چرا تقسیم نامتعادل برای پروژه های FTTH روستایی معنا دارد؟

طراحی کار کرد. این کارآمدترین راه برای اتصال 32 خانه به این نازکی نبود.

آن مکالمه کاملاً معمولی است از آنچه ما با آن می بینیمFTTH روستاییپروژه ها چالش امکان سنجی فنی نیست-بلکه اقتصادی است. و هنگامی که شروع به بهینه سازی برای هزینه هر خانه می کنید-در مناطق کم تراکم، در نهایت به طور جدی به تقسیم نامتعادل نگاه می کنید.

پس واقعاً اینجا چه خبر است؟ موضوع به عدم تطابق اساسی بین نحوه عملکرد معماری سنتی PON و نحوه توزیع فیزیکی مشترکین روستایی برمی گردد.

در یک محله متراکم، ممکن است 64 خانه در شعاع 500 متری یک کابینت اسپلیتر داشته باشید. یک اسپلیتر 1:64 نصب می‌کنید، کابل‌های کوتاه را به هر خانه می‌کشید، و اقتصاد به زیبایی کار می‌کند. هزینه تقسیم بر 64 مشترک تقسیم می شود. مسیر کابل کوتاه است. همه خوشحالن

حالا یک مسیر روستایی را تصویر کنید. شما شاید 30 خانه در امتداد 20 کیلومتر جاده دارید. برخی در گروه های 4-6 تایی در نزدیکی چهارراه ها قرار دارند. دیگران به تنهایی در زمین های 40 هکتاری می نشینند. اگر سعی می‌کنید با یک تقسیم‌کننده متمرکز به آن‌ها سرویس دهید، رشته‌های فیبر جداگانه را کیلومترها اجرا می‌کنید تا به خانه‌هایی در انتهای منطقه خدماتی خود برسید.

در اینجا پول در واقع در یک ساختمان روستایی معمولی خرج می شود:

توجه داشته باشید که چگونه هزینه های نیروی کار بین دو سناریو نسبتاً ثابت باقی می ماند، اما هزینه کابل در مناطق روستایی بسیار زیاد است. این نقطه اهرم شماست. وقتی کابل نیمی از هزینه پروژه شما را به جای یک چهارم نشان می دهد، هر تصمیم طراحی که طول فیبر را اضافه می کند به شدت به بودجه شما ضربه می زند. و طرح‌های سنتی تقسیم‌کننده متعادل، فیبرهای غیر ضروری زیادی را در سناریوهای روستایی اضافه می‌کنند.

رویکرد جایگزین-و این همان چیزی است که ما به ISP مونتانا توصیه می‌کنیم-از چیزی به نام تقسیم نامتعادل یا نامتقارن استفاده می‌کند. مفهوم جدید نیست مهندسان مخابرات دهه‌ها از شیرهای نوری در توزیع تلویزیون کابلی استفاده کرده‌اند. اما در حال به دست آوردن کشش جدی برایFTTH روستاییزیرا مستقیماً مشکل هزینه فیبر{0}}را برطرف می‌کند.

یک پرایمر فنی سریع اگر کمتر با انواع اسپلیتر آشنا هستید:

استانداردتقسیم کننده PLCتنظیمات، توان نوری ورودی را به طور مساوی بین همه خروجی ها تقسیم می کنند. یک اسپلیتر 1:8 12.5 درصد نور را به هر یک از هشت پورت خروجی خود می فرستد. یک اسپلیتر 1:32 برق را به 32 قسمت مساوی تقسیم می کند. این تقسیم‌کننده‌های متوازن زمانی عالی کار می‌کنند که شما نیاز به سرویس دهی به دسته‌ای از مشترکین از یک مکان دارید.

اسپلیترهای نامتعادل کار متفاوتی انجام می دهند. به جای تقسیم مساوی، توان را بر اساس یک نسبت طراحی شده تقسیم می‌کنند-مثلاً 90/10 یا 70/30. بخش بزرگتر به سمت پایین فیبر تنه ادامه می یابد تا به مکان های پایین دست خدمت کند. بخش کوچکتر برای خدمت رسانی به مشترکین در آن نقطه خاص به پایان می رسد.

