知识点：光分路器

在光网络拓扑结构中，光分路器（分光器）的出现帮助用户最大限度地提高了网络性能。光分路器是一种可以将光信号分解为多路光信号输出的无源光器件，包含一个或两个输入端和多个输出端。当光网络系统需要将光信号进行耦合、分配时，可以采用光分路器来实现。

本文包含以下内容：

一、光分路器工作原理

二、光分路器光衰及计算方法

三、光分路器自身损耗测量

四、光分路器类型：FBT 分路器与 PLC 分路器对比

五、PLC光分路器选择指南：常见封装形式及应用范围

六、光分路器在PON网络中的应用：集中式分布和级联式分布比较

一、光分路器定义及工作原理

光分路器又叫分光器，是一种集成波导光功率分配器件，作用是实现光信号的分路。例如，一个1x4光分路器可以将一路输入光信号等比分成四路输出光信号，并在四个不同的通道内进行传输。如今，光分路器广泛应用在无源光网络（如EPON、GPON、BPON、FTTX、FTTH等）中，发挥了重要作用。

光分路器工作原理

当光信号在单模光纤中传输时，光能量并不能完全集中在纤芯中传播，有少量光能量是通过靠近光纤包层进行传播的。总的来说，当两根光纤纤芯距离足够靠近，一根光纤中传输的光信号就可以进入另一根光纤，也就是光信号可以在这两根光纤中得到重新分配，这也正是光分路器的由来。

例如，一个1x4光分路器可以将一根光纤中的光信号等比分配给四根光纤，其实简单来说就是将1000Mbps带宽平均分配给四个家庭，每个家庭可以使用250Mbps带宽的网络。

二、光分路器光衰多少？如何计算？

?光功率损耗与光分支的数量相关(每次1：2 的分光产生~3.5dB的损耗) 

? 光功率的损耗大小决定了可传输的距离

?带宽 vs. 成本：平均每户的可用带宽取决于光分比的大小，光分比越大则OLT每户分摊成本越低。

众所周知，光分路器最重要的四个参数是：波长、插入损耗、附加损耗以及分光比，但其实光分路器最主要的性能指标是光分路器在特定的分光比下所产生的不同光衰，在分光比不同的情况下，光分路器光衰也会有所不同。那么光分路器光衰如何计算呢？分光器光衰值=发送光功率+附加损耗+插入损耗+裸纤损耗。

1.分光比计算

公式：ki=Pi/SP*100%

其中，Pi为每条光链路所需的驱动功率，SP为激光器所带各光链路的所需驱动功率之和。

注：实际使用中厂家已注明了分光比，如一分二为80%：20%或70%：30%；一分三为70%：15%：15%；一分四为70%：10%：10%：10%。

2.附加损耗计算

在实际操作的过程中，可以进行附加损耗值的测量，只需要按照一定的操作规范进行数值的检测和记录即可， 做好不同链路的分类。

一般1×N 单模标准型分光器损耗如下：

3.插入损耗计算

公式：IL＝-10lg(Po/Pi)

其中，Po是输出端的光功率，Pi是输入端的光功率。

注：公式中Po/Pi相当于分光器的分光比，即：IL＝-10lg(ki)。例如有一分二分光器，为二八分光，即分光比为20％:80％。其20％分光链路插入损耗理论值为-10lg(20%)，大约等于6.99dB。

4.裸纤损耗计算

光纤损耗一般是随着波长加长而减小。实际操作中，这个数值不用计算，有一定的参考标准。要严格参照数值标准，对不同波长的损耗数值进行测量，确定最终的损耗数值。

注：连接器衰耗：一般每个为0.5dB。

三、光分路器损耗如何测量？

上面提到了光分路器损耗的计算方法，那么有人就要问了：光分路器损耗该如何测量呢？首先说明一点，光信号通过光分路器传输时，其损耗值与传输方向无关。无论光信号是从光分路器输入端下行向输出端传输，还是从输出端上行向输入端传输，损耗值在两个传输方向上相同。因此，我们只需测量光分路器一个方向上的损耗值即可。

