Yksityiskohtainen tekninen opas BiDi-lähetin-vastaanotinteknologiaan

Mikä on BiDi-lähetin-vastaanotin

A BiDi lähetin-vastaanotin(lyhenne sanoista kaksisuuntainen lähetin-vastaanotin), joka tunnetaan myös nimellä akaksisuuntainen SFP-moduuli, on anoptinen kuitu lähetin-vastaanotinjoka mahdollistaakaksisuuntaista viestintääyhden kuitulangan yli. Toisin kuin perinteiset kaksikuituiset{1}}optiset moduulit,BiDi SFP -lähetin-vastaanottimetkäyttää aallonpituusjakomultipleksointitekniikkaa (WDM) lähettääksesi samanaikaisesti signaaleja eri aallonpituuksilla samassa kuidussa, mikä säästää kuituresursseja. Tämä tekniikka on tällä hetkellä laajalti käytössäFTTHliityntäverkot, datakeskusten yhteenliitännät, yrityskampusverkot ja muut skenaariot.
 

BiDi SFP -moduulien toimintaperiaate

A:n ydinkomponenttiBiDi SFP -moduulion WDM-suodatin (kutsutaan myös duplekseriksi tai diplekseriksi). Tämä laite erottaa ja yhdistää optiset signaalit eri aallonpituuksilla, mikä mahdollistaakaksisuuntaista viestintääyhden kuitulangan yli.

Tietty työprosessi: Lähettimen laser tuottaa optisen signaalin tietyllä aallonpituudella (esim.1310nm kuitu), joka kytketään kuituun WDM-suodattimen kautta ja lähetetään. Samanaikaisesti kuidusta vastaanotettu optinen signaali toisella aallonpituudella (kuten 1550 nm) erotetaan WDM-suodattimella ja lähetetään valoilmaisimeen sähkösignaaliksi muuntamista varten.

BiDi SFP -lähetin-vastaanottimeton käytettävä pareittain. Jos A-pää lähettää 1 310 nm:llä ja vastaanottaa 1 550 nm, pään B on lähetettävä 1 550 nm ja vastaanotettava 1 310 nm. Väärä aallonpituuspariliitos estää linkin muodostamisen. Yleisiä aallonpituusyhdistelmiä ovat: 1310nm/1490nm, 1310nm/1550nm, 1270nm/1330nm ja muut.

Erilaiset aallonpituusyhdistelmät sopivat eri lähetysetäisyyksille. 1310nm/1550nm-yhdistelmää käytetään yleisesti keskipitkän ja pitkän matkan lähetyksessä (20-120km), koska näillä kahdella aallonpituudella on pienempi vaimennus yksimuotokuidussa; 1270nm/1330nm käytetään ensisijaisesti 10G:n ja sitä suuremman nopeuden sovelluksissa lyhyen ja keskipitkän matkan (10-40km) sovelluksissa.

BiDi SFP -moduulien sisäinen rakenne

BiDi SFP -moduulitkoostuu pääasiassa seuraavista komponenteista:

TOSA (lähettimen optinen osa{0}}osakokoonpano): Sisältää laserdiodin (LD) ja ohjainpiirin, jotka vastaavat sähköisten signaalien muuntamisesta optisiksi signaaleiksi tietyllä aallonpituudella. Yleisiä lasereita ovat DFB (distributed feedback) laserit ja FP (Fabry-Perot) laserit. DFB-lasereilla on erinomainen aallonpituuden vakaus ja ne soveltuvat pitkän-etäisyyden lähetykseen; FP-laserit ovat kustannustehokkaita, ja niitä käytetään enimmäkseen lyhyen matkan{5}}sovelluksiin.

ROSA (Receiver Optical Sub{0}}Assembly): Sisältää valotunnistimen (PIN tai APD) ja esivahvistinpiirin, joka vastaa vastaanotettujen optisten signaalien muuntamisesta sähköisiksi signaaleiksi. PIN-tunnistimia käytetään perinteisissä sovelluksissa, kun taas APD-tunnistimilla on suurempi herkkyys, ja niitä käytetään pitkän matkan lähetykseen.

