Eolas

Conas a tharchuireann cábla fttx sonraí?

Deir do sholáthraí idirlín go bhfuil "snáithín agat." Bhuail do luas íoslódála gigabit. Ach seo an cheist nach dtugann aon duine freagra soiléir uirthi: conas a iompraíonn an solas ag preabadh trí shraith tanaí gloine gruaige do shruth Netflix, glaonna Zoom agus cúltacaí néil?

Ní hamháin gur copar níos tapúla atá sa chábla FTTx-is fisic atá difriúil go bunúsach é. Ní shreabhann solas cosúil le leictreachas. Preabann sé. Go sonrach, preabann sé trí chroístruchtúr cumhdach ag uillinneacha arna rialú ag snáthoptaice an 17ú haois, arna thiontú ó chomharthaí leictreacha ag léasair ag oibriú i dtonnfhaid infridhearg nach féidir leat a fheiceáil. Le tuiscint a fháil ar an meicníocht tarchurtha seo mínítear an fáth a sheachadann snáithín luasanna gigabit siméadracha agus ardchlár cáblaí traidisiúnta ag 100 Mbps.

Lig dom siúl tríd an bhfisic iarbhír, an próiseas tiontaithe, agus cén fáth a n-éiríonn le croí 9 micriméadair níos fearr ná copar ceintiméadar tiubh.

Na Trí{0}}Rince Céim: Ó Do Ródaire go Solas agus Ar Ais

Ní próiseas aonair é tarchur sonraí cábla FTTx-is seicheamh cúramach é de thiontuithe leictreacha go-optúla{4}. Smaoinigh air mar rás sealaíochta ina n-aistrítear an bata ag gach díbirt.

Céim 1: Giniúint Comharthaí Leictreach

Tosaíonn do shonraí mar chomharthaí leictreacha i do ródaire nó ríomhaire. Teastaíonn tiontú ar na bíoga digiteacha seo-dénártha 1s agus 0s, arna léiriú ag éagsúlachtaí voltais, sula bhféadfaidh snáithín iad a iompar. Seo é an áit a dtiocfaidh an Teirminéal Líne Optúil (OLT) ag saoráid do Sholáthraí Seirbhíse Idirlín isteach.

Feidhmíonn an OLT mar an máistir-aistritheoir. Faigheann sé comharthaí leictreacha ó líonra réamhtheachtacha an tsoláthraí (a thagann go minic trí naisc Ethernet ardchumais) agus cuimsítear i bpacáistí sonraí speisialaithe iad. I gcás líonraí GPON (an caighdeán FTTx is coitianta), déantar frámaí GEM (Modh Ionchamhlaithe GPON) díobh seo. Iompraíonn gach fráma pléasctha seasta de 125-micreathonn de shonraí, arna n-uainiú go beacht le haghaidh craolta iartheachtacha.

Seo an áit a mbíonn an t-am ríthábhachtach: ní mór don OLT tarchur sonraí chuig na céadta síntiúsóir féideartha a chomhordú ag an am céanna. Úsáideann sé Ilphléacsáil Rannán Ama (TDM)-le sliotáin ama ar leith a leithdháileadh ar shonraí gach síntiúsóra laistigh den fhuinneog 125{-micreascondid sin. Ní randamach é seo; is é an sceidealú microsecond-beacht a chuireann cosc ​​ar imbhuailtí sonraí.

Céim 2: Tiontú Optúil agus Tarchur

Téann an cábla FTTx isteach sa phróiseas tar éis -tiontú leictreach go-optúil. Laistigh den OLT, déanann dé-óid léasair-a fheidhmíonn go hiondúil ag 1490 nanaiméadar le haghaidh sonraí iartheachtacha-na comharthaí leictreacha sin a thiontú go bíoga solais. Éiríonn le dénártha "1" bíog éadrom; is ionann "0" agus easpa solais (nó déine laghdaithe, ag brath ar an scéim modhnúcháin).

Ach seo an rud a dhéanann tarchur snáithíní uathúil: ní thaistealaíonn solas díreach tríd an gcábla mar uisce trí phíobán. Ina áit sin, baineann sé leas as prionsabal na fisice a d’aimsigh an t-eolaí Ollannach Willebrord Snellius i 1621 machnamh inmheánach iomlán.

Cuimsíonn an cábla FTTx trí shraith sorcóireach. Ag an lár tá an croí, comhdhéanta de dhé-ocsaíd sileacain ultra-(SiO2) dópáilte le gearmáiniam chun a innéacs athraonta a choigeartú. Maidir le snáithín aonmhóid (a úsáidtear i bhformhór na n-imscaradh FTTx achar fada), ní tomhaiseann an croí seo ach 9 micriméadar ar trastomhas-thart ar 1/10 leithead gruaige daonna. Timpeall an chroí tá an cumhdach, déanta as dé-ocsaíd sileacain freisin ach a bhfuil innéacs athraonta beagán níos ísle (thart ar 1% níos lú). Ar deireadh, sciath polaiméire cosanta an ghloine leochaileach ó thaise agus damáiste fisiciúil.

Nuair a théann solas ón léasair isteach sa chroíshnáithín ag an uillinn cheart, buaileann sé teorainn an chumhdaigh croí. Toisc go bhfuil comhéifeacht athraonta níos airde ag an gcroí ná an cumhdach, ní éalaíonn an solas isteach sa chumhdach-léiríonn sé ar ais isteach sa chroílár. Tarlaíonn sé seo go leanúnach agus an solas ag taisteal síos an snáithín. Preabann gach fótón na mílte uair in aghaidh an mhéadair, ag dul i zigzagging tríd an gcroílár agus a chonair i dtreo an chinn scríbe á chothabháil.

