מדוע פיצול לא מאוזן הגיוני עבור פרויקטי FTTH כפריים

העיצוב עבד. זו פשוט לא הייתה הדרך היעילה ביותר לחבר 32 בתים פרוסים כל כך דקים.

השיחה הזו די אופיינית למה שאנחנו רואים איתוFTTH כפריפרויקטים. האתגר הוא לא היתכנות טכנית-זה כלכלה. וברגע שאתה מתחיל לבצע אופטימיזציה לעלות לכל בית שעבר באזורים בצפיפות- נמוכה, אתה מסתכל ברצינות על פיצול לא מאוזן.

אז מה בעצם קורה כאן? הבעיה מסתכמת באי התאמה מהותית בין האופן שבו פועלת ארכיטקטורת PON המסורתית לבין האופן שבו מנויים כפריים מופצים פיזית.

בשכונה צפופה, אולי יהיו לך 64 בתים ברדיוס של 500 מטר מארון מפצל. אתה מתקין מפצל 1:64, מעביר כבלים קצרים לכל בית, והכלכלה עובדת יפה. עלות המפצל מתחלקת ל-64 מנויים. מסלולי הכבלים קצרים. כולם שמחים.

עכשיו דמיינו מסלול כפרי. יש לך אולי 30 בתים תלויים לאורך 20 קילומטרים של כביש. חלקם מקובצים בקבוצות של 4-6 ליד צומת דרכים. אחרים יושבים לבד על חבילות של 40 דונם. אם אתה מנסה לשרת אותם עם מפצל מרכזי, אתה מפעיל גדילי סיבים בודדים לאורך קילומטרים כדי להגיע לבתים בקצה הרחוק של אזור השירות שלך.

הנה המקום שבו הכסף הולך למעשה במבנה כפרי טיפוסי:

שימו לב כיצד עלויות העבודה נשארות קבועות יחסית בין שני התרחישים, אבל עלות הכבלים מתבלטת באזורים כפריים. זו נקודת המינוף שלך. כאשר כבל מייצג מחצית מעלות הפרויקט שלך במקום רבע, כל החלטת עיצוב שמוסיפה אורך סיבים פוגעת בתקציב שלך קשה. ועיצובי מפצל מאוזנים מסורתיים מוסיפים הרבה סיבים מיותרים בתרחישים כפריים.

הגישה האלטרנטיבית-וזה מה שהמלצנו לאותו ISP של מונטנה-משתמש במה שנקרא פיצול לא מאוזן או אסימטרי. הקונספט אינו חדש. מהנדסי טלקום השתמשו ברזים אופטיים במשך עשרות שנים בהפצת טלוויזיה בכבלים. אבל זה צובר אחיזה רצינית עבורFTTH כפרימכיוון שהוא מטפל ישירות בבעיית העלויות-של הסיבים.

פריימר טכני מהיר אם אתה פחות מכיר סוגי מפצלים:

תֶקֶןמפצל PLCתצורות מחלקות את ההספק האופטי הנכנס באופן שווה בין כל היציאות. מפצל 1:8 שולח 12.5% ​​מהאור לכל אחת משמונה יציאות הפלט שלו. מפצל 1:32 מחלק את ההספק ל-32 חלקים שווים. המפצלים המאוזנים האלה עובדים נהדר כאשר אתה צריך לשרת אשכול מנויים ממיקום אחד.

מפצלים לא מאוזנים עושים משהו שונה. במקום חלוקה שווה, הם מפצלים כוח לפי יחס מתוכנן-נגיד 90/10 או 70/30. החלק הגדול יותר ממשיך במורד סיב הגזע כדי לשרת מיקומים במורד הזרם. החלק הקטן יותר נועד לשרת את המנויים באותה נקודה ספציפית.

למה זה משנה לרשתות הכפריות? מכיוון שאתה יכול-לשרשר ברזים לא מאוזנים מרובים לאורך סיב גזע אחד, ולחלץ מספיק כוח בכל מיקום כדי לשרת את הבתים המקומיים תוך שמירה על תקציב אופטי למיקומים בהמשך הקו.

הערה מהמהנדסים הבכירים שלנו על בחירת יחס הברז:

כשאנחנו מחליטים בין 90/10 ל-70/30, אנחנו לא רק בוהים בערכי הנחתה בגיליון אלקטרוני. יש גורם מעשי שמתעלמים ממנו כל הזמן:מרווח תחזוקה עתידי.

