Ghid tehnic detaliat pentru tehnologia transceiver BiDi

Ce este un transceiver BiDi

A transceiver BiDi(prescurtare pentru transceiver bidirecțional), cunoscut și sub numele de amodul SFP bidirecțional, este otransceiver cu fibră opticăcare permitecomunicare bidirecționalăpeste un singur fir de fibre. Spre deosebire de modulele tradiționale cu fibre optice duale-,Transceiver BiDi SFPutilizați tehnologia de multiplexare prin divizare a lungimii de undă (WDM) pentru a transmite simultan semnale la diferite lungimi de undă în cadrul aceleiași fibre, economisind astfel resursele de fibre. Această tehnologie este în prezent implementată pe scară largă înFTTHrețele de acces, interconexiuni de centre de date, rețele de campusuri ale întreprinderii și alte scenarii.
 

Principiul de lucru al modulelor BiDi SFP

Componenta de bază a aModul BiDi SFPeste filtrul WDM (numit și duplexor sau diplexor). Acest dispozitiv separă și combină semnale optice la diferite lungimi de undă, permițândcomunicare bi-direcționalăpeste un singur fir de fibre.

Procesul de lucru specific: Laserul transmițătorului generează un semnal optic la o anumită lungime de undă (cum ar fiFibră de 1310 nm), care este cuplată în fibră prin filtrul WDM și transmisă. Simultan, un semnal optic la o altă lungime de undă (cum ar fi 1550 nm) primit de la fibră este separat de filtrul WDM și trimis la fotodetector pentru conversie într-un semnal electric.

Transceiver BiDi SFPtrebuie folosit în perechi. Dacă capătul A transmite la 1310nm și primește la 1550nm, atunci capătul B trebuie să transmită la 1550nm și să primească la 1310nm. Împerecherea incorectă a lungimii de undă va împiedica stabilirea legăturii. Combinațiile comune de lungimi de undă includ: 1310nm/1490nm, 1310nm/1550nm, 1270nm/1330nm și altele.

Diferite combinații de lungimi de undă sunt potrivite pentru diferite distanțe de transmisie. Combinația 1310nm/1550nm este utilizată în mod obișnuit pentru transmisia pe distanțe medii și lungi-(20-120 km), deoarece aceste două lungimi de undă au o atenuare mai mică în fibra mono-mod; 1270nm/1330nm este utilizat în principal pentru aplicații cu viteză de 10G și cu viteză mai mare pe distanțe scurte și medii (10-40 km).

Structura internă a modulelor BiDi SFP

module BiDi SFPconstă în principal din următoarele componente:

TOSA (ansamblu sub-optic emițător): Conține o diodă laser (LD) și un circuit driver, responsabil pentru conversia semnalelor electrice în semnale optice la o anumită lungime de undă. Laserele obișnuite includ laserele DFB (feedback distribuit) și laserele FP (Fabry-Perot). Laserele DFB au o stabilitate excelentă a lungimii de undă și sunt potrivite pentru transmisie pe distanțe lungi-; Laserele FP sunt rentabile și sunt utilizate în principal pentru aplicații pe distanțe scurte.

ROSA (Ansamblul sub-optic al receptorului): Conține un fotodetector (PIN sau APD) și un circuit preamplificator, responsabil pentru conversia semnalelor optice primite în semnale electrice. Detectoarele PIN sunt utilizate pentru aplicații convenționale, în timp ce detectorii APD au o sensibilitate mai mare și sunt utilizați pentru transmisii pe distanțe lungi-.

Filtru WDM: componenta critică a modulelor BiDi, care utilizează tehnologia de filtrare cu peliculă subțire-sau tehnologia rețelelor pentru a separa transmiterea și recepția semnalelor optice la diferite lungimi de undă. Performanța filtrului afectează direct pierderea de inserție și specificațiile de izolare ale modulului. Filtrele de-calitate înaltă pot obține o izolare a canalului de peste 30 dB, asigurându-se că semnalele de transmisie și recepție nu interferează între ele.

Placa de circuite si interfata: Oferă funcții de gestionare a energiei, procesare a semnalului și DDM (Monitorizare diagnostică digitală). Conform standardelor precum SFF-8472, permite citirea parametrilor modulului precum temperatura, tensiunea și puterea optică printr-o interfață I²C.

