Światłowód jednonitkowy: kiedy stosować optykę BiDi, kiedy nie i jak wybrać odpowiednią parę

Światłowód jednoniciowy to metoda transmisji światłowodowej, która przenosi zarówno ruch nadawczy, jak i odbiorczy na jednym włóknie optycznym zamiast zwykłych dwóch żył. W sieciach Ethernet prawie zawsze wykorzystuje się do tego transceivery BiDi, czasami nazywane dwukierunkowymi lub jedno-jednowłóknowymi modułami SFP.

Jeśli potrzebujesz wersji krótkiej: światłowód jednożyłowy ma sens, gdy brakuje rdzeni światłowodowych, gdy ciągnięcie nowego kabla przez kanał lub przez kampus jest drogie lub gdy wynajęta para ciemnych włókien została już zerwana. Nie jest to właściwa opcja domyślna w przypadku-nowego okablowania strukturalnego i jest karą dla każdego zespołu, który przed złożeniem zamówienia nie dopasuje dokładnie długości fal, budżetu optycznego i kompatybilności przełączników.

W tym przewodniku opisano, jak technologia faktycznie działa na światłowodzie, kiedy wybrać ją zamiast światłowodu dupleksowego, gdzie zwykle zawodzi w terenie, a także dokładne kontrole, które inżynier powinien przeprowadzić przed zakupem pary BiDi SFP lub SFP+.

Co to jest włókno jednoniciowe?

Światłowód jednożyłowy, czasami nazywany transmisją jednożyłową- lub transmisją światłowodową simpleksową, wykorzystuje jedno włókno optyczne do jednoczesnego przesyłania ruchu w obu kierunkach.

Tradycyjne łącze światłowodowe typu duplex wykorzystuje dwie żyły: jedno włókno transmituje, drugie odbiera. Jednoniciowe łącze światłowodowe zastępuje tę parę jedną nicią, oddzielając dwa kierunki w domenie długości fali zamiast w domenie przestrzennej. Jeśli na każdym końcu znajdują się odpowiednie transceivery,-dupleksowe łącze Ethernet działa w pojedynczym włóknie fizycznym.

Klasycznym opublikowanym przykładem jest interfejs 1000BASE-BX-D/U zdefiniowany w standardzie IEEE 802.3ah: jeden koniec transmituje przy 1490 nm i odbiera przy 1310 nm, podczas gdy drugi koniec transmituje przy 1310 nm i odbiera przy 1490 nm. Podstawowe wymagania dotyczące warstwy fizycznej można przeczytać w plikuStandard Ethernet IEEE 802.3.

Włókno jednoniciowe vs włókno Simplex vs włókno Duplex

Te trzy terminy są stale mylone, szczególnie w przypadku biletów zakupowych.

• Włókno Simplexodnosi się do kabla, który fizycznie zawiera jedno pasmo światłowodu, zwykle z pojedynczym złączem LC, SC lub FC na każdym końcu.
• Włókno dwustronneodnosi się do kabla zawierającego dwie żyły światłowodowe, zwykle zakończone złączem parowym.
• Włókno jednonicioweopisuje metodę transmisji: jedna żyła przenosząca oba kierunki, niezależnie od tego, czy leżący pod spodem kabel jest technicznie kablem krosowym simplex, czy jedną żyłą większego łącza.

Zatem jednoniciowe łącze światłowodowe prawie zawsze opiera się na pojedynczym kablu krosowym, ale termin „simpleks” opisuje kabel, podczas gdy „jednonitkowe włókno” opisuje schemat optyczny.

Jak działa włókno jednoniciowe

Transmisja BiDi i WDM wewnątrz modułu

Większość jednożyłowych łączy światłowodowych Ethernet wykorzystuje transmisję BiDi. BiDi jest skrótem od dwukierunkowego. Zamiast rozdzielać oba kierunki, dając każdemu z nich własne włókno, optyka BiDi rozdziela je według długości fali za pomocą małejmultipleksowanie z podziałem długości falifiltr wewnątrz transceivera. Filtr ten, często nazywany zwrotnicą, łączy wychodzący sygnał laserowy i przychodzący sygnał na jednym współdzielonym porcie.