下面，我们以简单的1x2光分路器为例，测量光分路器下行方向的损耗，如下图所示。首先，用测试光纤跳线连接光源和光功率计，设置参考值，然后使用测试光纤跳线将光源和光分路器的输入端连接以及将光功率计与光分路器的输出端连接，测量第一个输出端口的损耗值，接着用同样的方法测量第二个输出端口的损耗值，最后可通过计算公式得出光分路器的损耗。

同样，测量光分路器上行方向的损耗也可以使用上述方法。不同的是，光源连接的是光分路器的输出端口，光功率计连接的是输入端口，如下图所示。

对于其他1xN光分路器，例如1x32光分路器，也可以使用上述测量方法，我们只需在光分路器的输入端口设置光源，然后使用功率计和测试光纤跳线依次测量每个输出端口的损耗即可。

此外，对于2X2光分路器的损耗测量，上述方法同样适用。首先，测量一个输入端口分别到两个输出端口的损耗值，然后测量另一个输入端口分别到两个输出端口的损耗值。同理，也可以使用这种方法测量2xN光分路器的损耗，不过测量过程较复杂，需要记录的数值较多。

注意：因光分路器在制作过程中会产生附加损耗和连接器损耗等，此测量结果与实际光分路器损耗值会存在细微差别。

四、光分路器类型

光纤分路器按其工作原理分为两种：FBT分路器（融合双锥锥度分路器）和PLC分路器（平面光波路分路器）。

什么是PLC分路器？

PLC分路器工作原理

PLC分路器是基于平面光波电路技术。它包括三层：基板、波导和盖子。波导在允许特定百分比的光通过的分裂过程中起着关键作用。所以信号可以被均分。此外，PLC分路器有多种分路比可供选择，包括1:4、1:8、1:16、1:32、1:64等。它们也有多种类型，下表显示了PLC分路器的优缺点。

什么是 FBT 分路器？

FBT分路器工作原理

FBT分路器是基于传统技术，从光纤侧面将多根光纤焊接在一起。纤维通过加热对准特定位置和长度。由于熔接的光纤非常脆弱，它们受到由环氧树脂和二氧化硅粉末制成的玻璃管的保护。然后用不锈钢管覆盖内玻璃管并用硅密封。随着技术的不断发展，FBT分离器的质量非常好，可以以具有成本效益的方式应用。下表显示了 FBT 分路器的优缺点。

FBT 分路器与 PLC 分路器：有什么区别？

1. 工作波长

FBT分光器只支持三种波长：850nm、1310nm、1550nm，这使得它无法在其他波长上工作。PLC分光器可以支持从1260到1650nm的波长。波长可调范围使PLC分光器适用于更多应用。

2.分割比例

分光比由光缆分路器的输入和输出决定。FBT分路器的最大分路比高达1:32，这意味着一次或两路输入最多可以分成32根光纤的输出。然而，PLC 分路器的分路比高达 1:64 - 一个或两个输入，最大输出为 64 根光纤。另外FBT分路器是可定制的，特殊型号有1:3、1:7、1:11等。但PLC分路器是不可定制的，只有1:2、1:4、1等标准版本:8、1:16、1:32 等等。

3. 每个分支的不对称衰减

FBT分路器处理的信号，由于缺乏对信号的管理，不能均匀分流，影响传输距离。但是PLC分路器可以支持所有分支的分路比相等，这样可以保证更稳定的光传输。

4. 故障率

FBT 分路器通常用于需要少于 4 个分路器的分路器配置的网络。分裂越大，失败率越大。当其分流比大于1：8时，会出现更多的错误，导致更高的故障率。因此，FBT 拆分器更受限制于一个耦合中的拆分数量。但PLC分路器的故障率要小得多。

