLC ajratgichlari yuqori ishonchlilik, ixcham jismoniy izlar, mukammal kanal{6}to{7}}bir xilligi va 1260nm dan 1650nm gacha bo'lgan keng ish to'lqin uzunligi diapazoni kabi ajoyib ishlash xususiyatlarini taklif etadi. Ushbu yuqori atributlar tufayli PLC texnologiyasidan foydalanadigan optik tolali splitter yuqori bo'linish nisbatlarini o'rnatadigan zamonaviy telekommunikatsiya tarmoqlari uchun eng muhim tanlovga aylandi.
Asosiy fizika: yorug'lik qanday bo'linadi
Optik tolali splitter qanday ishlashini to'liq tushunish uchun to'lqin optikasi, yorug'lik tarqalishi va optik quvvat taqsimoti tamoyillarini o'rganish kerak. Yorug'lik nuri bitta rejimli optik tola bo'ylab harakatlanayotganda, u to'liq ichki aks ettirish tufayli yadro ichida chegaralangan bo'ladi, bu hodisa ichki yadro va tashqi qoplama o'rtasidagi sindirish ko'rsatkichi farqidan kelib chiqadi. Ushbu yorug'lik signali splitter ichidagi ulanish nuqtasiga yetganda, qurilmaning jismoniy arxitekturasi bu chegarani o'zgartiradi va optik quvvatning bo'linishini boshqaradi.
PLC ajratgichda kiruvchi yorug'lik signali bitta kirish to'lqin qo'llanmasiga kiradi. Yorug'lik to'lqini tekislik zanjirining tarmoqlanish mintaqasiga tarqalayotganda, bitta to'lqin o'tkazgich silliq ravishda kengayadi va bir nechta alohida to'lqin o'tkazgich kanallariga bo'linadi. Ushbu jarayonni boshqaradigan asosiy to'lqin optikasi kiruvchi optik quvvatning chiqish kanallari o'rtasida taqsimlanishini belgilaydi. Ideal holda, muvozanatli ajratgichda optik energiya barcha chiqishlarda teng taqsimlanadi. Masalan, 1:8 o'lchamli PLC ajratgichda har bir chiqish porti umumiy kiruvchi optik quvvatning taxminan sakkizdan birini oladi, bunda materialning yutilishi va to'lqin o'tkazgichning kamchiliklari tufayli yuzaga keladigan kichik o'ziga xos yo'qotishlarni hisobga olmaganda.
Biroq, quvvat taqsimoti jismoniy xarajatlardan xoli emas. Har bir optik komponent qo'shish yo'qotilishini keltirib chiqaradi, bu splitterni uzatish rishtasiga kiritish natijasida kelib chiqadigan optik quvvat yo'qolishini anglatadi, desibellarda (dB) o'lchanadi. Qo'shishning nazariy yo'qolishi - bu bo'linish nisbati bilan belgilanadigan qochib bo'lmaydigan matematik haqiqatdir. Mukammal muvozanatli 1: 2 splitter uchun nazariy minimal bo'linish yo'qolishi 3,01 dB ni tashkil qiladi, chunki quvvatning yarmi har bir portga yo'naltiriladi. 1:4 splitter uchun nazariy yo'qotish 6,02 dB, 1:8 splitter uchun - 9,03 dB, 1:16 splitter uchun - 12,04 dB, 1:32 splitter uchun - 15,05 dB, 1:64 splitter uchun - 1:64 dB. Haqiqiy{23}}dunyo ishlab chiqarishida qurilma ichidagi tarqalish, aks ettirish va ulash samarasizligi hisobiga ortiqcha yoʻqotishlar tufayli joriy kiritishning haqiqiy yoʻqotilishi nazariy minimallardan bir oz yuqoriroqdir.
