1x4光分路器

FTTH

在光網絡拓撲結構中，光分路器（分光器）的出現幫助用戶最大限度地提高瞭網絡性能。光分路器是一種可以將光信號分解為多路光信號輸出的無源光器件，包含一個或兩個輸入端和多個輸出端。當光網絡系統需要將光信號進行耦合、分配時，可以采用光分路器來實現。本文包含以下內容：一、光分路器工作原理二、光分路器光衰及計算方法三、光分路器自身損耗測量四、光分路器類型：FBT 分路器與 PLC 分路器對比五、PLC光分路器選擇指南：常見封裝形式及應用范圍六、光分路器在PON網絡中的應用：集中式分佈和級聯式分佈比較

一、光分路器定義及工作原理

光分路器又叫分光器，是一種集成波導光功率分配器件，作用是實現光信號的分路。例如，一個1x4光分路器可以將一路輸入光信號等比分成四路輸出光信號，並在四個不同的通道內進行傳輸。如今，光分路器廣泛應用在無源光網絡（如EPON、GPON、BPON、FTTX、FTTH等）中，發揮瞭重要作用。

光分路器工作原理

當光信號在單模光纖中傳輸時，光能量並不能完全集中在纖芯中傳播，有少量光能量是通過靠近光纖包層進行傳播的。總的來說，當兩根光纖纖芯距離足夠靠近，一根光纖中傳輸的光信號就可以進入另一根光纖，也就是光信號可以在這兩根光纖中得到重新分配，這也正是光分路器的由來。

例如，一個1x4光分路器可以將一根光纖中的光信號等比分配給四根光纖，其實簡單來說就是將1000Mbps帶寬平均分配給四個傢庭，每個傢庭可以使用250Mbps帶寬的網絡。

二、光分路器光衰多少？如何計算？

•光功率損耗與光分支的數量相關(每次1：2 的分光產生~3.5dB的損耗) •光功率的損耗大小決定瞭可傳輸的距離•帶寬 vs. 成本：平均每戶的可用帶寬取決於光分比的大小，光分比越大則OLT每戶分攤成本越低。

眾所周知，光分路器最重要的四個參數是：波長、插入損耗、附加損耗以及分光比，但其實光分路器最主要的性能指標是光分路器在特定的分光比下所產生的不同光衰，在分光比不同的情況下，光分路器光衰也會有所不同。那麼光分路器光衰如何計算呢？分光器光衰值=發送光功率+附加損耗+插入損耗+裸纖損耗。

1.分光比計算

公式：ki=Pi/SP*100%

其中，Pi為每條光鏈路所需的驅動功率，SP為激光器所帶各光鏈路的所需驅動功率之和。

註：實際使用中廠傢已註明瞭分光比，如一分二為80%：20%或70%：30%；一分三為70%：15%：15%；一分四為70%：10%：10%：10%。

2.附加損耗計算

在實際操作的過程中，可以進行附加損耗值的測量，隻需要按照一定的操作規范進行數值的檢測和記錄即可， 做好不同鏈路的分類。

一般1×N 單模標準型分光器損耗如下：

3.插入損耗計算

公式：IL＝-10lg(Po/Pi)

其中，Po是輸出端的光功率，Pi是輸入端的光功率。

註：公式中Po/Pi相當於分光器的分光比，即：IL＝-10lg(ki)。例如有一分二分光器，為二八分光，即分光比為20％:80％。其20％分光鏈路插入損耗理論值為-10lg(20%)，大約等於6.99dB。

4.裸纖損耗計算

光纖損耗一般是隨著波長加長而減小。實際操作中，這個數值不用計算，有一定的參考標準。要嚴格參照數值標準，對不同波長的損耗數值進行測量，確定最終的損耗數值。

註：連接器衰耗：一般每個為0.5dB。

三、光分路器損耗如何測量？

上面提到瞭光分路器損耗的計算方法，那麼有人就要問瞭：光分路器損耗該如何測量呢？首先說明一點，光信號通過光分路器傳輸時，其損耗值與傳輸方向無關。無論光信號是從光分路器輸入端下行向輸出端傳輸，還是從輸出端上行向輸入端傳輸，損耗值在兩個傳輸方向上相同。因此，我們隻需測量光分路器一個方向上的損耗值即可。

