Sợi đơn: Khi nào nên sử dụng Quang học BiDi, Khi nào không nên sử dụng và Cách chọn cặp phù hợp

Sợi đơn là phương thức truyền dẫn cáp quang mang cả lưu lượng truyền và nhận trên một sợi quang thay vì hai sợi thông thường. Trong mạng Ethernet, việc này hầu như luôn được thực hiện bằng bộ thu phát BiDi, đôi khi được gọi là mô-đun SFP hai chiều hoặc đơn sợi.

Nếu bạn muốn phiên bản ngắn gọn: sợi đơn sẽ có ý nghĩa khi lõi sợi khan hiếm, khi việc kéo cáp mới qua ống dẫn hoặc xuyên qua khuôn viên trường rất tốn kém hoặc khi một cặp sợi tối màu thuê đã bị hỏng. Đây không phải là mặc định phù hợp cho việc xây dựng hệ thống cáp có cấu trúc hoàn toàn mới-và nó trừng phạt bất kỳ nhóm nào không đối sánh cẩn thận các bước sóng, quỹ quang và khả năng tương thích của bộ chuyển mạch trước khi đặt hàng.

Hướng dẫn này hướng dẫn cách công nghệ thực sự hoạt động trên sợi quang, khi nào nên chọn nó thay vì sợi quang song công, nơi nó có xu hướng bị lỗi tại hiện trường và các bước kiểm tra chính xác mà kỹ sư nên thực hiện trước khi mua cặp BiDi SFP hoặc SFP+.

Sợi đơn là gì?

Sợi đơn, đôi khi được gọi là truyền dẫn-sợi đơn hoặc truyền dẫn cáp quang đơn giản, sử dụng một sợi quang để truyền tải lưu lượng theo cả hai hướng cùng một lúc.

Liên kết sợi song công truyền thống sử dụng hai sợi: một sợi truyền, sợi kia nhận. Một liên kết sợi đơn thay thế cặp đó bằng một sợi bằng cách tách hai hướng trong miền bước sóng thay vì miền không gian. Với các bộ thu phát phù hợp ở mỗi đầu, một liên kết Ethernet song công-toàn phần sẽ chạy trên một sợi vật lý duy nhất.

Ví dụ cổ điển được công bố là giao diện 1000BASE-BX-D/U được xác định theo IEEE 802.3ah: một đầu truyền ở bước sóng 1490 nm và nhận ở bước sóng 1310 nm, trong khi đầu kia truyền ở bước sóng 1310 nm và nhận ở bước sóng 1490 nm. Bạn có thể đọc các yêu cầu cơ bản của lớp vật lý trong phầnChuẩn Ethernet IEEE 802.3.

Sợi đơn so với sợi đơn giản so với sợi kép

Ba điều khoản này thường xuyên bị nhầm lẫn, đặc biệt là trong việc mua vé.

• Sợi đơnđề cập đến cáp có chứa một sợi quang, thường có một đầu nối LC, SC hoặc FC duy nhất ở mỗi đầu.
• Sợi song côngdùng để chỉ cáp có chứa hai sợi quang, thường được kết thúc dưới dạng đầu nối được ghép nối.
• Sợi đơnmô tả phương pháp truyền: một sợi mang cả hai hướng, bất kể cáp bên dưới về mặt kỹ thuật là dây vá đơn giản hay một sợi của đường trục lớn hơn.

Vì vậy, liên kết sợi đơn hầu như luôn chạy trên dây vá đơn giản, nhưng thuật ngữ "đơn giản" mô tả cáp, trong khi "sợi đơn" mô tả sơ đồ quang học.

Sợi đơn hoạt động như thế nào

Truyền dẫn BiDi và WDM bên trong mô-đun

Hầu hết các liên kết Ethernet sợi đơn đều sử dụng truyền dẫn BiDi. BiDi là viết tắt của hai chiều. Thay vì tách hai hướng bằng cách cho mỗi hướng sợi quang riêng, quang học BiDi tách chúng theo bước sóng bằng cách sử dụng mộtghép kênh phân chia bước sónglọc bên trong máy thu phát. Bộ lọc đó, thường được gọi là bộ phối hợp, kết hợp tia laser đi và tín hiệu đến trên một cổng chia sẻ duy nhất.