WDM-suodatin: BiDi-moduulien kriittinen komponentti, joka käyttää ohut{0}}kalvosuodatintekniikkaa tai hilatekniikkaa eri aallonpituuksilla olevien optisten signaalien erottamiseen. Suodattimen suorituskyky vaikuttaa suoraan moduulin liitäntähäviöön ja eristykseen. Laadukkaat-suodattimet voivat saavuttaa yli 30 dB:n kanavaeristyksen, mikä varmistaa, että lähetys- ja vastaanottosignaalit eivät häiritse toisiaan.

Piirilevy ja liitäntä: Tarjoaa virranhallinnan, signaalinkäsittelyn ja DDM (Digital Diagnostic Monitoring) -toiminnot. Yhteensopiva standardien, kuten SFF-8472, kanssa, se mahdollistaa moduuliparametrien, kuten lämpötilan, jännitteen ja optisen tehon, lukemisen I²C-liitännän kautta.

Koko moduuli on pakattu vakiokoteloihin SFP, SFP+, QSFP tai muihin koteloihinSCtaiLCsimplex-liitännät portissa.
 

BiDi SFP -lähetin-vastaanottimien edut

Vähentynyt kuidun käyttö: Yksi-kuitusiirtoratkaisu vähentää kuidun käyttöä 50 %, mikä tarjoaa merkittäviä etuja projekteissa, joissa kuituresurssit ovat rajalliset tai kaapelointikustannukset korkeat. Erityisesti laajan-mittakaavan käyttöönottoskenaarioissa, kuten pääkaupunkiseudun verkoissa ja FTTH-liityntäverkoissa, kuituverkon kustannussäästöt ovat huomattavia. Palvelinkeskuksen tapaustutkimus osoitti, että BiDi-ratkaisun käyttöönotto pienensi kuitujen hankinta- ja rakennuskustannuksia noin 35 %.

Yksinkertainen kaapeloinnin asennus: Vähentää kuitufuusioliitosten ja ODF-porttien määrää, mikä vähentää rakentamisen monimutkaisuutta ja työvoimakustannuksia. Jälkiasennusprojekteissa olemassa olevat yksiytiminen kuituresurssit voidaan hyödyntää{1}}täysin ilman uudelleenjohdotusta. Tämä on erityisen tärkeää vanhoissa palvelinkeskuksissa, joissa on ahtaat laitehuoneet ja täydet kaapelihyllyt.

Vähentynyt tilan käyttöaste: Yhden-portin suunnittelu vähentää patch-paneelien ja -kaappien viemää tilaa, mikä tekee siitä sopivan suuren-tiheyden käyttöönottoympäristöihin. 24-porttinen BiDi-patch-paneeli pystyy hallitsemaan 48 linkkiä, mikä kaksinkertaistaa tilankäytön tehokkuuden.

Korkea joustavuus: Verkkopäivitysten aikana, jos olemassa olevat kuituresurssit eivät riitä,BiDi kuitukäyttöönotto voi nopeasti laajentaa kapasiteettia ilman{0}}laajuista uudelleenjohdotusta. Tämä joustavuus on erittäin arvokasta skenaarioissa, jotka edellyttävät korkeaa liiketoiminnan jatkuvuutta.

BiDi-ratkaisulla on kuitenkin myös rajoituksia. Yksi-kuitusiirto asettaa korkeampia vaatimuksia kuidun laadulle, ja esimerkiksi taivutussäde ja puhtaus vaikuttavat voimakkaammin lähetyksen suorituskykyyn. Kuitupään-pintojen kontaminaatio tai liiallinen taipuma voi lisätä ylikuulumista kahden aallonpituussignaalin välillä, mikä vaikuttaa linkin vakauteen. Lisäksi vianeristyksen aikana, toisin kuin kaksoiskuituratkaisuissa, joissa TX- ja RX-linkit voidaan testata erikseen,BiDi kuituvaatii kokonaisvaltaista arviointia, mikä tekee ylläpidosta hieman haastavampaa.