Qo'shishni yo'qotishdan tashqari, bir nechta boshqa ishlash ko'rsatkichlari optik tolali splitterning ishlash samaradorligini boshqaradi. Bir xillik optik quvvatning chiqish portlari orasida qanchalik teng taqsimlanganligini o'lchaydigan muhim ko'rsatkichdir; yuqori{1}}sifatli ajratgichlar eng yaxshi va eng yomon ishlaydigan chiqish kanallari oʻrtasida qoʻshish yoʻqotilishida minimal farqni koʻrsatadi. Polarizatsiyaga bog'liq yo'qotish (PDL) yorug'lik to'lqinining qutblanish holatidagi o'zgarishlar natijasida qo'shilish yo'qotilishining o'zgarishini o'lchaydi. Bundan tashqari, qaytarilish yo'qolishi manba tomon orqaga aks ettirilgan yorug'lik miqdorini o'lchaydi; Qaytish yo‘qotilishining yuqori qiymatlari lazer transmitterlarini buzishi va signalning umumiy yaxlitligini buzishining-oldini olish uchun zarurdir. To'lqin uzunligiga bog'liq yo'qotish (WDL) zamonaviy ko'p to'lqin uzunlikdagi PON arxitekturalarida qo'llaniladigan operatsion to'lqin uzunliklarining butun spektrida bo'linish unumdorligi barqaror bo'lishini ta'minlaydi.
Telekommunikatsiyada strategik joylashtirish va ilovalar
Optik tolali splitterning ko'p qirraliligi, passiv tabiati va iqtisodiy samaradorligi- uni turli telekommunikatsiya tarmoqlari, korporativ muhitlar va ixtisoslashgan sanoat ilovalarida ajralmas qurilish blokiga aylantirdi. Ushbu qurilmalarning eng mashhur va keng tarqalgan joylashuvi Gigabit Passiv Optik Tarmoqlar (GPON), Ethernet Passiv Optik Tarmoqlari (EPON) kabi Fiber to the Home (FTTH) va Passive Optical Networks (PON) va XGSON kabi keyingi avlod -10G simmetrik tarmoqlari- ichida amalga oshiriladi.
Oddiy FTTH arxitekturasida xizmat ko'rsatuvchi provayder markaziy ofis yoki mahalliy birjada optik liniya terminali (OLT) uskunasini joylashtiradi. OLT dan bitta rejimli oziqlantiruvchi tolalar quyi oqim maʼlumotlarini dalaga turar-joy yoki tijorat mahallalari tomon olib boradi. Telekommunikatsiya operatorlari markaziy ofisdan har bir abonentga-iqtisodiy va fazoviy jihatdan taqiqlovchi-alohida ajratilgan individual tolani ishga tushirish o'rniga, splitterlar bilan jihozlangan optik tarqatish tarmoqlaridan (ODN) foydalanadilar. Bitta oziqlantiruvchi tola 1:32 yoki 1:64 optik tolali ajratgichni o'z ichiga olgan tashqi tarqatish korpusiga kirishi mumkin. Bu bitta tugundan oltmish toʻrttagacha tarqatuvchi tolalar abonentlarning uylari yoki ofislari ichida joylashgan optik tarmoq terminallarida (ONT) yakunlanib, individual mijozlar binolariga xizmat koʻrsatish uchun chiqadi. Bu koʻp nuqtali arxitektura--koʻp nuqtali arxitektura zarur boʻlgan jismoniy tola miqdorini keskin kamaytiradi, markaziy ofisdagi qabul qiluvchi portlar sonini kamaytiradi va tarmoq operatorlari uchun umumiy kapital xarajatlarni kamaytiradi.