Một cặp đôi điển hình trông như thế này:

Đó là lý do tại sao một liên kết sợi đơn không thể sử dụng hai mô-đun giống hệt nhau: cả hai bộ phối hợp đều mong muốn truyền trên cùng một màu ánh sáng và liên kết sẽ không bao giờ xuất hiện. Sự phân tích sâu hơn về cách sắp xếp bộ phối hợp và laser được đề cập trong phần này.Giải thích công nghệ thu phát BiDi.

Các cặp bước sóng BiDi phổ biến

Tốc độ và phạm vi tiếp cận khác nhau sử dụng các cặp bước sóng khác nhau. Bảng bên dưới hiển thị các kết hợp mà các kỹ sư thường gặp nhất trên mạng doanh nghiệp và mạng truy cập.

Các nhà sản xuất mô-đun không phải tất cả đều sử dụng cùng một nhãn. Một số in "BX{1}}U" và "BX{2}}D" (ngược dòng và hạ lưu), một số khác in trực tiếp "TX1310/RX1490". Việc trộn nhãn giữa các nhà cung cấp là một trong những lỗi dễ mắc phải trong kho, vì vậy bạn nên chuẩn hóa việc đặt tên trong kho trước khi đặt hàng.
 

Sợi đơn và sợi kép

Cả sợi đơn và sợi kép sẽ chạy các liên kết Ethernet đáng tin cậy khi được thiết kế phù hợp. Sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào những gì khan hiếm: sợi cáp, thời gian, tiền bạc hoặc độ phức tạp của hoạt động.

Chọn BiDi khi số lượng sợi bị hạn chế. Chọn song công khi tiêu chuẩn hóa,-sự sẵn có của phụ tùng thay thế và tính đơn giản của người vận hành quan trọng hơn.
 

Danh sách kiểm tra lựa chọn sợi đơn

Sử dụng danh sách kiểm tra này làm bảng quyết định trước khi đặt hàng. Mỗi hàng đại diện cho loại tình huống xảy ra trên bàn của kỹ sư mạng, với lệnh gọi phù hợp.

Khi sợi đơn là sự lựa chọn đúng đắn

1. Bạn có lượng sợi xơ hiện có hạn chế

Trường hợp mạnh nhất đối với sợi đơn là tình trạng khan hiếm sợi trơn. Đường liên kết-với-tòa nhà có thể còn một sợi chưa được sử dụng trong ống nâng lõi 12- hoặc ống dẫn trong khuôn viên trường có thể quá đầy để có thể luồn vào một sợi cáp khác. Với một cặp BiDi phù hợp, một sợi dự phòng đó có thể mang liên kết Ethernet song công hoàn toàn mới mà không cần thực hiện công việc dân sự.

Các tình huống phổ biến khi điều này xảy ra:

• Khuôn viên doanh nghiệp liên kết giữa các tòa nhà trên các bậc thang cũ
• Các khu công nghiệp có lượng cáp quang hạn chế trong các tuyến cáp bọc thép
• Mạng lưới thành phố tái sử dụng không gian ống dẫn hiện có
• Các mạng truy cập của ISP trong đó mỗi đường cấp thuê bao bị thiếu các sợi
• Hệ thống an ninh và camera quan sát được thêm vào sau khi cài đặt ban đầu
• Truyền dẫn không dây nơi sợi quang từ mái nhà-đến-nơi trú ẩn được cố định

2. Kéo sợi mới quá tốn kém

Chi phí thu phát hiếm khi là con số chi phối trong một dự án. Việc đào rãnh, tiếp cận ống dẫn, lối vào tòa nhà, nối, thử nghiệm OTDR,-làm việc sau nhiều giờ và thời gian ngừng hoạt động thường khiến nó bị thu hẹp lại. Nếu một cặp BiDi loại bỏ công việc dân dụng, ngân sách dự án thường sẽ thấp hơn ngay cả khi bản thân hệ thống quang học có giá trên mỗi cổng cao hơn so với SFP song công tiêu chuẩn.

3. Bạn cần cải thiện việc sử dụng chất xơ trên nhà máy hiện có

Sợi đơn không mở rộng băng thông của một kênh quang một cách kỳ diệu. Những gì nó thay đổi là số lượng sợi vật lý trên mỗi liên kết. Trên một cáp đã lắp đặt đã mang một số dịch vụ, việc giải phóng một sợi trên mỗi liên kết có thể trì hoãn dự án tăng cường cáp quang hàng năm.

