BiDi-lähetinvastaanotinsovellukset: Yksikuituratkaisut nykyaikaisiin verkkoihin

BiDi (Bidirectional) -lähetin-vastaanottimet lähettävät ja vastaanottavat dataa samanaikaisesti yhden kuitunauhan yli käyttämällä kahta eri aallonpituutta ja WDM-tekniikkaa, mikä puolittaa tehokkaasti kuitujen määrän linkkiä kohti.Niitä käytetään laajasti kampuksen runkoyhteyksissä, FTTH-liityntäverkoissa, 5G-etu-/backhaul-linkeissä, metrorengasarkkitehtuureissa ja CCTV-valvontajärjestelmissä. Tässä artikkelissa kerrotaan, kuinka BiDi-yksikuitutekniikka toimii käytännössä, missä se on järkevää ja mitä tulee tarkistaa ennen käyttöönottoon sitoutumista.

 

 

Kuinka BiDi Single Fiber Transmission todella toimii

Tavallinen kaksisuuntainen lähetin-vastaanotin tarvitsee kaksi kuitua-yksi lähettääkseen ja toisen vastaanottamiseen. BiDi-lähetin-vastaanotin romuttaa sen yhdeksi nauhaksi. Keskeinen komponentti on diplekseri, jota joskus kutsutaan WDM-liittimeksi, joka sijaitsee moduulin sisällä ja tekee kahta työtä kerralla: se kytkee paikallisesti generoidun lähetysaallonpituuden kuituun samalla, kun se katkaisee saapuvan vastaanoton aallonpituuden ja ohjaa sen valoilmaisimeen.

TheIEEE 802.3ahspesifikaatiossa määriteltiin alun perin tämä lähestymistapa Gigabit Ethernetille First Mile (EFM) -alueella, jossa käytettiin 1310nm/1490nm aallonpituuspareja yksimuotokuitujen kautta. Siitä lähtien konsepti on skaalautunut korkeampiin tiedonsiirtonopeuksiin. Nykypäivän 10G BiDi SFP+ -moduuleissa käytetään yleisesti 1270nm/1330nm pareja 10–60 km:n tavoittamiseen, kun taas 25G SFP28 BiDi -muunnelmat tukevat jopa 40 km:n etäisyyksiä 5G-mobiililiikenteessä. 100 G:ssä QSFP28 BiDi hyödyntää neljää CWDM-aallonpituutta, jotka on määriteltyITU-T G.694.2(1271, 1291, 1311, 1331 nm) saavuttaaksesi lyhyen-yhdenkuitu-yhteyden datakeskusten sisällä.

Yksi yksityiskohta, joka saa ihmiset kiinni: BiDi-moduuleja on aina käytettävä pareittain. Sivu A lähettää toisella aallonpituudella ja vastaanottaa toisella; B-puoli tekee päinvastoin. Kahden Side A -moduulin asentaminen linkin vastakkaisiin päihin tarkoittaa, että molemmat päät lähettävät samalla aallonpituudella ilman, että vastaanotinta ei ole viritetty havaitsemaan sitä-linkki pysyy pimeänä. Tämä on yleinen käyttöönottovirhe, varsinkin kun asentajat vetävät kaksi identtistä moduulia samasta lokerosta sen sijaan, että tarkistaisivat A/B-tarrat ennen korjausta. Väri-koodaus tai merkinnät puolelle A ja B varastovaiheessa poistaa useimmat näistä ongelmista. Takana olevan mekaniikan ymmärtäminenoptisen linkin moduulin toimintaauttaa estämään tällaisen virheen.

 

Kampus- ja yritysrunkoverkot

Taloudellinen argumentti BiDi-lähetin-vastaanottimille on helpoin nähdä kampusympäristöissä. Harkitse keskikokoista-yliopistoa, jossa on valokuituyhteys kymmeniin rakennuksiin useiden sadan hehtaarin alueella. Jokainen rakennuksen---linkki, joka käyttää tavallisia kaksisuuntaisia ​​lähetin-vastaanottimia, vaatii kaksi kuitunauhaa. Vaihda BiDiin, ja jokainen linkki putoaa yhteen säiettä.

