BiDi aplikace transceiveru: Jednovláknová řešení pro moderní sítě

BiDi (obousměrné) transceivery vysílají a přijímají data současně přes jedno vlákno vlákna pomocí dvou různých vlnových délek a technologie WDM, čímž se efektivně snižuje počet vláken na spoj na polovinu.Jsou široce používány v páteřních připojeních kampusů, přístupových sítích FTTH, 5G fronthaul/backhaul spojích, architekturách metra a CCTV sledovacích systémech. Tento článek vysvětluje, jak technologie BiDi single fiber funguje v praxi, kde má smysl a co je třeba zkontrolovat před nasazením.

 

 

Jak BiDi jednovláknový přenos ve skutečnosti funguje

Standardní duplexní transceiver potřebuje dvě vlákna-jedno pro odesílání a jedno pro příjem. BiDi transceiver to sbalí do jediného vlákna. Klíčovou komponentou je diplexer, někdy nazývaný WDM vazební člen, který je umístěn uvnitř modulu a vykonává dvě úlohy najednou: připojuje lokálně generovanou vysílací vlnovou délku k vláknu, přičemž odděluje příchozí přijímací vlnovou délku a směruje ji do fotodetektoru.

TheIEEE 802.3ahspecifikace původně definovala tento přístup pro gigabitový Ethernet v první míli (EFM), využívající páry vlnových délek 1310nm/1490nm přes jedno-vlákno. Od té doby se koncept rozšířil na vyšší datové rychlosti. Dnešní moduly 10G BiDi SFP+ běžně používají páry 1270nm/1330nm pro dosah 10–60 km, zatímco varianty 25G SFP28 BiDi podporují vzdálenosti až 40 km pro mobilní přenos 5G. Při 100G využívá QSFP28 BiDi čtyři vlnové délky CWDM definované vITU-T G.694.2(1271, 1291, 1311, 1331nm) k dosažení krátkého-jednovláknového připojení{5}}v datových centrech.

Jeden detail, který lidi zaskočí: BiDi moduly musí být vždy rozmístěny ve spárovaných párech. Strana A vysílá na jedné vlnové délce a přijímá na druhé; Strana B dělá opak. Instalace dvou modulů strany A na opačné konce spojení znamená, že oba konce vysílají na stejné vlnové délce, aniž by přijímač naladil, aby to detekoval-spojení zůstane tmavé. Toto je běžná chyba nasazení, zvláště když instalátoři vytáhnou dva identické moduly ze stejného zásobníku namísto kontroly štítků A/B před opravou. Barevné-kódování nebo označení strany A a strany B ve fázi skladu většinu těchto problémů eliminuje. Pochopení mechaniky za tímprovoz modulu optického spojepomáhá předcházet tomuto druhu chyb.

 

Kampusové a podnikové páteřní sítě

Ekonomický argument pro biDi transceivery je nejsnáze vidět v prostředí kampusu. Představte si středně- velkou univerzitu s optickým připojením k desítkám budov rozložených na několika stovkách akrů. Každé propojení-do{4}}budovy, které používá standardní duplexní transceivery, vyžaduje dvě vlákna. Přepněte na BiDi a každý odkaz klesne na jeden řetězec.

Úspory se sčítají u propojovacích kabelů, spojování a využití vláken-zejména na delších kampusech, kde je málo místa pro vedení. Bod zlomu-závisí na délce propojení, ceně modulu a místních instalačních nákladech, takže se liší projekt od projektu. Na kratších trasách, kde je dostatek vláken, může být duplexní optika stále jednodušší. Ale když je počet pramenů omezený nebo stárnoucí vedení nemůže pojmout více kabelu, BiDi mění ekonomiku.

Kromě nákladů na materiál znamená méně pramenů menší zahlcení vedení, méně spojů způsobujících ztrátu vložení a jednodušší řešení problémů. Pro plánovače kampusů jsou hlavními rozhodovacími faktory dostupnost vlákna, délka spojení a optický rozpočet. Náš průvodce poSFP typy transceiverů s různými rychlostmipokrývá možnosti modulu, pokud potřebujete porovnání rychlosti-podle{1}}rychlosti.