4. Liên kết là một điểm đơn giản-đến{2}}điểm

Quang học BiDi tỏa sáng trên các kết nối điểm-tới{1}}điểm đơn giản: chuyển đổi sang chuyển mạch, chuyển sang bộ chuyển đổi phương tiện, chuyển đổi bộ định tuyến sang truy cập, tủ từ xa đến lõi hoặc tòa nhà A đến tòa nhà B. Thường chỉ cần một cặp phù hợp trên đường dẫn cáp quang đơn giản sạch sẽ.

Khi nào bạn không nên sử dụng sợi đơn

Sợi đơn là một công cụ, không phải là một mặc định. Thay vào đó, hãy tiếp cận sợi cáp kép khi bất kỳ điều nào trong số này là đúng:

• Trang web đã có quá đủ cặp cáp quang dự phòng
• Nhóm vận hành thà dự trữ một SKU của SFP song công hơn là hai SKU của mô-đun A/B BiDi
• Giao diện quang học cụ thể mà bạn cần chỉ có ở dạng song công
• Dự án này là một trung tâm dữ liệu-mật độ cao mới được xây dựng với hệ thống cáp song công có cấu trúc đã được thiết kế sẵn
• Bạn không thể tự tin xác nhận ghép nối bước sóng, quỹ quang, đánh bóng đầu nối và mã hóa chuyển đổi trước khi triển khai
• Nhà máy sợi có độ phản xạ cao hoặc lịch sử không xác định, trong đó việc thêm độ phức tạp A/B sẽ làm chậm quá trình khắc phục sự cố

Trong quá trình triển khai tại hiện trường, lỗi hiếm khi xảy ra ở chính sợi quang. Hầu như luôn xảy ra trường hợp cặp mô-đun A/B nằm sai đầu hoặc một mô-đun tầm xa-bơm quá nhiều năng lượng vào một liên kết ngắn.

Cách chọn giải pháp sợi đơn

Bước 1: Xác nhận loại sợi

Hầu hết các liên kết BiDi Ethernet sợi đơn đều được thiết kế cho sợi quang chế độ đơn, thường làSợi quang chế độ đơn OS2trong việc triển khai doanh nghiệp và nhà cung cấp dịch vụ. Đừng cho rằng dây nối trên tay bạn là loại phù hợp chỉ vì đầu nối vừa với cổng.

Những gì cần xác minh trước khi đặt hàng:

• Loại sợi: chế độ-đơn (phổ biến nhất là OS2) hoặc đa chế độ
• Loại đầu nối: LC, SC, FC hoặc loại khác
• Tiếng Ba Lan: UPC hoặc APC
• Bảng vá và loại bộ chuyển đổi ở mỗi đầu
• Khoảng cách từ đầu đến cuối, bao gồm cả dây nối chạy bên trong cả hai phòng
• Số lượng mối nối và đầu nối ghép nối trong đường dẫn

Bước 2: Chọn hệ số tốc độ và hình thức

Ghép bộ thu phát với cổng chuyển đổi. Các tùy chọn phổ biến nhất là 1G BiDi SFP, 10G BiDi SFP+ và 25G BiDi SFP28; Hiện có các biến thể sợi đơn- 40G và 100G nhưng ít được tiêu chuẩn hóa hơn. Mô-đun 10G SFP+ sẽ không đàm phán ở tốc độ 1G trong một cổng không hỗ trợ rõ ràng hoạt động tốc độ kép. Đây là vấn đề thường gặp khi sử dụng lại các bộ chuyển mạch truy cập cũ hơn. Thông tin cơ bản hữu ích được đọc ở đây là sự khác biệt thực tế giữamô-đun SFP đơn{0}}chế độ và đa chế độkhi lập kế hoạch cho một đội tàu hỗn hợp.

Bước 3: So khớp bước sóng TX/RX

Đây là bước phá vỡ liên kết thường xuyên nhất. Một cặp BiDi cần có bước sóng bổ sung ở hai đầu. Luôn đọc nhãn hoặc biểu dữ liệu để biết số TX và RX thực tế thay vì tin vào số bộ phận.

