Еднонишково влакно: Кога да използвате BiDi оптика, кога не и как да изберете правилния чифт

Еднонишковото влакно е метод за предаване на оптични влакна, който носи както предаване, така и получаване на трафик по едно оптично влакно вместо обичайните две нишки. В Ethernet мрежите почти винаги се прави с BiDi приемо-предаватели, понякога наричани двупосочни или едно-влакнести SFP модули.

Ако искате кратката версия: еднонишковото влакно има смисъл, когато сърцевините на влакната са оскъдни, когато издърпването на нов кабел през тръбопровод или през кампус е скъпо или когато наета двойка тъмни влакна вече е разбита. Това не е правилното по подразбиране за чисто-изграждане на ново структурно окабеляване и наказва всеки екип, който не съпостави внимателно дължини на вълните, оптичен бюджет и съвместимост на превключватели, преди да поръча.

Това ръководство разглежда как технологията действително работи върху влакното, кога да го изберете пред дуплексно влакно, къде има тенденция да се проваля на полето и точните проверки, които инженерът трябва да извърши, преди да купи BiDi SFP или SFP+ двойка.

Какво е еднонишково влакно?

Еднонишково влакно, понякога наричано предаване с едно-влакно или предаване на симплексно влакно, използва едно оптично влакно за пренасяне на трафик в двете посоки едновременно.

Традиционната дуплексна влакнеста връзка използва две нишки: едното влакно предава, другото получава. Еднонишкова влакнеста връзка замества тази двойка с една нишка, като разделя двете посоки в областта на дължината на вълната вместо в пространствената област. С правилните приемо-предаватели във всеки край, пълна-дуплексна Ethernet връзка преминава през едно физическо влакно.

Класическият публикуван пример е 1000BASE-BX-D/U интерфейс, дефиниран съгласно IEEE 802.3ah: единият край предава при 1490 nm и получава при 1310 nm, докато противоположният край предава при 1310 nm и получава при 1490 nm. Можете да прочетете основните изисквания за физически слой вIEEE 802.3 Ethernet стандарт.

Еднонишково влакно срещу симплексно влакно срещу дуплексно влакно

Тези три термина се смесват постоянно, особено в билетите за закупуване.

• Симплексно влакносе отнася до кабел, който физически съдържа една оптична нишка, обикновено с един LC, SC или FC конектор на всеки край.
• Дуплексно влакносе отнася до кабел, който съдържа две влакнести нишки, обикновено завършващи като сдвоен конектор.
• Еднонишково влакноописва метода на предаване: една нишка, носеща и двете посоки, независимо от това дали основният кабел технически е симплексен пач кабел или една нишка от по-голям ствол.

Така че връзката с еднонишково влакно почти винаги се движи върху симплексен пач кабел, но терминът "симплекс" описва кабела, докато "еднонишково влакно" описва оптичната схема.

Как работи еднонишковото влакно

BiDi предаване и WDM вътре в модула

Повечето еднонижкови Ethernet връзки използват BiDi предаване. BiDi е съкращение от двупосочно. Вместо да разделя двете посоки, като дава на всяко собствено влакно, BiDi оптиката ги разделя по дължина на вълната, използвайки малъкмултиплексиране по дължина на вълнатафилтър вътре в трансивъра. Този филтър, често наричан диплексер, комбинира изходящия лазер и входящия сигнал на един споделен порт.

Едно типично сдвояване изглежда така:

Ето защо връзката с еднонишево оптично влакно не може да използва два идентични модула: и двата диплексера биха очаквали да предават на същия цвят светлина и връзката никога няма да се появи. Тук е обхваната по-дълбока разбивка на диплексера и лазерното устройствоОбяснение на технологията на трансивър BiDi.

Често срещани двойки дължини на вълната на BiDi

Различните скорости и обхвати използват различни двойки дължини на вълните. Таблицата по-долу показва комбинациите, които инженерите най-често срещат в корпоративни мрежи и мрежи за достъп.