5. 温度相关损失

在某些区域，温度可能是影响光学元件插入损耗的关键因素。FBT分流器可在-5至75℃温度下稳定工作。PLC分路器可以在-40到85℃的更宽温度范围内工作，在极端气候地区提供相对较好的性能。

6. 价格

由于PLC分路器的制造工艺复杂，其成本普遍高于FBT分路器。如果您的应用简单且资金短缺，FBT 分流器可以提供高性价比的解决方案。

五、PLC光分路器选择指南：常见封装形式及应用范围

裸纤光分路器

裸纤分路器是在FTTX项目最简单和最常用的PLC光分路器，这种类型的PCL分路器在所有的末端上都留有光纤。因此，网络工程师可根据应用自由拼接。同时，裸纤式PCL分路器在布线过程中只需要占用少量空间。因而可以将其安装在光纤熔接盒内，为FTTH提供分布信号。

微型钢管式PLC 光分路器
一个钢管式PLC光分路器看起来像一个裸纤分路器。与裸纤式分路器的主要区别是，钢管式PLC光分路器使用一个紧凑的不锈钢管封装，通常与光纤连接器端接。许多裸纤光分路器也使用不锈钢管封装的芯片，下图片显示了一个1:8的裸纤分路器(左侧)和1:8的钢管式PLC光分路器(右侧)。

微型插片式PLC光分路器
微型插片式PLC光分路器是目前广泛使用的FTTx项目，特别是在FTTx网络用户的分布。在空间要求低的情况下，微型插片式PLC光分路器可提供快速安装，有助于FTTS项目部署。下图显示了一个微型插片式PLC光分路器的基本应用。输入和输出尾纤很容易直接与这一无源器件连接。

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。输入端光纤和 输出端光纤在由石英基底制作的一层分光波导上，可提供更容易和更灵活的布线。除了提供可靠的保护，ABS盒式PLC光分路器也可以安装在各种配线柜或机箱内。在一个标准的19英寸机架单元中安装一个ABS盒式PLC光分路器是非常普遍的。下图为一个1:8的LC / UPC ABS PLC光分路器的细节。

带分支器PLC光分路器
带分支器PLC光分路器一般采用0.9mm紧包光纤，增加了与PLC芯片相连接的分支带状光纤的长度。这款光分路器的适配器具有多种分光比，能够满足用户需要不同类型分路器的要求。下图为一个1:8扇出PLC光分路器是SC/PC连接器。
LGX盒式PLC光分路器

LGX盒式PLC光分路器看起来像一个MTP配线盒，它将整个PLC光分路器放在一个金属盒内，将其嵌在面板上的分配光纤和光纤适配器的输入光纤隔离开。下图显示了一个1:8 SC/PC航箱PLC光分路器的细节。LGX PLC光分路器可单独或安装在标准机架单元或纤维外壳更好的布线。

托盘式PLC光分路器
托盘式PLC光分路器使用了一个节省空间的封装形式，可更好地管理电缆。然而，它采用国际19英寸设计可部署在ODF，进行良好的电缆管理和信号传输。该设计对托盘式PLC光分路器的端口进行了清晰的标记，可以减少错误连接所造成的故障。下图为托盘式PLC光分路器。

机架式PLC光分路器
机架式PLC光分路器的设计满足了高密度数据中心或服务器室的要求。它可以牢固地安装在数据中心或服务器机架上。多个端口可以加在PLC光分路器上，它是一种高密度布线的理想解决方案。飞速光纤（http://Feisu.com）的PLC光分路器可在1U 19英寸机架上可以提供多达64个端口。下面的图片显示了一个1:8机架安装PLC光分路器的细节。

六、光分路器在PON网络中的应用

光分路器是无源光网络（PON）系统中的核心光学器件，广泛应用在光纤到户（FTTH）中，它在FTTH网络中有两种不同的分布方式：集中式分布和级联式分布。

集中式分布

集中式分布是指光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）之间的光分路器是并行的，基本表现形式为“OLT→光分路器→ONU”，其中光分路器的分光比通常是1:32。在集中式分布中，光分路器集中分布在光纤配线箱内，并通过单根光纤直接与中心局端的OLT连接，另一端则通过多根光纤与用户端的多个ONT连接。它的使用一般分为四种情况：