下面，我們以簡單的1x2光分路器為例，測量光分路器下行方向的損耗，如下圖所示。首先，用測試光纖跳線連接光源和光功率計，設置參考值，然後使用測試光纖跳線將光源和光分路器的輸入端連接以及將光功率計與光分路器的輸出端連接，測量第一個輸出端口的損耗值，接著用同樣的方法測量第二個輸出端口的損耗值，最後可通過計算公式得出光分路器的損耗。

同樣，測量光分路器上行方向的損耗也可以使用上述方法。不同的是，光源連接的是光分路器的輸出端口，光功率計連接的是輸入端口，如下圖所示。

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對於其他1xN光分路器，例如1x32光分路器，也可以使用上述測量方法，我們隻需在光分路器的輸入端口設置光源，然後使用功率計和測試光纖跳線依次測量每個輸出端口的損耗即可。

此外，對於2X2光分路器的損耗測量，上述方法同樣適用。首先，測量一個輸入端口分別到兩個輸出端口的損耗值，然後測量另一個輸入端口分別到兩個輸出端口的損耗值。同理，也可以使用這種方法測量2xN光分路器的損耗，不過測量過程較復雜，需要記錄的數值較多。

註意：因光分路器在制作過程中會產生附加損耗和連接器損耗等，此測量結果與實際光分路器損耗值會存在細微差別。

四、光分路器類型

光纖分路器按其工作原理分為兩種：FBT分路器（融合雙錐錐度分路器）和PLC分路器（平面光波路分路器）。

什麼是PLC分路器？

PLC分路器工作原理

PLC分路器是基於平面光波電路技術。它包括三層：基板、波導和蓋子。波導在允許特定百分比的光通過的分裂過程中起著關鍵作用。所以信號可以被均分。此外，PLC分路器有多種分路比可供選擇，包括1:4、1:8、1:16、1:32、1:64等。它們也有多種類型，下表顯示瞭PLC分路器的優缺點。

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什麼是 FBT 分路器？

FBT分路器工作原理

FBT分路器是基於傳統技術，從光纖側面將多根光纖焊接在一起。纖維通過加熱對準特定位置和長度。由於熔接的光纖非常脆弱，它們受到由環氧樹脂和二氧化矽粉末制成的玻璃管的保護。然後用不銹鋼管覆蓋內玻璃管並用矽密封。隨著技術的不斷發展，FBT分離器的質量非常好，可以以具有成本效益的方式應用。下表顯示瞭 FBT 分路器的優缺點。

FBT 分路器與 PLC 分路器：有什麼區別？

1. 工作波長

FBT分光器隻支持三種波長：850nm、1310nm、1550nm，這使得它無法在其他波長上工作。PLC分光器可以支持從1260到1650nm的波長。波長可調范圍使PLC分光器適用於更多應用。

2.分割比例

分光比由光纜分路器的輸入和輸出決定。FBT分路器的最大分路比高達1:32，這意味著一次或兩路輸入最多可以分成32根光纖的輸出。然而，PLC 分路器的分路比高達 1:64 - 一個或兩個輸入，最大輸出為 64 根光纖。另外FBT分路器是可定制的，特殊型號有1:3、1:7、1:11等。但PLC分路器是不可定制的，隻有1:2、1:4、1等標準版本:8、1:16、1:32 等等。

3. 每個分支的不對稱衰減

FBT分路器處理的信號，由於缺乏對信號的管理，不能均勻分流，影響傳輸距離。但是PLC分路器可以支持所有分支的分路比相等，這樣可以保證更穩定的光傳輸。

4. 故障率

FBT 分路器通常用於需要少於 4 個分路器的分路器配置的網絡。分裂越大，失敗率越大。當其分流比大於1：8時，會出現更多的錯誤，導致更高的故障率。因此，FBT 拆分器更受限制於一個耦合中的拆分數量。但PLC分路器的故障率要小得多。

5. 溫度相關損失

在某些區域，溫度可能是影響光學元件插入損耗的關鍵因素。FBT分流器可在-5至75℃溫度下穩定工作。PLC分路器可以在-40到85℃的更寬溫度范圍內工作，在極端氣候地區提供相對較好的性能。