Cinneann an uillinn chriticiúil an n-oibríonn an tarchur.Ag baint úsáide as Dlí Snell, ríomhann an uillinn chriticiúil do ghnáthshnáithín (croíinnéacs athraonta n1=1.467, cumhdach n2=1.452) go timpeall 82 céim. Léireoidh aon gha solais a bhuaileann an croí-chomhéadan cumhdach ar uillinn níos mó ná 82 céim ó ingearach-ní éalóidh aon solas. Is machnamh inmheánach iomlán é seo, agus is é an fáth gur féidir le cáblaí snáthoptaice lúbadh timpeall coirnéil gan comhartha a chailliúint.

Ní cheadaíonn snáithín aonmhóid ach cosán ga solais (nó "mód") amháin chun iomadú. Cuireann sé seo deireadh le scaipeadh módúil-an feiniméan ina dtagann cosáin solais éagsúla amach ag amanna atá beagán difriúil, rud a fhágann go bhfuil an comhartha doiléir. An toradh? Is féidir le snáithín aonmhóid-sonraí a tharchur thar 60+ míle (100+ ciliméadar) gan maolú suntasach, i gcomparáid le teorainn 100-méadar copair do luasanna gigabit.

Céim 3: Ailtireacht Líonra Optúil Éighníomhach

Nuair a bhíonn solas ag taisteal tríd an snáithín, úsáideann an líonra FTTx ailtireacht Líonra Optúil Éighníomhach (PON) chun é a dháileadh go héifeachtach. Murab ionann agus líonraí traidisiúnta a dteastaíonn trealamh faoi thiomáint (lasca, aimplitheoirí) ag gach acomhal, úsáideann PON comhpháirteanna éighníomhacha go hiomlán sa líonra dáileacháin-is é sin an t-ainm.

Tá an líonra dáileacháin optúla (ODN) comhdhéanta de cháblaí snáithíní agus scoilteoirí optúla éighníomhacha. Is iad na scoilteoirí seo an marvel teicneolaíochta nach labhraíonn aon duine faoi. Glacann scoilteoir tipiciúil 1:32 snáithín amháin isteach ón OLT agus roinntear a chomhartha solais ina 32 aschur snáithíní ar leith, gach ceann ag freastal ar shíntiúsóir difriúil. Baintear é seo amach trí úsáid a bhaint as teicneolaíocht chiorcaid thonn solais phlánach (PLC)-tonntreoracha optúla go bunúsach atá eitseáilte isteach i bhfoshraith sileacain-nó teicneolaíocht taper décónúil comhleáite (FBT), áit a bhfuil snáithíní comhleáite go fisiciúil le chéile.

Seo an chuid counterintuitive: nuair a chraolann an OLT sonraí iartheachtacha,faigheann gach suibscríobhaí na sonraí go léir. Sruth Netflix do chomharsa? Sroicheann sé do Chríochfort Líonra Optúil (ONT) freisin. Cothaítear príobháideacht trí chriptiú-tá ID poirt loighciúil i ngach fráma sonraí, agus ní dhéanann do ONT ach frámaí atá seolta chuige a dhíchriptiú agus a phróiseáil, agus an chuid eile á chaitheamh amach. Úsáideann GPON criptiú AES-128 chun ONTanna neamhúdaraithe a chosc ó idircheapadh sonraí, rud a chiallaíonn fiú dá dtapódh duine éigin go fisiciúil do snáithín, d’fheicfeadh siad gibberish gan an eochair dhíchriptithe.

Cinneann an cóimheas scoilte acmhainn líonra. Cé go dtacaíonn GPON go teoiriciúil le scoilteanna 1:128, is gnách go n-úsáideann imlonnaithe praiticiúla 1:32 nó 1:64. Úsáideann XGS{7}}PON (an éabhlóid 10-gigabit) go coitianta le scoilteanna 1:128, agus tacaíonn an 50G{15}}PON atá ag teacht chun cinn le 1:256. Laghdaíonn cóimheasa scoilte níos airde bonneagar snáithín in aghaidh an tsíntiúsóra ach éilíonn siad bandaleithead a roinnt i measc níos mó úsáideoirí.

Tarchur In aghaidh an tSrutha: Dúshlán an Mhód Pléasctha Ní Luann aon duine

Is rud simplí é an tarchur iartheachtach (ó OLT go síntiúsóirí)-gach rud a chraoladh, lig do gach ONT a shonraí a scagadh. Tá tarchur in aghaidh an tsrutha (ó shíntiúsóirí chuig OLT) i bhfad níos casta.

Ní féidir le go leor ONTanna a tharchur go comhuaineach ar an snáithín céanna-d'imbhuailfeadh comharthaí solais agus truaillithe a chéile. Ina áit sin, úsáideann an OLT Rochtain Il-Rochtain Ama (TDMA) chun sliotáin ama beachta a leithdháileadh ar gach ONT. Smaoinigh air mar chomhrá nach labhraíonn ach duine amháin ag an am, ach tarlaíonn an t-aon seal na milliúin uair in aghaidh an tsoicind.

Seo an dúshlán teicniúil: suíonn gach ONT fad difriúil ón OLT. D'fhéadfadh ceann a bheith 500 méadar ar shiúl; 15 ciliméadar eile. Nuair a leithdháileann an OLT sliotán ama, caithfidh sé cuntas a thabhairt ar an mhoill ar iomadú an tsolais turais bhabhta-le cinntiú nach imbhuaileann pléascanna in aghaidh an tsrutha. Tugtar raonú air seo.

Le linn gníomhachtaithe ONT, seolann an OLT comhartha fionnachtana. Nuair a fhreagraíonn an ONT, tomhaiseann an OLT an t-am turais slánaithe agus ríomhann sé moill chothromaithe-sos d’aon ghnó sula dtarchuireann an ONT, mar chúiteamh ar a fhad. Tar éis an raon feidhme a bheith ann, tá an chuma ar gach ONT "comhionann" leis an OLT ó thaobh ama de.