הנה כלל האצבע שלנו. אם לאשכול יש כרגע רק 3 בתים, אבל יש קרקע פנויה בקרבת מקום, בדרך כלל נמליץ על יחס הקשה מעט יותר ממה שהמתמטיקה דורשת-נגיד 80/20 במקום 90/10. הסיבה? באזורים כפריים, שליחת צוות חזרה-לחבר מחדש ברז תא מטען עולה הרבה יותר מהכוח האופטי שחסכת על ידי שימוש מינימלי. אנו מעדיפים להקריב 1dB של מרווח במורד הזרם מראש מאשר לאבד את היכולת להוסיף מנויים מאוחר יותר ללא עיבוד מחדש גדול. בנה בחדר "תקע ושחק" עכשיו; אתה תודה לעצמך בעוד שנתיים כשבית חדש יעלה במורד הכביש.

בואו נעבור על איך זה עובד בפועל בשטח. קח את הפרויקט של מונטנה שהזכרנו. לאחר שבדקנו את העיצוב המקורי שלהם, עזרנו להם לעצב חלופה באמצעות ארכיטקטורת ברז מבוזרת.

התכנון המקורי דרש כבל הפצה של 48-סיבים לאורך כל המסלול של 18 קילומטרים, כאשר סיבים מתקלפים בנקודות שונות כדי להגיע לאשכולות מנויים. סה"כ סיבים-קילומטרים בעיצוב: בערך 380.

הגישה המתוקנת השתמשה במטען 2-סיבים (ראשי פלוס גיבוי) עם נקודות הקשה בכל אשכול מנויים. במקבץ הראשון-בערך 3 ק"מ מהראש-הקשה של 90/10 מפנה 10% מהכוח האופטי לקטןתיבת FDB/FATמכיל מפצל מאוזן 1:8. זה משרת 6 בתים סמוכים. 90% הנותרים ממשיכים במורד תא המטען.

בקילומטר 7, ברז נוסף (זה 85/15) משרת אשכול של 8 בתים. בקילומטר 12, ברז 80/20 מטפל ב-10 בתים. וכך הלאה לאורך המסלול עד שהאשכול הסופי יקבל את כל הכוח האופטי שנותר{10}}עדיין בתוך תקציב הכוח של GPON לפעולה תקינה של ONT.

הערכות עלות כבלים מבוססות על תמחור סיבים בתפזורת לשנת 2024; העלויות בפועל משתנות בהתאם לספק, לסוג הכבלים ולנפח ההזמנה.

ההפחתת הסיבים הגיעה לכ-65%. אפילו בהתייחס ליחידות הברז הנוספות והמתחמים בכל נקודת מקבץ, החיסכון החומרי נטו עלה על 40,000 דולר במסלול זה של 18 קילומטרים.

עבור ספק שירותי האינטרנט הזה, 40,000 $ שחסכו בכבלים פירושו שהם יכולים להרחיב את טווח הסיבים שלהם לשתי קהילות קטנות נוספות שנחשבו בעבר כ"בלתי אפשריים" במסגרת תקציב המענק. זה התמורה האמיתית-לא רק חיסכון בכסף, אלא הרחבת מה שבעצם אפשרי בתוך מעטפת מימון קבועה.

ספק האינטרנט התקדם עם העיצוב הלא מאוזן. סיפקנו אתמפצלי PLCועבדו איתם על בחירת יחס הברז עבור כל צומת.

אתה לא יכול פשוט לצרף ברזים לאורך סיב מבלי להבין מה קורה לתקציב הכוח האופטי שלך. זה המקום שבו פריסות כפריות הופכות מעניינות מבחינה טכנית-ושם חלק מתכנני רשת נתקלים בבעיות.

כל רכיב ב-PON מציג אובדן. הסיב עצמו מחליש את האות בערך של 0.35 dB לקילומטר באורך גל של 1310nm. מחברים מוסיפים 0.3-0.5 dB כל אחד. חיבורים תורמים 0.1-0.2 dB. ומפצלים מציגים אובדן על סמך התצורה שלהם.

עבור מפצלים מאוזנים, המתמטיקה פשוטה: מפצל 1:8 מציג הפסד של כ-10.5 dB ללא קשר ליציאת הפלט שאתה מודד. כל היציאות רואות את אותה רמת הספק.

ברזים לא מאוזנים מתנהגים אחרת. יציאת המעבר (נושאת כוח לברזים במורד הזרם) רואה אובדן נמוך יחסית-בדרך כלל 0.5-2.5 dB בהתאם ליחס הפיצול. יציאת הברז (המשרתת מנויים מקומיים) רואה הפסד גבוה יותר בהתאם להקצאת הכוח הקטנה יותר שלה.