چرا این موضوع برای شبکه های روستایی اهمیت دارد؟ از آنجایی که می‌توانید چندین شیر نامتعادل را در امتداد یک فیبر تنه زنجیر کنید، و در هر مکان به اندازه کافی انرژی برای خدمت به خانه‌های محلی استخراج کنید و در عین حال بودجه نوری را برای مکان‌های پایین‌تر حفظ کنید.

یادداشتی از مهندسان ارشد ما در مورد انتخاب نسبت شیر:

وقتی بین 90/10 و 70/30 تصمیم می گیریم، فقط به مقادیر تضعیف در یک صفحه گسترده خیره نمی شویم. یک عامل عملی وجود دارد که دائماً نادیده گرفته می شود:اتاق سر نگهداری آینده.

قانون سرانگشتی ما اینجاست. اگر یک خوشه در حال حاضر فقط 3 خانه دارد اما زمین خالی در نزدیکی آن وجود دارد، ما معمولاً نسبت ضربه را کمی بزرگتر از آنچه ریاضی اکیداً نیاز دارد توصیه می کنیم-مثلاً 80/20 به جای 90/10. دلیل؟ در نواحی روستایی، فرستادن خدمه به بیرون برای وصل کردن مجدد-شیر آب تنه بسیار بیشتر از انرژی نوری است که با کمترین مقدار صرفه جویی می کنید. ما ترجیح می‌دهیم ۱ دسی‌بل حاشیه پایین‌دستی را در ابتدا قربانی کنیم تا اینکه بعداً بدون انجام دوباره کاری عمده، قابلیت اضافه کردن مشترکین را از دست بدهیم. اکنون در اتاق "plug and play" بسازید. شما تا دو سال دیگر از خودتان تشکر خواهید کرد که یک خانه جدید در جاده بالا می رود.

بیایید از طریق نحوه عملکرد این در این زمینه قدم برداریم. پروژه مونتانا را که ذکر کردیم را در نظر بگیرید. پس از بررسی طرح اصلی آنها، به آنها کمک کردیم تا با استفاده از معماری شیر توزیع شده، یک جایگزین را مدل کنند.

طرح اولیه نیازمند یک کابل توزیع 48{3}}فیبر بود که تمام مسیر 18 کیلومتری را طی می‌کرد و فیبرها در نقاط مختلف جدا می‌شدند تا به خوشه‌های مشترکین برسند. مجموع فیبر کیلومتر در طراحی: تقریباً 380.

رویکرد تجدید نظر شده از یک فیبر 2- (اولیه به علاوه پشتیبان) با نقاط ضربه در هر خوشه مشترک استفاده کرد. در اولین خوشه-حدوداً 3 کیلومتر از سر-یک ضربه 90/10 10% از توان نوری را به سمت کوچک هدایت می‌کند.جعبه FDB/FATدارای اسپلیتر متعادل 1:8. که به 6 خانه مجاور خدمت می کند. 90 درصد باقی مانده به سمت پایین تنه ادامه می یابد.

در کیلومتر 7، شیر آب دیگری (این یکی 85/15) به خوشه ای از 8 خانه خدمات می دهد. در کیلومتر 12، یک شیر آب 80/20 10 خانه را اداره می کند. و به همین ترتیب در مسیر ادامه دهید تا زمانی که خوشه نهایی هر انرژی اپتیکی باقی مانده را دریافت کند{10}}هنوز در حد بودجه برق GPON برای عملکرد صحیح ONT است.

برآورد هزینه کابل بر اساس قیمت گذاری فیبر فله در سال 2024. هزینه های واقعی بسته به تامین کننده، نوع کابل و حجم سفارش متفاوت است.

راکاهش فیبر به حدود 65٪ رسید. حتی با احتساب واحدهای شیر اضافی و محفظه ها در هر نقطه خوشه، صرفه جویی خالص مواد در این مسیر 18 کیلومتری از 40000 دلار فراتر رفت.

برای این ISP، آن 40000 دلار صرفه جویی شده در کابل به این معنی بود که آنها می توانستند دسترسی فیبر خود را به دو جامعه کوچک اضافی که قبلاً تحت بودجه کمک مالی "غیر امکان پذیر" تلقی می شدند گسترش دهند. این بازده واقعی است-نه فقط صرفه جویی در پول، بلکه گسترش آنچه واقعاً در یک بسته بودجه ثابت امکان پذیر است.