6. 價格

由於PLC分路器的制造工藝復雜，其成本普遍高於FBT分路器。如果您的應用簡單且資金短缺，FBT 分流器可以提供高性價比的解決方案。

五、PLC光分路器選擇指南：常見封裝形式及應用范圍

裸纖光分路器

裸纖分路器是在FTTX項目最簡單和最常用的PLC光分路器，這種類型的PCL分路器在所有的末端上都留有光纖。因此，網絡工程師可根據應用自由拼接。同時，裸纖式PCL分路器在佈線過程中隻需要占用少量空間。因而可以將其安裝在光纖熔接盒內，為FTTH提供分佈信號。

微型鋼管式PLC 光分路器一個鋼管式PLC光分路器看起來像一個裸纖分路器。與裸纖式分路器的主要區別是，鋼管式PLC光分路器使用一個緊湊的不銹鋼管封裝，通常與光纖連接器端接。許多裸纖光分路器也使用不銹鋼管封裝的芯片，下圖片顯示瞭一個1:8的裸纖分路器(左側)和1:8的鋼管式PLC光分路器(右側)。

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微型插片式PLC光分路器微型插片式PLC光分路器是目前廣泛使用的FTTx項目，特別是在FTTx網絡用戶的分佈。在空間要求低的情況下，微型插片式PLC光分路器可提供快速安裝，有助於FTTS項目部署。下圖顯示瞭一個微型插片式PLC光分路器的基本應用。輸入和輸出尾纖很容易直接與這一無源器件連接。

ABS盒式PLC光分路器ABS盒式PLC光分路器使用的塑料盒，以保持分配器芯片。輸入端光纖和 輸出端光纖在由石英基底制作的一層分光波導上，可提供更容易和更靈活的佈線。除瞭提供可靠的保護，ABS盒式PLC光分路器也可以安裝在各種配線櫃或機箱內。在一個標準的19英寸機架單元中安裝一個ABS盒式PLC光分路器是非常普遍的。下圖為一個1:8的LC / UPC ABS PLC光分路器的細節。

帶分支器PLC光分路器帶分支器PLC光分路器一般采用0.9mm緊包光纖，增加瞭與PLC芯片相連接的分支帶狀光纖的長度。這款光分路器的適配器具有多種分光比，能夠滿足用戶需要不同類型分路器的要求。下圖為一個1:8扇出PLC光分路器是SC/PC連接器。

LGX盒式PLC光分路器LGX盒式PLC光分路器看起來像一個MTP配線盒，它將整個PLC光分路器放在一個金屬盒內，將其嵌在面板上的分配光纖和光纖適配器的輸入光纖隔離開。下圖顯示瞭一個1:8 SC/PC航箱PLC光分路器的細節。LGX PLC光分路器可單獨或安裝在標準機架單元或纖維外殼更好的佈線。

托盤式PLC光分路器托盤式PLC光分路器使用瞭一個節省空間的封裝形式，可更好地管理電纜。然而，它采用國際19英寸設計可部署在ODF，進行良好的電纜管理和信號傳輸。該設計對托盤式PLC光分路器的端口進行瞭清晰的標記，可以減少錯誤連接所造成的故障。下圖為托盤式PLC光分路器。

機架式PLC光分路器機架式PLC光分路器的設計滿足瞭高密度數據中心或服務器室的要求。它可以牢固地安裝在數據中心或服務器機架上。多個端口可以加在PLC光分路器上，它是一種高密度佈線的理想解決方案。飛速光纖（http://Feisu.com）的PLC光分路器可在1U 19英寸機架上可以提供多達64個端口。下面的圖片顯示瞭一個1:8機架安裝PLC光分路器的細節。

六、光分路器在PON網絡中的應用

光分路器是無源光網絡（PON）系統中的核心光學器件，廣泛應用在光纖到戶（FTTH）中，它在FTTH網絡中有兩種不同的分佈方式：集中式分佈和級聯式分佈。

集中式分佈

集中式分佈是指光線路終端（OLT）和光網絡單元（ONU）之間的光分路器是並行的，基本表現形式為“OLT→光分路器→ONU”，其中光分路器的分光比通常是1:32。在集中式分佈中，光分路器集中分佈在光纖配線箱內，並通過單根光纖直接與中心局端的OLT連接，另一端則通過多根光纖與用戶端的多個ONT連接。它的使用一般分為四種情況：

