光スプリッターとは何ですか?種類、動作原理

光スプリッタは、1 つの入力光信号を 2 つ以上の出力信号に分割し、電力を必要とせずに複数のファイバ パスに光パワーを分配する受動的な光ファイバ デバイスです。

GPON または EPON ネットワークでは、ポイントツー-マルチポイント アーキテクチャを可能にするコンポーネントです。- 中央局から 1 本のファイバーが出て、遠端には数十の加入者が接続されます。これがなければ、すべての顧客が OLT に至るまで専用のファイバーを敷設する必要があり、FTTH の経済性は崩壊してしまいます。

このガイドでは、光スプリットの背後にある動作原理、PLC と FBT テクノロジーの間の実際の違い、調達時に実際に重要となるパフォーマンス仕様、適切なスプリッタを選択するためのシナリオに基づいたアドバイスについて説明します。{0}{1} PON インフラストラクチャを展開している場合、または新しい構築を計画している場合は、ここで詳細を確認することで、設計段階での頭痛の種を軽減できるはずです。

光スプリッターはどのように機能しますか?

物理学は単純です。光がシングルモード ファイバーを通過するとき、エネルギーの大部分は 9 µm コア - に残りますが、すべてではありません。少量が被覆材に漏れます。 2 つのファイバー コアを十分に近づけると、漏れたエネルギーが一方のコアからもう一方のコアに結合し始めます。このエバネッセント結合現象は、すべての受動的なファイバー分割の基礎となります。

プロダクション スプリッタでは、デバイスは 1 つの入力信号を受け取り、定義された比率で複数の出力ポートに光パワーを再分配します。 1×4 スプリッターを考えてみましょう。1 本のファイバーが入り、4 本のファイバーが出て、それぞれが元の信号パワーの約 4 分の 1 を伝送します。電子機器も外部電源も必要ありません - 導波路の形状だけが機能します。このため、これらのコンポーネントはパッシブ光スプリッターと呼ばれます。

ここからが実用的になります。分割するたびに光パワーがかかります。 1×2 スプリットは約 3.5 dB を消費します。 1×32 に達するまでに、15 dB - より北の理論上の損失が発生することになります。これは、コネクタ損失、ファイバーの減衰、および接続点を追加する前です。ほとんどの FTTH 展開では、最終的にスプリッタがリンク バジェットの最大の損失源になります。分割比を間違えると、OLT ポートが無駄になるか、遠くの ONU で受信電力の問題が発生することになります。-

PLC スプリッターと FBT スプリッター: 実際に重要なこと

市場にあるすべての光スプリッタは 2 つの製造技術のいずれかを使用しており、どちらを選択するかは、どちらが「優れているか」というよりも、どちらが特定の導入環境に適合するかによって決まります。

融合型バイコニカルテーパー (FBT) スプリッター

FBT は古いアプローチです。 2 本以上のファイバーを束ねて加熱し、コアが融合するまで引き伸ばします。テーパリングプロセス中、技術者はカップリング比をリアルタイムで監視し、目標の分割に達すると停止します。その結果、特に 1×2 や 1×4 などの低い分割数で - を生成するコストが低くなる、シンプルで実証済みのデバイスが誕生しました。

このトレードオフは大規模に現れます。 1×8 を超えると、FBT スプリッターは出力の均一性に苦労します。一部のポートは他のポートよりも著しく多くの電力を取得します。故障率も上昇します。波長サポートは 850 nm、1310 nm、1550 nm に制限されています。- 基本的な PON には問題ありませんが、完全なスペクトル互換性が必要な場合は制約となります。-また、動作温度範囲 (-5 度から 75 度) により、厳しい冬や砂漠の暑さがある地域の屋外キャビネットには使用できません。

平面光波回路 (PLC) スプリッター

PLC スプリッターは、チップ製造で使用されるのと同じ精度で石英ガラス基板上にエッチングされた半導体リソグラフィー - 導波路回路を使用して製造されます。その結果、分割数が高くても、すべてのポートにわたってタイトで均一な出力が得られます。PLC光ファイバースプリッター1260 ～ 1650 nm の全波長範囲をサポートし、すべての標準 PON 波長に加え、RF ビデオ オーバーレイに使用される 1550 nm 帯域と回線モニタリングに使用される 1625 nm ウィンドウをカバーします。