Ach cruthaíonn achar fadhb eile: caillteanas cumhachta optúla. Tarlaíonn i bhfad níos mó maolú comharthaí ar ONT 20 ciliméadar uaidh ná mar a bhíonn 500 méadar uaidh. Nuair a thagann tarchur pléasctha ó ONTanna éagsúla chuig an OLT, tá leibhéil optúla cumhachta an-difriúla acu. An réiteach? Glacadóirí móid pléasctha.

Is féidir le glacadóir mód pléasctha ag an OLT a íogaireacht a choigeartú go dinimiciúil laistigh de nana-soicindí. Nuair a thagann comhartha lag ó ONT i bhfad i gcéin, méadaíonn an glacadóir é. Nuair a thagann comhartha láidir ó ONT in aice láimhe sa sliotán chéad uair eile, laghdaíonn an glacadóir láithreach íogaireacht chun saturation a chosc. Tarlaíonn an coigeartú tairsí dinimiciúil seo laistigh de thart ar 40 nana-soicindí do GPON-níos tapúla ná dearcadh an duine de réir seacht n-ord méadaíochta.

Úsáideann tarchur in aghaidh an tsrutha tonnfhaid éagsúla ná le sruth chun trasnaíocht a chosc. Cé go dtaistealaíonn sonraí iartheachtacha ag 1490 nanaiméadar, úsáideann in aghaidh an tsrutha 1310 nanaiméadar de ghnáth. Ceadaíonn an t-ilphléacsáil rannán tonnfhad seo (WDM) tarchur déthreorach ar shnáithe snáithíní amháin gan comharthaí ag cur isteach ar a chéile. Is ionann é agus coibhéis optúil de stáisiúin raidió a úsáideann minicíochtaí éagsúla.

An Straitéis Sannta Tonnfhad: Trí Dhath ar Snáithín Amháin

Tarchuireann córais FTTx nua-aimseartha trí sheirbhís ar leith go comhuaineach ar aon snáithín amháin, gach ceann ag baint úsáide as tonnfhad difriúil. Uasmhéadaíonn an ilphléacsáil rannán tonnfhad seo úsáid snáithíní.

An plean tonnfhad:

1310 nm (sonraí in aghaidh srutha): Trácht suibscríobhaí ag taisteal ó ONT go OLT

1490 nm (sonraí iartheachtacha): Idirlín, gutha, agus seirbhísí IP eile ag taisteal ó OLT go ONT

1550 nm (físeán le sruth): Craoladh comharthaí físe RF (teilifís chábla)

Cén fáth na tonnfhaid sonracha seo? Freagraíonn siad le "fuinneoga" i snáithíní optúla nuair is beag maolú a bhíonn ag solas. Ionsúnn gloine shilice tonnfhaid éagsúla go difriúil-Is íosmhéid áitiúil iad 1310 nm agus 1550 nm sa speictream ionsúcháin. Ag na tonnfhaid seo, taispeánann snáithín caillteanas faoi 0.35 dB/km, rud a cheadaíonn tarchur fad-achair.

Tá an fhuinneog 1550 nm suimiúil go háirithe. Tairgeann sé an maolú is ísle de na trí thonnfhad (thart ar 0.2 dB/km) agus tá sé in áirithe le haghaidh dáileadh físeáin i go leor imscaradh FTTx. Is féidir comharthaí teilifíse cábla a bheith aimplitiúid-a mhodhnú ar an iompróir 1550 nm agus a chraoladh chuig gach síntiúsóir gan bandaleithead paicéid a chaitheamh-lasta. Scoilteann do ONT an tonnfhad seo as trí úsáid a bhaint as ilphléacsóir roinne tonnfhaid (scagaire WDM) sula sroicheann na sonraí an próiseálaí paicéad.

I gcás XGS{0}}PON, athraíonn an plean tonnfhaid beagán. Bogann sonraí iartheachtacha go 1577 nm chun cur isteach ar GPON oidhreachta ag 1490 nm a sheachaint, rud a ligeann d'oibreoirí líonra an dá theicneolaíocht a rith ar an snáithín céanna le linn aistrithe. Fanann in aghaidh an tsrutha ag 1270 nm do XGS-PON chun bandaleithead níos airde a chumasú-tacaíonn an tonnfhad níos giorra le rátaí modhnú níos airde.

Díchódú i do Theach: Mar a Chomhlánaíonn ONT an Ciorcal

Is é an Teirminéal Líonra Optúil (ONT) ag d'áitreabh an áit a n-iompaíonn solas ar an Idirlíon arís. Déanann an gléas seo-dá ngairtear "móideim" go minic-an tiontú droim ar ais ar an OLT.

Laistigh den ONT, tiontaíonn fóta-bhrathadóir (Fótadiod Avalanche nó fótadiod PIN go hiondúil) bíoga solais ag teacht isteach ina gcomharthaí leictreacha ar ais. Nuair a bhuaileann solas acomhal leathsheoltóra an fhóta-óid, gineann sé péirí poll leictreon i gcomhréir leis an déine solais. Cruthaíonn na leictreoin seo sruth a aimplíonn isteach sa chomhartha digiteach bunaidh.

Ansin déanann an ONT frámaí GEM a dhíchaipeadh, ag baint amach paicéid Ethernet, trácht gutha (VoIP go minic), agus sruthanna físeáin. Seoltar cineálacha éagsúla seirbhíse chuig calafoirt fhisiceacha éagsúla: Ethernet chuig calafort WAN do ródaire, POTS (Seirbhís Sean-Sheirbhís Teileafóin) chuig do sheic líne talún, agus comhaiseach le haghaidh dáileadh teilifíse cábla laistigh de do theach.

Ionchorpraíonn ONTanna nua-aimseartha bainistíocht tráchta sofaisticiúla. Cuireann siad tosaíocht Cáilíochta Seirbhíse (QoS) i bhfeidhm chun a chinntiú go bhfaigheann feidhmchláir atá íogair ó thaobh ama (cosúil le físghlaonna) bandaleithead roimh íoslódálacha bulc. Coinníonn siad coimeádáin tarchurtha ar leith (T-CONTs) le haghaidh aicmí seirbhíse éagsúla-a bhfuil a leibhéal tosaíochta féin ag gach ceann acu agus a leithdháileadh bandaleithead ráthaithe arna chaibidil leis an OLT.