Întregul modul este ambalat în SFP standard, SFP+, QSFP sau alte carcase, cuSCsauLCinterfețe simplex la port.
 

Avantajele transceiverelor BiDi SFP

Utilizare redusă de fibre: Soluția de transmisie cu o singură-fibră reduce utilizarea fibrei cu 50%, ceea ce oferă avantaje semnificative în proiectele în care resursele de fibră sunt limitate sau costurile de cablare sunt mari. În special în scenariile de implementare-la scară largă, cum ar fi rețelele din zona metropolitană și rețelele de acces FTTH, economiile de costuri pe fibră sunt substanțiale. Un studiu de caz al centrului de date a arătat că adoptarea soluției BiDi a redus costurile de achiziție și de construcție a fibrelor cu aproximativ 35%.

Instalare simplificată a cablurilor: Reduce numărul de îmbinări de fuziune a fibrelor și porturi ODF, reducând complexitatea construcției și costurile forței de muncă. În proiectele de modernizare, resursele existente de fibră cu un singur nucleu-pot fi utilizate pe deplin fără a fi nevoie de reconectare. Acest lucru este deosebit de important pentru centrele de date vechi, cu spațiu redus în încăperea echipamentelor și canale pentru cabluri complete.

Ocuparea spațiului redusă: Designul cu un singur-port reduce spațiul ocupat de panouri de corecție și dulapuri, făcându-l potrivit pentru mediile de implementare de-înaltă densitate. Un panou de corecție BiDi cu 24 de porturi poate gestiona 48 de legături, dublând eficiența utilizării spațiului.

Flexibilitate ridicată: În timpul actualizărilor rețelei, dacă resursele de fibră existente sunt insuficiente,Fibră BiDiimplementarea poate extinde rapid capacitatea fără recablare{0}}la scară largă. Această flexibilitate este foarte valoroasă pentru scenariile care necesită o continuitate ridicată a afacerii.

Cu toate acestea, soluția BiDi are și limitări. Transmisia cu o singură-fibră impune cerințe mai mari pentru calitatea fibrei, factori precum raza de curbură și curățenia având un impact mai mare asupra performanței transmisiei. Contaminarea faței-capăturilor fibrei sau îndoirea excesivă poate crește diafonia între cele două semnale de lungime de undă, afectând stabilitatea conexiunii. În plus, în timpul izolării defecțiunilor, spre deosebire de soluțiile cu fibre duble-în care legăturile TX și RX pot fi testate separat,Fibră BiDinecesită o evaluare holistică, făcând întreținerea puțin mai dificilă.

Module BiDi SFP față de modulele tradiționale cu fibre optice duale-

Diferența fundamentală dintremodule BiDi SFPiar modulele tradiționale cu fibre optice duale-constă în modul în care utilizează mediul fizic de transmisie.Implementarea fibrelor duplexutilizează două fibre independente, una dedicată transmisiei și alta recepției, cu izolare completă a stratului fizic.Transceiver BiDiobțineți transmisie bidirecțională pe o singură fibră prin tehnologia de multiplexare prin divizare a lungimii de undă.

Formular de interfață
Modulele duale-fibră optică utilizează interfețe duplex LC sau SC cu două porturi;module SFP bidirecționaleutilizați interfețe simplex cu un singur port.

Utilizare în pereche
Modulele tradiționale cu fibre optice duale-poate folosi module identice la ambele capete (cum ar fi 1000BASE-LX la ambele capete), deoarece lungimile de undă de transmisie și recepție sunt aceleași.Transceiver BiDi SFPtrebuie utilizat în perechi cu diferite combinații de lungimi de undă (cum ar fi 1310nm TX/1550nm RX la un capăt și 1550nm TX/1310nm RX la celălalt).

Perspectivă de cost
Modul BiDi SFPprețurile unitare sunt de obicei cu 20%-40% mai mari decât modulele comparabile cu fibră duală-, deoarece filtrele WDM adaugă costuri de producție. Cu toate acestea, în proiectele care necesită cablare la distanță lungă sau în care resursele de fibră sunt limitate, costul total (modul + fibră + construcție) poate fi mai mic.