הטבלה שלהלן מציגה ערכי אובדן הכנסה טיפוסיים עבור יחסי הקשה נפוצים. אלו הם נתונים מייצגים-אמת תמיד מול מפרטי היצרן עבור הרכיבים שאתה פורס בפועל.

מקור: מלוקט ממספר גליונות נתונים של יצרני מפצל PLC כולל Corning, CommScope וספקי OEM שונים. ערכים מייצגים ביצועים טיפוסיים ב-1310/1550nm; המפרטים בפועל משתנים בהתאם ליצרן.

מערכת GPON סטנדרטית מספקת כ-28 dB של תקציב אופטי בין משדר OLT למקלט ONT. XGS-PON מציע 29-35 dB בהתאם לדרגת מקלטי המשדר. התפקיד שלך הוא להבטיח שכל מנוי-כולל זה שבסוף שרשרת ההקשה שלך יקבל אות הולם במסגרת התקציב הזה.

אזהרה מצוותי השטח שלנו:

הרבה מתכננים מחשבים את התקציב של 28dB עד לנקודה העשרונית האחרונה, וסוחטים כל קילומטר שהם יכולים מהקישור. אבל במקומות כמו מונטנה או צפון סקנדינביה, אתה צריך לקחת בחשבון אובדן חורף.

מדדנו את זה בעצמנו: קור קיצוני גורם לכבלי סיבים להתכווץ, ומתאמים-איכותיים יותר יכולים לפתח שינויים פיזיים זעירים שמכניסים הפסד נוסף של 0.5 עד 1dB שלא היה בספטמבר. כלל העיצוב שלנו פשוט-כאשר מחשבים את ההספק ב-ONT האחרון בשרשרת,אנו בונים לפחות 3dB של שוליים קשיחים. אם המתמטיקה שלך מראה -26dBm אצל המנוי הסופי ואתה קורא לזה טוב, אתה רחוק סופת שלגים אחת או מחבר מזדקן אחד משיחת שירות. אל תוותרי על יציבות הקישור רק כדי לסחוט עוד ברז אחד.

הרכיבים הפיזיים חשובים בדיוק כמו העיצוב האופטי. כל נקודת ברז זקוקה למתחם המגן על המפצל, מספק נקודות חיבור לכבלים הנפולים, ושורד בכל מזג אוויר ששטח השירות שלך יטיל עליו.

עבור פריסות כפריות, זה בדרך כלל אומר דירוג חיצוני-תיבת FDB/FATעם הגנה מפני חדירת IP55 ומעלה. המארז צריך להכיל את מפצל הברז בתוספת מפצל קטן מאוזן (בדרך כלל 1:4 או 1:8) להפצה מקומית. ספירת היציאות צריכה להתאים לאשכול המנויים שלך עם מקום לכמה חילופים. ואפשרויות ההרכבה צריכות להתאים לתרחישי ההתקנה האמיתיים שלך-תלייה על מוט, תושבת גדיל או תליה על הקיר, בהתאם למיקום.

ראינו פרויקטים מועדים על ידי ציון מארזים שנראו נאותים על הנייר אך לא עבדו בשטח. קופסה המדורגת ל-8 נפילות מנויים לא עוזרת אם אתה לא יכול לנתב ולנהל את כבלי הירידה בצורה נקייה. מארז עם תושבות-תלייה- בלבד על הקיר הופך לבעיה כאשר מחצית ממיקומי הברז שלך נמצאים על עמודי שירות.

כאשר אנו מספקיםקופסאות מסוף סיבים אופטייםלפרויקטים כמו זה במונטנה, אנו מתמקדים ב-תכונות מעשיות-בשטח כמו ניתוב פנימי ייעודי למודול הברז הלא מאוזן-כדי להבטיח שהקופסה תישאר ניתנת לניהול גם כשהאשכולות גדלים. מה שחשוב יותר מכל מוצר ספציפי הוא התאמת מפרט המארז לתנאי השטח שלך בפועל. קופסה של 50 דולר שלא אטומה כראוי נגד אבק תעלה לך הרבה יותר בגלילים למשאית מאשר קופסה של 80 דולר שעושה את העבודה כמו שצריך בפעם הראשונה.

שאלה אחת שעולה ללא הרף: מתי בעצם יש היגיון בפיצול לא מאוזן לעומת היצמדות לארכיטקטורה מאוזנת מסורתית?

התשובה הכנה היא שזה תלוי בגיאומטריית המסלול הספציפית שלך. אבל כמה דפוסים מתקיימים בצורה די עקבית.