Is éard atá i Leithdháileadh Bandaleithead Dinimiciúla (DBA) ná an chaoi a gcuireann ONTs a gcuid riachtanas in iúl. Gach cúpla milleasoicind, seolann an ONT tuairisc stádais (teachtaireacht SR DBA) chuig an OLT ag tabhairt le fios cé mhéad sonraí atá ciúáilte i ngach T-CONT. Déanann an OLT anailís ar thuairiscí ó gach ONT ar an PON agus leithdháileann sé go dinimiciúil sliotáin ama réamhtheachtacha bunaithe ar éileamh iarbhír seachas leithdháiltí statacha. Má tá comhad mór á uaslódáil agat agus do chomharsa díomhaoin, is féidir leat a bandaleithead nár úsáideadh a úsáid go sealadach-ansin é a scor nuair a thosaíonn siad ag sruthú.

Is é is cúis leis an leithdháileadh dinimiciúil seo ná go mothaíonn FTTx níos freagraí ná naisc bandaleithead seasta. Déanann an líonra úsáid acmhainne a bharrfheabhsú ar fud na síntiúsóirí go léir i bhfíor-am i gcónaí.

An Réaltacht Laghdaithe: Cén Fáth a nOibríonn Achair Fhada

Seo an rud nach insíonn margaíocht snáthoptaice duit: cailleann solas cumhacht agus é ag taisteal. Is é a thugtar air tanúchán, agus sin an fáth a bhfuil tábhacht achar -fiú i snáithín "caillteanas íseal".

Taispeánann gnáthshnáithín mód aonair-caillteanas 0.35 dB/km ag 1310 nm agus 0.2 dB/km ag 1550 nm. Is cosúil go bhfuil sé seo fánach go dtí go ríomhann tú caillteanas carntha thar 20 ciliméadar: 7 dB ag 1310 nm, 4 dB ag 1550 nm. Cuir caillteanais scoilteoir (3.5 dB le haghaidh scoilt 1:32, 7 dB le haghaidh 1:64), caillteanais nascóirí (0.5 dB in aghaidh an cheangail), agus caillteanais splice (0.1 dB an ceann), agus tá buiséad nasc iomlán 20-29 dB á lorg agat ag brath ar an gcumraíocht.

De ghnáth oibríonn córais GPON le buiséad cumhachta 28 dB (Aicme B + ODN) nó 32 dB (Aicme C + ODN). Seolann an léasair OLT tuairim is +3 go +7 dBm de chumhacht optúil, agus teastaíonn -28 dBm ar a laghad ón nglacadóir OLT chun an comhartha a dhíchódú go hiontaofa. Is é an difríocht 31-35 dB sin do chaillteanas iomlán incheadaithe - agus itheann gach comhpháirt isteach ann.

Le haghaidh XGS{0}}PON, teannann buiséid naisc. Éilíonn an ráta sonraí níos airde (10 Gbps vs 2.5 Gbps) comharthaí níos fearr go dtí cóimheas torainn, ag laghdú lamháltais le haghaidh tanúcháin. Soláthraíonn XGS-PON Class N1 buiséad 29 dB; Síneann Aicme N2 go 31 dB. Imscar scoilteoir 1:128 (caillteanas 21 dB) ar rith snáithín 15 km (caillteanas 5.25 dB ag 1310 nm), cuir nascóirí agus splices leis, agus tá tú ag druidim le teorainneacha buiséid. Sin é an fáth go ndéanann imlonnuithe XGS-PON iniúchadh cúramach ar chaillteanas optúil roimh ghníomhachtú.

Úsáideann líonraí snáithíní tarchuir fhada aimplitheoirí optúla chun neart na gcomharthaí a mhéadú. Is féidir le Erbium-Aimplitheoirí Snáithín Dópáilte (EDFAanna) 20-30 dB de ghnóthachan a chur leis, rud a "athshocraíonn" go bunúsach an buiséad naisc. Mar sin féin, ní úsáideann líonraí caighdeánacha FTTx PON aimplitheoirí san ODN-a sháródh an riachtanas “éighníomhach”. Ní tharlaíonn aimpliú ach ag críochphointí (OLT agus ONT), ag coinneáil an líonra dáileacháin simplí agus saor ó chothabháil.

I mí na Nollag 2024, léirigh eolaithe na Rúise aimplitheoir snáithín biosmat a bhí in ann tréchur sonraí 5x a fheabhsú thar aimplitheoirí caighdeánacha eirgeanamaíochta. Má dhéantar é a thráchtálú, d'fhéadfadh sé seo síneadh FTTx a leathnú go suntasach nó cóimheasa scoilte níos airde a chumasú gan cur isteach ar fheidhmíocht.

Cén fáth a mbuaileann Mód Single-Mód Multimode do FTTx

Tá dhá bhlas ar an snáithín: mód singil agus ilmhód. Úsáideann imlonnuithe FTTx beagnach go heisiach -mód amháin. Seo an fáth.

Tá croí níos mó ag snáithín ilmhód (50 nó 62.5 micriméadar vs 9 micriméadar i gcás -mód aonair). Ligeann an trastomhas níos leithne seo do ghathanna solais iolracha (modhanna) iomadú ag an am céanna, gach ceann acu ag glacadh cosáin beagán difriúil tríd an gcroí. An fhadhb? Tá faid éagsúla ag na cosáin éagsúla seo, rud a fhágann go sroicheann gathanna ag amanna éagsúla-scaipeadh módúil.