 

 

FTTH a širokopásmové přístupové sítě

Implementace Fiber-to{1}}do-domácnosti jsou pravděpodobně nejcitlivější aplikace pro technologii BiDi-. V architektuře point{5}}to{6}}point FTTH vyžaduje každé připojení předplatitele vyhrazené vlákno od terminálu optické linky (OLT) do areálu. Snížení tohoto počtu na jeden řetězec pomocí BiDi má přímý dopad na náklady na infrastrukturu-, ačkoli přesné úspory závisí na místních cenách optických vláken, dostupnosti vedení a sazbě práce při instalaci.

Několik velkých{0}}národních širokopásmových programů přijalo BiDi pro připojení-obousměrné vrstvy, obvykle využívající páry vlnových délek 1310nm/1490nm nebo 1310nm/1550nm při rychlostech 1G. 10S rostoucími požadavky na šířku pásma jsou stále častější varianty G. To znamená, že cenová výhoda slábne tam, kde je vlákno již levné a bohaté, nebo tam, kde přístupová topologie používá PON (pasivní optickou síť) spíše než architekturu typu point{9}}to{10}}. Systémy PON mají vlastní řízení vlnové délky a nevyužívají moduly BiDi stejným způsobem.

 

 

5G Fronthaul a Backhaul Transport

V hustých sestavách 5G pomáhá BiDi dvěma praktickými způsoby: snižuje spotřebu pramenů a snižuje objem kabelů v přeplněných kanálech. Každá buňka může vyžadovat vícenásobné-pásmové spojení mezi centralizovanými jednotkami v základním pásmu a vzdálenými rádiovými hlavicemi a v městských aplikacích je často nejobtížnějším omezením, které lze obejít, prostor pro optické kanály.

25G SFP28 BiDi moduly jsou praktickou možností pro 5G fronthaul, podporují protokoly eCPRI a CPRI, které spojují distribuované jednotky (DU) s rádiovými jednotkami (RU). Pár vlnových délek 1270nm/1330nm přes jednorežimové vlákno pokrývá vzdálenosti 10–20 km typické pro segmenty fronthaul. Pro agregaci backhaul z buněčných lokalit do mobilního jádra zvládají 10G BiDi SFP+ moduly provoz s nižšími náklady na bit.

To, co dělá BiDi užitečným pro mobilní operátory, je možnost opětovného použití stávajícího tmavého vlákna bez natahování nového kabelu. Závod na výrobu optických vláken, který původně podporoval 4G s duplexním připojením, může obsluhovat více spojení přechodem na BiDi-bez rýhování, bez povolení zpoždění. Má to ale háček: diplexer přidává ztrátu vložení, která zužuje okraje spojů. Na fronthaul segmentech, kde je rozpočet na optiku již napjatý, ověřte rozpočet energie, než předpokládejte, že BiDi funguje na stejnou vzdálenost jako duplex.

Jeden vzor nasazení, který stojí za zmínku: někteří operátoři spárují 25G BiDi fronthaul s 10G BiDi backhaul na stejném svazku vláken pomocí -nepřekrývajících se párů vlnových délek (1270nm/1330nm pro fronthaul, 1490nm/1550nm pro backhaul). Tato koexistence funguje, ale vyžaduje pečlivé plánování vlnové délky dopředu.

 

Metro a WDM kruhové sítě

Metropolitní sítě čelí neustálému napětí mezi růstem kapacity a dostupností vláken. BiDi přirozeně zapadá do architektury okruhu metra, kde každý uzel prochází provoz v obou směrech na sdílených optických trasách.

Pro metro aplikace vyžadující více než jeden pár biDi vlnových délek se tato technologie dobře integruje s pasivnímiPlatformy CWDM mux/demux. Překrývání více kanálů BiDi na stejné vlákno postupně zvyšuje kapacitu bez nové konstrukce vlákna. Tento vrstvený přístup-BiDi pro efektivitu vláken plus CWDM pro hustotu vlnových délek-může zlepšit nákladovou efektivitu pro regionální poskytovatele služeb, ačkoli celkové náklady závisí na počtu kanálů, vzdálenosti a na tom, zda potřebujete zesílení.

 

 

Sledování, video a specializované aplikace

Instalace CCTV a IP dohledu s vysokou{0}}hustotou jsou méně zřejmým, ale praktickým případem použití. Velký kampusový bezpečnostní systém může připojit 200 nebo více IP kamer zpět k centrálnímu serveru pro správu videa. Každé spojení s kamerou má relativně malou-šířku pásma, ale celkový počet vláken se u duplexních připojení rychle sčítá.