Typowe parowanie wygląda następująco:

Dlatego jednożyłowe łącze światłowodowe nie może wykorzystywać dwóch identycznych modułów: oba zwrotnice spodziewałyby się transmitować światło o tej samej barwie, a łącze nigdy by nie zostało nawiązane. W tym artykule omówiono głębszy opis dipleksera i układu laseraWyjaśnienie technologii transceivera BiDi.

Typowe pary długości fali BiDi

Różne prędkości i zasięgi wykorzystują różne pary długości fal. Poniższa tabela przedstawia kombinacje najczęściej spotykane przez inżynierów w sieciach korporacyjnych i dostępowych.

Nie wszyscy producenci modułów używają tych samych etykiet. Niektóre drukują „BX-U” i „BX-D” (upstream i downstream), inne drukują bezpośrednio „TX1310/RX1490”. Mieszanie etykiet różnych dostawców to jeden z łatwiejszych błędów do popełnienia w zapasach, dlatego warto ujednolicić nazewnictwo w magazynie przed złożeniem zamówienia.
 

Włókno jednoniciowe vs włókno dwuniciowe

Zarówno światłowód jednonitowy, jak i dwużyłowy będzie działać niezawodnie w łączach Ethernet, jeśli zostanie odpowiednio zaprojektowany. Właściwy wybór zależy od tego, czego brakuje: pasm włókien, czasu, pieniędzy lub złożoności operacji.

Wybierz opcję BiDi, gdy ograniczeniem jest liczba włókien. Wybierz dupleks, gdy ważniejsza jest standaryzacja,-dostępność części zamiennych i prostota obsługi.
 

Lista kontrolna wyboru włókna jednoniciowego

Użyj tej listy kontrolnej jako tabeli decyzyjnej przed złożeniem zamówienia. Każdy wiersz reprezentuje rodzaj sytuacji, która ląduje na biurku inżyniera sieciowego wraz z pasującym wywołaniem.

Kiedy włókno jednonitkowe jest właściwym wyborem

1. Masz ograniczoną liczbę istniejących pasm światłowodowych

Najmocniejszym argumentem za włóknem jednoniciowym jest niedobór zwykłego włókna. Na łączu-budynków-może pozostać jedna niewykorzystana żyła w 12-rdzeniowej rurze nośnej lub kanał kampusowy może być zbyt pełny, aby można było włożyć inny kabel. Dzięki dopasowanej parze BiDi ta jedna zapasowa nić może obsługiwać nowe, pełnodupleksowe łącze Ethernet bez konieczności wykonywania prac budowlanych.

Typowe scenariusze, w których to się pojawia:

• Połączenia kampusu korporacyjnego między budynkami na starzejących się pionach
• Obiekty przemysłowe z ograniczoną liczbą włókien w opancerzonych trasach kablowych
• Sieci miejskie wykorzystujące istniejącą przestrzeń kanałów
• Sieci dostępowe ISP, w których każdy dostawca abonentów ma krótkie pasma
• CCTV i szkielety bezpieczeństwa dodane po oryginalnej instalacji
• Bezprzewodowe łącze dosyłowe, w przypadku którego światłowód-do-schronienia jest podłączony

2. Wyciąganie nowego włókna jest zbyt drogie

Koszt nadajnika-odbiornika rzadko jest dominującą wartością w projekcie. Kopanie rowów, dostęp do przewodów, wejście do budynku, łączenie, testowanie OTDR,-praca po godzinach i przestoje zwykle to nie wystarcza. Jeśli para BiDi eliminuje prace budowlane, budżet projektu często jest niższy, nawet jeśli sama optyka kosztuje więcej na port niż standardowe dupleksowe moduły SFP.