BiDi SFP -moduulit vs. perinteiset kaksois{1}}kuituoptiset moduulit

Perimmäinen eroBiDi SFP -moduulitja perinteiset kaksikuituiset{0}}optiset moduulit perustuvat siihen, kuinka ne käyttävät fyysistä tiedonsiirtovälinettä.Duplex kuidun käyttöönottokäyttää kahta riippumatonta kuitua, joista toinen on tarkoitettu lähetykseen ja toinen vastaanottoon, täydellisellä fyysisen kerroksen eristyksellä.BiDi-lähetin-vastaanottimetsaavuttaa kaksisuuntainen lähetys yhden kuidun yli aallonpituusjakoisen multipleksointitekniikan avulla.

Käyttöliittymälomake
Dual{0}}kuituoptiset moduulit käyttävät LC- tai SC-duplex-liitäntöjä kahdella portilla;kaksisuuntaiset SFP-moduulitKäytä simplex-liitäntöjä, joissa on vain yksi portti.

Parillinen käyttö
Perinteiset kaksois{0}}kuituoptiset moduulit voivat käyttää identtisiä moduuleja molemmissa päissä (kuten 1000BASE-LX molemmissa päissä), koska niiden lähetys- ja vastaanottoaallonpituudet ovat samat.BiDi SFP -lähetin-vastaanottimeton käytettävä pareittain eri aallonpituusyhdistelmillä (kuten 1310nm TX/1550nm RX toisessa päässä ja 1550nm TX/1310nm RX toisessa).

Kustannusnäkymä
BiDi SFP -moduuliYksikköhinnat ovat tyypillisesti 20 %-40 % korkeammat kuin vastaavat kaksoiskuitumoduulit-, koska WDM-suodattimet lisäävät valmistuskustannuksia. Kuitenkin projekteissa, joissa tarvitaan kaukokaapelointia tai joissa kuituresurssit ovat rajalliset, kokonaiskustannus (moduuli + kuitu + rakentaminen) voi olla pienempi.

Luotettavuus
Kaksikuituratkaisuilla on hieman vahvempi-häiriönestokyky lähetyksen ja vastaanoton fyysisen eristyksen vuoksi. BiDi-ratkaisut riippuvat suodattimen suorituskyvystä ja niillä on tiukemmat kuidun laatuvaatimukset. Kuitenkin parannettujen valmistusprosessien ansiosta moderniBiDi SFP -moduulitluotettavuus on lähes kaksikuitumoduulien{0}}luotettavuutta.

On tärkeää huomata, että "kaksisuuntainen" ja "kaksisuuntainen" ovat kaksi eri käsitettä. Duplex viittaa tiedonsiirtomenetelmään (full duplex tai half duplex), kun taasBiDiviittaa fyysisen välineen käyttötapaan.BiDi SFP -lähetin-vastaanottimettoimivat edelleen full duplex -tilassa, vain yhden kuidun kautta.
 

BiDi-lähetin-vastaanottimien tyypit

Luokittelu nopeuden mukaan

1G BiDi SFP: Gigabit Ethernetissä käytetty tämä on tällä hetkellä laajimmin käytetty BiDi-moduulityyppi. Tyypilliset aallonpituusyhdistelmät ovat 1310nm/1490nm tai 1310nm/1550nm, ja lähetysetäisyydet kattavat 3-120 km. Sovelletaan pääasiassa yritysverkoissa, kampusverkoissa, FTTH-yhteyksissä ja muissa skenaarioissa.

10G BiDiSFP+: Käytetään 10 Gigabit Ethernetissä, aallonpituusyhdistelmät ovat tyypillisesti 1270nm/1330nm (lyhyt tai keskipitkä matka) tai 1490nm/1550nm (pitkä matka). Lähetysetäisyydet vaihtelevat 10 kilometristä 80 kilometriin. Käytetään laajasti datakeskusten yhteyksissä, suurkaupunkialueverkoissa ja muissa skenaarioissa.

