المقسِّم البصري المتساوي مقابل المقسِّم البصري غير المتساوي

النقاط الرئيسية

  • تعمل المقسّمات الضوئية المتساوية على توزيع الطاقة الضوئية بشكل متساوٍ وهي الأنسب لعمليات نشر FTTH الكثيفة ذات مسافات الإرسال المتشابهة.
  • تتيح المقسّمات الضوئية غير المتكافئة توزيعًا مرنًا للطاقة، وتُستخدم عادةً في طوبولوجيات الشبكات المتسلسلة أو على غرار الحافلات، خاصة في المناطق الريفية والمناطق منخفضة الكثافة.
  • يؤثر اختيار نسبة التقسيم بشكل مباشر على ميزانية الطاقة الضوئية ومستويات استقبال وحدة التشغيل ONU وموثوقية الشبكة على المدى الطويل.
  • تُستخدم تقنية PLC عادةً في المقسّمات المتساوية نظرًا لثباتها وتوحيدها، بينما تُستخدم تقنية FBT أكثر شيوعًا في تصميمات المقسّمات غير المتساوية.
  • xلا يوجد حل عالمي لمقسم الألياف الضوئية - يتطلب التصميم الفعال للألياف الضوئية فائقة السرعة تحقيق التوازن بين الأداء البصري وقابلية التوسع وتعقيد الصيانة.

مقدمة

تعتبر المقسمات الضوئية مكونًا أساسيًا في توصيل الألياف الضوئية إلى المنزل (FTTH) وعمليات نشر الشبكة البصرية السلبية (PON). من خلال السماح لمشتركين متعددين بمشاركة ألياف تغذية واحدة، تقلل المقسّمات تكاليف البنية التحتية بشكل كبير وتبسط بنية شبكة الوصول.

ومع ذلك، لا يقتصر اختيار المقسم على عدد المخرجات المطلوبة فقط. فالطريقة التي يتم بها توزيع الطاقة الضوئية - سواء كانت متساوية أو غير متساوية - لها تأثير مباشر على توهين الإشارة، وطاقة استقبال وحدة التشغيل ONU، وقابلية توسيع الشبكة، والصيانة على المدى الطويل. في تصميم شبكة FTTH في العالم الحقيقي، غالبًا ما يؤدي ذلك إلى مقارنة عملية بين متساويان (متماثلان) و غير متكافئ (غير متماثل أو غير متوازن) مقسّمات ضوئية.

يعد فهم كيفية تصرف هذين النوعين من المقسّمات في سيناريوهات مختلفة أمرًا ضروريًا لبناء شبكات وصول بصرية موثوقة وفعالة.

جدول المحتويات

مقسمات بصرية متساوية (متماثلة) في شبكات FTTH

مخطط نظرية ضوء مقسم الألياف الضوئي المتساوي

أن مقسِّم بصري متساوٍ يوزع إشارة الإدخال الضوئية بالتساوي عبر جميع منافذ الإخراج. يتلقى كل مشترك نفس الطاقة الضوئية تقريبًا، بصرف النظر عن الاختلافات الصغيرة الناجمة عن تفاوتات التصنيع وفقدان الموصلات.

تتضمن نسب المقسِّم المتساوية النموذجية ما يلي:

  • 1×4
  • 1×8
  • 1×16
  • 1×32

من من منظور نظري، يقدم مقسِّم 1×8 حوالي 10.5 ديسيبل من فقدان التقسيم لكل مخرج, ، باستثناء الفقد الإضافي من الوصلات أو الموصلات.

في معظم عمليات نشر شبكة الألياف الضوئية للمواصلات اللاسلكية (FTTH) الحديثة، يتم تصنيع مقسمات متساوية باستخدام تقنية PLC (دائرة الموجات الضوئية المستوية). توفر مقسّمات PLC تجانسًا ممتازًا للقنوات، وثباتًا عاليًا على درجة الحرارة، وأداءً بصريًا متسقًا، مما يجعلها مناسبة تمامًا لبنى الشبكات الكبيرة والموحدة.

نظرًا لأن كل منفذ إخراج يواجه توهينًا متشابهًا، فمن السهل نمذجة المقسمات المتساوية أثناء مرحلة تخطيط الشبكة. هذه البساطة هي أحد الأسباب الرئيسية لاستخدامها على نطاق واسع في شبكات FTTH الحضرية والمباني السكنية ومجمعات المكاتب حيث يتوزع المشتركون بكثافة وتكون مسافات الألياف متشابهة نسبيًا.