Tarmoq me'morlari abonent zichligi, geografik joylashuvi va o'tkazish qobiliyatini taqsimlash modellariga qarab turli bo'linish strategiyalaridan foydalanadilar. Markazlashtirilgan bo'linish barcha bo'linish bosqichlarini bitta joyga joylashtirishni o'z ichiga oladi, masalan, markaziy tolali tarqatish uyasi yoki shkaf. Ushbu yondashuv nosozliklarni bartaraf etishni soddalashtiradi, texnik xizmat ko'rsatishning murakkabligini kamaytiradi va markaziy ofisdan nazoratni osonlashtiradi, garchi u markazdan alohida uylarga uzoqroq taqsimlash tolasini talab qiladi. Aksincha, kaskadli boʻlinish boʻlinish jarayonini bir nechta sathlar boʻylab taqsimlaydi-masalan, asosiy tashqi shkafda joylashgan 1:4 ajratgich abonent klasterlariga yaqinroq joylashgan ikkilamchi 1:8 ajratgichlarga oziqlanadi. Kaskadli bo'linish, bo'linish nuqtalarini abonent guruhlari geografik markaziga yaqinroq joylashtirish orqali aholi zich joylashgan shahar atrofi yoki shahar muhitida toladan foydalanishni optimallashtiradi, oziqlantiruvchi va tarqatuvchi tola uzunligini samarali muvozanatlashtiradi.
FTTH keng polosali ulanishlaridan tashqari, bu komponentlar Kabel televideniesi (CATV) gibrid tolali-koaksial (HFC) tarmoqlari, yopiq{1}}elektron televizion (CCTV) kuzatuv tizimlari va sanoat monitoringi tizimlarida muhim rol o‘ynaydi. CATV tarmoqlarida optik ajratgichlar analog va raqamli video signallarni bir nechta tugun sohalariga quyi oqimda tarqatadi. Korporativ mahalliy tarmoqlarda (LAN) optik boʻlinish passiv optik LAN (POL) arxitekturalarida anʼanaviy misga asoslangan Ethernet kalitlarini almashtirish uchun qoʻllaniladi, bu esa kuchaytirilgan xavfsizlik, kam quvvat sarfi va elektromagnit parazitlarga qarshi immunitetni taʼminlaydi. Bundan tashqari, optik sinov va oʻlchash muhitlarida ixtisoslashtirilgan ajratgichlar optik quvvatning kichik qismini-masalan, 1% yoki 2%-optik spektr analizatorlari yoki quvvat oʻlchagichlarga oʻtkazish uchun oʻrnatiladi, bu esa faol mijozlar trafigini toʻxtatmasdan jonli uzatish havolalarini real vaqtda monitoring qilish imkonini beradi.
Optimal integratsiya uchun tanlash mezonlari va qadoqlash formatlari
Optik tolali splitterni muvaffaqiyatli joylashtirish mexanik qadoqlash formatlarini, atrof-muhitga chidamliligini va mavjud apparat ekotizimlari bilan operatsion muvofiqligini diqqat bilan ko'rib chiqishni talab qiladi. Chunki bu komponentlar turli xil muhitlarga-iqlim nazorati ostidagi maʼlumotlar markazi server xonalari va er osti ulanish joylaridan tortib ochiq havoda ulanish ustunlari va qattiq sanoat korpuslarigacha-oʻrnatilganligi sababli, ishlab chiqaruvchilar nozik ichki optik chiplar va tolali tolali massivlarni himoya qilish uchun turli shakl omillarini ishlab chiqadilar.
Yalang'och tolali splitter eng ixcham qadoqlash formati bo'lib, bo'linuvchi blokdan chiqadigan yalang'och, himoyalanmagan optik tolalarni o'z ichiga oladi. Ushbu format, birinchi navbatda, ichki mexanik himoya allaqachon korpus tomonidan ta'minlangan birlashma tovoqlar, termoyadroviy biriktiruvchi qopqoqlar yoki optik patch panellar ichiga integratsiya qilish uchun mo'ljallangan. Bo'sh joy-tejamkor bo'lishiga qaramay, yalang'och tolali ajratgichlar mo'rt 250 mikron yoki 900 mikronli tamponlangan tolalarga zarar bermaslik uchun birlashtirish vaqtida texnik xodimlardan ehtiyotkorlik bilan foydalanishni talab qiladi.
