Одножильне волокно: коли використовувати BiDi оптику, коли ні, і як вибрати правильну пару

Одножильне волокно — це волоконно-оптичний метод передачі, який передає як передачу, так і прийом трафіку по одному оптичному волокну замість звичайних двох ниток. У мережах Ethernet це майже завжди виконується за допомогою трансиверів BiDi, які іноді називають двонаправленими або одно-волоконними модулями SFP.

Якщо вам потрібна коротка версія: одножильне волокно має сенс, коли волоконних сердечників мало, коли протягування нового кабелю через трубопровід або через кампус є дорогим або коли орендована пара темних волокон уже розбита. Це неправильний параметр за замовчуванням для абсолютно-складання нового структурованого кабелю, і він карає будь-яку команду, яка не ретельно підбирає довжини хвилі, оптичний бюджет і сумісність комутаторів перед замовленням.

У цьому посібнику описано, як ця технологія насправді працює на оптоволокні, коли краще віддати перевагу дуплексному оптоволокну, де воно має тенденцію виходити з ладу в польових умовах, а також точні перевірки, які повинен виконати інженер, перш ніж купувати пару BiDi SFP або SFP+.

Що таке одножильне волокно?

Одножильне волокно, яке іноді називають одно-волоконною передачею або симплексним волокном, використовує одне оптичне волокно для передачі трафіку в обох напрямках одночасно.

Традиційний дуплексний оптоволоконний канал використовує дві нитки: одна передає, інша приймає. Одноланцюгова волоконна ланка замінює цю пару однією ниткою, розділяючи два напрямки в області довжини хвилі замість просторової області. З відповідними трансиверами на кожному кінці повно-дуплексне з’єднання Ethernet проходить по одному фізичному волокну.

Класичним опублікованим прикладом є інтерфейс 1000BASE-BX-D/U, визначений відповідно до IEEE 802.3ah: один кінець передає на 1490 нм і отримує на 1310 нм, тоді як протилежний кінець передає на 1310 нм і приймає на 1490 нм. Ви можете прочитати основні вимоги до фізичного рівня вСтандарт IEEE 802.3 Ethernet.

Одножильне волокно проти симплексного волокна проти дуплексного волокна

Ці три терміни постійно змішуються, особливо в білетах закупівлі.

• Симплексне волокноозначає кабель, який фізично містить одну волоконну жилу, як правило, з одним роз’ємом LC, SC або FC на кожному кінці.
• Дуплексне волокновідноситься до кабелю, який містить дві волоконно-жильні жилки, зазвичай завершені як парний з’єднувач.
• Одножильне волокноописує спосіб передачі: одна нитка в обох напрямках, незалежно від того, чи є базовий кабель технічно симплексним патч-кордом чи однією ниткою більшої магістралі.

Таким чином, одножильне волокно майже завжди проходить через симплексний патч-корд, але термін «симплекс» описує кабель, тоді як «одножильне волокно» описує оптичну схему.

Як працює одножильне волокно

Передача BiDi та WDM всередині модуля

Більшість одножильних волоконно-волоконних каналів Ethernet використовують передачу BiDi. BiDi - це скорочення від двонаправленого. Замість того, щоб розділяти два напрямки, надаючи кожному власне волокно, оптика BiDi розділяє їх за довжиною хвилі за допомогою невеликогомультиплексування по довжині хвиліфільтр всередині трансивера. Цей фільтр, який часто називають диплексером, поєднує вихідний лазер і вхідний сигнал на одному загальному порту.

Одне типове поєднання виглядає так:

Ось чому одножильне волоконно-волоконне з’єднання не може використовувати два ідентичні модулі: обидва диплексери передадуть світло одного кольору, а з’єднання ніколи не з’явиться. Більш глибока поломка диплексера та лазерної компоновки розглядається в цьомуПояснення технології трансивера BiDi.

Загальні пари довжин хвиль BiDi

Для різних швидкостей і досягнень використовуються різні пари довжин хвиль. У таблиці нижче показано комбінації, з якими інженери найчастіше стикаються в корпоративних мережах і мережах доступу.