ISP با طراحی نامتعادل به جلو حرکت کرد. ما عرضه کردیماسپلیترهای PLCو با آنها در انتخاب نسبت شیر ​​برای هر گره کار کرد.

شما نمی توانید بدون اینکه بفهمید برای بودجه انرژی نوری شما چه اتفاقی می افتد، فقط روی یک فیبر ضربه بزنید. اینجاست که استقرار روستایی از نظر فنی جالب می شود-و برخی از برنامه ریزان شبکه با مشکل مواجه می شوند.

هر جزء در یک PON از دست دادن را معرفی می کند. فیبر خود سیگنال را تقریباً 0.35 دسی بل در هر کیلومتر در طول موج 1310 نانومتر کاهش می دهد. هر کانکتور 0.3-0.5 دسی بل اضافه می کند. اتصالات 0.1-0.2 دسی بل کمک می کنند. و اسپلیترها ضرر را بر اساس پیکربندی خود معرفی می کنند.

برای تقسیم‌کننده‌های متعادل، ریاضیات ساده است: یک تقسیم‌کننده 1:8 بدون در نظر گرفتن اینکه کدام پورت خروجی را اندازه‌گیری می‌کنید، حدود 10.5 دسی‌بل افت ایجاد می‌کند. همه پورت ها سطح قدرت یکسانی را مشاهده می کنند.

شیرهای نامتعادل رفتار متفاوتی دارند. درگاه عبور (حمل برق به شیرهای پایین دست) افت نسبتاً کم-معمولاً 0.5-2.5 دسی بل بسته به نسبت تقسیم می بیند. پورت شیر ​​(خدمت‌رسانی به مشترکین محلی) تلفات بیشتری را مطابق با تخصیص توان کمتر خود مشاهده می‌کند.

جدول زیر مقادیر تلفات ورودی معمولی را برای نسبت‌های معمول شیر نشان می‌دهد. اینها ارقام معرف هستند-همیشه بر اساس مشخصات سازنده برای اجزای واقعی که در حال استفاده هستید تأیید می‌شوند.

منبع: گردآوری شده از چندین برگه اطلاعات سازنده تقسیم کننده PLC از جمله Corning، CommScope و تامین کنندگان مختلف OEM. مقادیر نشان دهنده عملکرد معمولی در 1310/1550nm هستند. مشخصات واقعی بسته به سازنده متفاوت است.

یک سیستم استاندارد GPON حدود 28 دسی بل بودجه نوری بین فرستنده OLT و گیرنده ONT فراهم می کند. XGS-PON 29-35 دسی بل را بسته به کلاس فرستنده گیرنده ارائه می دهد. وظیفه شما این است که اطمینان حاصل کنید که هر مشترک-از جمله مشترکی که در انتهای زنجیره شیر شما قرار دارد سیگنال کافی را در آن بودجه دریافت می کند.

هشدار تیم های میدانی ما:

بسیاری از برنامه ریزان بودجه 28 دسی بل را تا آخرین نقطه اعشار محاسبه می کنند و هر کیلومتر را که می توانند از لینک خارج می کنند. اما در مکان‌هایی مانند مونتانا یا شمال اسکاندیناوی، باید ضرر زمستانی را در نظر بگیرید.

ما خودمان آن را اندازه‌گیری کرده‌ایم: سرمای شدید باعث انقباض کابل‌های فیبر می‌شود، و آداپتورهای{0}}کیفیت پایین‌تر می‌توانند تغییرات فیزیکی کوچکی ایجاد کنند که باعث کاهش 0.5 تا 1 دسی بل اضافی می‌شود که در سپتامبر وجود نداشت. قانون طراحی ما ساده است-هنگام محاسبه توان در آخرین ONT در یک زنجیره،ما حداقل 3dB حاشیه سخت ایجاد می کنیم. اگر ریاضی شما 26-dBm را در آخرین مشترک نشان می دهد و آن را خوب می خوانید، یک کولاک یا یک رابط قدیمی با تماس سرویس فاصله دارید. فقط برای فشار دادن یک ضربه دیگر، ثبات پیوند را قربانی نکنید.