1.放置在局端機房；

2.放置在小區機房；

3.放置在小區光交接箱內；

4.直接放置在樓道。

集中式分佈具有靈活性高、成本低和維護方便等優點，一般適合用在用戶較集中的市中心或城鎮。

級聯式分佈

級聯式分佈是指光線路終端（OLT）和光網絡單元（ONU）之間的光分路器是級聯的，基本表現形式為“OLT→光分路器1→光分路器2→ONU”，其中光分路器1的分光比通常是1:4，光分路器2的分光比通常是1:8。在級聯式分佈中，光分路器1通常安裝在中心局端附近，光分路器2通常安裝在用戶端附近，如樓道內。它的使用一般分為三種情況：

1.一級光分路器放置在局端機房，二級光分路器放置在小區光交接箱內；

2.一級光分路器放置在小區機房，二級光分路器放置在小區光交接箱內；

3.一級光分路器放置在小區光交接箱內，二級光分路器放置在樓道。

級聯式分佈具有用戶接入成本低、分光比可靈活調整等優點，一般適合用在用戶較分散的村落。

光纖分路器可以放置在基於 PON 的 FTTH 網絡的不同位置，這涉及在 FTTH 網絡的分佈部分使用集中式（單級）或級聯式（多級）分路配置。事實上，這兩種方法都有各自的優點和缺點。那麼你應該部署哪一個呢？下面將探討集中式分佈和級聯式分佈之間的比較。

集中式分佈網絡

集中式分佈一般采用1:64的組合分路比，局端1:2分路器，機櫃1:32。這些單級光纖分路器可以放置在網絡中的多個位置或安裝在中心位置。但在大多數情況下，集中式光纖分路器放置在外部設備 (OSP) 中，以減少所需的總光纖量。中心局 (CO) 中的 OLT（光線路終端）有源端口將連接/拼接到離開 CO 的光纖。該光纖通過不同的封閉裝置到達通常放置在機櫃中的光纖分路器的輸入端口。該光纖分路器的輸出端口進入FTTH分配網絡，通過不同的封閉裝置和稱為 ONT（光網絡終端）的室內/室外終端盒到達潛在客戶的傢中。因此，在這種集中式拆分拓撲中，PON 將一個 OLT 端口連接到 32 個 ONT。

集中式分路

級聯式分佈

與集中式分路拓撲不同，級聯式分路方法在中心局沒有光纖分路器。OLT 端口直接連接/拼接到外部植物光纖。第一級分流器（1:4 或 1:8）安裝在離中心辦公室不遠的封閉處。第一級光纖分路器的輸入與來自中心局的 OLT 光纖相連。第二級光纖分路器（1:16 或 1:8）位於終端盒中，非常靠近客戶所在地，每個分路器覆蓋 8 到 16 個傢庭。這些 PON 分路器的輸入是來自上述第一級分路器輸出的光纖。

級聯式分路

FTTH-PON 網絡中的集中式分路與級聯式分路

從上面對集中式分路和級聯式分路網絡的介紹可知，在集中式分路網絡中，所有的PON分路器都位於一個閉包中，這將最大限度地提高OLT的利用率，並為故障排除提供單點接入。但由於分光器必須通過單獨的接頭或連接器端接到客戶，分配電纜的成本將非常高。

在級聯式分路中，PON 分路器位於兩個或多個不同的閉合裝置中，這將最大限度地減少需要部署以提供服務的光纖數量。但這可能會導致 OLT PON 端口的使用效率低下，並且可能會增加客戶的測試和開通時間。

如何在集中拆分與級聯式分路之間進行選擇？

除瞭集中式分路與級聯式分路兩種部署方法之間的差異信息外，這裡還有一些關於如何決定選擇哪一種的提示。FTTH 網絡架構將取決於多種因素，包括您的預算和預期的未來可擴展性。

此外，客戶群的密度也是最重要的決定因素之一。在城市地區，分佈式拆分將是快速擴展和連接許多用戶的最佳選擇。另一方面，考慮到農村或人口較少地區的靈活性，集中拆分更好。