Részletes műszaki útmutató a BiDi adó-vevő technológiához

Mi az a BiDi adó-vevő

A BiDi adó-vevő(a kétirányú adó-vevő rövidítése), más néven akétirányú SFP modul, egyoptikai szálas adó-vevőamely lehetővé teszikétirányú kommunikációegyetlen rostszál felett. A hagyományos kettős{1}}szálas optikai modulokkal ellentétben,BiDi SFP adó-vevőkhullámhossz-osztásos multiplexelés (WDM) technológiát használnak a jelek egyidejű továbbítására ugyanazon a szálon belül különböző hullámhosszokon, ezáltal megőrizve a szálerőforrásokat. Ezt a technológiát jelenleg széles körben alkalmazzákFTTHhozzáférési hálózatok, adatközponti összeköttetések, vállalati kampuszhálózatok és egyéb forgatókönyvek.
 

A BiDi SFP modulok működési elve

A fő összetevője aBiDi SFP modula WDM szűrő (duplexnek vagy diplexernek is nevezik). Ez az eszköz elválasztja és kombinálja a különböző hullámhosszú optikai jeleket, lehetővé tévekétirányú kommunikációegyetlen rostszál felett.

A konkrét munkafolyamat: Az adó lézere meghatározott hullámhosszon optikai jelet generál (pl.1310 nm-es szál), amely a WDM-szűrőn keresztül kapcsolódik a szálhoz, és továbbítja. Ezzel egyidejűleg a száltól kapott egy másik hullámhosszú (például 1550 nm) optikai jelet a WDM-szűrő elválasztja, és továbbítja a fotodetektorhoz, hogy elektromos jellé alakítsa át.

BiDi SFP adó-vevőkpárban kell használni. Ha az A vége 1310 nm-en ad és 1550 nm-en vesz, akkor a B végnek 1550 nm-en kell adnia, és 1310 nm-en kell vennie. A nem megfelelő hullámhossz-párosítás megakadályozza a kapcsolat létrehozását. A gyakori hullámhossz-kombinációk a következők: 1310nm/1490nm, 1310nm/1550nm, 1270nm/1330nm és mások.

Különböző hullámhossz-kombinációk alkalmasak különböző átviteli távolságokra. Az 1310 nm/1550 nm-es kombinációt általában közepes és hosszú{3}}távú átvitelre (20-120 km) használják, mivel ennek a két hullámhossznak kisebb a csillapítása az egymódusú szálnál; Az 1270 nm/1330 nm elsősorban 10 G és nagyobb sebességű, rövid és közepes távolságú alkalmazásokhoz (10-40 km) használatos.

A BiDi SFP modulok belső szerkezete

BiDi SFP modulokfőként a következő összetevőkből áll:

TOSA (transzmitter optikai részegység{0}}): Tartalmaz egy lézerdiódát (LD) és egy meghajtó áramkört, amely felelős az elektromos jelek optikai jelekké alakításáért egy adott hullámhosszon. A gyakori lézerek közé tartoznak a DFB (elosztott visszacsatolású) és az FP (Fabry{1}}Perot) lézerek. A DFB lézerek kiváló hullámhossz-stabilitással rendelkeznek, és alkalmasak nagy távolságú átvitelre; Az FP lézerek költséghatékonyak-, és többnyire rövidtávú{5}} alkalmazásokhoz használják.

ROSA (Receiver Optical Subs{0}}Assembly): Tartalmaz egy fotodetektort (PIN vagy APD) és egy előerősítő áramkört, amely felelős a vett optikai jelek elektromos jelekké alakításáért. A PIN-érzékelőket hagyományos alkalmazásokhoz használják, míg az APD-érzékelők nagyobb érzékenységűek, és nagy távolságú átvitelre használják.

WDM szűrő: A BiDi modulok kritikus összetevője, amelyek vékony{0}}filmszűrő technológiát vagy rácstechnológiát használnak a különböző hullámhosszú optikai jelek átvitelére és vételére. A szűrő teljesítménye közvetlenül befolyásolja a modul beillesztési veszteségét és leválasztási specifikációit. A jó-minőségű szűrők 30 dB feletti csatornaszigetelést érhetnek el, biztosítva, hogy az adási és vételi jelek ne zavarják egymást.

Áramköri kártya és interfész: Energiagazdálkodási, jelfeldolgozási és DDM (Digital Diagnostic Monitoring) funkciókat biztosít. Kompatibilis az olyan szabványokkal, mint az SFF-8472, lehetővé teszi a modul paramétereinek, például hőmérséklet, feszültség és optikai teljesítmény kiolvasását egy I²C interfészen keresztül.