Производителите на модули не използват всички едни и същи етикети. Някои печатат "BX-U" и "BX-D" (нагоре и надолу по веригата), други печатат директно "TX1310/RX1490". Смесването на етикети на различни доставчици е една от по-лесните грешки за инвентаризация, така че си струва да стандартизирате именуването във вашия склад, преди да поръчате.
 

Еднонишково влакно срещу двунишково влакно

Както еднонишковите, така и двунишковите влакна ще поддържат надеждни Ethernet връзки, когато са проектирани правилно. Правилният избор зависи от това, което е недостиг: нишки от влакна, време, пари или сложност на операциите.

Изберете BiDi, когато броят на влакната е ограничението. Изберете дуплекс, когато стандартизацията, наличността на резервни-части и простотата на оператора са по-важни.
 

Контролен списък за избор на еднонишково влакно

Използвайте този контролен списък като таблица за вземане на решения, преди да направите поръчка. Всеки ред представлява вида ситуация, която попада на бюрото на мрежовия инженер, със съответстващото повикване.

Когато еднонишковото влакно е правилният избор

1. Имате ограничени съществуващи нишки от влакна

Най-силният случай за еднонишкови влакна е недостигът на обикновени влакна. Връзката -с-сграда може да има една неизползвана нишка, останала в 12-жилен щранг, или тръбопроводът на кампуса може да е твърде пълен, за да лови друг кабел. Със съвпадаща двойка BiDi тази една резервна нишка може да носи нова пълнодуплексна Ethernet връзка без строителна работа.

Често срещани сценарии, при които това се случва:

• Връзки на корпоративни кампуси между сгради на остарели щрангове
• Промишлени обекти с ограничени влакна в бронирани кабелни трасета
• Общински мрежи, използващи повторно съществуващо канално пространство
• Мрежи за достъп до интернет доставчици, при които всяко абонатно захранващо устройство е с кратък брой нишки
• Видеонаблюдение и опори за сигурност, добавени след първоначалната инсталация
• Безжична обратна връзка, при която влакното-към-заслон е фиксирано

2. Тегленето на ново влакно е твърде скъпо

Цената на трансивъра рядко е доминиращата цифра в даден проект. Изкопаване, достъп до тръбопроводи, влизане в сградата, снаждане, тестване на OTDR, работа след-часове и престой обикновено не го правят. Ако BiDi двойка премахне строителната работа, бюджетът на проекта често пада по-нисък, дори когато самата оптика струва повече на порт от стандартните дуплексни SFP.

3. Трябва да подобрите използването на влакна в съществуващ завод

Еднонишковото влакно не разширява магически честотната лента на един оптичен канал. Това, което се променя, е броят на физическите нишки на връзка. На инсталиран кабел, който вече носи няколко услуги, освобождаването на една нишка на връзка може да отложи проекта за увеличаване на влакното с години.

4. Връзката е проста точка-до-точка

BiDi оптиката блести при директни връзки от точка-до-точка: превключвател към превключвател, превключвател към медиен конвертор, рутер към превключвател за достъп, дистанционен шкаф към ядро ​​или сграда A към сграда B. Обикновено всичко, което е необходимо, е съвпадаща двойка по чист симплексен път с влакна.

Кога не трябва да използвате еднонишково влакно

Еднонишковото влакно е инструмент, а не стандарт. Вместо това посегнете към двунишково влакно, когато някое от следните е вярно:

• Сайтът вече разполага с повече от достатъчно резервни двойки влакна
• Оперативният екип би предпочел да съхранява една SKU на дуплекс SFP, отколкото две SKU на A/B BiDi модули
• Конкретен оптичен интерфейс, от който се нуждаете, е наличен само в дуплексна форма
• Проектът е нов център за данни с висока-комплектация с вече проектирано структурирано дуплексно окабеляване
• Не можете с увереност да потвърдите сдвояването на дължината на вълната, оптичния бюджет, полирането на конектора и кодирането на превключвателя преди внедряването
• Фабричната инсталация има висока отразяваща способност или неизвестна история, където добавянето на A/B сложност ще забави отстраняването на неизправности

При внедряване на място повредата рядко е самото влакно. Почти винаги грешната двойка A/B модули седи в грешния край или модул с дълъг-обхват, който изпомпва твърде много мощност към къса връзка.