Säästöt kertyvät liitosjohtojen, liitostyön ja kuidun käytön yhteydessä-erityisesti pidemmillä kampusajoilla, joissa putkitilaa on vähän. Tasoituspiste- riippuu linkin pituudesta, moduulin hinnoittelusta ja paikallisista asennuskustannuksista, joten se vaihtelee projektittain. Lyhyemmillä ajoilla, joissa kuitua on runsaasti, dupleksioptiikka voi silti olla yksinkertaisempaa. Mutta kun säikeiden määrä on rajoitettu tai ikääntyvä putki ei kestä enempää kaapelia, BiDi muuttaa taloutta.

Materiaalikustannusten lisäksi vähemmän säikeitä tarkoittaa vähemmän putkien ruuhkautumista, vähemmän liitoksia aiheuttavia liitosvaurioita ja yksinkertaisempaa vianmääritystä. Kampussuunnittelijoille tärkeimmät päätöstekijät ovat nauhan saatavuus, linkin pituus ja optinen budjetti. OpastammeSFP-lähetin-vastaanotintyypit eri nopeuksillakattaa moduulivaihtoehdot, jos tarvitset nopeuden--nopeuden vertailun.

 

 

FTTH ja Broadband Access Networks

Kuitu-ko-kotiin -asennukset ovat luultavasti kuitu-herkin sovellus BiDi-teknologialle. Point{5}}to-FTTH-arkkitehtuureissa jokainen tilaajayhteys vaatii erillisen kuidun optisesta linjapäätteestä (OLT) tiloihin. Sen vähentäminen yhdeksi osaksi BiDi:n avulla vaikuttaa suoraan infrastruktuurikustannuksiin-vaikka tarkat säästöt riippuvat paikallisesta kuidun hinnoittelusta, putkien saatavuudesta ja asennustyön hinnasta.

Useat suuret{0}}kansalliset laajakaistaohjelmat ovat ottaneet käyttöön BiDi:n pääsyn-kerrosyhteyksiin, tyypillisesti käyttämällä 1310nm/1490nm tai 1310nm/1550nm aallonpituuspareja 1G-nopeuksilla. 10G-muunnelmat ovat yhä yleisempiä kaistanleveysvaatimusten kasvaessa. Kustannusetu kuitenkin heikkenee siellä, missä kuitua on jo halpoja ja niitä on runsaasti tai joissa pääsytopologia käyttää PON-verkkoa (passiivinen optinen verkko) pisteestä pisteeseen{10}}arkkitehtuurin sijaan. PON-järjestelmillä on oma aallonpituuden hallinta, eivätkä ne hyödy BiDi-moduuleista samalla tavalla.

 

 

5G Fronthaul ja Backhaul Transport

Tiheissä 5G-rakenteissa BiDi auttaa kahdella käytännöllisellä tavalla: se vähentää säikeiden kulutusta ja leikkaa kaapeleita ruuhkaisissa kanavissa. Kukin soluasema saattaa vaatia useita suuren-kaistanleveyden linkkejä keskitettyjen kantataajuusyksiköiden ja etäradiopäiden välillä, ja kaupunkiasennuksissa kuitukanavatila on usein vaikein rajoite kiertää.

25G SFP28 BiDi -moduulit ovat käytännöllinen vaihtoehto 5G fronthaulille, ja ne tukevat eCPRI- ja CPRI-protokollia, jotka yhdistävät hajautetut yksiköt (DU) radioyksiköihin (RU). 1270 nm/1330 nm aallonpituuspari yksimuotokuidun yli kattaa etusegmenteille tyypilliset 10–20 kilometrin etäisyydet. 10G BiDi SFP+ -moduulit käsittelevät liikennettä pienemmillä bittikohtaisilla kustannuksilla backhaul-aggregoinnissa soluasemilta mobiiliytimeen.