Achair ghearr (< 300 meters), modal dispersion is manageable. Data centers commonly use multimode fiber for rack-to-rack connections. But over kilometers, modal dispersion severely limits bandwidth. A 10 Gbps signal over 10 km of multimode fiber would experience enough dispersion to make bits overlap, corrupting data.

Ní cheadaíonn croímhéadar beag bídeach 9-snáithín aonmhóid ach modh amháin chun iomadú. Ní chiallaíonn aon chosáin iolracha aon scaipeadh modha. Fanann an comhartha glan thar 100+ ciliméadar. Sin é an fáth a ndearna líonraí teileachumarsáide-lena n-áirítear FTTx-a chaighdeánú ar mhodh aonair le haghaidh rud ar bith seachas cáblaí foirgnimh-inmheánacha.

An bhfuil an trádáil -as? Teastaíonn ailíniú léasair níos cruinne i mód aonair. Tá an croímhéadar 9{4}}mímhéadair sin neamh-mhaith{-an solas a sheoladh ag an uillinn mícheart nó le fócas lag, agus titeann éifeachtúlacht cúplála. Sin é an fáth go dteastaíonn snasú cúramach ar chónaisc aon-mhodh agus cén fáth a tháirgeann splicing comhleá (deireadh snáithíní leá mar aon le stua leictreach) caillteanas níos ísle ná splicing meicniúil.

Déanann innéacs snáithín ilmhóid grádaithe iarracht scaipeadh módúil a mhaolú tríd an innéacs athraonta a athrú trasna an chroí-thrastomhas-níos airde ag na himill, níos ísle ag an lár. Fágann sin go mbíonn gathanna solais ag taisteal cosáin níos faide chun dlús a chur le beagán, ag sioncronú go páirteach amanna teachta. Cuidíonn sé leis an teorainn bhunúsach achair ach ní chuireann sé deireadh leis.

Maidir le feidhmchláir FTTx a chuimsíonn ciliméadar agus na mílte ciliméadar, ní-snáithín aonmhóid-soshannta.

Ceartú Earráide agus Slándáil: Na Sraitheanna Cosanta Dofheicthe

Níl an tarchur solais foirfe. Uaireanta ionsúitear fótóin nó scaiptear iad. Sreabhann léasair beagán i dtonnfhad. Gineann brathadóirí grianghraf torann teirmeach. Tugann sé seo go léir earráidí isteach-nuair ba cheart go mbeadh "0" mar "1" faighte nó vice versa.

Cuireann GPON Ceartúchán Earráide Ar Aghaidh (FEC) i bhfeidhm ar thrácht iartheachtacha chun earráidí giotán a chomhrac. Cuireann an OLT giotán iomarcaíochta le gach fráma sonraí trí úsáid a bhaint as ionchódú Reed-Solomon. Má dhéantar cúpla giotán a thruailliú le linn an tarchurtha, is féidir leis an ONT na bunshonraí a athchruthú trí úsáid a bhaint as an bhfaisnéis iomarcaíochta-ní gá a atarchur. Tá FEC aontreoch (sruth amháin) toisc go n-úsáideann trácht in aghaidh an tsrutha láimhseáil earráidí éagsúla ag sraitheanna prótacail níos airde.

Laghdaíonn FEC rátaí éifeachtacha earráide giotán ó 10 ^-4 (earráid amháin in aghaidh 10,000 giotán gan FEC) go 10^-12 (earráid 1 in aghaidh an trilliún giotán le FEC). Maidir le nasc GPON 2.5 Gbps, sin an difríocht idir 250,000 earráid in aghaidh an tsoicind agus 0.0025 earráid in aghaidh an tsoicind - rud a chuireann deireadh le héilliú sonraí inbhraite go héifeachtach.

Feidhmíonn slándáil i líonraí FTTx ag sraitheanna iolracha. Ag an gciseal fisiceach, tá snáithín níos sláine go bunúsach ná gan sreang nó copar. Teastaíonn rochtain fhisiciúil agus lúbadh an tsnáithín chun an solas a bhaint as cábla snáthoptaice a thapáil-teagmhas inbhraite a dhíghrádaíonn cáilíocht na gcomharthaí. Déan comparáid idir é seo agus gan sreang (is féidir le duine ar bith a bhfuil aeróg aige a thascradh) nó le copar (comhartha sceite eascairí leictreamaighnéadacha).

Ag an gciseal sonraí, úsáideann GPON criptiúchán bunaithe ar maistreadh-. Roinneann an OLT agus gach ONT eochair criptithe uathúil a mhalartaítear le linn clárúcháin ONT. Tá gach fráma anuas criptithe le AES-128, agus ní féidir ach leis an ONT ceart a thrácht a dhíchriptiú. Cé go bhfaigheann gach ONT gach fráma, ní féidir leo sonraí a chéile a dhíchódú.

Is féidir trácht in aghaidh an tsrutha a chriptiú freisin, cé go bhfágann roinnt feidhmiúcháin é gan chriptiú chun bainistíocht líonra a shimpliú. An réasúnaíocht: ní thaistealaíonn comharthaí in aghaidh an tsrutha go fisiciúil ach ó ONT an tsíntiúsóra go dtí OLT an ISP-níl aon phointí idirmheánacha ann nuair is féidir idircheapadh a dhéanamh in PON a imlonnaítear i gceart.

Sa bhliain 2004, fuair taighdeoirí amach go bhféadfadh GPON aghaidh a thabhairt ar ionsaithe seirbhíse a dhiúltú trí instealladh comhartha optúil bradacha. D'fhéadfadh gníomhaí mailíseach bíoga solais a instealladh go teoiriciúil in aghaidh an tsrutha, rud a thruaillíonn trácht dlisteanach. Baineann maolú le slándáil fhisiciúil na bpointí dáileacháin snáithíní agus monatóireacht ar chumhacht optúil ag an OLT chun aimhrialtachtaí a bhrath. Is leochaileacht teoiriciúil é le riosca praiticiúil íseal ach leagann sé béim ar an bhfáth ar cheart caibinéid dáileacháin snáithíní a dhaingniú go fisiciúil.

