2011年,是我国的FTTH建设大年。光缆使用量占据全球60%,现场连接器占到全球使用量的70%,保守估计全国成端使用量达到2000万只。作为处于物理光网络的最后一个连接节点,现场连接器业已成为主流成端技术。福耶?祸耶?一时我们还难下定论,但可以肯定的是:这个带有一定技术门槛,但技术领域又相对单一(机械)的新兴子领域,近两年来可谓招蜂引蝶,稍有嗅觉的小资本纷纷蜂拥而至。但风险也是“随风潜入夜”,为我国的FTTH网络带来无穷的隐患,无声地布下地雷阵。
非预置光纤现场连接器大行其道原因何在?
最让光通信行业者觉得不可思议的是,所谓非预置型现场连接器(俗称直通型现场连接器)居然进入我国行业标准!在网络建设中更是大行其道,究其原因,有以下两点:
首要原因在于国内厂家的认识局限,我们研究光连接器的历史发现,我国从来就没有一个光连接器的真正发明,光连接器从70年代爱立信的熔接到法国人发明机械V槽连接,到80年代日本NTT突破性的FCSC连接器,再到国际上已处于主导的美国LUCENT发明的LC连接器,均未见我国身影。光连接器本质还是一个光学器件,我国厂家长期定位在生产组装,导致厂家潜意识里认为光连接器是个纯机械产品。
大家耳熟能详的光连接器的插损和回损竟然在我国业内理解不深入,不全面,特别是回波损耗更是被人忽视。国内现场连接器的设计和生产厂家意识不到回波损耗的意义,直接导致“无视”回波损耗,甚至为企业之利,攻击预置型现场连接器用于折射率补充的技术。
我国现场连接器和冷接子研发历程,国内最早从事现场连接器研发的是武汉邮电科学院然后是南京普天和同星光电,它们早期均受困于国内基础工业,材料和亚微米机械加工技术,研发进度缓慢;
国内部分小机械厂家在和这些公司合作工作中,捕获到市场信息,直接跳过技术瓶颈—预置光纤和工程光纤在V槽中的对接,开发出“非预置”现场连接器。非预置就是将光纤直接穿越连接器,在陶瓷端面对齐,然后压紧光纤。
“非预置”现场连接器的本质就是一个被运维使用了数十年的裸纤适配器,其技术本质就是利用陶瓷插芯的高精密内孔来限位光纤,这种利用陶瓷插芯来限位光纤的技术绝对是多快好省的技术,但有几个问题无法规避:
光纤在陶瓷插芯中没有固定,(常规的尾跳纤,光纤是被用胶固化在插芯中的)这势必导致光纤有微小的自由度,这如何保证要求光纤的稳定对中呢?
端面没有研磨,光纤对中要求的机械几何尺寸没有保证,就是我们平常所说的3D指标没有保证,单纯依靠切割刀切割的光纤端面无法保证光纤耦合效率。
回波无保证,切割的光纤端面会极大增加的菲涅尔反射,使通讯线路中的回波损耗增大上万倍,严重影响到光端机激光器的发射信号,损害通讯质量,降低网络覆盖距离。
非预置光纤现场连接器是在光学原理都没弄清楚的情况下,利用关注度不对称,忽悠了全国运营商。
非预置光纤现场连接器在国内大行其道的第二个重要原因在于运营商对CAPEX的过度关注,加上项目建设的紧迫性,对处于PON网络中重要的现场连接器甄选不严,重视不够;
发达主流国家采用的预置光纤来连接器,性能优异,但成本过高,运营商为降低CAPEX急需大量采用低成本的现场连接器。历史的机遇给了非预置型现场连接器这个黄金般得窗口。单这种忽略处于下级OPEX的建设模式,最终会导致很高中国FTTH运营成本。
根据在工信部质检中心实际检测及各地运营商招标测试及实际应用情况,出现质量问题的较多的产品就有光纤现场连接器。中国电信科技委主任韦乐平曾表示:“本以为FTTH能节省维护成本,谁知OPEX不降反升。现在看来,中国电信的FTTH质量问题太多,而且极大部分问题都出在ODN上。”
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我国现场连接器综合风险分析
事实上,我国现场连接器的问题不仅仅是错误的选择了非预置光纤现场连接器的问题,近年各厂家陆续推出的预置光纤现场连接器的问题也不少。
1.产品性能参差不齐故障率高
故障率高的根本原因在于现场连接器的核心V槽精度不要导致,虽然我国各生产厂家陆陆续续学习到美国日本V槽的材料和机械成型技术,并掌握和核心的工艺技术,但依然不能像日本住友等厂家研发自己的V槽材料和成型零件的注塑设备的深度,市面常规的材料和成型设备是0.01mm米级的设备,在制造亚微米级别的的V槽零件时,是无法保证批量的稳定性的。这种不稳定性注定现场连接器在工程网络中的高故障率。
2.使用寿命短,可靠性低。
国内V槽均采用了塑料材料,普通的塑料材料的蠕变特性和吸水性都将在时间轴上反映出V槽尺寸的变化,这种变化将累计应力,改变光纤对中耦合,使光学性能异化。所以笔者在日本参观拜访时,发现他们最关注现场连接器的是材料可靠性,对V槽零件的塑料材料的研究是现场连接器的核心。网络管道是运营商最重要的资产,NTT明白现场连接器可靠性和寿命的重要型,对基础材料的验证性研究的极端重视就不难理解。