Как да изберем решение за еднонишкови влакна

Стъпка 1: Потвърдете типа влакно

Повечето еднонижкови BiDi Ethernet връзки обикновено са проектирани за едно{0}}модово влакноOS2 едно-модово влакнов корпоративни и операторски внедрявания. Не приемайте, че пач кабелът в ръката ви е правилният тип само защото конекторът пасва на порта.

Какво да проверите преди да поръчате:

• Тип влакно: единичен-режим (OS2 най-често) или многомодов
• Тип конектор: LC, SC, FC или друг
• Полски: UPC или APC
• Пач панел и тип адаптер от всеки край
• Разстояние от край-до-край, включително минаване на свързващия кабел в двете стаи
• Брой снаждания и свързани съединители в пътя

Стъпка 2: Изберете скорост и форм фактор

Свържете трансивъра с порта на комутатора. Най-често срещаните опции са 1G BiDi SFP, 10G BiDi SFP+ и 25G BiDi SFP28; Съществуват варианти с едно-влакно 40G и 100G, но са по-малко стандартизирани. 10G SFP+ модул няма да преговаря при 1G в порт, който не поддържа изрично работа с двойна-скорост, което често се случва при повторно използване на по-стари комутатори за достъп. Полезна информация, прочетена тук, е практическата разлика междуедно{0}}режимни и многомодови SFP модулипри планиране на смесен флот.

Стъпка 3: Съвпадение на дължини на вълните TX/RX

Това е стъпката, която прекъсва връзките най-често. BiDi двойка се нуждае от допълващи се дължини на вълните в двата края. Винаги четете етикета или листа с данни за действителните TX и RX номера, вместо да се доверявате на номер на част.

Стъпка 4: Проверете разстоянието и оптичния бюджет

Числото, отпечатано върху клетката ("10 km", "40 km") е рейтинг на обхвата, а не инструкция. Това, което има значение, е оптичният бюджет за вашата конкретна връзка. Изтеглете всеки от тези номера, преди да поръчате:

• Мощност на предаване (TX min / max)
• Чувствителност на приемника
• Праг на претоварване на приемника
• Затихване на влакното на километър
• За-загуба на конектор и брой свързани двойки
• Загуба на снаждане и брой снаждания
• Марж на безопасност (обикновено 2–3 dB)

Тук се крият два режима на повреда. Първото е твърде малко мощност, очевидното. Вторият, по-малко очевиден, е твърде много мощност: 40 km модул на 500 m влакно може да задвижи приемника над неговия праг на претоварване и да произведе битови грешки или никаква връзка. Късите скокове с оптика с голям-обхват често се нуждаят от фиксиран вграден атенюатор. За по-задълбочен поглед върху това къде отива всеки децибел, вижте този преглед навмъкнати загуби във влакнести мрежи.

Стъпка 5: Потвърдете съвместимостта на конектора и устройството

Преди да направите поръчката, проверете:

• Марка и точен модел суич, рутер или медиа конвертор
• Скорост на порта и двойна{0}}скоростна поддръжка
• Изисквания за кодиране на доставчика (някои платформи отхвърлят некодирана оптика)
• Тип конектор и съответствиесимплекс LC конекторна всеки пач кабел
• Полски тип (UPC срещу APC) от край до край
• Поддръжка на DOM/DDM мониторинг както на модула, така и на хоста
• Диапазон на работна температура, ако оптиката се намира в крайпътен шкаф или заграждение на покрива

DOM/DDM си струва да се включва винаги, когато платформата го поддържа. Той излага получената оптична мощност, TX мощност, температура и ток на лазерно отклонение, които заедно ви позволяват да забележите влошаваща се връзка седмици преди да се повреди сериозно.

Често срещани грешки при разгръщането на еднонишково влакно

Грешка 1: Включване на стандартен дуплекс SFP в едно влакно

Нормален дуплекс SFP очаква две влакна. Свързването само на един ще остави връзката завинаги изключена. Вместо това използвайте подходящ BiDi или приемопредавател с едно-влакно.