分割は単一チップ上で行われるため、PLC デバイスはサイズが大きくなることなく 1×64 または 2×64 までスケールアップできます。広い動作温度範囲 (Telcordia GR-1209-CORE テスト要件によると、-40 度から 85 度) により、屋外または制御されていない環境での設置のデフォルトの選択肢となります。ユニットあたりのコストは FBT よりも高くなりますが、1×4 分割以上の場合、ほとんどの経験豊富なネットワーク プランナーが PLC を仕様としています。これには十分な理由があります。

簡単な比較

上記で参照したパフォーマンスのしきい値は、テレコム ネットワークで使用されるパッシブ光コンポーネントの信頼性と光学パフォーマンス要件を定義する Telcordia GR-1209-CORE および GR-1221-CORE 規格に基づいています。

購入前に確認すべき主な性能仕様

仕様シートは緻密である可能性がありますが、最も重要なのは 5 つのパラメータ - であり、調達中にこれらのパラメータのいずれかをスキップすることは、実際の現場での失敗につながる間違いです。

• 挿入損失:スプリッターが消費する光パワーの量。 -よくできた 1×8 PLC スプリッターは 10.5 dB 以下になるはずです。 a 1×32 17.5 dB 以下。これらのしきい値は GR-1209-CORE 表 2 に基づいています。サプライヤーのデータシートにこれらのしきい値を大幅に超える値が示されている場合、リンク バジェットは距離的に近くなりません。
• リターンロス:反射された電力が電源に戻ります。 SC/APC- 終端スプリッタ (GPON の標準) の場合、リターン ロスは 55 dB 以上である必要があります。リターンロスが低いと、OLT 受信機のノイズが発生し、アップストリーム信号の品質が低下します。
• 均一：最良の出力ポートと最悪の出力ポートの間のギャップ。 1.5 dB を超える場合は、一部の加入者が著しく弱い信号を受信して​​いることを意味します。 1×32 または 1×64 の展開では、厳密な均一性はオプションではありません -。それが最も遠い加入者をオンラインに保つものです。
• 動作波長:PON ネットワークには 1260 ～ 1650 nm のバンドパス カバレッジが必要です。 -GPON (1490/1310 nm) をビデオ オーバーレイ (1550 nm) で実行している場合、または同じファイバー上に XGS- PON サービス (1577 nm ダウンストリーム) を追加する予定がある場合、これは交渉の余地がありません。
• 指向性:出力ポート間のクロストーク絶縁を測定します。ターゲット 55 dB 以上。指向性が低いということは、加入者信号が互いに混入する可能性があることを意味します-高密度の分割では実際の問題です。-

導入シナリオによるスプリッターの選択

「適切な」スプリッターは、どこへ向かうのか、何をする必要があるのか​​によって完全に決まります。通常、実際に決定がどのように展開されるかは次のとおりです。

小規模 FTTH プロジェクト (50 世帯未満): A 1×8 PLC スプリッターABS ボックスに入っているのがここでの主力製品です。挿入損失を管理しやすくし、標準的な屋外配電ボックス内に収まり、近隣が拡大した場合でも拡張できる余地を残します。最小のクラスター - の場合、予算が主な制約であれば、1 つのドロップから 4 軒の住宅が得られる - 場合は、FBT 1×4 が機能します。

密集した都市 MDU (マンション、オフィスタワー):LGX カセットまたは 1U ラックマウント フォーム ファクタの 1×32 PLC を使用します。-スペースが狭いライザー クローゼットでは、ポート密度が重要です。設置を迅速化するために、スプリッタがあらかじめ SC/APC に接続されていることを確認してください。-混雑したライザー内でのフィールド スプライシングは時間がかかり、エラーが発生しやすくなります。-

屋外ストリートキャビネット:PLCは必須です。温度サイクルだけでも、FBT スプリッターは時間の経過とともに劣化します。 ABS-パッケージ化またはブロックレス光ファイバースプリッターここでは -40 度から 85 度までの定格が標準です。キャビネットが風雨にさらされる場合は、IP65 定格のエンクロージャを指定してください。