Виробники модулів не всі використовують однакові мітки. Деякі друкують «BX-U» і «BX-D» (вгорі та вниз за течією), інші друкують безпосередньо «TX1310/RX1490». Змішування етикеток різних постачальників є однією з найлегших помилок, які можна зробити в інвентарі, тому варто стандартизувати найменування у вашому складі перед замовленням.
 

Одножильне волокно проти двониткового волокна

Як одножильне, так і двожильне волокно забезпечать надійне з’єднання Ethernet, якщо його правильно спроектовано. Правильний вибір залежить від того, чого не вистачає: волокон, часу, грошей або складності операції.

Виберіть BiDi, якщо кількість волокон є обмеженням. Виберіть дуплекс, коли стандартизація, наявність-запчастин і простота оператора важливіші.
 

Контрольний список вибору одножильного волокна

Використовуйте цей контрольний список як таблицю рішень перед розміщенням замовлення. Кожен рядок представляє тип ситуації, яка потрапляє на стіл мережевого інженера, із відповідним викликом.

Коли одножильне волокно – це правильний вибір

1. У вас обмежена кількість наявних волокон

Найвагомішим аргументом для одножильного волокна є дефіцит простого волокна. З’єднання -–-будівля може мати одну невикористану нитку в 12-жильному стояку, або труба кампусу може бути заповненою, щоб вловити інший кабель. За допомогою відповідної пари BiDi ця одна запасна нитка може забезпечити нове повнодуплексне з’єднання Ethernet без додаткових робіт.

Поширені сценарії, коли це відбувається:

• Корпоративні кампусні зв’язки між будівлями на застарілих стояках
• Промислові майданчики з обмеженою кількістю волокна в броньованих кабельних трасах
• Муніципальні мережі повторно використовують існуючий простір каналів
• Мережі доступу провайдерів, у яких кожен фідер абонента має короткі ланцюги
• Системи відеоспостереження та магістралі безпеки додано після початкової інсталяції
• Бездротовий транспортний зв’язок, де оптоволокно від даху-до-притулку фіксується

2. Витягувати нове волокно надто дорого

Вартість трансивера рідко є домінуючою цифрою в проекті. Копання траншей, доступ до каналів, вхід у будівлю, з’єднання, тестування OTDR, робота після-годин і простої зазвичай затьмарюють це. Якщо пара BiDi знімає будівельні роботи, бюджет проекту часто стає нижчим, навіть якщо сама оптика коштує дорожче за порт, ніж стандартні дуплексні SFP.

3. Вам потрібно покращити використання волокна на існуючому заводі

Одножильне волокно не магічним чином розширює смугу пропускання одного оптичного каналу. Це змінює кількість фізичних ниток на посилання. На встановленому кабелі, який уже передає кілька послуг, звільнення однієї нитки на ланці може відкласти проект збільшення оптоволокна на роки.

4. Посилання — це проста точка-до-точки

BiDi-оптика блищить у простих з’єднаннях -{1}}точка: комутатор — комутатор, комутатор — медіаконвертер, маршрутизатор — комутатор доступу, віддалена шафа — ядро ​​або будівля А — будівля Б. Зазвичай достатньо лише відповідної пари на чистому симплексному волоконному тракті.

Коли не слід використовувати одножильне волокно

Одножильне волокно – це інструмент, а не замовчування. Замість цього користуйтеся двожильним волокном, якщо є будь-яке з наступного:

• На сайті вже є більш ніж достатньо запасних пар волокон
• Операційна команда воліє зберігати один SKU дуплексних SFP, ніж два SKU модулів A/B BiDi
• Конкретний оптичний інтерфейс, який вам потрібен, доступний лише в дуплексній формі
• Цей проект являє собою новий-центр обробки даних із уже розробленою структурованою дуплексною кабельною мережею
• Ви не можете з упевненістю підтвердити сполучення довжин хвиль, оптичний бюджет, полірування роз’єму та кодування перемикача перед розгортанням
• Оптоволоконний завод має високу відбивну здатність або невідому історію, де додавання складності A/B сповільнить усунення несправностей

У польових розгортаннях рідко виходить з ладу саме волокно. Майже завжди неправильна пара A/B-модулів розташована не на тому кінці, або модуль великого-досяжності перекачує занадто багато енергії в коротке з’єднання.