Éabhlóid 2024-2025: XGS-PON, 50G-PON, agus Thall

Níl teicneolaíocht FTTx statach. Léiríonn an dul chun cinn ó GPON (2.5 Gbps síos / 1.25 Gbps suas) go XGS-PON (10 Gbps siméadrach) go 50G-PON (50 Gbps siméadrach) dul chun cinn bunúsach i modhnú léasair, íogaireacht glacadóra, agus próiseáil comhartha.

Bhain XGS{0}}PON, caighdeánaithe in ITU-T G.9807.1, imscaradh tráchtála amach in 2020 agus tá sé ag éirí mar an réamhshocrú le haghaidh tógála FTTx nua go tapa. Ceadaíonn an luas siméadrach 10 Gbps bandaleithead-dianfheidhmchláir-chearrbhachas scamall, sruthú 8K, -comhoibriú físe fíor-ama-gan baic in aghaidh an tsrutha. Murab ionann agus luasanna neamhshiméadracha GPON níos luaithe (íoslódáil tapa, uaslódáil mall), caitheann XGS-PON le huaslódáil agus le híoslódáil go cothrom.

Ó thaobh an tarchuir de, úsáideann XGS{0}PON modhnú ordaithe níos airde agus fótabhrait níos tapúla. Méadaíonn an ráta modhnú léasair ó 2.488 Gbaud (GPON) go 9.953 Gbaud (XGS-PON), a éilíonn leictreonaic atá in ann aistriú ag amscálaí fo-100-picosecond. Ní mór do chiorcaid ghlacadóra comharthaí mód pléasctha a ghlasáil laistigh de 12.8 nana-shoicind (i gcomparáid le 44 nana-shoicindí do GPON), ag éileamh ard-halgartaim aisghabhála sonraí cloig.

Seasann 50G-PON don chéad léim eile. I mí Feabhra 2024, léirigh ZTE 8-port 50G-PON OLT le hoibríocht siméadrach 50 Gbps. Rinne an Tuirc an chéad triail 50G-PON in 2024, agus thaispeáin an Astráil é i líonra beo. An dúshlán teicniúil? Chun sláine an chomhartha a choinneáil ag 50 Gbps, tá gá le bainistiú a dhéanamh ar scaipeadh crómatach (luas iomadaithe ag brath ar thonnfhad) agus éifeachtaí neamhlíneacha a thagann chun cinn suntasach ag leibhéil arda cumhachta optúla.

Úsáideann 50G{1}}PON ardteicníochtaí amhail braite comhleanúnach (anailís a dhéanamh ar aimplitiúid solais agus céim le haghaidh díchódaithe níos láidre) agus Próiseáil Comhartha Digiteach (DSP) chun lagú snáithíní a chúiteamh i bhfíor-am. Tógann na teicníochtaí seo iasachtaí ó ghréasáin iompair fhada agus tugann siad chuig an líonra rochtana iad ar chostas i bhfad níos airde in aghaidh an phoirt ná mar a bhí ag XGS-PON.

Sannann an WDM-PON (Tonnfhad Roinn Ilphléacsála PON) atá ag teacht chun cinn tonnfhad tiomnaithe do gach síntiúsóir, rud a chuireann deireadh leis an gcomhroinnt ama go hiomlán. In ionad 32 síntiúsóir a roinnt 10 Gbps (312 Mbps an ceann ar an meán), faigheann gach ceann acu tonnfhad tiomnaithe 10 Gbps. Éilíonn sé seo léasair intiúnta in ONTanna agus comhpháirteanna roghnacha tonnfhad san ODN, rud a mhéadaíonn castacht agus costas ach ag soláthar bandaleithead tiomnaithe le foighne níos ísle.

Tá an tSín chun tosaigh maidir le huchtú-Tá China Mobile agus China Telecom ag imscaradh XGS-PON go tréan agus ag píolótú 50G-PON chun tacú le físeáin 8K, néal-chearrbhachas agus uathoibriú tionsclaíoch. In 2024, b'ionann an tSín agus níos mó ná 50% de sciar den mhargadh san Áise, arna thiomáint ag tionscnamh nascachta tuaithe an "Sráidbhaile Digiteach".

Ceisteanna Coitianta

An dtarchuireann cábla FTTx sonraí ar bhealach difriúil ná cábla snáthoptaice rialta?

Is gnáthchábla snáthoptaice aonmhód é cábla FTTx-go hiondúil ITU-T G.657.A nó G.657.B snáithín caighdeánach. Is é an t-ailtireacht líonra (PON) ná an cábla fisiceach a dhéanann FTTx uathúil. Úsáideann an snáithín féin an fhisic machnaimh inmheánach iomlán céanna mar shnáithín in ionaid sonraí nó cáblaí faoin bhfarraige. Luíonn an difríocht sa chaoi a eagraíonn agus a bhainistíonn trealamh (OLT, scoilteoirí, ONTanna) tarchur, ní i airíonna ábhair an chábla ná sa mheicníocht iomadaithe solais.

An féidir liom an tarchur solais i gcábla FTTx a fheiceáil?

Ní hea, ní sábháilte. Úsáideann FTTx tonnfhaid infridhearg (1310 nm, 1490 nm, 1550 nm)-go maith lasmuigh den raon 380-700 nm aimsíonn súile daonna. Tá an solas dofheicthe. Ina theannta sin, tá sé contúirteach breathnú go díreach ar aschur snáithíní. Is féidir le léasair 1490 nm ag +7 dBm (aschur tipiciúil OLT) damáiste a dhéanamh do chealla reitineacha. Tá riosca ag baint le fiú léasair in aghaidh an tsrutha 1310 nm (cumhacht níos ísle). Éilíonn cigireacht snáithín trealamh speisialaithe le comhghlais sábháilteachta. Ná breathnaigh ar fhoirceann snáithíní riamh ach amháin má tá tú cinnte go bhfuil sé dícheangailte ón trealamh ar fad.