Katta hajmli korpussiz ko'proq mexanik himoyani talab qiladigan joylashtirishlar uchun bloksiz yoki po'lat quvurli ajratgichlar keng qo'llaniladi. Ushbu konfiguratsiyada po'lat quvur paketi PLC chipi va optik tolali massivlarni o'z ichiga oladi, bu esa tolali boshqaruv tagliklari, tarqatish qutilari yoki modulli kassetalar ichidagi tor bo'shliqlar uchun mos bo'lgan nozik, miniatyura profilini saqlab, mustahkam konstruktiv mustahkamlashni ta'minlaydi.
Ajratgichlarni qattiq tashqi muhitda, masalan, antennaga oʻrnatilgan yopilish-poyabzal toʻsiqlari yoki er osti lyuklari kabilarda joylashtirish kerak boʻlganda, ABS qutisi ajratgichlari yoki mustahkam modulli korpuslar standart tanlovdir. ABS qutisi splitterni mustahkam, yuqori ta'sirga{2}}plastik korpus bilan o'rab, mustahkamlangan simi botinkalari va mustahkam konnektorli pigtaillalarni o'z ichiga oladi. Ushbu birliklar haroratning haddan tashqari o'zgarishiga, namlikning kirib kelishiga, mexanik tebranishlarga va korroziy elementlarga bardosh berib, o'nlab yillar davomida dala xizmatining uzluksiz ishlashini ta'minlaydi. Bundan tashqari, maʼlumotlar markazi muhitlari va telekommunikatsiya raflarini oʻrnatish uchun LGX{8}}mos keluvchi modullar yoki 19 dyuymli raf- kabi raf{5}}oʻrnatilgan yoki kassetaga{6}}asosiy ajratgichlar-bilan boʻlsa-da, texnik xodimlarga panellarni yon tomonga oʻrnatish va tozalashga imkon beradi. tezkor tuzatish va tizimli kabel boshqaruvini osonlashtirish.
Muayyan tarmoqni joylashtirish uchun optik splitterni tanlashda muhandislar bir nechta asosiy operatsion xususiyatlarni baholashlari kerak. Operatsion to'lqin uzunligi asosiy hisoblanadi; standart telekommunikatsiya splitterlari 1260 nm dan 1650 nm gacha bo'lgan keng oyna bo'ylab quyi oqim ma'lumotlari, yuqori oqim ma'lumotlari va 1550 nm RF video qoplamasi yoki 1625 nm OTDR sinov to'lqin uzunliklarini joylashtirish uchun ishlayotgan bo'lsa, to'lqin uzunligi diapazonlarining mos kelmasligi signalning jiddiy zaiflashishiga olib kelishi mumkin. SC/APC, LC/APC yoki FC/APC-kabi ulagich turlari ham atrofdagi infratuzilmaga sinchkovlik bilan mos kelishi kerak. Angled Physical Contact (APC) jilosidan foydalanish zamonaviy PON o‘rnatishda standart amaliyot hisoblanadi, chunki 8{10}derajli burchakli jilo lazer manbasiga emas, balki qoplamaga adashgan nurni aks ettiradi, bu esa juda yuqori qaytarilish yo‘qotilishini ta’minlaydi va aks etishdan kelib chiqadigan bit xatolarini kamaytiradi.
Optik tarmoqlarning kelajagi yanada ko'proq integratsiyani, yuqori tolalar sonini va 5G simsiz uzatish, taktil internet ilovalari, chekka hisoblashlar va sun'iy intellekt ma'lumotlar markazlari kabi rivojlanayotgan texnologiyalarni qo'llab-quvvatlash uchun ma'lumotlar uzatish hajmini oshirishni va'da qiladi. Ma'lumotlar trafigiga bo'lgan talablar jadal sur'atlar bilan ortib borayotganligi sababli, asosiy jismoniy infratuzilma bardoshli, kengaytiriladigan va yuqori samarali bo'lib qolishi kerak. Ushbu tinimsiz evolyutsiya doirasida, kamtarin, ammo kuchli optik tolali Splitter o'zgarmas muhandislik g'alabasi bo'lib qolmoqda va bizning giper-birlashgan zamonaviy dunyomizga quvvat beruvchi yorug'likning uzluksiz taqsimlanishiga imkon beradi.