A teljes modul szabványos SFP, SFP+, QSFP vagy más házakba van csomagolvaSCvagyLCszimplex interfészek a porton.
 

A BiDi SFP adó-vevők előnyei

Csökkentett szálhasználat: Az egy-szálas átviteli megoldás 50%-kal csökkenti az üvegszál-használatot, ami jelentős előnyöket kínál olyan projektekben, ahol korlátozottak az üvegszálas erőforrások vagy magasak a kábelezési költségek. Különösen nagy-léptékű kiépítési forgatókönyvek esetén, mint például a nagyvárosi hálózatok és az FTTH hozzáférési hálózatok, jelentős költségmegtakarítás érhető el az üvegszálas szálon. Egy adatközponti esettanulmány kimutatta, hogy a BiDi megoldás alkalmazása körülbelül 35%-kal csökkentette a szálbeszerzési és építési költségeket.

Egyszerűsített kábelezés: Csökkenti a szálfúziós toldások és ODF-portok számát, csökkenti az építés bonyolultságát és a munkaerőköltségeket. Az utólagos beépítési projektek során a meglévő egymagos{1}}szálas erőforrások teljes mértékben kihasználhatók anélkül, hogy újrahuzalozásra lenne szükség. Ez különösen fontos az olyan régebbi adatközpontok esetében, amelyek szűk felszerelési helyiséggel és tele kábeltálcákkal rendelkeznek.

Csökkentett helykihasználás: Az egy-portos kialakítás csökkenti a javítópanelek és -szekrények által elfoglalt helyet, így alkalmas nagy-sűrűségű telepítési környezetekhez. Egy 24 portos BiDi patch panel 48 linket képes kezelni, megduplázva a helykihasználás hatékonyságát.

Nagy rugalmasság: Hálózati frissítések során, ha a meglévő üvegszálas erőforrások nem elegendőek,BiDi szála telepítés gyorsan bővítheti a kapacitást nagymértékű{0}}újrahuzalozás nélkül. Ez a rugalmasság rendkívül értékes a magas üzletmenet-folytonosságot igénylő forgatókönyvek esetében.

A BiDi megoldásnak azonban vannak korlátai is. Az egyszálas{1}}átvitel magasabb követelményeket támaszt a szál minőségével szemben, és az olyan tényezők, mint a hajlítási sugár és a tisztaság nagyobb hatással vannak az átviteli teljesítményre. A szálvég -felületének szennyeződése vagy túlzott hajlítása növelheti a két hullámhosszú jel közötti áthallást, ami befolyásolja a kapcsolat stabilitását. Ezenkívül a hibaelhárítás során, ellentétben a kettős{5}szálas megoldásokkal, ahol a TX és RX kapcsolatok külön tesztelhetők,BiDi szálholisztikus értékelést igényel, ami némileg nagyobb kihívást jelent a karbantartásban.

BiDi SFP modulok kontra hagyományos kettős{1}}száloptikai modulok

Az alapvető különbség a közöttBiDi SFP moduloka hagyományos kétszálas{0}}optikai modulok pedig a fizikai átviteli közeg használatában rejlenek.Duplex szálas telepítéskét független szálat használ, az egyiket az átvitelre, a másikat a vételre szánták, teljes fizikai rétegszigeteléssel.BiDi adó-vevőkkétirányú átvitelt érhet el egyetlen szálon a hullámhosszosztásos multiplexelési technológia segítségével.

Interfész űrlap
A kettős{0}}szálas optikai modulok LC vagy SC duplex interfészt használnak két porttal;kétirányú SFP modulokszimplex interfészek használata csak egy porttal.

Párosított használat
A hagyományos kettős{0}}szálas optikai modulok mindkét végén azonos modulokat használhatnak (például 1000BASE-LX mindkét végén), mivel az adási és vételi hullámhosszuk azonos.BiDi SFP adó-vevőkpárban kell használni különböző hullámhossz-kombinációkkal (például 1310nm TX/1550nm RX az egyik végén és 1550nm TX/1310nm RX a másik végén).

Költségperspektíva
BiDi SFP modulAz egységárak általában 20%-kal-40%-kal magasabbak, mint a hasonló kétszálas-moduloké, mivel a WDM-szűrők megnövelik a gyártási költségeket. Azonban a nagy távolságú kábelezést igénylő projektekben, vagy ahol korlátozottak az üvegszálas erőforrások, a teljes költség (modul + szál + építés) alacsonyabb lehet.