اجزای فیزیکی به اندازه طراحی نوری اهمیت دارند. هر نقطه ضربه‌ای به محفظه‌ای نیاز دارد که از اسپلیتر محافظت کند، نقاط اتصال کابل‌های دراپ را فراهم کند، و از هر آب و هوایی که منطقه خدماتی شما به آن وارد می‌کند زنده بماند.

برای استقرار روستایی، این معمولاً به معنای رتبه‌بندی-در فضای باز استجعبه FDB/FATدارای حفاظت ورودی IP55 یا بالاتر. محفظه برای توزیع موضعی نیاز به قرار دادن شکاف دهنده شیر به همراه یک تقسیم کننده کوچک متعادل (معمولاً 1:4 یا 1:8) دارد. تعداد پورت باید با خوشه مشترکین شما مطابقت داشته باشد و فضایی برای چند یدکی داشته باشد. و گزینه‌های نصب باید با سناریوهای نصب واقعی شما مطابقت داشته باشد-بسته به مکان، پایه پایه، پایه یا پایه دیواری.

ما شاهد شکست پروژه ها با مشخص کردن محفظه هایی بوده ایم که روی کاغذ مناسب به نظر می رسند اما در این زمینه کار نمی کنند. اگر نمی‌توانید کابل‌های دراپ را به‌طور تمیز مسیریابی و مدیریت کنید، یک جعبه رتبه‌بندی شده برای ۸ قطره مشترک کمکی نمی‌کند. یک محفظه با-پایه‌دار{4}}فقط براکت‌های دیواری زمانی مشکل ساز می‌شود که نیمی از مکان‌های شیر شما روی قطب‌های برق باشد.

وقتی عرضه می کنیمجعبه های ترمینال فیبر نوریبرای پروژه‌هایی مانند پروژه مونتانا، ما بر روی{0}}ویژگی‌های عملی-محصولی مانند مسیریابی داخلی اختصاصی برای ماژول ضربه‌ای نامتعادل- تمرکز می‌کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که جعبه حتی با رشد خوشه‌ها قابل مدیریت است. آنچه بیش از هر محصول خاصی اهمیت دارد تطبیق مشخصات محفظه با شرایط واقعی زمین شماست. یک جعبه 50 دلاری که به خوبی در برابر گرد و غبار درزگیری نمی کند، در رول های کامیون به مراتب بیشتر از جعبه 80 دلاری که کار را به درستی انجام می دهد، هزینه خواهد داشت.

یک سوال که دائماً مطرح می‌شود: واقعاً چه زمانی تقسیم نامتعادل در مقابل پایبندی به معماری متعادل سنتی معنا دارد؟

پاسخ صادقانه این است که بستگی به هندسه مسیر خاص شما دارد. اما برخی از الگوها کاملاً ثابت هستند.

هنگامی که تراکم مشترکین کمتر از حدود 15-20 خانه در هر مسیر-کیلومتر باشد، معماری شیر توزیع شده برنده می‌شود. در تراکم‌های بالاتر، صرفه‌جویی فیبر کاهش می‌یابد، زیرا شما در حال حاضر نسبتاً به اکثر مشترکین نزدیک هستید، صرف نظر از اینکه اسپلیتر خود را کجا قرار می‌دهید. در تراکم‌های کمتر-به‌ویژه زمانی که خانه‌ها در گروه‌هایی قرار می‌گیرند که در مسیرهای طولانی از جاده خالی از هم جدا شده‌اند، پس‌انداز سریع است.

طول مسیر نیز مهم است. در مسیرهای کوتاه کمتر از 5 تا 8 کیلومتر، پیچیدگی مدیریت چندین نقطه شیر ممکن است صرفه جویی فیبر را توجیه نکند. در مسیرهای طولانی بیش از 15 تا 20 کیلومتر، شما اغلب به دنبال صرفه جویی قابل توجهی هستید که به راحتی از هزینه های برنامه ریزی اضافی و اجزای سازنده بیشتر می شود.