Cé chomh tapa agus a thaistealaíonn sonraí trí chábla FTTx?

Gabhann solas trí shnáithín thart ar 200,000 km/s-thart ar dhá{3}}thart ar dhá thrian de luas an tsolais i bhfolús (c=300,000 km/s). Tarlaíonn an laghdú toisc go n-imíonn solas agus é ag dul trí aon ábhar atá níos dlúithe ná an fholús. Ciallaíonn comhéifeacht athraonta dé-ocsaíd sileacain (n ≈ 1.47) luas solais v=c/n. Le haghaidh reáchtáil snáithín 20 km, is é 100 microseconds (0.0001 soicind) an mhoill ar iomadú solais. Tá tréchur sonraí (giotán in aghaidh an tsoicind) teoranta ag leictreonaic agus teicnící modhnú, ní ag luas fisiceach an tsolais.

An oibríonn cábla snáithíní má tá sé lúbtha nó coiled?

Sea, laistigh de theorainneacha. Coinníonn snáithín machnamh inmheánach iomlán fiú nuair a bhíonn sé lúbtha, ar choinníoll nach bhfuil ga an lúb ró-daingean. Teastaíonn íosmhéid ga claonta de 30 mm ó shnáithín caighdeánach singil-(G.652) chun cosc ​​a chur ar chaillteanas lúbthachta macra -de bharr cuaire lúbtha. Glactar le lúbadh-snáithín neamhíogair (G.657) le ga lúbtha 7.5 mm, rud a cheadaíonn ródú níos déine. Faoi na teorainneacha seo, titeann uillinn an gha solais ag teorainn an chumhdaigh chroí faoi bhun na huillinne criticiúla, ag briseadh an fhrithchaitheamh inmheánach iomlán agus ag ligean don solas sceitheadh ​​isteach sa chumhdach. Tugann bends daingean isteach freisin caillteanas microbending ó dhífhoirmiúchán snáithíní. Bainistíonn suiteálacha FTTx go cúramach ga lúbtha le linn imscaradh.

Cad a tharlaíonn má dhéantar damáiste do chábla FTTx nó má ghearrtar é?

Caillteanas comhartha iomlán do gach síntiúsóir le sruth ón sos. Murab ionann agus copar (i gcás ina bhféadfadh díghrádú páirteach dul thar comhartha éigin), tá leanúnachas gan bhriseadh ag teastáil ó shnáithín. Cuireann briseadh isteach ar an gcosán optúil-ní shroicheann aon solas an ONT, gan aon tarchur sonraí. Éilíonn deisiúchán an sos a aimsiú (úsáid a bhaint as Am Optúil-Frithmhéadair Fearainn a aimsíonn sínithe frithchaite), rochtain a fháil ar an gcuid damáiste, agus comhleá a spliceáil snáithín nua. Tá tábhacht ag baint le cáilíocht splice-tugtar isteach 0.5+ caillteanas dB de bharr droch-splice agus cruthaítear frithchaitheamh a dhíghrádaíonn an comhartha. Fanann an tseirbhís síos go dtí go mbeidh an deisiúchán críochnaithe, go hiondúil 2-8 uair ag brath ar rochtain agus infhaighteacht teicneoir.

An féidir comharthaí leictreacha a sheoladh trí chábla snáthoptaice riamh?

Níl, ní i snáithín caighdeánach. Is inslitheoir leictreach é snáithín optúil gan aon leictreoin in aisce. Ní féidir le leictreachas sreabhadh trí ghloine. Tá moltaí ann do cháblaí hibrideacha speisialaithe a chomhcheanglaíonn snáitheanna snáithíní (le haghaidh sonraí) le seoltóirí copair (le haghaidh seachadadh cumhachta), ach is optúil amháin atá sa snáithín féin. Cumhacht{5}}thar-Tiontaíonn córais Fiber (PoF) cumhacht leictreach go solas léasair ag foirceann amháin, tarchuireann siad an solas sin trí shnáithín, agus tiontaíonn siad ar ais go leictreachas trí fhótaiodóidí ag an taobh eile-ach tarchur solais cumhachta é seo, ní seoladh leictreach.

Conas a láimhseálann cábla FTTx ilúsáideoirí ar an snáithín céanna?

Trí thonnfhad a roinnt (tonnfhaid éagsúla le haghaidh suas/síos/físeán) agus ilphléacsáil rannán ama. Iartheachtacha, craolann an OLT na sonraí go léir chuig gach ONT, agus iad criptithe go haonarach do gach ceann acu. Úsáideann Upstream TDMA-leithdháileann an OLT microsecond-sliotáin ama beachta inar féidir le gach ONT tarchur gan imbhualadh. Coigeartaíonn Leithdháileadh Bandaleithid Dinimiciúla méideanna sliotán ama i bhfíor-am bunaithe ar shonraí ciúáilte gach síntiúsóra. Ciallaíonn scoilteoir 1:32 go roinneann 32 síntiúsóir an toilleadh PON (2.5 Gbps do GPON, 10 Gbps do XGS-PON), ach nach bhfuil go cothrom{-flexí leithdháilte bunaithe ar éileamh meandrach.

Mothú an tSolais mar Shonraí

Níl draíocht ag baint le tarchur cábla FTTx-tá an fhisic curtha i bhfeidhm le beachtas micrishoicind. Preabann solas trí ghloine ag baint úsáide as prionsabail a dhoiciméadaíodh Snellius 400 bliain ó shin. Aistríonn léasair-as na milliúin uair in aghaidh an tsoicind, ag ionchódú do shonraí mar láithreacht nó neamhláithreacht fhótóin. Roinneann scoilteoirí éighníomhacha na fótóin sin i measc an iliomad síntiúsóirí ag baint úsáide as patrúin trasnaíochta eitseáilte i sileacain. Agus cuireann glacadóirí móid pléasctha in oiriúint do nana soicindí faoi-chun comharthaí leictreacha a athchruthú ó leibhéil éagsúla cumhachta optúla.