Як вибрати одножильне волокно

Крок 1: Підтвердьте тип волокна

Більшість одноланцюгових каналів BiDi Ethernet зазвичай розроблено для одномодового-волокнаOS2 одномодове-волокноу розгортаннях підприємств і операторів. Не вважайте, що патч-корд у вашій руці є правильним типом лише тому, що роз’єм підходить до порту.

Що потрібно перевірити перед замовленням:

• Тип волокна: одномодове-(найчастіше OS2) або багатомодове
• Тип роз'єму: LC, SC, FC або інший
• Польська: UPC або APC
• Патч-панель і тип адаптера на кожному кінці
• Кінцева--кінцева відстань, включно з прокладками патч-корду в обох кімнатах
• Кількість з’єднань і сполучених з’єднувачів на шляху

Крок 2: Виберіть швидкість і форм-фактор

Підберіть трансивер до порту комутатора. Найпоширенішими варіантами є 1G BiDi SFP, 10G BiDi SFP+ і 25G BiDi SFP28; Існують варіанти одноволоконних-волокон 40G і 100G, але вони менш стандартизовані. Модуль 10G SFP+ не погоджуватиметься на 1G у порту, який явно не підтримує подвійну-швидкісну роботу, що часто трапляється під час повторного використання старих комутаторів доступу. Корисна інформація про практичну різницю міжодно-модульні та багатомодові модулі SFPпри плануванні змішаного флоту.

Крок 3: Зіставте довжини хвиль TX/RX

Це крок, який найчастіше розриває посилання. Для пари BiDi потрібні додаткові довжини хвиль на двох кінцях. Завжди читайте етикетку або таблицю даних щодо фактичних номерів TX і RX, а не довіряйте номеру деталі.

Крок 4. Перевірте відстань і оптичний бюджет

Число, надруковане на клітці («10 км», «40 км»), є показником охоплення, а не інструкцією. Важливим є оптичний бюджет у вашому конкретному каналі. Витягніть кожен із цих номерів перед замовленням:

• Потужність передачі (TX min / max)
• Чутливість приймача
• Поріг перевантаження приймача
• Затухання волокна на кілометр
• Втрата кожного-з’єднувача та кількість сполучених пар
• Втрата з’єднання та кількість з’єднань
• Запас міцності (зазвичай 2–3 дБ)

Тут ховаються два режими відмови. По-перше, занадто мало потужності, це очевидно. Другий, менш очевидний, – занадто велика потужність: 40-кілометровий модуль на 500-метровому оптоволокні може підвищити поріг перевантаження приймача та спричинити бітові помилки або повну відсутність зв’язку. Для коротких стрибків із-великою оптикою часто потрібен фіксований вбудований атенюатор. Щоб глибше зрозуміти, куди йде кожен децибел, перегляньте цей оглядвнесені втрати у оптоволоконних мережах.

Крок 5. Підтвердьте сумісність роз’єму та пристрою

Перед розміщенням замовлення перевірте:

• Бренд і точна модель комутатора, маршрутизатора або медіаконвертера
• Підтримка швидкості порту та подвійної-швидкості
• Вимоги до кодування постачальника (деякі платформи відмовляються від некодованої оптики)
• Тип роз’єму та відповідністьсимплексний роз'єм LCна кожному патч-корді
• Польський тип (UPC проти APC) впритул
• Підтримка моніторингу DOM/DDM як на модулі, так і на хості
• Діапазон робочих температур, якщо оптика встановлена ​​в придорожній шафі або на даху

Варто вмикати DOM/DDM, якщо платформа це підтримує. Він виявляє отриману оптичну потужність, потужність передачі, температуру та струм зміщення лазера, що разом дозволяє помітити погіршення якості зв’язку за тижні до того, як воно сильно вийде з ладу.

Поширені помилки при розгортанні одножильного волокна

Помилка 1: підключення стандартного дуплексного SFP до одного волокна

Звичайний дуплексний SFP передбачає два волокна. Підключення лише одного призведе до того, що посилання не працює назавжди. Натомість використовуйте правильний трансивер BiDi або одно-волоконний трансивер.