3. Musisz poprawić wykorzystanie włókien w istniejącej instalacji

Światłowód jednożyłowy nie poszerza w magiczny sposób szerokości pasma pojedynczego kanału optycznego. Zmienia się liczba fizycznych pasm na łącze. W przypadku zainstalowanego kabla, który już obsługuje kilka usług, zwolnienie jednej żyły na łącze może opóźnić projekt rozbudowy światłowodu o lata.

4. Połączenie to prosty punkt-do-punktu

Optyka BiDi sprawdza się w prostych połączeniach punkt--: przełącznik na przełącznik, przełącznik na konwerter mediów, router na przełącznik dostępowy, zdalna szafa do rdzenia lub budynek A do budynku B. Zwykle wystarczy dobrana para na czystej ścieżce światłowodowej simplex.

Kiedy nie należy używać włókna jednożyłowego

Światłowód jednoniciowy jest narzędziem, a nie rozwiązaniem domyślnym. Zamiast tego sięgnij po światłowód dwużyłowy, jeśli spełniony jest którykolwiek z poniższych warunków:

• Obiekt ma już więcej niż wystarczającą liczbę zapasowych par włókien
• Zespół operacyjny wolałby przechowywać jedną jednostkę SKU dupleksowych modułów SFP niż dwie jednostki SKU modułów A/B BiDi
• Specyficzny interfejs optyczny, którego potrzebujesz, jest dostępny tylko w formie dupleksowej
• Projekt dotyczy nowego centrum danych-o dużej gęstości z już zaprojektowanym strukturalnym okablowaniem dupleksowym
• Przed wdrożeniem nie można z całą pewnością potwierdzić parowania długości fal, budżetu optycznego, wypolerowania złączy i kodowania przełączników
• Zakład włóknisty ma wysoki współczynnik odbicia lub nieznaną historię, w przypadku których dodanie złożoności A/B spowolni rozwiązywanie problemów

W przypadku zastosowań terenowych awarią rzadko jest samo włókno. Prawie zawsze jest to niewłaściwa para modułów A/B umieszczona na złym końcu lub moduł-o dużym zasięgu pompujący zbyt dużo mocy do krótkiego łącza.

Jak wybrać rozwiązanie światłowodowe jednoniciowe

Krok 1: Potwierdź typ włókna

Większość jednożyłowych łączy BiDi Ethernet jest zazwyczaj zaprojektowana dla światłowodu jednomodowegoŚwiatłowód jednomodowy-OS2we wdrożeniach w przedsiębiorstwach i u operatorów. Nie zakładaj, że kabel krosowy, który trzymasz w dłoni, jest odpowiedniego typu tylko dlatego, że złącze pasuje do portu.

Co sprawdzić przed złożeniem zamówienia:

• Typ światłowodu: jedno-modowy (najczęściej w OS2) lub wielomodowy
• Typ złącza: LC, SC, FC lub inne
• Polski: UPC lub APC
• Panel krosowy i typ adaptera na każdym końcu
• Odległość-od{1}}od końca, łącznie z przebiegiem kabla krosowego w obu pomieszczeniach
• Liczba połączeń i powiązanych złączy na ścieżce

Krok 2: Wybierz prędkość i współczynnik kształtu

Dopasuj transceiver do portu przełącznika. Najpopularniejsze opcje to 1G BiDi SFP, 10G BiDi SFP+ i 25G BiDi SFP28; Istnieją warianty pojedynczego-włókna 40G i 100G, ale są one mniej ustandaryzowane. Moduł 10G SFP+ nie będzie negocjował z szybkością 1G na porcie, który nie obsługuje jawnie operacji z podwójną-szybkością, co jest częstym problemem podczas ponownego używania starszych przełączników dostępowych. Przydatnym przeczytanym tutaj tłem jest praktyczna różnica międzyjednomodowe-moduły SFP i wielomodoweprzy planowaniu floty mieszanej.