Mikä tekee BiDistä hyödyllisen matkapuhelinoperaattoreille, on kyky käyttää uudelleen olemassa olevaa tummaa kuitua ilman uutta kaapelia. Kuitulaitos, joka alun perin tuki 4G:tä kaksisuuntaisilla yhteyksillä, voi palvella enemmän linkkejä vaihtamalla BiDiin-ei kaivamista, ei sallivia viiveitä. Mutta siinä on saalis: diplekseri lisää lisäyshäviötä, mikä tiukentaa linkin marginaaleja. Etuliikenteen segmenteillä, joissa optinen budjetti on jo tiukka, tarkista tehobudjetti ennen kuin oletetaan, että BiDi toimii samalla etäisyydellä kuin duplex.

Yksi huomionarvoinen käyttöönottomalli: jotkut operaattorit yhdistävät 25G BiDi -etuyhteyden 10G BiDi -takaisinputkeen samassa kuitukimppussa käyttämällä ei--päällekkäisiä aallonpituuspareja (1270nm/1330nm etuyhteydessä, 1490nm/1550nm backhaulissa). Tämä rinnakkaiselo toimii, mutta vaatii huolellista aallonpituuden suunnittelua etukäteen.

 

Metro ja WDM Ring Networks

Pääkaupunkiseudun verkoissa on jatkuva jännitys kapasiteetin kasvun ja kuidun saatavuuden välillä. BiDi sopii luonnollisesti metrorengasarkkitehtuureihin, joissa kukin solmu kuljettaa liikennettä molempiin suuntiin jaetuilla kuitureiteillä.

Metrosovelluksissa, jotka vaativat enemmän kuin yhden BiDi-aallonpituusparin, tekniikka integroituu hyvin passiiviseenCWDM mux/demux-alustat. Useiden BiDi-kanavien päällekkäisyys samalle kuidulle lisää kapasiteettia asteittain ilman uutta kuiturakennetta. Tämä kerrostettu lähestymistapa -BiDi kuidun tehokkuuteen ja CWDM aallonpituuden tiheyteen-voi parantaa kustannustehokkuutta alueellisissa palveluntarjoajissa, vaikka kokonaiskustannukset riippuvat kanavien määrästä, etäisyydestä ja siitä, tarvitsetko vahvistusta.

 

 

Valvonta-, video- ja erikoissovellukset

Tiheät CCTV- ja IP-valvontaasennukset- ovat vähemmän ilmeisiä mutta käytännöllisiä. Suuri kampuksen turvajärjestelmä voi yhdistää 200 tai enemmän IP-kameraa takaisin keskusvideonhallintapalvelimeen. Jokainen kameralinkki on suhteellisen alhainen-kaistanleveys, mutta kuitujen kokonaismäärä kasvaa nopeasti duplex-yhteyksissä.

BiDi SFP -moduulit 1000BASE-BX-nopeuksilla käsittelevät nämä linkit yksittäisissä kuitulangoissa, ja yksipuolinen LC-liitin vie vähemmän paneelitilaa kuin duplex-vaihtoehdot. Digitaalinen videolähetys, teollisuusvalvonta ja korkean-tiheyden kytkin-kytkettävä-kytkimet ahtaissa tiloissa hyötyvät kaikki samasta periaatteesta.