ومع ذلك، يمكن أن يصبح التقسيم المتساوي قيداً عندما تكون ظروف النشر أقل انتظاماً. في سيناريوهات المسافات القصيرة ذات نسب التقسيم الصغيرة، قد تواجه مستقبلات وحدة الاستقبال ONU إشارات إدخال قوية نسبيًا. من ناحية أخرى، عندما يتم الجمع بين نسب التقسيم العالية مع مسارات الألياف الطويلة، يمكن أن يقترب التوهين الكلي بسرعة من حدود ميزانية الطاقة الضوئية.

الفواصل البصرية غير المتكافئة (غير المتماثلة) والتوزيع المرن للطاقة

مخطط نظرية ضوء مقسم الألياف غير المتكافئ

على عكس المقسمات المتساوية, مقسمات ضوئية غير متساوية توزيع الطاقة الضوئية بشكل غير متساوٍ بين منافذ الخرج. تتضمن نسب التقسيم الاسمية الشائعة ما يلي:

  • 90/10
  • 80/20
  • 70/30

حيث يتم توجيه معظم الطاقة الضوئية نحو منفذ “عبر” أو منفذ تعاقبي معين، بينما يتم تخصيص جزء أصغر للوصول المحلي.

من وجهة نظر نظرية، يقدم المقسِّم 90/10 فقط حوالي 0.5 ديسيبل من الفقد على منفذ التمرير 90%, في حين أن منفذ الصنبور 10% يواجه منفذ الصنبور 10% تقريبًا 10 ديسيبل توهين 10 ديسيبل. هذه القيم تجعل المقسمات غير المتساوية مفيدة بشكل خاص عند الحاجة إلى الحفاظ على الطاقة الضوئية للتوزيع النهائي.

يتم إنتاج المقسِّمات غير المتساوية بشكل شائع باستخدام تقنية FBT (مستدق ثنائي الثنائيات المنصهر). بالمقارنة مع PLC، يسمح تصنيع FBT بتحكم أكثر مرونة في نسب الانقسام من خلال ضبط عملية دمج الألياف واستدقائها. وهذا يجعل تقنية FBT مناسبة بشكل خاص للتصميمات غير المتماثلة.

في شبكات الألياف الضوئية الضوئية عالية السرعة (FTTH)، تُعد المقسمات غير المتكافئة عاملاً رئيسيًا في الطوبولوجيات المتتالية ونمط الناقل (أو “الثعبان”). في عمليات النشر في المناطق الريفية أو الضواحي حيث ينتشر المستخدمون على طول الطرق أو عبر مناطق جغرافية واسعة، يمكن أن تخدم ألياف مغذية واحدة نقاط وصول متعددة بالتتابع. من خلال الاستفادة من جزء صغير من الإشارة في كل موقع والسماح لغالبية الطاقة بالاستمرار في اتجاه المصب، يمكن لمزودي الخدمة تقليل عدد الألياف المغذية المطلوبة بشكل كبير.

نسبة التقسيم، وميزانية الطاقة، ومستويات استقبال ONU

بغض النظر عن نوع المقسّم، يجب أن تعمل جميع تصميمات FTTH ضمن ميزانية طاقة بصرية محددة. كل مكتب الأمم المتحدة في نيروبي نطاق طاقة استقبال محدد، والحفاظ على الإشارات ضمن هذه النافذة أمر بالغ الأهمية للتشغيل المستقر.

إذا أدى التقسيم المفرط أو مسافات الألياف الطويلة إلى ارتفاع التوهين بشكل كبير، فقد تواجه وحدة التشغيل ONU زيادة معدلات الخطأ في البت أو فقدان الخدمة بشكل متقطع. وعلى العكس من ذلك، يمكن أن يؤدي التوهين غير الكافي - الذي غالبًا ما يظهر في شبكات المسافات القصيرة ذات نسب التقسيم المنخفضة - إلى تشبع جهاز الاستقبال، مما يؤثر على جودة الإشارة وقد يؤثر على الموثوقية على المدى الطويل.