ארכיטקטורת ברז מבוזרת נוטה לנצח כאשר צפיפות המנויים יורדת מתחת לכ-15-20 בתים בכל מסלול-קילומטר. בצפיפות גבוהה יותר, החיסכון בסיבים פוחת מכיוון שאתה כבר קרוב יחסית לרוב המנויים ללא קשר למקום שבו אתה שם את המפצל שלך. בצפיפות נמוכה יותר-במיוחד כאשר בתים מתקבצים בקבוצות מופרדות בקטעים ארוכים של כביש ריק - מתחם החיסכון במהירות.

גם אורך המסלול משנה. במסלולים קצרים מתחת ל-5-8 קילומטרים, המורכבות של ניהול מספר נקודות ברז עשויה שלא להצדיק את החיסכון בסיבים. במסלולים ארוכים העולים על 15-20 קילומטרים, אתה מסתכל לעתים קרובות על חיסכון משמעותי שעולים בקלות על עלויות התכנון והרכיבים הנוספים.

מתי להתרחק מארכיטקטורה לא מאוזנת-המחשבה הכנה שלנו:

תראה, אנחנו אוהבים את הגישה הזו וממליצים עליה לעתים קרובות. אבל יש מצבים שבהם אתה צריך להישאר עם עיצובים מאוזנים מסורתיים של 1:32 או 1:64:

1. אזורי גידול פרבריים של "שריפה".אם המסלול שלך יעבור דרך אדמה שעומדת לראות פיתוח דיור גדול בשלוש השנים הקרובות, שרשרת ברזים לא מאוזנת תרוות מהר. הרחבה מאוחרת יותר פירושה -הנדסה מחדש של כל התקציב האופטי או הפעלת תשתית מקבילה. גם זה לא כיף. במקרים אלה, הגמישות של ארכיטקטורה מאוזנת-שבה אתה יכול פשוט להדליק יציאות מפצל שאינן בשימוש- שווה את עלות הכבלים הנוספת.

2. צוותי התחזוקה שלך אינם נוחים ל-OTDR-.פתרון בעיות ברשת לא מאוזנת הוא באמת קשה יותר מפיצול פשוט של 1:32. פרופיל האובדן נראה כמו גרם מדרגות על עקבות OTDR, ואם טכנאי השטח שלך יודעים להשתמש רק באיתור תקלות ראייה-אדום, הם ייאבקו. ראינו מפעילים מאמצים עיצובי ברז מבוזרים, ואז מבלים שישה חודשים מתוסכלים מכיוון שכל קריאת שירות נמשכת פי שניים. אם הצוות שלך לא מוכן לעקומת הלמידה, שלם עבור הסיבים הנוספים ושמור על תחזוקה פשוטה.

כַּאֲשֵׁרמפצלים מאוזנים לעומת לא מאוזניםהופך לשיחה קרובה, אנחנו בדרך כלל שואלים: עד כמה אתה בטוח בתחזיות צמיחת המנויים שלך, ועד כמה צוות השטח שלך מיומן? אם שתי התשובות הן "די מוצקות", לא מאוזן בדרך כלל מנצח בעלות. אם אחת מהתשובות היא "בכנות, לא בטוח", מאוזן נותן לך יותר מקום להסתגל.

בדיקה והסמכה לרשתות לא מאוזנות דורשות התאמה מהליכי PON הסטנדרטיים. נקודות פיצול מרובות יוצרות עקבות OTDR שנראות שונה מארכיטקטורות ספליטר יחיד- מסורתיות, והטכנאים צריכים להבין מה הם רואים.

כל הקשה מופיעה כאירוע אבדן בדיד על עקבות OTDR. אובדן יציאת המעבר קטן יחסית (מתחת ל-2 dB עבור רוב היחסים), בעוד יציאת הברז מציגה אובדן גדול יותר התואם ליחס המתוכנן שלו. טכנאים שאינם מכירים את הארכיטקטורה הזו מפרשים לעתים לא נכון את ההפסדים הצפויים הללו כתקלות.

VIAVI ויצרני ציוד בדיקה אחרים הוסיפו מצבים ספציפיים לאפיון רשתות מפצלים מחודדות/לא מאוזנות. לפי התיעוד הטכני של VIAVI, מוצרי PON OTDR שלהם כוללים כעת "תמיכה במפצלים לא מאוזנים" במיוחד כדי לתת מענה לדרישות הבדיקה של ארכיטקטורות ברז מבוזרות.