Níor tharla an éabhlóid ó 2.5 Gbps GPON go 50 Gbps PON trí athrú a dhéanamh ar an snáithín- oibríonn an ghloine shilice céanna don dá rud-ach trí na leictreonaic a ghineann, a bhraitheann agus a phróiseálann solas a chur chun cinn. Léasair níos tapúla, fóta-óid níos íogaire, halgartaim DSP níos cliste. Go bunúsach tá an snáithín féin cosanta don todhchaí; sainmhíníonn na críochphointí na teorainneacha.

Nuair a thuigtear an mheicníocht tarchurtha seo, léirítear an fáth a sheachadann snáithín an rud nach féidir le copar. Iompraíonn copar leictreoin-cáithníní le mais, faoi réir trasnaíocht leictreamaighnéadach, teoranta ag friotaíocht thar achar. Iompraíonn snáithín fótóin-gan mais, imdhíonach ar thrasnaíocht RF, atá in ann 100+ ciliméadar a rith gan mórán caillteanais. Ní feabhas incriminteach ar DSL é; is athrú paradigm é sa chaoi a aistríonn faisnéis.

Nuair a dhéanann do sholáthraí do ONT a uasghrádú ó GPON go XGS-PON, níl siad ag athsholáthar an tsnáithín chuig do theach-tacaíonn an snáithe céanna leis an luas nua. Tá trealamh á shuiteáil acu le léasair agus glacadóirí níos fearr. Sin gealltanas cábla FTTx: suiteáil an snáithín uair amháin, uasghrádaigh an cumas trí leictreonaic de réir mar a théann an teicneolaíocht chun cinn.

Shroich margadh domhanda GPON $1.21 billiún in 2024, réamh-mheasta go sroichfidh sé $1.51 billiún in 2025-fás á thiomáint ní ag athsholáthar snáithín atá ann cheana ach trí PON a leathnú go ceantair thuaithe agus fiontair a raibh copar nó sreang orthu roimhe seo. D’fhás an margadh PON tionsclaíoch ó $2.56 billiún (2024) go $2.89 billiún measta (2025) de réir mar a éilíonn monarchana agus áiseanna lóistíochta nascacht cinntitheach ard-bandaleithead le haghaidh uathoibriú agus IoT.

Tá tionscnamh Sráidbhaile Digiteach na Síne ag leathnú FTTx isteach i réigiúin tuaithe ar scála gan fasach. Tá glacadh le fiontair i Meiriceá Thuaidh sna hearnálacha campais, ospidéil agus déantúsaíochta ag baint úsáide as bonneagar coinbhéirseach PON do theicneolaíocht sonraí agus oibriúcháin araon. Mhaoinigh Clár Oibre Digiteach na hEorpa rolladh amach snáithíní tuaithe sa Ghearmáin, sa Fhrainc agus san Iodáil, agus roghnaíodh GPON de réir na héifeachtúlachta costais. Úsáideann na himlonnuithe seo go léir an mheicníocht bhunúsach tarchuir chéanna: preabadh solais trí ghloine, arna chomhordú ag ilphléacsáil rannán ama beacht micreasoicindí, arna thiontú ag léasair agus fóta-óid ag gach ceann.

Ní dhíghrádaíonn an cábla FTTx atá ina shuí i do bhallaí. Chun damáiste fisiciúil a chosc, iompróidh an snáithín sin 50 Gbps in 2030 chomh hiontaofa agus a iompraíonn sé 1 Gbps inniu. Creimeann copar. Faigheann speictream gan sreang plódaithe. Snáithín tharchuireann ach solas, indifferent a am nó éabhlóid tráchta. Sin an fáth a infheistíonn oibreoirí teileachumarsáide na billiúin in imscaradh snáithíní-is é an t-uasghrádú deireanach líonra é go ceann 30 bliain.

Anois nuair a fhiafraíonn duine conas a oibríonn d’idirlíon snáithíneach, is féidir leat an freagra doiléir “solas trí ghloine” a scipeáil. Is dé-óid léasair é a thiontaíonn comharthaí leictreacha go fótóin 1310/1490/1550 nm. Frithchaitheamh inmheánach iomlán ag preabadh na bhfótón sin trí chroílár 9-micriméadar ag 200,000 km/s. Scoilteoirí éighníomhacha a roinntear an comhartha trí thonntreoraithe plánacha. Am-ilphléacsáil roinnte chun imbhuailtí a chosc thar 32-128 síntiúsóir. Glacadóirí mód pléasctha a choigeartaíonn íogaireacht laistigh de nana-choinníollacha go dinimiciúil. Criptiú AES-128 a chosnaíonn do thrácht ó chomharsana a roinneann an PON céanna. Agus Leithdháileadh Bandaleithid Dinimiciúla leanúnach ag uasmhéadú acmhainn bunaithe ar éileamh fíor-ama.

Sin é an chaoi a tharchuireann cábla FTTx sonraí. Ní draíochta. Fisic díreach thar a bheith beacht.

Foinsí Sonraí

Vicipéid (Snáithín Optúil, Líonra Optúil Éighníomhach, Snáithín go dtí an X): en.wikipedia.org

Réitigh VIAVI: blog.viavisolutions.com

Cisco Systems: cisco.com/support

GeeksforGeeks: geeksforgeeks.org

Hyperscale AFL: aflhyperscale.com

An Comhlachas Fuinnimh Domhanda: globalenergyprize.org

HowStuffWorks: howstuffworks.com

Léargais GM: gminsights.com

Huawei: info.support.huawei.com

Pobal FS: pobal.fs.com

Glan: netceed.com

Beachtas OT: beachtasot.com

Bardas Uí Fhiacháin: newport.com

CircuitBread: circuitbread.com