地方または長距離リンク:{0}}挿入損失が制約となります。 ONU が OLT から 15 ～ 20 km 離れている場合、すべての dB がカウントされます。加入者数に対応できる最も低い分割比を使用し、最も遠いユーザーにより多くの電力を割り当てる不均衡なスプリッターを検討してください。多くの場合、田舎のスパンでは 1×16 が現実的な上限です - が 1×32 に押し上げられると、遠端で受信感度を下回る危険があります。

中央オフィスまたはデータセンター: ラックマウント型 PLC スプリッタ-1U ハウジングはこの環境向けに構築されています。標準の 19- インチ ラックに差し込み、終端処理済みのパッチ コードを使用し、隣接する回路に影響を与えることなくホットスワップ メンテナンスを可能にします。-数百の加入者にサービスを提供する PON アグリゲーション シェルフの場合、デュアル入力を備えた 2×32 または 2×64 構成により、キャリア グレードの SLA が必要とするフェールオーバー冗長性が提供されます。

時間と費用を費やすよくある間違い

現場での展開では、いくつかのパターンが何度も登場します。最も頻繁に発生するのはオーバースプリットです。エンジニアは容量の余裕が必要なため 1×32 を指定しますが、リンク バジェットが必要な距離でそれをサポートできないためです。その結果、温度変化やコネクタの老朽化により、オフラインになる ONU がほとんどありません。常に最初に電力バジェットの計算を実行し -、次に分割比を選択します。

コネクタの不一致も問題です。同じ PON パスに SC/UPC と SC/APC を混在させると、パフォーマンスを低下させる反射点が生じます。基本的なことのように聞こえますが、複数の設置作業員がいる大規模な現場では定期的に発生します。解決策は簡単です。屋外プラント全体で SC/APC を標準化することです。スプリッター、パッチコード、およびシングルモード ファイバー-インフラストラクチャはすべて一致します。

最後に、均一性仕様を無視します。理論上、2.5 dB の均一性を持つ安価なスプリッターと 1.0 dB の均一性を持つ高品質のスプリッターは似ているように見えるかもしれません。実際には、この 1.5 dB ギャップは、1×32 ネットワーク上の 1 つの加入者が別の加入者の半分の光パワーを受信して​​いる可能性があることを意味します。 10 ～ 15 km のスパンにわたって、その違いによって、誰が接続を維持し、誰が接続しないかが決まります。

光スプリッターが使用される場所

通信は依然として主要なアプリケーションです。 GPON または XGS- PON アーキテクチャでは、電話局の OLT と顧客施設の ONU の間にスプリッターが配置され、1 つのファイバーで 32 または 64 のエンドポイントにサービスを提供できます。このポイントツー-マルチポイント モデルは、世界中の家庭用ブロードバンド、ビジネス ファイバー、CATV 配信のバックボーンです。

通信以外では、企業のパッシブ光 LAN（POL）導入では、スプリッターを使用してキャンパスの建物内のアクティブなスイッチ数を削減しています。- 単一のファイバー バックボーンが銅線ケーブルとイーサネット スイッチの床を置き換えます。産業施設は、ファイバーの電磁干渉に対する耐性を活用して、センサー ネットワークを介してスプリッターを配線します。テストおよび測定のセットアップでは、タップ スプリッターを使用して、サービスを中断することなくライブ トラフィックを監視します。

スプリッター技術の次なる展開

10G-PON（XGS-PON、50G-PON）と統合多波長アクセスの推進により、スプリッタのパフォーマンスの基準が引き上げられています。 -同じファイバー上に GPON と XGS-PON を共存させる通信事業者には、1260 ～ 1650 nm のウィンドウ全体で平坦な挿入損失を備えたスプリッタが必要です-波長に依存する変動があると、マージナル リンクがエッジを越える可能性があります-。 PLC テクノロジーはこれをうまく処理します。 FBTはそうではありません。

アンバランスな分割が大きな注目を集めています。アンバランス スプリッターは、すべての出力を平等に扱うのではなく、非対称的に電力を遠くのユーザーや需要の高いユーザーに多く-割り当て、近くのユーザーには少なくします。-これによりポートの使用率が向上し、到達距離が延長されたシナリオで光アンプが不要になります。-

製造面では、PLC チップの密度が向上し続けています。単一チップ上で 1×128 をサポートするスプリッタはすでに量産に入っており、-OLT-ポートあたりの加入者の比率が高まり、大規模なファイバー構築における接続世帯あたりのコストが削減されます。-。

よくある質問