התיעוד הופך להיות קריטי יותר עם עיצובי ברז מבוזרים. כל מתחם צריך להיות מסומן עם יחס הברז שלו וההפסד האופטי המצטבר עד לאותה נקודה. כאשר טכנאי מגיב לקריאת שירות שנתיים לאחר ההתקנה, הוא צריך להבין במהירות את רמות ההספק הצפויות במיקום זה מבלי לחשב מחדש את כל התקציב מאפס.

עבור מפעילי רשת בארה"ב הרודפים אחר מימון פדרלי,FTTH כפריפרויקטים זכאים לרוב למענקים והלוואות של USDA ReConnect. התוכנית השקיעה יותר מ-5 מיליארד דולר מאז 2018 בהבאת פס רחב לאזורים כפריים מוחלשים. הדרישות הנוכחיות מחייבות יכולת שירות סימטרית של 100 Mbps-נמצאת בהישג יד עבור רשתות GPON או XGS-מעוצבות כהלכה, ללא קשר אם אתה משתמש בארכיטקטורה מאוזנת או לא מאוזנת.

המגבלה העיקרית היא להוכיח שהעיצוב שלך למעשה מספק שירות הולם לכל הנחת מנוי. חישובי התקציב האופטי שלך צריכים להראות מרווח מספיק גם במקומות המרוחקים ביותר. ארכיטקטורה לא מאוזנת לא משנה את דרישות הביצועים הבסיסיות-היא רק משנה את האופן שבו אתה מקצה כוח אופטי כדי לעמוד בהן ביעילות.

אם אתה מתכנן אFTTH כפריהפריסה והמסלולים שלך מראים את דפוסי המנויים המפוזרים והמקובצים האופייניים לאזורים חקלאיים, פיצול לא מאוזן ראוי להערכה רצינית. הפוטנציאל להפחית את עלויות כבלי הסיבים ב-30-50% משפיע ישירות על כדאיות הפרויקט, במיוחד כאשר המקרה העסקי כבר צר.

הדרישות הטכניות אינן אקזוטיות. אתה צריך איכותמפצל PLCרכיבים עם מפרטים מאומתים עבור תצורות מאוזנות ובלתי מאוזנות כאחד. אתה צריך דירוג חיצוני-תיבת FDB/FATמארזים המתאימים לתרחישי ההתקנה שלך. ואתה צריך הנדסת תקציב אופטית זהירה כדי להבטיח שכל מנוי יקבל אות הולם.

מה שעושה את ההבדל בין פריסות כפריות מוצלחות לפריסות כפריות מתקשות הוא בדרך כלל לא הטכנולוגיה-זה אם עיצוב הרשת מסביר את המציאות הכפרית במקום להשתיל הנחות עירוניות לסביבה שונה מהותית.

הצעד הראשון היקר ביותר? מפה את מיקומי המנוי האמיתיים שלך ואת הגיאומטריה של המסלול. הבחירה הנכונה בארכיטקטורה נובעת מניתוח זה, לא מיישום תבנית סטנדרטית. אם אתה ממפה כרגע מסלול כפרי והמתמטיקה לא מסתדרת, שלח לנו את הגיאומטריה של המסלול שלך. אנו יכולים להריץ ניתוח השוואתי מהיר של ארכיטקטורות מאוזנות לעומת לא מאוזנות עבור הפרויקט הספציפי שלך-ללא חיבור.פנה לצוות שלנו-זה בדיוק סוג הבעיה שאנחנו אוהבים לעבוד עליה.

הפניות

פתרונות VIAVI. "בניית סיבים, חלק 3: אישור PON עם ארכיטקטורת מפצלים לא מאוזנת."

מגזין ISE. "פתרונות FTTH לאזורים כפריים."

פיתוח כפרי של USDA. "התחבר מחדש לתוכנית הלוואות ומענקים."

איגוד הסיבים האופטיים. "מפצלי סיבים אופטיים עבור PONs."

כתב ויתור על נתונים

אחוזי חיסכון בעלויות, מפרטים אופטיים ודוגמאות לפרויקטים מייצגים ערכים אופייניים לתעשייה ותרחישים להמחשה. הדוגמה של פרויקט מונטנה משתמשת בדמויות מייצגות המבוססות על דפוסי פריסה כפריים נפוצים. התוצאות בפועל תלויות בגיאומטריית המסלול הספציפית, בהפצת המנויים, בבחירת הרכיבים ובעלויות העבודה המקומיות. יש לאמת ערכי אובדן אופטי מול גליונות מידע של יצרן עבור רכיבים ספציפיים. נתוני המימון של USDA מבוססים על תיעוד רשמי של התוכנית נכון לסוף 2024.