Грешка 2: Купуване на два еднакви BiDi модула

BiDi оптиката се продава и съхранява като A/B двойки. Два идентични модула предават на една и съща дължина на вълната и връзката няма да се появи. Съхранявайте SKU A и B видимо разделени в инвентара си и ги етикетирайте на стелажа.

Грешка 3: Пренебрегване на оптичния бюджет

Правилната двойка дължина на вълната все още е неуспешна, ако получената мощност е извън прозореца на приемника. Измерете или преценете загубата, преди да посочите оптика за дълъг-обхват, и никога не приемайте, че току-що тествана връзка ще остане на ден-първата загуба след няколко повторни-поправки.

Грешка 4: Смесване на APC и UPC конектори

APC и UPC лаковете не са взаимозаменяеми. Сдвояването им води до лош физически контакт, голяма загуба на вмъкване и понякога сериозни проблеми с-обратното отражение. Заводът за влакна използва или единия, или другия край до край. За опресняване на това как полиращата геометрия взаимодейства с отразяващата способност, вижте това ръководство заSC/APC конектори и видове полиране.

Грешка 5: Забравяне на съвместимостта на комутатора

Някои превключватели налагат стриктно кодиране на приемо-предавателя и безшумно деактивират некодирана оптика или оптика на трети-страни. Потвърдете съвместимостта с точната версия на фърмуера, преди да направите поръчка, особено на корпоративни комутатори, OLT и ONU.

Грешка 6: Запасете резервни части без A/B план

Изненадващ брой прекъсвания след-часове идват от резервни части, които се оказват грешната половина от чифта. Проследявайте A и B SKU отделно, етикетирайте шкафовете кой край кой използва и запазете по един от всеки в камиона.

Как да отстранявате неизправности при връзка с едножилно влакно

Когато BiDi връзка не се появи, вървете по тази последователност, вместо да разменяте части на случаен принцип:

1. Прочетете отпечатаните дължини на вълните TX/RX на двата модула. Потвърдете, че те се допълват, а не са идентични.
2. Прочетете DOM стойностите от двата края. RX мощност от −40 dBm или „загуба на сигнал“ обикновено означава проблем с влакно, конектор или дължина на вълната, а не проблем с модула.
3. Почистете двете челни повърхности на LC с известен-добър препарат за почистване на касети и проверете с мерник. Повечето "счупени" BiDi връзки са мръсни краища.
4. Тествайте с обратна връзка всеки модул върху известна -добра двойка влакна с помощта на атенюатор, за да докажете, че самата оптика е жива.
5. Ако RX мощността е необичайно висока (например −2 dBm на 40 km оптика над 200 m влакно), добавете вграден атенюатор с размер, който да доведе нивото до прозореца на приемника.
6. Уверете се, че полирането на съединителя (UPC срещу APC) е последователно от край до край. Единичен APC адаптер, поставен в UPC верига, ще бъде тихо скъп.
7. Ако всичко се проверява оптически, но портът все още не се появява, разменете кодирането на приемо-предавателя (кодирано-продавач срещу общо), за да изключите отхвърлянето-от страна на превключвателя.

Final Take

Еднонишковите влакна са един от най-полезните налични инструменти, когато влакнестите влакна са оскъдни, строителните работи са скъпи или съществуващ кабелен завод трябва да достави повече връзки, без да расте. Не е по подразбиране за нови компилации и наказва всеки екип, който поръчва само по обхват и скорост.

Надеждното разгръщане се свежда до кратък списък от проверки: правилният тип влакно, правилната скорост и форм-фактор, допълнителна двойка дължини на вълните TX/RX, оптичен бюджет, който се приземява в прозореца на приемника, последователен шлифован конектор от край до край и хост, който приема модула. Пуснете тези проверки веднъж, документирайте A/B инвентара и връзката ще работи с години.

Ако планирате проект за еднонижково влакно, започнете с разстоянието на връзката, съществуващия тип влакно, полирането на конектора, необходимата скорост и модела на превключвателя. Изберете съвпадащата BiDi двойка около тези ограничения, а не обратното.