توفر المقسّمات غير المتكافئة لمصممي الشبكات مرونة إضافية لموازنة هذه القيود. ومن خلال الاختيار الدقيق لنسب التقسيم ونقاط التعاقب، من الممكن الحفاظ على مستويات مقبولة من طاقة مدخلات وحدة التشغيل ONU عبر المشتركين الموجودين على مسافات متفاوتة.

اعتبارات الصيانة والتشغيل

في حين أن المقسّمات غير المتساوية توفر مزايا واضحة في كفاءة الألياف وتوسيع الشبكة، إلا أنها تقدم أيضًا تعقيدات تشغيلية إضافية.

في الشبكات المتتالية، يكون لكل صنبور مقسِّم قيمة خسارة مختلفة. وهذا يعني أن تصبح آثار OTDR أكثر تعقيدًا, ويتطلب توطين الأعطال فهماً أوضح لطوبولوجيا الشبكة والتوهين المتوقع في كل نقطة. وبالمقارنة مع البنى المتساوية التقسيم، فإن استكشاف الأعطال وإصلاحها وصيانتها يمكن أن يستغرق وقتاً أطول، خاصة بالنسبة للفنيين غير الملمين بالتصميم الأصلي.

ونتيجة لذلك، فإن الاختيار بين المقسّمات المتساوية وغير المتساوية لا يتعلق فقط بالأداء البصري، بل أيضًا بالاستراتيجية التشغيلية طويلة المدى.

المقسمات الضوئية المتساوية مقابل المقسمات الضوئية غير المتساوية: مقارنة عملية

أسبكت مقسم متساوٍ مقسم غير متساوٍ
توزيع الطاقة
زي موحد
غير متماثل
التكنولوجيا النموذجية
المجلس التشريعي الفلسطيني
FBT
طوبولوجيا الشبكة
مركزية
متتالية / حافلة
تعقيد التخطيط
أقل
أعلى
صعوبة الصيانة
أقل
متوسط إلى مرتفع

الخاتمة

تلعب كل من المقسمات الضوئية المتساوية وغير المتساوية دورًا مهمًا في تصميم شبكة FTTH. توفر المقسمات المتساوية البساطة والتوحيد وسهولة التخطيط في عمليات النشر الكثيفة والمركزية. من ناحية أخرى، تتيح المقسّمات غير المتساوية توزيعًا مرنًا للطاقة واستخدامًا فعالاً للألياف وبنية متسلسلة قابلة للتطوير، خاصة في البيئات الريفية ومنخفضة الكثافة.

وبدلاً من تقديم حل شامل، يجب أن يسترشد اختيار المقسّم بمسافة الإرسال وتوزيع المستخدم وميزانية الطاقة الضوئية واعتبارات الصيانة طويلة الأجل. لا يتم تحديد شبكة FTTH جيدة التصميم من خلال نوع المقسّم وحده، ولكن من خلال مدى فعالية مطابقة نسب التقسيم لظروف النشر في العالم الحقيقي.

ملاحظة هندسية:

في مشاريع شبكة الألياف الضوئية في العالم الحقيقي، غالبًا ما يتأثر اختيار المقسّم ليس فقط بميزانيات الطاقة النظرية، ولكن أيضًا بظروف التركيب ومتطلبات الصيانة المستقبلية.

في حين أن المقسمات غير المتساوية يمكن أن تقلل بشكل كبير من استخدام الألياف المغذية وتدعم التوسع المرن للشبكة، فإنها تقدم أيضًا نقاط خسارة غير موحدة على طول مسار التوزيع. وهذا يجعل تحليل OTDR أكثر تعقيدًا ويتطلب توثيقًا دقيقًا لمواقع المقسمات ونسبها.

من أجل استقرار الشبكة على المدى الطويل، يجمع العديد من المشغلين بين المقسّمات غير المتساوية في قطاعات التغذية أو التوزيع مع مقسّمات متساوية على مستوى الوصول النهائي، مما يحقق التوازن بين كفاءة الألياف والبساطة التشغيلية.

بالنسبة لعمليات نشر شبكة الألياف الضوئية فائقة السرعة (FTTH) واسعة النطاق، يجب دائمًا تقييم اختيار المقسّم مع التصميم العام لشبكة ODN واستراتيجية النشر.
كابلات سعيدة! 🚀