25G BiDi SFP28: Käytetään 25G Ethernetissä, joka käyttää kapeampaa aallonpituusväliä (kuten 1295nm/1309nm), lähetysetäisyyksillä 10-40 km. Käytetään ensisijaisesti palvelinkäyttöön ja tallennusverkkoihin korkean suorituskyvyn tietokeskuksissa.

40G BiDi QSFP+: Käyttää kaksikuituista-kuiturakennetta, mutta integroituuWDMtekniikkaa, jossa jokainen kuitu kuljettaa 20 Gbps kaksisuuntaista lähetystä. Käyttää 832-918 nm:n aallonpituusaluetta, toimii OM3/OM4-monimuotokuidulla, lähetysetäisyyksillä 100-150 metriä. Soveltuu suuritiheyksisiin yhteyksiin datakeskusten sisällä.

100G BiDi QSFP28: Käyttää PAM4-modulaatiotekniikkaa, jossa yksi aallonpituus kuljettaa 50 Gbps:n 100 Gt:n kaksisuuntaisen tiedonsiirron yhden -muotokuidun kautta. Lähetysetäisyydet 10-40 km, käytetään datakeskusten välisissä yhteyksissä.

Luokittelu aallonpituustekniikan mukaan

Vakio BiDi: Käyttää kiinteitä aallonpituuspareja, kuten 1310nm/1550nm. Halvemmat kustannukset ja laajimmin käytetty.

CWDM BiDi: Käyttää karkeaa aallonpituusjakoista multipleksointitekniikkaa, aallonpituusalue 1270nm-1610nm, 20nm aallonpituusvälillä. Voi multipleksoida useita aallonpituuksia yhdellä kuidulla, sopii pääkaupunkiseudun verkkoihin ja pitkän matkan siirtoon.

DWDM BiDi: Käyttää tiheää aallonpituusjakoista multipleksointitekniikkaa, jonka aallonpituusväli on vain 0,8 nm (100 GHz) tai 0,4 nm (50 GHz), ITU-T G.694.1 -standardien mukainen. Käytetään runkoverkoissa ja ultra-pitkien-etäisyyksien lähetyksessä, jolloin saavutetaan erittäin korkea kuituspektrin käyttöaste.

Luokittelu sovellusskenaarion mukaan

PON BiDi -moduulit: Suunniteltu erityisesti passiivisille optisille FTTH/FTTB-verkoille, kuten EPON, GPON, 10G-EPON jne. OLT-puoli ja ONU-puoli käyttävät erilaisia ​​aallonpituusyhdistelmiä, ja tyypilliset kokoonpanot ovat alavirran 1490nm/ylävirran 1310nm. Jotkut PON-järjestelmät peittävät myös 1550 nm:n aallonpituuden CATV-signaalin siirtoa varten.

Palvelinkeskuksen BiDi-moduulit: Optimoitu palvelinkeskusympäristöihin, tukee DDM-toimintoja, alhaista virrankulutusta ja suurta{0}}tiheyttä käyttöönottoa. Yleiset hinnat ovat 10G, 25G ja 100G.

Operaattori-luokan BiDi-moduulit: Täytä operaattorin-luotettavuusvaatimukset, käyttölämpötila-alueet -40 asteesta +85 asteeseen läpäisevät tiukat ympäristötestit. Käytetään ulkotukiasemissa, pääkaupunkiseudun verkkosolmuissa ja muissa ankarissa ympäristöissä.

Teollisuus-luokan BiDi-moduulit: Parannettu -häiriönestokyky ja mekaaninen lujuus, sopii teollisuusautomaatioon, älykkääseen kuljetukseen ja muihin skenaarioihin.

BiDi-lähetin-vastaanottimien sovellusalueet

FTTH-kuitu--kotiin: Operaattorin laajakaistaliityntäverkkojen ensisijainen sovellusskenaario.BiDiOLT:n ja ONU:n väliset ratkaisut säästävät 50 % optisen jakeluverkon (ODN) kustannuksista. Sadat miljoonat FTTH-käyttäjät ympäri maailmaa käyttävät BiDi-tekniikkaa. Alavirran data käyttää tyypillisesti 1 490 nm aallonpituutta, ylävirran data 1 310 nm aallonpituutta, ja jotkin järjestelmät käyttävät myös 1 550 nm CATV-signaalin siirtoon, jolloin saavutetaan kolmen- aallonpituuden multipleksointi.