چه زمانی باید از معماری نامتعادل فاصله گرفت-روش صادقانه ما:

ببینید، ما این رویکرد را دوست داریم و اغلب آن را توصیه می کنیم. اما شرایطی وجود دارد که باید از طرح‌های متوازن 1:32 یا 1:64 سنتی استفاده کنید:

1. "آتش سوزی" مناطق رشد حومه.اگر مسیر شما از زمینی بگذرد که قرار است در سه سال آینده شاهد توسعه عمده مسکن باشیم، یک زنجیره شیر نامتعادل به سرعت اشباع می شود. گسترش بعدی به معنای مهندسی مجدد کل بودجه نوری یا اجرای زیرساخت موازی است. سرگرم کننده هم نیست. در این موارد، انعطاف‌پذیری یک معماری متوازن-که در آن فقط می‌توانید پورت‌های تقسیم‌کننده بلااستفاده را روشن کنید-به هزینه اضافی کابل می‌ارزد.

2. خدمه تعمیر و نگهداری شما OTDR{1}} راحت نیستند.عیب یابی یک شبکه نامتعادل واقعاً سخت تر از یک تقسیم ساده 1:32 است. نمایه از دست دادن مانند یک پلکان در یک ردیابی OTDR به نظر می رسد، و اگر تکنسین های میدانی شما فقط بدانند چگونه از یک یاب خطای بصری قرمز-استفاده کنند، با مشکل مواجه خواهند شد. ما اپراتورها را دیده‌ایم که طرح‌های شیر توزیع‌شده را اتخاذ می‌کنند، سپس شش ماه را ناامید می‌گذرانند زیرا هر تماس سرویس دو برابر بیشتر طول می‌کشد. اگر تیم شما برای منحنی یادگیری آماده نیست، هزینه فیبر اضافی را بپردازید و تعمیر و نگهداری خود را ساده نگه دارید.

چه زمانیتقسیم کننده های متعادل در مقابل نامتعادلمعمولاً می‌پرسیم: چقدر به پیش‌بینی‌های رشد مشترکین خود اطمینان دارید و تیم کاری شما چقدر ماهر است؟ اگر هر دو پاسخ "بسیار محکم" باشند، نامتعادل معمولاً بر اساس هزینه برنده می شود. اگر هر یک از پاسخ‌ها «صادقانه، مطمئن نیستم» باشد، متوازن فضای بیشتری برای سازگاری به شما می‌دهد.

آزمایش و صدور گواهینامه برای شبکه های نامتعادل نیاز به تنظیم از رویه های استاندارد PON دارد. چندین نقطه تقسیم، ردیابی های OTDR را ایجاد می کنند که با معماری های تک-منفرد سنتی متفاوت به نظر می رسند، و فن آوری ها باید آنچه را که می بینند درک کنند.

هر ضربه به عنوان یک رویداد از دست دادن گسسته در یک ردیابی OTDR ظاهر می شود. تلفات پورت عبوری نسبتاً کوچک است (زیر 2 دسی بل برای بیشتر نسبت ها)، در حالی که پورت تپ تلفات بیشتری را مطابق با نسبت طراحی شده نشان می دهد. فن آوری هایی که با این معماری آشنا نیستند، گاهی اوقات این ضررهای مورد انتظار را به اشتباه تعبیر می کنند.

VIAVI و سایر تولید کنندگان تجهیزات تست حالت های خاصی را برای مشخص کردن شبکه های تقسیم کننده مخروطی/نامتعادل اضافه کرده اند. با توجه به مستندات فنی VIAVI، محصولات PON OTDR آنها اکنون شامل "پشتیبانی از شکاف نامتعادل" به طور خاص برای رسیدگی به الزامات آزمایشی معماری‌های شیر توزیع شده است.

مستندات با طرح های شیر توزیع شده حیاتی تر می شود. هر محفظه باید با نسبت ضربه و تلفات نوری تجمعی تا آن نقطه برچسب گذاری شود. هنگامی که یک فناوری دو سال پس از نصب به یک تماس خدمات پاسخ می دهد، آنها باید به سرعت سطوح توان مورد انتظار در آن مکان را بدون محاسبه مجدد کل بودجه از ابتدا درک کنند.