1.放置在局端机房；

2.放置在小区机房；

3.放置在小区光交接箱内；

4.直接放置在楼道。

集中式分布具有灵活性高、成本低和维护方便等优点，一般适合用在用户较集中的市中心或城镇。

级联式分布

级联式分布是指光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）之间的光分路器是级联的，基本表现形式为“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。在级联式分布中，光分路器1通常安装在中心局端附近，光分路器2通常安装在用户端附近，如楼道内。它的使用一般分为三种情况：

1.一级光分路器放置在局端机房，二级光分路器放置在小区光交接箱内；

2.一级光分路器放置在小区机房，二级光分路器放置在小区光交接箱内；

3.一级光分路器放置在小区光交接箱内，二级光分路器放置在楼道。

级联式分布具有用户接入成本低、分光比可灵活调整等优点，一般适合用在用户较分散的村落。

光纤分路器可以放置在基于 PON 的 FTTH 网络的不同位置，这涉及在 FTTH 网络的分布部分使用集中式（单级）或级联式（多级）分路配置。事实上，这两种方法都有各自的优点和缺点。那么你应该部署哪一个呢？下面将探讨集中式分布和级联式分布之间的比较。

集中式分布网络

集中式分布一般采用1:64的组合分路比，局端1:2分路器，机柜1:32。这些单级光纤分路器可以放置在网络中的多个位置或安装在中心位置。但在大多数情况下，集中式光纤分路器放置在外部设备 (OSP) 中，以减少所需的总光纤量。中心局 (CO) 中的 OLT（光线路终端）有源端口将连接/拼接到离开 CO 的光纤。该光纤通过不同的封闭装置到达通常放置在机柜中的光纤分路器的输入端口。该光纤分路器的输出端口进入FTTH分配网络，通过不同的封闭装置和称为 ONT（光网络终端）的室内/室外终端盒到达潜在客户的家中。因此，在这种集中式拆分拓扑中，PON 将一个 OLT 端口连接到 32 个 ONT。

集中式分路

级联式分布

与集中式分路拓扑不同，级联式分路方法在中心局没有光纤分路器。OLT 端口直接连接/拼接到外部植物光纤。第一级分流器（1:4 或 1:8）安装在离中心办公室不远的封闭处。第一级光纤分路器的输入与来自中心局的 OLT 光纤相连。第二级光纤分路器（1:16 或 1:8）位于终端盒中，非常靠近客户所在地，每个分路器覆盖 8 到 16 个家庭。这些 PON 分路器的输入是来自上述第一级分路器输出的光纤。

级联式分路

FTTH-PON 网络中的集中式分路与级联式分路

从上面对集中式分路和级联式分路网络的介绍可知，在集中式分路网络中，所有的PON分路器都位于一个闭包中，这将最大限度地提高OLT的利用率，并为故障排除提供单点接入。但由于分光器必须通过单独的接头或连接器端接到客户，分配电缆的成本将非常高。

在级联式分路中，PON 分路器位于两个或多个不同的闭合装置中，这将最大限度地减少需要部署以提供服务的光纤数量。但这可能会导致 OLT PON 端口的使用效率低下，并且可能会增加客户的测试和开通时间。

如何在集中拆分与级联式分路之间进行选择？

除了集中式分路与级联式分路两种部署方法之间的差异信息外，这里还有一些关于如何决定选择哪一种的提示。FTTH 网络架构将取决于多种因素，包括您的预算和预期的未来可扩展性。

此外，客户群的密度也是最重要的决定因素之一。在城市地区，分布式拆分将是快速扩展和连接许多用户的最佳选择。另一方面，考虑到农村或人口较少地区的灵活性，集中拆分更好。

相关推荐：

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范