3.损耗大,缩短覆盖距离。
现场连接器的“营销数据实验数据厂家自测数据工程数据”相差悬殊,现场连接器的名称里就要“现场”两字,所以工程数据是我们考核的标准,现实是我国的现场连接器工程数据很差,很多达到了1dB以上,严重的缩短了PON的传输距离,增大了网络建设成本。
4.有标准没规范,没定义到快接真正的内涵,工程性定义太少,导致运营商工程困难,操作很难统一规范。
5.我国对信息面板制定规范时,时间局促,对采用86标准有稍许不完善的地方。
美国和日本都有鉴于光纤弯曲的特殊性,采用了与电(强电和弱点)不同的规范,我国FTTH和电信息插座采用了和电相同的86标准,导致现场连接器在皮线上成端后,盘存空间异常局促,很难保证有一个合理的弯曲半径,加上我国皮线所用的塑料材料较差,将很难保证现场连接器皮缆的30年使用寿命,给FTTH带来质量隐患。
适应PON技术演进的现场连接器技术
1.现有PON不能满足未来对带宽的需求,EPONGPON仅仅能提供2G的带宽,未来三网融合带来的IPTVHDTV大型互联网游戏以及物联网的接入,光传感光网络监控……带宽需求每5年将增加一个量级。根据中期预测,每户带宽将达到100M。代表下一代PON的接入技术的WDM-PONNGPON的运用会增加。
2.下一代PON的演进呈现四个特点:
高速率,10G甚至更高;
大分光比1:1281:256的分路器将用于PON网络中;
多波长,WDM-PON的介入,将会在PON中引入波分的器件。
我们知道网络的“云管端”的观念,其中“管”是运营商最宝贵的资源,管道很难建设,这涉及到市政街道城管物业住户多层级的交涉沟通;也涉及到光缆无源器件配线架等多个类型的厂家供应;还涉及到复杂的工程设计规划和施工,是运营商最头疼的问题。两端设备容易建设,特别是局端设备升级更换很容易。
3.下一代PON的演进对现场连接器的要求
支持PON网络技术的演进,要求更高的稳定性和寿命,现场连接器处于PON网络管段的最末端,最分散,量却是最大,是管道建设中的难点,下一代PON的演进要求网络管道能平滑过渡,特别是处于网络末梢的现场连接器不能更换,否则将带来最大的工程施工点。
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更低的损耗,PON网络的演进对大分光比分路器的导入和AWG的使用,将是PON功率预算更一步精确,功率预算更紧张,现场连接器必须提供更低的损耗。
回波损耗要求将放到更重要的位置,PON网络的演进的推动在于提供更多服务更完美的用户体验,无论是HDTV还是在线大型游戏都需要高拼字的视频业务。回波损耗恰恰是影响视频业务的主因。可以预见,非预置型现场连接器将在下一代PON的演进中无发承担性能的要求。
防护要求的增加,这如同E2000发明的使命一样,为应对高功率传输,特别设计高清洁密封的设计,现场连接器使用的场景更为多样化,环境更为恶劣,加上预置光纤采用的折射率补偿凝固胶对纯净度得要求,未来的PON网络对现场连接器的防护要求会越来越高。
应对现场连接器危机的策略
通过我国现场连接器的危机分析,以及PON技术演进对现场连接器的要求,我们应对现场连接器危机的策略变得清晰起来。幸运的是,国内部分厂家如上海同星南京普天深圳日海开始系统思考应对我国现场连接器危机应对策略。
1.对操作,工具进行规范,加入操作规范的定义,清晰工程界面。
2.从对简单表征光学因子的关注转移到对可靠性的关注,特别是产品寿命试验的要求。
3.多种接入技术的引入。
毛谦在面对我国现场连接器的乱局时讲过:“快速连接器作为一种应急抢修的措施,不失为快速部署的手段;但考虑到复杂的施工环境条件要求,运营商应该因地制宜地考虑多种工程手段。”
从上表可以看出,不同入户光缆成端技术中,预置光纤现场连接器和皮线尾缆是最佳的技术选择,单皮线尾缆存在浪费光缆的致命缺点,给国家资源带来无法解释的浪费,大规模采用将背负历史的压力。当FTTH用户密度较低,如乡村和别墅区,浪费光缆相对不集中的区域,有一定的市场空间。
熔接型现场连接器性能优异,但处理熔接后的光纤保护问题一直很困难,对操作规范要求很高,这又恰恰是我国的弱项,估计大规模推广很困难,但在解决高端客户的高性能需求时可有用户之地。
毫无疑问,在当前可预期的时间内,预置光纤型现场连接器是FTTH最佳的光缆成端技术,性能操作成本最为平衡的一种技术,这也是为何美国康宁销售5000万只预置光纤型现场连接器的原因所在,是美国日本等发达国家基本在主推的技术方案。
为应对PON的技术演进,满足未来高速率多业务需求,必须提高快接的技术标准,特别是回波损耗和光纤端面几何尺寸的标准,通过标准筛选掉不成熟和落后的技术,为我国网络管道建设打下夯实的基础。