Megbízhatóság
A kettős{0}}szálas megoldások az adás és a vétel fizikai elszigetelése miatt valamivel erősebb{1}}interferencia-elhárító képességgel rendelkeznek; A BiDi megoldások a szűrő teljesítményétől függenek, és szigorúbb szálminőségi követelményeket támasztanak. A továbbfejlesztett gyártási folyamatokkal azonban modernBiDi SFP modulokmegbízhatósága megközelíti a kettős{0}}szálas modulokét.

Fontos megjegyezni, hogy a „kétirányú” és a „duplex” két különböző fogalom. A duplex az adatátviteli módra utal (full duplex vagy half duplex), mígBiDia fizikai közeghasználati módra utal.BiDi SFP adó-vevőktovábbra is teljes duplex módban működik, csak egyetlen szálon keresztül.
 

BiDi adó-vevők típusai

Sebesség szerinti osztályozás

1G BiDi SFP: Gigabit Ethernethez használják, jelenleg ez a legszélesebb körben elterjedt BiDi modultípus. A tipikus hullámhossz-kombinációk az 1310 nm/1490 nm vagy az 1310 nm/1550 nm, az átviteli távolságok 3-120 km. Főleg vállalati hálózatokban, egyetemi hálózatokban, FTTH hozzáférésben és egyéb forgatókönyvekben alkalmazzák.

10G BiDiSFP+: A 10 Gigabit Ethernethez használt hullámhossz-kombinációk általában 1270 nm/1330 nm (rövid és közepes távolság) vagy 1490 nm/1550 nm (nagy távolság). Az átviteli távolságok 10 km-től 80 km-ig terjednek. Széles körben alkalmazzák adatközponti összeköttetésekben, nagyvárosi hálózatokban és más forgatókönyvekben.

25G BiDi SFP28: 25G Ethernethez használják, szűkebb hullámhossz-távolsággal (például 1295nm/1309nm), 10-40km átviteli távolsággal. Elsősorban szerverelérési és tárolási hálózatokhoz használják nagy teljesítményű adatközpontokban.

40G BiDi QSFP+: Kettős{0}}szálas kialakítást használ, de integrálhatóWDMtechnológia, minden szál 20 Gbps kétirányú átvitelt hordoz. A 832-918 nm-es hullámhossz-tartományt használja, OM3/OM4 multimódusú szálon működik, 100-150 méteres átviteli távolsággal. Alkalmas adatközpontokon belüli nagy sűrűségű összekapcsolásra.

100G BiDi QSFP28: PAM4 modulációs technológiát alkalmaz, egyetlen hullámhosszon 50 Gb/s sebességgel, és 100 G kétirányú átvitelt tesz lehetővé egyetlen-módusú szálon keresztül. Átviteli távolságok 10-40 km, adatközpontok közötti kapcsolatokhoz használják.

Osztályozás hullámhossz technológia szerint

Szabványos BiDi: Fix hullámhossz párokat használ, például 1310nm/1550nm. Alacsonyabb költség és legszélesebb körben alkalmazott.

CWDM BiDi: Durva hullámhosszosztásos multiplexelési technológiát alkalmaz, 1270nm-1610nm hullámhossz-tartomány, 20nm-es hullámhossztávolsággal. Több hullámhosszt képes multiplexelni egyetlen szálon, alkalmas nagyvárosi hálózatokhoz és nagy távolságú átvitelhez.

DWDM BiDi: Sűrű hullámhosszosztásos multiplexelési technológiát alkalmaz, mindössze 0,8 nm (100 GHz) vagy 0,4 nm (50 GHz) hullámhossztávolsággal, amely megfelel az ITU-T G.694.1 szabványoknak. Gerinchálózatokhoz és ultra-hosszú-távolságú átvitelhez használják, rendkívül magas optikai spektrumkihasználást érve el.

Osztályozás alkalmazási forgatókönyv szerint

PON BiDi modulok: Kifejezetten FTTH/FTTB passzív optikai hálózatokhoz tervezték, mint például EPON, GPON, 10G-EPON stb. Az OLT-oldal és az ONU-oldal különböző hullámhossz-kombinációkat használ, a tipikus konfigurációk 1490nm/upstream 1310nm. Egyes PON-rendszerek 1550 nm-es hullámhosszt is átfednek a CATV jelátvitelhez.

Adatközpont BiDi modulok: Adatközponti környezetekhez optimalizálva, támogatja a DDM-funkciókat, alacsony energiafogyasztást és nagy{0}}sűrűségű telepítést. Az általános díjak a 10G, 25G és 100G.

Fuvarozó-BiDi-modulok: Megfelel a szolgáltatói -minőségű megbízhatósági követelményeknek, -40 és +85 fok közötti üzemi hőmérsékleti tartományban, szigorú környezetvédelmi teszteken. Kültéri bázisállomásokon, nagyvárosi hálózati csomópontokon és más zord környezetben használják.

