יישומי משדר BiDi: פתרונות סיבים בודדים לרשתות מודרניות

משדרים BiDi (דו-כיווני) משדרים ומקבלים נתונים בו-זמנית על גבי גדיל סיב בודד תוך שימוש בשני אורכי גל שונים וטכנולוגיית WDM, ולמעשה מקצצים בחצי את ספירת הסיבים לכל קישור.הם נפרסים באופן נרחב בחיבורי עמוד שדרה של הקמפוס, רשתות גישה FTTH, קישורי 5G fronthaul/backhaul, ארכיטקטורות טבעת מטרו ומערכות מעקב במעגל סגור. מאמר זה מסביר כיצד פועלת טכנולוגיית סיב בודד של BiDi בפועל, היכן היא הגיונית ומה כדאי לבדוק לפני שמתחייבים לפריסה.

 

 

כיצד פועלת למעשה העברת סיבים בודדים של BiDi

מקלט משדר דופלקס סטנדרטי צריך שני סיבים-אחד כדי לשלוח, אחד כדי לקבל. מקלט משדר BiDi ממוטט את זה לגדיל אחד. מרכיב המפתח הוא הדיפלקסר, הנקרא לפעמים מצמד WDM, שיושב בתוך המודול ועושה שתי עבודות בו-זמנית: הוא מצמד את אורך גל השידור שנוצר באופן מקומי אל הסיב תוך פיצול אורך הגל הנכנס והפנייתו לפוטו-גלאי.

הIEEE 802.3ahהמפרט הגדיר במקור גישה זו עבור Gigabit Ethernet במייל הראשון (EFM), תוך שימוש בזוגות אורך גל של 1310nm/1490nm על גבי סיב מצב יחיד. מאז, הרעיון התרחב לקצבי נתונים גבוהים יותר. מודולי ה-10G BiDi SFP+ של היום משתמשים בדרך כלל בזוגות של 1270nm/1330nm לטווחים של 10-60 ק"מ, בעוד שגרסאות 25G SFP28 BiDi תומכות במרחקים של עד 40 ק"מ לתחבורה ניידת 5G. ב-100G, ה-QSFP28 BiDi ממנף ארבעה אורכי גל CWDM המוגדרים בITU-T G.694.2(1271, 1291, 1311, 1331nm) כדי להשיג קישוריות-סיב יחיד-בטווח קצר בתוך מרכזי נתונים.

פרט אחד שתופס אנשים לא מוכנים: מודולי BiDi חייבים תמיד להיות פרוסים בזוגות תואמים. צד A משדר באורך גל אחד ומקבל באחר; צד ב' עושה הפוך. התקנת שני מודולים בצד A בקצוות מנוגדים של קישור פירושה ששני הקצוות משדרים על אותו אורך גל ללא מקלט מכוון לזהות אותו-הקישור נשאר חשוך. זהו כשל פריסה נפוץ, במיוחד כאשר מתקין מושכים שני מודולים זהים מאותו מגש במקום לבדוק תוויות A/B לפני תיקון. קידוד או תיוג צבע- של צד א' וצד ב' בשלב המחסן מבטל את רוב הבעיות הללו. הבנת המכניקה מאחוריפעולת מודול קישור אופטיעוזר למנוע טעות מסוג זה.

 

קמפוס ורשתות שדרה ארגוניות

הטיעון הכלכלי עבור משדרים BiDi הוא הקל ביותר לראות בסביבות קמפוס. שקול אוניברסיטה בגודל-בינוני עם קישוריות סיבים העוברת לעשרות בניינים הפרוסים על פני כמה מאות דונמים. כל קישור מבני-ל-בניין המשתמש במקלטי משדר דופלקסים סטנדרטיים דורש שני גדילי סיבים. עוברים ל-BiDi, וכל קישור יורד לגדיל אחד.

החיסכון מצטבר בין כבלי תיקון, עבודת שחבור וניצול סיבים-במיוחד במסלולי קמפוס ארוכים יותר שבהם שטח הצינור צר. נקודת האיזון-תלויה באורך הקישור, תמחור המודול ועלויות ההתקנה המקומיות, כך שהיא משתנה מפרויקט לפרויקט. בריצות קצרות יותר שבהן יש סיבים בשפע, האופטיקה הדופלקסית עדיין עשויה להיות פשוטה יותר. אבל כאשר ספירת הגדילים מוגבלת או שהצינור המזדקן לא יכול לסבול יותר כבל, BiDi משנה את הכלכלה.

מעבר לעלויות החומר, פחות גדילים פירושם פחות גודש בצינור, פחות חיבורים המציגים אובדן החדרה ופתרון בעיות פשוט יותר. עבור מתכנני קמפוס, גורמי ההחלטה העיקריים הם זמינות גדיל, אורך קישור ותקציב אופטי. המדריך שלנו לסוגי משדר SFP במהירויות שונותמכסה את אפשרויות המודול אם אתה צריך השוואת מהירות-לפי-מהירות.