Krok 3: Dopasuj długości fal TX/RX

Jest to krok, który najczęściej psuje linki. Para BiDi wymaga komplementarnych długości fal na obu końcach. Zawsze czytaj etykietę lub arkusz danych pod kątem rzeczywistych numerów TX i RX, zamiast ufać numerowi części.

Krok 4: Sprawdź odległość i budżet optyczny

Liczba wydrukowana na klatce („10 km”, „40 km”) to ocena zasięgu, a nie instrukcja. Liczy się budżet optyczny na konkretnym łączu. Przed złożeniem zamówienia wyciągnij każdy z tych numerów:

• Moc nadawania (TX min / max)
• Czułość odbiornika
• Próg przeciążenia odbiornika
• Tłumienie światłowodu na kilometr
• Straty na-złączu i liczba połączonych par
• Straty spawów i liczba spawów
• Margines bezpieczeństwa (zwykle 2–3 dB)

Ukrywają się tutaj dwa tryby awarii. Pierwsza to za mała moc, ta oczywista. Drugim, mniej oczywistym, jest zbyt duża moc: moduł o długości 40 km na światłowodzie o długości 500 m może wyprowadzić odbiornik powyżej progu przeciążenia i spowodować błędy bitowe lub całkowity brak łącza. Krótkie przeskoki z optyką-o dużym zasięgu często wymagają stałego, wbudowanego tłumika. Więcej informacji na temat tego, dokąd trafia każdy decybel, można znaleźć w tym przeglądzietłumienie wtrąceniowe w sieciach światłowodowych.

Krok 5: Potwierdź zgodność złącza i urządzenia

Przed złożeniem zamówienia sprawdź:

• Marka i dokładny model przełącznika, routera lub konwertera multimediów
• Obsługa szybkości portu i-dwóch szybkości
• Wymagania dotyczące kodowania dostawcy (niektóre platformy odrzucają niekodowaną optykę)
• Typ złącza i dopasowaniezłącze proste LCna każdym kablu krosowym
• Typ polski (UPC vs APC) od początku do końca
• Obsługa monitorowania DOM/DDM zarówno w module, jak i hoście
• Zakres temperatury roboczej, jeśli optyka znajduje się w szafce przydrożnej lub obudowie na dachu

DOM/DDM warto włączyć zawsze, gdy platforma go obsługuje. Pokazuje otrzymaną moc optyczną, moc TX, temperaturę i prąd polaryzacji lasera, co razem pozwala wykryć degradujące się łącze na kilka tygodni przed jego poważną awarią.

Typowe błędy we wdrażaniu światłowodów jednożyłowych

Błąd 1: Podłączenie standardowego dupleksu SFP do jednego światłowodu

Normalny dupleksowy SFP oczekuje dwóch włókien. Podłączenie tylko jednego spowoduje trwałe wyłączenie łącza. Zamiast tego użyj odpowiedniego transceivera BiDi lub pojedynczego-włókna.

Błąd 2: Kupowanie dwóch identycznych modułów BiDi

Optyka BiDi jest sprzedawana i magazynowana jako pary A/B. Dwa identyczne moduły nadają na tej samej długości fali, a łącze nie zostanie nawiązane. Trzymaj jednostki SKU A i B w widocznym miejscu w swoim ekwipunku i oznacz je na stojaku.

Błąd 3: Ignorowanie budżetu optycznego

Prawidłowa para długości fal nadal nie działa, jeśli odbierana moc znajduje się poza oknem odbiornika. Zmierz lub oszacuj straty przed określeniem-optyki o dużym zasięgu i nigdy nie zakładaj, że świeżo przetestowane łącze będzie działać-po kilku ponownych-poprawkach.