Ipari-minőségű BiDi modulok: Továbbfejlesztett -interferenciagátló képesség és mechanikai szilárdság, alkalmas ipari automatizáláshoz, intelligens szállításhoz és más forgatókönyvekhez.

A BiDi adó-vevők alkalmazási területei

FTTH Fiber-az-az-otthonba: A szolgáltatói szélessávú hozzáférési hálózatok elsődleges alkalmazási forgatókönyve.BiDiAz OLT és az ONU közötti megoldások 50%-át takarítják meg az optikai elosztóhálózat (ODN) költségeinek. Világszerte több száz millió FTTH-felhasználó használ BiDi technológiát. A downstream adatok általában az 1490 nm-es hullámhosszt, a felfelé irányuló adatok az 1310 nm-es hullámhosszt használják, és egyes rendszerek 1550 nm-es kábeltelevíziós jelátvitelt is használnak, így három hullámhosszú multiplexelést érnek el.

Adatközponti hálózatok: Rack-to-rack, emelet-to-pad, és campus-to-campus összekapcsolása. A nagy-sűrűségű felhőalapú adatközpontokbanBiDimegoldások 50%-kal csökkenthetik a szálhasználatot, csökkentve a kábelezés bonyolultságát. A BiDi a leggazdaságosabb megoldás, különösen az utólagos beépítési projekteknél, amikor a meglévő szálas erőforrások nem tudnak megfelelni a sávszélesség-bővítési követelményeknek.10G BiDi SFP+és25G BiDi SFP28gyakran használt modellek az adatközpontokban.

Enterprise Campus Networks: Cross-building and cross-blokk vállalati hálózatok összekapcsolása. Ahhoz képest, hogy dupla mennyiségű száloptikai kábelt telepítenek,BiDimegoldások jelentősen csökkenthetik az építési költségeket és a határidőket. Alkalmas elosztott hálózatokhoz iskolákban, kórházakban, ipari parkokban és más helyeken.

Biztonsági felügyeleti rendszerek: A nagy felügyeleti projektek gyakran több száz vagy akár több ezer kamerát foglalnak magukban, hatalmas szálkábelezési munkaterheléssel.BiDiA megoldások 50%-kal csökkenthetik a fúziós toldásokat és az ODF-portokat, felgyorsítva az építkezés előrehaladását és csökkentve a meghibásodási arányt. Különösen az utólagos beépítési projekteknél lehet teljes mértékben kihasználni a meglévő egymagos{2}}szálas erőforrásokat.

5G Fronthaul/Midhaul Networks: Adatátvitel mobilkommunikációs bázisállomások és maghálózatok között. A magas 5G bázisállomás-sűrűség és sávszélesség követelményeinek köszönhetően a BiDi technológia hatékonyan kíméli az üvegszálas erőforrásokat.10G/25G BiDi modulokszéles körben alkalmazzák az 5G hálózatokban.

Ipari Ethernet: Olyan forgatókönyvek, mint az intelligens gyárak, az energiaellátó rendszerek és a forgalomirányítás. Az ipari környezet magas megbízhatósági követelményeket támaszt, de gyakran korlátozott a kábelezési hely.BiDimegoldások csökkentik a szálhasználatot, miközben csökkentik a kábelezési nehézségeket. Az ipari-minőségű BiDi modulok széles hőmérséklet-kialakítással és továbbfejlesztett interferencia-elhárító képességgel rendelkeznek.

Műsorszórási hálózatok: CATV jelátvitel és IPTV szolgáltatások. Egyes műsorszóró hálózatok BiDi technológiát használnak a HFC-hálózatok optikai szálas átalakítására, a hálózati kapacitás bővítésére a meglévő üvegszálas erőforrások felhasználásával.

Smart City alkalmazások: IoT-szcenáriók, például intelligens közlekedés, intelligens utcai világítás és környezetfigyelés. Ezek az alkalmazások általában szétszórt telepítési pontokkal és nagy távolságokkal rendelkeznekBiDimegoldások, amelyek jelentősen csökkentik az üvegszálas infrastruktúra költségeit.

Fontos megjegyezni, hogy a választás közöttBiDia hagyományos kettős{0}}szálas megoldások pedig a projekt-specifikus körülményeinek átfogó figyelembevételét igénylik: ha bőséges az üvegszálas erőforrás, rövidek a távolságok és bőséges a költségvetés, a kettős{2}}szálas megoldások egyszerűbbek és megbízhatóbbak lehetnek; ha az üvegszálas erőforrások korlátozottak, a kábelezési költségek magasak, és gyors telepítésre van szükség,BiDimegoldások egyértelmű előnyöket kínálnak.