Fiabilitate
Soluțiile cu fibre duale-au o capacitate anti-interferențe puțin mai puternică datorită izolării fizice a transmisiei și recepției; Soluțiile BiDi depind de performanța filtrului și au cerințe mai stricte de calitate a fibrelor. Cu toate acestea, cu procese de fabricație îmbunătățite, modernmodule BiDi SFPau o fiabilitate apropiată de cea a modulelor cu fibre duale-.

Este important să rețineți că „bidirecțional” și „duplex” sunt două concepte diferite. Duplex se referă la metoda de transmitere a datelor (full duplex sau half duplex), în timp ceBiDise referă la metoda de utilizare a mediului fizic.Transceiver BiDi SFPîncă funcționează în modul full duplex, doar implementat pe o singură fibră.
 

Tipuri de transceiver BiDi

Clasificare după viteză

1G BiDi SFP: Folosit pentru Gigabit Ethernet, acesta este în prezent cel mai răspândit tip de modul BiDi. Combinațiile tipice de lungimi de undă sunt 1310nm/1490nm sau 1310nm/1550nm, cu distanțele de transmisie care acoperă 3 km până la 120 km. Aplicat în principal în rețelele de întreprindere, rețelele de campus, accesul FTTH și alte scenarii.

10G BiDiSFP+: Folosit pentru 10 Gigabit Ethernet, combinațiile de lungimi de undă sunt de obicei 1270nm/1330nm (distanță scurtă până la medie) sau 1490nm/1550nm (distanță lungă). Distanțele de transmisie variază de la 10 km la 80 km. Aplicat pe scară largă în interconexiunile centrelor de date, rețelele din zona metropolitană și alte scenarii.

25G BiDi SFP28: Folosit pentru Ethernet 25G, utilizând o distanță mai îngustă a lungimii de undă (cum ar fi 1295 nm/1309 nm), cu distanțe de transmisie de 10-40 km. Folosit în principal pentru acces la server și rețele de stocare în centre de date de înaltă performanță.

40G BiDi QSFP+: folosește un design cu fibre duble-dar se integreazăWDMtehnologie, fiecare fibră transportând transmisie bidirecțională de 20 Gbps. Utilizează intervalul de lungimi de undă de 832-918nm, funcționând pe fibră multimod OM3/OM4, cu distanțe de transmisie de 100-150 de metri. Potrivit pentru interconectarea de mare densitate în centrele de date.

100G BiDi QSFP28: Utilizează tehnologia de modulație PAM4, cu o singură lungime de undă care transportă 50 Gbps, realizând transmisie bidirecțională de 100 G pe o singură fibră cu un singur-mod. Distanțele de transmisie de 10-40 km, utilizate pentru conexiunile între centrele de date.

Clasificare după tehnologia lungimii de undă

BiDi standard: Utilizează perechi de lungimi de undă fixe, cum ar fi 1310nm/1550nm. Cost mai mic și cel mai larg aplicat.

CWDM BiDi: Folosește tehnologia de multiplexare a diviziunii grosiere a lungimii de undă, interval de lungimi de undă 1270nm-1610nm, cu distanță de lungime de undă de 20nm. Poate multiplexa mai multe lungimi de undă pe o singură fibră, potrivită pentru rețelele din zona metropolitană și transmisia pe distanțe lungi.

DWDM BiDi: Utilizează tehnologia de multiplexare cu diviziune densă a lungimii de undă, cu o distanță între lungimea de undă de numai 0,8 nm (100 GHz) sau 0,4 nm (50 GHz), conformă cu standardele ITU-T G.694.1. Folosit pentru rețele backbone și transmisie la distanță ultra-lungă-, obținând o utilizare extrem de ridicată a spectrului de fibre.

Clasificare după scenariul de aplicare

Module PON BiDi: Proiectat special pentru rețelele optice pasive FTTH/FTTB, cum ar fi EPON, GPON, 10G-EPON etc. Partea OLT și partea ONU utilizează diferite combinații de lungimi de undă, configurațiile tipice fiind 1490nm în aval/1310nm în amonte. Unele sisteme PON suprapun, de asemenea, o lungime de undă de 1550 nm pentru transmisia semnalului CATV.

Module BiDi pentru centre de date: optimizat pentru mediile de centre de date, care acceptă funcționalitatea DDM, consum redus de energie și implementare de-densitate mare. Tarifele comune sunt 10G, 25G și 100G.