Błąd 4: Mieszanie złączy APC i UPC

Pasty APC i UPC nie są zamienne. Łączenie ich powoduje słaby kontakt fizyczny, duże tłumienie wtrąceniowe i czasami poważne problemy z-odbiciem wstecznym. Roślina włóknista wykorzystuje jeden lub drugi koniec do końca. Aby przypomnieć sobie, jak polska geometria współdziała z współczynnikiem odbicia, zobacz ten przewodnikZłącza SC/APC i typy polskie.

Błąd 5: Zapominanie o kompatybilności przełączników

Niektóre przełączniki wymuszają ścisłe kodowanie transiwera i po cichu wyłączają niekodowaną lub{0}}optykę innej firmy. Przed złożeniem zamówienia sprawdź zgodność z dokładną wersją oprogramowania sprzętowego, szczególnie w przypadku przełączników korporacyjnych, OLT i ONU.

Błąd 6: Magazynowanie części zamiennych bez planu A/B

Zaskakująca liczba przestojów-po godzinach pracy wynika z użycia części zamiennych, które okazują się być niewłaściwą połową pary. Śledź oddzielnie jednostki SKU A i B, oznacz szafki, z których końcowych korzysta, i trzymaj po jednej na ciężarówce.

Jak rozwiązywać problemy z jednożyłowym łączem światłowodowym

Jeśli łącze BiDi nie zostanie nawiązane, wykonaj następującą sekwencję, zamiast losowo zamieniać części:

1. Odczytaj wydrukowane długości fal TX/RX na obu modułach. Potwierdź, że uzupełniają się, a nie są identyczne.
2. Przeczytaj wartości DOM na obu końcach. Moc RX wynosząca -40 dBm lub „utrata sygnału” zwykle oznacza problem ze światłowodem, złączem lub długością fali, a nie problem z modułem.
3. Wyczyść obie powierzchnie końcowe LC za pomocą-dobrego środka do czyszczenia kaset i sprawdź za pomocą lunety. Większość „uszkodzonych” łączy BiDi to brudne powierzchnie końcowe.
4. Przetestuj każdy moduł na znanej-sprawnej parze włókien za pomocą tłumika, aby sprawdzić, czy sama optyka jest sprawna.
5. Jeśli moc RX jest wyjątkowo wysoka (na przykład -2 dBm w światłowodzie o długości 40 km na 200 m światłowodu), dodaj wbudowany tłumik o takim rozmiarze, aby poziom docierał do okna odbiornika.
6. Sprawdź, czy polerowanie złączy (UPC vs APC) jest spójne od końca do końca. Pojedynczy adapter APC wsunięty w łańcuch UPC będzie stosunkowo kosztowny.
7. Jeśli wszystko jest w porządku optycznie, ale port nadal nie jest dostępny, zamień kodowanie transceivera (kodowane-dostawcy z ogólnym), aby wykluczyć odrzucenie-po stronie przełącznika.

Ostateczne ujęcie

Światłowód jednożyłowy jest jednym z najbardziej przydatnych narzędzi dostępnych w sytuacjach, gdy jest mało pasm światłowodowych, prace budowlane są drogie lub istniejąca fabryka kabli musi zapewnić więcej łączy bez konieczności ich rozbudowy. Nie jest to ustawienie domyślne w przypadku nowych konfiguracji i karze każdy zespół, który wydaje rozkazy wyłącznie na podstawie zasięgu i szybkości.

Niezawodne wdrożenie sprowadza się do krótkiej listy kontroli: właściwy typ światłowodu, właściwa prędkość i kształt, uzupełniająca się para długości fal TX/RX, budżet optyczny mieszczący się w okienku odbiornika, spójne dopracowanie złącza od początku do końca oraz host, który akceptuje moduł. Przeprowadź te kontrole raz, udokumentuj inwentaryzację A/B, a łącze będzie działać przez lata.

Jeśli planujesz projekt światłowodu jednożyłowego, zacznij od odległości łącza, rodzaju istniejącego włókna, pasty złącza, wymaganej prędkości i modelu przełącznika. Wybierz dopasowaną parę BiDi wokół tych ograniczeń, a nie odwrotnie.