Moduly BiDi SFP při rychlosti 1000BASE-BX zvládají tato propojení na jednovláknových vláknech a simplexní LC konektor zabírá méně místa na panelu než duplexní alternativy. Vysílání digitálního videa, průmyslové monitorování a propojení přepínačů-na{5}}s vysokou hustotou-na{5}}ve stísněných prostorách využívají stejný princip.

 

Když BiDi nemusí být nejlepší volbou

BiDi není správná odpověď pro každý odkaz. Několik situací, kdy může být standardní duplexní optika jednodušší nebo spolehlivější:

• Vláknina je již hojná.Pokud má vaše vedení dostatek náhradních pramenů, úspory na vláknech nevykompenzují vyšší náklady na modul a odpovídající-složitost inventáře párů.
• Týmy preferují stejnou optiku na obou koncích.Duplex používá na obou koncích stejný modul. BiDi vyžaduje stranu A a stranu B. Pro týmy s omezenými optickými zkušenostmi snižuje jednotný inventář chyby.
• Dlouhé články s těsným optickým okrajem.Diplexer přidává vložný útlum. Na spojích v blízkosti maximálního dosahu modulu vás tato ztráta navíc může vytlačit mimo energetický rozpočet.
• Stávající záplatovací konvence předpokládají duplex.Přechod na BiDi znamená přeškolení zaměstnanců a aktualizaci dokumentace. U malých nasazení se náklady na přechod nemusí vyplatit.
•  

Kontrolní seznam nasazení

Zkontrolujte položku	Proč na tom záleží	Co ověřit
Párování A/B	Neodpovídající moduly jsou nejčastějším selháním BiDi	Potvrďte stranu A na jednom konci, stranu B na druhém; štítku před odesláním
Rozpočet optického výkonu	Diplexer přidává vložný útlum vs. duplexní moduly	Vypočítejte celkový útlum linky; porovnat se specifikací modulu
Konflikt vlnových délek	BiDi vlnové délky se mohou překrývat s CWDM/DWDM na stejném vláknu	Zkontrolujte plán vlnových délek pro celou dráhu vlákna
Podpora DOM/DDM	Monitorování v reálném čase{0} na SFF-8472 zachytí degradaci brzy	Ověřte, že moduly hlásí Tx/Rx výkon, teplotu a předpětí
Inventář a náhradní díly	Potřebujete náhradní díly na straně A- i na straně B-	Zásobte alespoň jeden náhradní pár na místo; jasně označit

 

 

Příklad: Rozpočet 10G BiDi Link nad 10 km

Před nasazením BiDi na jakékoli spojení ověřte, že celková ztráta trasy zůstává v rámci optického rozpočtu modulu. Zde je zpracovaný příklad pro 10G BiDi SFP+ modul na 10 km jedno-vláknové trase s použitím standardníhoITU-T G.652Dparametry vlákna:

Parametr	Hodnota	Zdroj
Útlum vlákna (1270nm, 10km)	0,35 dB/km × 10=3.5 dB	Specifikace G.652D, 1310nm okno
Ztráta konektoru (2 páry)	0,3 dB × 2=0.6 dB	Třída TIA-568, LC/UPC
Ztráta spoje (1 fúzní spoj)	0,1 dB × 1=0.1 dB	Typický fúzní spoj
Nadměrná ztráta diplexoru (oba konce)	~1,0 dB	Modul interní, podle datového listu dodavatele
Celková odhadovaná ztráta trasy	5,2 dB
Rozpočet propojení modulu (citlivost Tx min na Rx)	14,0 dB	Typický datový list 10G BiDi SFP+
Zbývající rozpětí	8,8 dB

Marže 8,8 dB je pohodlná-, zohledňuje stárnutí vláken, budoucí spoje při opravách a kontaminaci konektorů v průběhu času. Pokud tato rezerva klesne pod 3 dB, zvažte modul s vyšším-výkonem nebo variantu s kratším dosahem. Ztrátová linka diplexoru je klíčovým rozdílem od duplexního rozpočtu; standardní duplexní transceiver se stejnou datovou rychlostí by získal zpět zhruba 1 dB této rezervy.

 

 

Často kladené otázky