Module BiDi de gradul Carrier-: îndeplinesc cerințele de fiabilitate de gradul operator-, cu intervale de temperatură de funcționare de la -40 grade până la +85 grade , trecând teste de mediu riguroase. Folosit în stații de bază în aer liber, noduri de rețea metropolitană și alte medii dure.

Module BiDi de grad industrial-: Capacitate anti-interferențe și rezistență mecanică îmbunătățite, potrivite pentru automatizări industriale, transport inteligent și alte scenarii.

Domenii de aplicare ale transceiverelor BiDi

Fibră FTTH-la-casa-: Scenariul de aplicare principal pentru rețelele de acces în bandă largă a operatorului.BiDisoluțiile între OLT și ONU economisesc 50% din costurile rețelei de distribuție optică (ODN). Sute de milioane de utilizatori FTTH din întreaga lume folosesc tehnologia BiDi. Datele din aval utilizează de obicei lungimea de undă de 1490 nm, datele din amonte utilizează lungimea de undă de 1310 nm, iar unele sisteme folosesc, de asemenea, 1550 nm pentru transmisia semnalului CATV, realizând multiplexarea cu trei-lungimi de undă.

Rețele de centre de date: interconexiune raftă-la-, etaj-la-etaj și campus-la-campus. În centrele de date în cloud cu densitate mare-,BiDisoluțiile pot reduce utilizarea fibrei cu 50%, reducând complexitatea cablurilor. În special în proiectele de modernizare, când resursele de fibră existente nu pot îndeplini cerințele de actualizare a lățimii de bandă, BiDi este cea mai economică soluție.10G BiDi SFP+şi25G BiDi SFP28sunt modele utilizate în mod obișnuit în centrele de date.

Rețele de campusuri pentru întreprinderi: interconexiune între-constructii și-interconexiuni între rețele de întreprindere. În comparație cu implementarea dublului cantității de cabluri de fibră optică,BiDisoluțiile pot reduce semnificativ costurile de construcție și termenele. Potrivit pentru rețele distribuite în școli, spitale, parcuri industriale și alte locații.

Sisteme de supraveghere de securitate: Proiectele mari de supraveghere implică adesea sute sau chiar mii de camere, cu sarcini masive de cablare cu fibră.BiDisoluțiile pot reduce îmbinările de fuziune și porturile ODF cu 50%, accelerând progresul construcției și reducând ratele de eșec. În special în proiectele de modernizare, resursele existente de fibră unic-core pot fi utilizate pe deplin.

Rețele 5G Fronthaul/Midhaul: Transmiterea datelor între stațiile de bază de comunicații mobile și rețelele centrale. Cu cerințele ridicate de densitate și lățime de bandă a stației de bază 5G, tehnologia BiDi conservă eficient resursele de fibră.Module BiDi 10G/25Gsunt aplicate pe scară largă în rețelele 5G.

Ethernet industrial: Scenarii precum fabrici inteligente, sisteme de alimentare și controlul traficului. Mediile industriale au cerințe ridicate de fiabilitate, dar adesea spațiu limitat de cablare.BiDisoluțiile reduc utilizarea fibrei, reducând în același timp dificultatea de cablare. Modulele BiDi de calitate-industrială au un design larg de temperatură și o capacitate îmbunătățită de-interferențe.

Rețele de difuzare: transmisie semnal CATV și servicii IPTV. Unele rețele de difuzare folosesc tehnologia BiDi pentru a realiza transformarea prin fibră optică a rețelelor HFC, îmbunătățind capacitatea rețelei folosind resursele de fibră existente.

Aplicații Smart City: scenarii IoT, cum ar fi transportul inteligent, iluminatul stradal inteligent și monitorizarea mediului. Aceste aplicații au de obicei puncte de implementare împrăștiate și distanțe lungi, cuBiDisoluții reducând semnificativ costurile infrastructurii de fibră.

Este important să rețineți că alegerea întreBiDiiar soluțiile tradiționale cu fibră duală-necesită o luare în considerare cuprinzătoare a circumstanțelor specifice-proiectului: dacă resursele de fibră sunt abundente, distanțele sunt scurte și bugetele sunt ample, soluțiile cu fibre-duale pot fi mai simple și mai fiabile; dacă resursele de fibră sunt limitate, costurile de cablare sunt mari și este necesară o implementare rapidă,BiDisoluțiile oferă avantaje clare.