 

 

FTTH ורשתות גישה לפס רחב

פריסות סיבים-ל-ל-בית הן ללא ספק היישום הרגיש ביותר לסיבים- לטכנולוגיית BiDi. בארכיטקטורות FTTH של נקודה-לנקודה-, כל חיבור מנוי דורש סיב ייעודי ממסוף הקו האופטי (OLT) למתחם. לצמצום זה לגדיל אחד עם BiDi יש השפעה ישירה על עלות התשתית-אם כי החיסכון המדויק תלוי בתמחור סיבים מקומיים, זמינות צינורות ותעריפי עבודה בהתקנה.

מספר תוכניות פס רחב לאומיות בקנה מידה-גדול אימצו את BiDi לקישוריות{1}}שכבת גישה, בדרך כלל תוך שימוש בזוגות אורך גל של 1310nm/1490nm או 1310nm/1550nm במהירויות 1G. 10גרסאות G נפוצות יותר ויותר ככל שהדרישות ברוחב הפס מתגברות. עם זאת, יתרון העלות נחלש במקום שבו הסיבים כבר זולים ובשפע, או כאשר טופולוגיית הגישה משתמשת ב-PON (רשת אופטית פסיבית) ולא בארכיטקטורת נקודה-לנקודה. למערכות PON יש ניהול אורכי גל משלהן ואינן נהנות ממודולי BiDi באותו אופן.

 

 

5G Fronthaul ו-Backhaul Transport

בבנייה צפופה של 5G, BiDi מסייע בשתי דרכים מעשיות: היא מפחיתה את צריכת הגדילים וחותכת את כמות הכבלים בתעלות צפופות. כל אתר סלולרי עשוי לדרוש מספר רב של קישורים ברוחב פס גבוה- בין יחידות פס מרכזיות וראשי רדיו מרוחקים, ובפריסה עירונית, שטח תעלות סיבים הוא לעתים קרובות המגבלה הקשה ביותר לעקוף.

מודולי 25G SFP28 BiDi הם אפשרות מעשית ל-5G fronthaul, התומכים בפרוטוקולי eCPRI ו-CPRI המחברים יחידות מבוזרות (DU) ליחידות רדיו (RU). צמד אורך הגל של 1270nm/1330nm על פני סיבים-יחידים מכסה את המרחקים של 10-20 ק"מ האופייניים למקטעים קדמיים. עבור צבירת backhaul מאתרי סלולר לליבה הניידת, מודולי 10G BiDi SFP+ מטפלים בתעבורה בעלות נמוכה יותר לביט.

מה שהופך את BiDi לשימושי עבור מפעילי סלולר הוא היכולת לעשות שימוש חוזר בסיבים כהים קיימים מבלי למשוך כבל חדש. מפעל סיבים שתמך במקור ב-4G עם חיבורי דופלקס יכול לשרת קישורים נוספים על ידי החלפה ל-BiDi-ללא תעלות, ללא היתר עיכובים. אבל יש מלכוד: הדיפלקסר מוסיף אובדן הכנסה, מה שמהדק את שולי הקישור. במקטעים קדמיים שבהם התקציב האופטי כבר מצומצם, אמת את תקציב ההספק לפני הנחה ש-BiDi פועל באותו מרחק כמו דופלקס.

דפוס פריסה אחד שכדאי לשים לב אליו: חלק מהמפעילים משלבים 25G BiDi fronthaul עם 10G BiDi backhaul על אותו חבילת סיבים, תוך שימוש בזוגות אורכי גל שאינם-חופפים (1270nm/1330nm עבור fronthaul, 1490nm/1550nm עבור backhaul). הדו-קיום הזה עובד אבל דורש תכנון קפדני של אורך גל מלפנים.

 

רשתות מטרו ו-WDM Ring

רשתות המטרופולין מתמודדות עם מתח מתמיד בין גידול קיבולת וזמינות סיבים. BiDi משתלב באופן טבעי בארכיטקטורות של טבעת מטרו שבה כל צומת מעביר תנועה בשני הכיוונים בנתיבי סיבים משותפים.

עבור יישומי מטרו הדורשים יותר מזוג אורכי גל בודד של BiDi, הטכנולוגיה משתלבת היטב עם פסיביפלטפורמות CWDM mux/demux. כיסוי של ערוצי BiDi מרובים על אותו סיב מגדיל את הקיבולת בהדרגה ללא בנייה חדשה של סיבים. גישה שכבתית זו-BiDi ליעילות סיבים בתוספת CWDM לצפיפות אורכי גל-יכולה לשפר את יעילות העלות עבור ספקי שירות אזוריים, אם כי העלות הכוללת תלויה במספר הערוצים, המרחק והאם אתה זקוק להגברה.

 

 

מעקב, וידאו ויישומים מיוחדים

התקנות מעקב במעגל סגור ו-IP בצפיפות גבוהה- הן מקרה שימוש פחות ברור אך מעשי. מערכת אבטחה גדולה בקמפוס עשויה לחבר 200 או יותר מצלמות IP בחזרה לשרת ניהול וידאו מרכזי. כל קישור מצלמה הוא ברוחב פס- נמוך יחסית, אבל ספירת הסיבים המצטברת מצטברת במהירות עם חיבורי דופלקס.