برای اپراتورهای شبکه ایالات متحده که به دنبال بودجه فدرال هستند،FTTH روستاییپروژه ها اغلب واجد شرایط دریافت کمک های مالی و وام های USDA ReConnect هستند. این برنامه از سال 2018 بیش از 5 میلیارد دلار سرمایه گذاری کرده است تا پهنای باند را به مناطق روستایی کم برخوردار برساند. الزامات کنونی، قابلیت سرویس متقارن 100 مگابیت بر ثانیه را الزامی می‌کند-که برای شبکه‌های GPON یا XGS{6}}به‌درستی طراحی‌شده در دسترس است، صرف نظر از اینکه از معماری متعادل یا نامتعادل استفاده می‌کنید.

محدودیت اصلی این است که نشان دهد طراحی شما در واقع خدمات کافی را به هر محل مشترک ارائه می دهد. محاسبات بودجه نوری شما باید حاشیه کافی را حتی در دورترین مکان ها نشان دهد. معماری نامتعادل الزامات عملکرد اساسی را تغییر نمی‌دهد{2}}تنها نحوه تخصیص توان نوری برای برآورده کردن آنها را تغییر می‌دهد.

اگر در حال برنامه ریزی هستیدFTTH روستاییاستقرار و مسیرهای شما الگوهای پراکنده و خوشه‌ای مشترک را نشان می‌دهد که نمونه‌ای از مناطق کشاورزی است، تقسیم نامتعادل شایسته ارزیابی جدی است. پتانسیل کاهش هزینه‌های کابل فیبر به میزان 30 تا 50 درصد به‌طور مستقیم بر دوام پروژه تأثیر می‌گذارد، به‌ویژه در جایی که پرونده تجاری در حال حاضر تنگ است.

الزامات فنی عجیب و غریب نیستند. شما به کیفیت نیاز داریدتقسیم کننده PLCقطعات با مشخصات تایید شده برای هر دو پیکربندی متعادل و نامتعادل. شما نیاز به رتبه- فضای باز داریدجعبه FDB/FATمحفظه های مناسب برای سناریوهای نصب شما. و برای اطمینان از اینکه هر مشترک سیگنال کافی دریافت می کند، به مهندسی بودجه نوری دقیق نیاز دارید.

چیزی که تفاوت بین استقرار موفق و مشکل ساز روستایی را ایجاد می کند، معمولاً فناوری نیست-بلکه این است که آیا طراحی شبکه واقعیت های روستایی را به جای انتقال مفروضات شهری به محیطی اساساً متفاوت در نظر می گیرد یا خیر.

با ارزش ترین قدم اول؟ مکان های واقعی مشترکین خود و هندسه مسیر را نقشه برداری کنید. انتخاب درست معماری از آن تحلیل ناشی می شود، نه از اعمال یک الگوی استاندارد. اگر در حال حاضر در حال ترسیم یک مسیر روستایی هستید و ریاضیات جمع نمی شود، هندسه مسیر خود را برای ما ارسال کنید. ما می‌توانیم یک تحلیل مقایسه‌ای سریع از معماری‌های متوازن در مقابل نامتعادل برای پروژه خاص شما-بدون هیچ رشته‌ای متصل کنیم.با تیم ما تماس بگیرید-این دقیقاً همان مشکلی است که ما دوست داریم روی آن کار کنیم.

مراجع

راه حل های VIAVI. "ساخت فیبر، قسمت 3: تایید PON با معماری شکاف نامتعادل."

مجله ISE. "راه حل های FTTH برای مناطق روستایی."

توسعه روستایی USDA. "برنامه وام و گرنت دوباره وصل شوید."

انجمن فیبر نوری "شکاف فیبر نوری برای PON."

سلب مسئولیت داده ها

درصدهای صرفه جویی در هزینه، مشخصات نوری و نمونه های پروژه، ارزش های صنعتی معمولی و سناریوهای گویا را نشان می دهند. نمونه پروژه مونتانا از ارقام معرف بر اساس الگوهای رایج استقرار روستایی استفاده می کند. نتایج واقعی به هندسه مسیر خاص، توزیع مشترک، انتخاب جزء و هزینه های نیروی کار محلی بستگی دارد. مقادیر تلفات نوری باید با برگه اطلاعات سازنده برای اجزای خاص تأیید شود. ارقام بودجه USDA بر اساس اسناد رسمی برنامه از اواخر سال 2024.