 

Kun BiDi ei ehkä ole paras valinta

BiDi ei ole oikea vastaus jokaiseen linkkiin. Muutamia tilanteita, joissa tavallinen duplex-optiikka voi olla yksinkertaisempaa tai luotettavampaa:

• Kuitua on jo runsaasti.Jos kanavassasi on runsaasti varalankoja, kuitujen säästöt eivät kompensoi korkeampia moduulikustannuksia ja vastaavaa{0}}parin monimutkaisuutta.
• Joukkueet suosivat samanlaista optiikkaa molemmissa päissä.Duplex käyttää samaa moduulia kummassakin päässä. BiDi vaatii puolen A ja puolen B. Tiimille, joilla on rajallinen optinen kokemus, yhtenäinen inventaario vähentää virheitä.
• Pitkät linkit tiukalla optisella marginaalilla.Diplekseri lisää liitoshäviötä. Moduulin maksimaalisen ulottuvuuden lähellä olevilla linkeillä tämä ylimääräinen menetys voi työntää sinut tehobudjetin ulkopuolelle.
• Nykyiset korjauskäytännöt olettavat kaksipuolisuutta.BiDiin siirtyminen tarkoittaa henkilöstön uudelleenkoulutusta ja dokumentaation päivittämistä. Pienillä käyttöönotoilla siirtymäkustannukset eivät välttämättä ole sen arvoisia.
•  

Käyttöönoton tarkistuslista

Tarkista kohde	Miksi sillä on merkitystä	Mitä tarkistetaan
A/B-parien yhteensopivuus	Yhteensopimattomat moduulit ovat yleisin BiDi-vika	Vahvista sivu A toisessa päässä, puoli B toisessa; etiketti ennen toimitusta
Optisen tehon budjetti	Diplexer lisää insertion loss vs. duplex-moduuleja	Laske linkin kokonaisvaimennus; vertaa moduulin spesifikaatioihin
Aallonpituuskonflikti	BiDi-aallonpituudet voivat mennä päällekkäin CWDM/DWDM:n kanssa samassa kuidussa	Tarkista koko kuitupolun aallonpituussuunnitelma
DOM/DDM-tuki	Reaaliaikainen{0}}seuranta SFF-8472:n mukaan havaitsee hajoamisen aikaisin	Tarkista, että moduulit ilmoittavat Tx/Rx-tehon, lämpötilan ja bias-virran
Varasto ja varaosat	Tarvitset sekä A-- että B--puolen varaosia	Varastoi vähintään yksi varapari paikkaa kohden; etiketti selvästi

 

 

Esimerkki: 10G BiDi Link Budget Yli 10 km

Ennen kuin otat BiDin käyttöön missä tahansa linkissä, varmista, että kokonaispolun menetys pysyy moduulin optisen budjetin sisällä. Tässä on toimiva esimerkki 10 Gt:n BiDi SFP+ -moduulista 10 km:n yksimoodi{4}}kuituajossa käyttäen standardiaITU-T G.652Dkuidun parametrit:

Parametri	Arvo	Lähde
Kuituvaimennus (1270nm, 10km)	0,35 dB/km × 10=3.5 dB	G.652D spec, 1310nm ikkuna
Liitin katoaa (2 paria)	0,3 dB × 2=0.6 dB	TIA-568 laatu, LC/UPC
Liitoshäviö (1 fuusioliitos)	0,1 dB × 1=0.1 dB	Tyypillinen fuusioliitos
Diplekserin ylimääräinen häviö (molemmat päät)	~1,0 dB	Moduulin sisäinen, toimittajan tietolehtinen
Arvioitu kokonaishäviö	5,2 dB
Moduulilinkin budjetti (Tx min - Rx herkkyys)	14,0 dB	Tyypillinen 10G BiDi SFP+ -tietolomake
Jäljellä oleva marginaali	8,8 dB

8,8 dB:n marginaali on mukava,-se ottaa huomioon kuidun ikääntymisen, tulevat korjausjatkokset ja liittimen ajan myötä saastumisen. Jos tämä marginaali putoaa alle 3 dB:n, harkitse suurempaa-tehomoduulia tai lyhyempää ulottuvuutta. Diplekserin häviölinja on avainero duplex-budjettiin; tavallinen kaksisuuntainen lähetin-vastaanotin samalla tiedonsiirtonopeudella vaatisi takaisin noin 1 dB tästä marginaalista.

 

 

Usein kysytyt kysymykset