Помилка 2: купівля двох однакових модулів BiDi

Оптика BiDi продається та зберігається як пари A/B. Два ідентичних модуля передають на одній довжині хвилі, і зв'язок не встановлюється. Зберігайте артикули A та B у своєму інвентарі на видному місці та позначте їх на стелажі.

Помилка 3: ігнорування оптичного бюджету

Правильна пара довжин хвиль все ще не вдається, якщо отримана потужність знаходиться за межами вікна приймача. Виміряйте або оцініть втрати, перш ніж визначати-оптику далекого охоплення, і ніколи не припускайте, що щойно протестоване посилання залишиться на своєму-один день втрати після кількох повторних-виправлень.

Помилка 4: змішування конекторів APC і UPC

Поліролі APC і UPC не взаємозамінні. Їх спаровування призводить до поганого фізичного контакту, високих внесених втрат і іноді до серйозних проблем із зворотним-відбиттям. Фабрика волокна використовує один або інший кінець до кінця. Щоб відновити інформацію про те, як полірована геометрія взаємодіє з відбивною здатністю, перегляньте цей посібникРоз'єми SC/APC і типи полірування.

Помилка 5: забувати про сумісність комутаторів

Деякі перемикачі забезпечують суворе кодування трансивера й тихо вимикають незакодовану оптику чи оптику сторонніх-розробників. Підтвердьте сумісність із точною версією мікропрограми перед розміщенням замовлення, особливо на корпоративних комутаторах, OLT і ONU.

Помилка 6: зберігати запчастини без плану A/B

Дивовижна кількість відключень після-робочого часу відбувається через запчастини, які виявляються неправильною половиною пари. Відстежуйте артикули A та B окремо, позначайте шафи, з якими кінцями вони користуються, і зберігайте по одному з кожного на вантажівці.

Як усунути несправність одноланцюгового оптоволокна

Якщо посилання BiDi не з’являється, виконайте цю послідовність, а не міняйте частини навмання:

1. Прочитайте надруковані довжини хвиль TX/RX на обох модулях. Підтвердьте, що вони доповнюють один одного, а не ідентичні.
2. Прочитайте значення DOM на обох кінцях. Потужність RX −40 дБм або «втрата сигналу» зазвичай означає проблему волокна, роз’єму або довжини хвилі, а не проблему модуля.
3. Очистіть обидві торцеві поверхні LC за допомогою-хорошого засобу для очищення касет і перевірте за допомогою прицілу. Більшість «зламаних» зв’язків BiDi мають брудні торці.
4. Перевірте кожен модуль на відомій-хорошій парі волокон за допомогою атенюатора, щоб підтвердити, що сама оптика працює.
5. Якщо потужність RX надзвичайно висока (наприклад, −2 дБм на 40-кілометровій оптиці на 200 м волокна), додайте вбудований аттенюатор такого розміру, щоб перенести рівень у вікно приймача.
6. Переконайтеся, що полірування роз’єму (UPC проти APC) узгоджується впритул. Один адаптер APC, підключений до ланцюга UPC, коштуватиме досить дорого.
7. Якщо оптично все перевірено, але порт все одно не з’являється, поміняйте кодування трансивера (код-постачальника на загальне), щоб виключити відхилення сторони-комутатора.

Фінальний дубль

Одножильне волокно є одним із найкорисніших доступних інструментів, коли волоконних ниток мало, будівельні роботи дорогі або існуючий кабельний завод потребує доставки більше з’єднань без зростання. Це не типове значення для нових збірок, і воно карає будь-яку команду, яка наказує лише за охопленням і швидкістю.

Надійне розгортання зводиться до короткого переліку перевірок: правильний тип волокна, правильна швидкість і форм-фактор, додаткова пара довжин хвиль TX/RX, оптичний бюджет, який потрапляє всередину вікна приймача, узгоджена обробка роз’єму впритул і хост, який приймає модуль. Запустіть ці перевірки один раз, задокументуйте інвентар A/B, і посилання працюватиме роками.

Якщо ви плануєте проект з одножильним волокном, почніть із відстані зв’язку, наявного типу волокна, полірування роз’єму, необхідної швидкості та моделі комутатора. Вибирайте відповідну пару BiDi навколо цих обмежень, а не навпаки.