מודולי BiDi SFP במהירות 1000BASE-BX מטפלים בקישורים אלה על גדילי סיבים בודדים, ומחבר ה-Simplex LC תופס פחות מקום בלוח מאשר חלופות דופלקס. שידור וידאו דיגיטלי, ניטור תעשייתי ומתג-צפיפות-גבוהה-כדי-להחליף בין חיבורים במקומות צרים, כולם נהנים מאותו עיקרון.

 

כאשר BiDi אולי לא הבחירה הטובה ביותר

BiDi היא לא התשובה הנכונה לכל קישור. כמה מצבים שבהם אופטיקה דופלקס סטנדרטית עשויה להיות פשוטה או אמינה יותר:

• סיבים כבר יש בשפע.אם לצינור שלך יש הרבה גדילים מיותרים, החיסכון בסיבים אינו מקזז את עלות המודול הגבוהה יותר ומורכבות המלאי התואמת-לזוגות.
• קבוצות מעדיפות אופטיקה זהה בשני הקצוות.דופלקס משתמש באותו מודול בכל קצה. BiDi דורש צד A וצד B. עבור צוותים עם ניסיון אופטי מוגבל, מלאי אחיד מפחית טעויות.
• קישורים ארוכים עם שוליים אופטיים הדוקים.הדיפלקסר מוסיף אובדן הכנסה. בקישורים הקרובים לטווח המקסימלי של המודול, ההפסד הנוסף הזה יכול לדחוף אותך מחוץ לתקציב החשמל.
• מוסכמות תיקון קיימות מניחות דופלקס.מעבר ל-BiDi פירושו הסבה של הצוות ועדכון התיעוד. עבור פריסות קטנות, ייתכן שעלות המעבר לא תהיה שווה את זה.
•  

רשימת רשימת פריסה

בדוק פריט	למה זה חשוב	מה לאמת
התאמת זוג A/B	מודולים לא תואמים הם הכשל הנפוץ ביותר ב-BiDi	אשר את צד A בקצה אחד, צד B בקצה השני; תווית לפני המשלוח
תקציב כוח אופטי	Diplexer מוסיף אובדן הכנסה לעומת מודולים דופלקסים	חשב את הנחתת הקישור הכוללת; השווה מול מפרט מודול
קונפליקט באורך גל	אורכי גל BiDi עשויים לחפוף עם CWDM/DWDM על אותו סיב	סקור את תוכנית אורך הגל עבור כל נתיב הסיבים
תמיכה ב-DOM/DDM	ניטור-בזמן אמת לפי SFF-8472 תופס השפלה מוקדם	ודא שהמודולים מדווחים על כוח Tx/Rx, טמפרטורה וזרם הטיה
מלאי וחלפים	אתה צריך גם חלקים A-וצד B-	מלאי לפחות זוג חילוף אחד לכל אתר; תווית ברורה

 

 

דוגמה: תקציב 10G BiDi Link מעל 10 ק"מ

לפני פריסת BiDi בכל קישור, ודא שאובדן הנתיב הכולל נשאר בתקציב האופטי של המודול. הנה דוגמה עבדה עבור מודול 10G BiDi SFP+ בריצת סיבים-יחיד של 10 ק"מ, תוך שימוש סטנדרטיITU-T G.652Dפרמטרים של סיבים:

פָּרָמֶטֶר	עֵרֶך	מָקוֹר
הנחתת סיבים (1270 ננומטר, 10 ק"מ)	0.35 dB/km × 10=3.5 dB	מפרט G.652D, חלון 1310nm
אובדן מחבר (2 זוגות מזווגים)	0.3 dB × 2=0.6 dB	כיתה TIA-568, LC/UPC
אובדן חיבור (חבור היתוך אחד)	0.1 dB × 1=0.1 dB	ספייס היתוך אופייני
אובדן עודף של דיפלקסר (שני הקצוות)	~1.0 dB	מודול פנימי, לפי גיליון נתונים של ספק
סך אובדן נתיב משוער	5.2 dB
תקציב קישור מודול (רגישות Tx min ל-Rx)	14.0 dB	גיליון נתונים טיפוסי של 10G BiDi SFP+
שוליים שנותרו	8.8 dB

שוליים של 8.8 dB נוחים-הוא אחראי על הזדקנות סיבים, חיבורי תיקון עתידיים וזיהום מחברים לאורך זמן. אם מרווח זה יורד מתחת ל-3 dB, שקול מודול הספק גבוה יותר- או גרסה קצרה יותר של טווח הגעה. קו אובדן הדיפלקס הוא ההבדל העיקרי מתקציב דופלקס; מקלט משדר דופלקס סטנדרטי באותו קצב נתונים ידרוש בחזרה בערך 1 dB מהשוליים האלה.

 

 

שאלות נפוצות