Palvelinkeskusverkot: Teline-telineeseen-, lattia-lattiaan- ja kampuksen-to-yhteisliitäntä kampukselle. Tiheissä{7}}pilvipalvelukeskuksissaBiDiratkaisut voivat vähentää kuidun käyttöä 50 %, mikä vähentää kaapeloinnin monimutkaisuutta. Erityisesti jälkiasennusprojekteissa, kun olemassa olevat kuituresurssit eivät täytä kaistanleveyden päivitysvaatimuksia, BiDi on taloudellisin ratkaisu.10G BiDi SFP+ja25G BiDi SFP28ovat yleisesti käytettyjä malleja datakeskuksissa.

Enterprise Campus Networks: Cross-building ja cross{1}}block yritysten verkkojen yhteenliittäminen. Verrattuna kaksinkertaisen määrän valokuitukaapeleihin,BiDiRatkaisuilla voidaan merkittävästi vähentää rakentamisen kustannuksia ja aikatauluja. Soveltuu hajautettuihin verkkoihin kouluissa, sairaaloissa, teollisuuspuistoissa ja muissa paikoissa.

Turvavalvontajärjestelmät: Suuret valvontaprojektit sisältävät usein satoja tai jopa tuhansia kameroita ja valtavat kuitukaapelointityöt.BiDiratkaisut voivat vähentää fuusiojatkoksia ja ODF-portteja 50 %, mikä nopeuttaa rakentamisen edistymistä ja vähentää epäonnistumisastetta. Etenkin jälkiasennusprojekteissa olemassa olevat yksisydänkuituresurssit voidaan hyödyntää täysimääräisesti.

5G Fronthaul/Midhaul Networks: Tiedonsiirto matkaviestinnän tukiasemien ja runkoverkkojen välillä. BiDi-teknologia säästää tehokkaasti kuituresursseja 5G-tukiasematiheyden ja kaistanleveyden korkeilla vaatimuksilla.10G/25G BiDi-moduulitkäytetään laajalti 5G-verkoissa.

Teollinen Ethernet: Skenaariot, kuten älykkäät tehtaat, sähköjärjestelmät ja liikenteenohjaus. Teollisuusympäristöissä on korkeat luotettavuusvaatimukset, mutta usein rajallinen kaapelointitila.BiDiratkaisut vähentävät kuidun käyttöä ja vähentävät kaapelointivaikeuksia. Teollisuuden-luokan BiDi-moduuleissa on laaja lämpötilarakenne ja parannettu -häiriönestokyky.

Lähetysverkot: CATV-signaalin siirto ja IPTV-palvelut. Jotkut lähetysverkot käyttävät BiDi-tekniikkaa HFC-verkkojen valokuitumuunnoksen aikaansaamiseksi ja verkon kapasiteettia parantavat olemassa olevia kuituresursseja käyttämällä.

Smart City -sovellukset: IoT-skenaariot, kuten älykäs liikenne, älykäs katuvalaistus ja ympäristön valvonta. Näissä sovelluksissa on tyypillisesti hajallaan olevia käyttöönottopisteitä ja pitkiä etäisyyksiäBiDiratkaisut vähentävät merkittävästi kuituinfrastruktuurin kustannuksia.

On tärkeää huomata, että valitaBiDija perinteiset kaksoiskuituratkaisut{0}} edellyttävät projektikohtaisten olosuhteiden perusteellista harkintaa: jos kuituresurssit ovat runsaat, etäisyydet ovat lyhyitä ja budjetit riittävät, kaksoiskuituratkaisut voivat olla yksinkertaisempia ja luotettavampia. jos kuituresurssit ovat rajalliset, kaapelointikustannukset ovat korkeat ja nopea käyttöönotto on tarpeen,BiDiratkaisut tarjoavat selkeitä etuja.