Bước 4: Kiểm tra khoảng cách và ngân sách quang

Con số được in trên lồng ("10 km", "40 km") là mức đánh giá tầm với, không phải là hướng dẫn. Điều quan trọng là ngân sách quang trên liên kết cụ thể của bạn. Kéo từng số này trước khi đặt hàng:

• Công suất phát (TX tối thiểu / tối đa)
• Độ nhạy của máy thu
• Ngưỡng quá tải của máy thu
• Suy giảm sợi trên mỗi km
• Mỗi-mất đầu nối và số lượng cặp giao phối
• Mất mối nối và số lượng mối nối
• Biên độ an toàn (thường là 2–3 dB)

Hai chế độ thất bại ẩn ở đây. Đầu tiên là quá ít quyền lực, điều hiển nhiên. Điều thứ hai, ít rõ ràng hơn, là quá nhiều năng lượng: một mô-đun 40 km trên sợi quang 500 m có thể khiến máy thu vượt quá ngưỡng quá tải của nó và tạo ra lỗi bit hoặc không có liên kết nào cả. Các bước nhảy ngắn với quang học tầm xa-thường cần một bộ suy giảm nội tuyến cố định. Để có cái nhìn sâu hơn về vị trí của từng decibel, hãy xem phần tổng quan này vềmất chèn trong mạng cáp quang.

Bước 5: Xác nhận tính tương thích của đầu nối và thiết bị

Trước khi đặt hàng, hãy xác minh:

• Thương hiệu bộ chuyển đổi, bộ định tuyến hoặc bộ chuyển đổi phương tiện và model chính xác
• Hỗ trợ tốc độ cổng và{0}}tốc độ kép
• Yêu cầu mã hóa của nhà cung cấp (một số nền tảng từ chối quang học không được mã hóa)
• Loại đầu nối và kết hợpđầu nối LC đơn giảntrên mỗi dây vá
• Loại tiếng Ba Lan (UPC vs APC) từ đầu đến cuối
• Hỗ trợ giám sát DOM/DDM trên cả mô-đun và máy chủ
• Phạm vi nhiệt độ hoạt động, nếu quang nằm trong tủ bên đường hoặc vỏ trên mái nhà

DOM/DDM đáng được bật bất cứ khi nào nền tảng hỗ trợ nó. Nó hiển thị công suất quang nhận được, công suất TX, nhiệt độ và dòng điện phân cực laser, cùng nhau cho phép bạn phát hiện liên kết đang xuống cấp hàng tuần trước khi nó bị hỏng nặng.

Những lỗi triển khai sợi đơn thường gặp

Sai lầm 1: Cắm SFP song công tiêu chuẩn vào một sợi quang

Một SFP song công thông thường cần có hai sợi quang. Chỉ kết nối một sẽ khiến liên kết bị hỏng vĩnh viễn. Thay vào đó, hãy sử dụng bộ thu phát BiDi hoặc sợi quang đơn-thích hợp.

Sai lầm 2: Mua hai mô-đun BiDi giống hệt nhau

Quang học BiDi được bán và dự trữ dưới dạng cặp A/B. Hai mô-đun giống hệt nhau truyền trên cùng một bước sóng và liên kết sẽ không xuất hiện. Giữ SKU A và B tách biệt rõ ràng trong kho của bạn và dán nhãn chúng trên giá.

Sai lầm 3: Bỏ qua ngân sách quang học

Một cặp bước sóng đúng vẫn không thành công nếu nguồn điện nhận được nằm ngoài cửa sổ máy thu. Đo lường hoặc ước tính tổn thất trước khi chỉ định quang học-dài hạn và đừng bao giờ cho rằng một liên kết mới được thử nghiệm sẽ duy trì ở mức-một ngày mất sau một vài-bản vá lại.

Sai lầm 4: Trộn lẫn đầu nối APC và UPC

Chất đánh bóng APC và UPC không thể thay thế cho nhau. Việc giao phối chúng tạo ra sự tiếp xúc vật lý kém, tổn thất chèn cao và đôi khi là các vấn đề phản xạ ngược{1}}nghiêm trọng. Cây sợi sử dụng đầu này hoặc đầu kia để kết thúc. Để biết thêm về cách hình học đánh bóng tương tác với độ phản xạ, hãy xem hướng dẫn này đểĐầu nối SC/APC và các loại đánh bóng.

Sai lầm 5: Quên khả năng tương thích của Switch

Một số thiết bị chuyển mạch thực thi mã hóa bộ thu phát nghiêm ngặt và âm thầm vô hiệu hóa quang học chưa được mã hóa hoặc của bên thứ ba{0}}. Xác nhận khả năng tương thích với phiên bản chương trình cơ sở chính xác trước khi đặt hàng, đặc biệt là trên các thiết bị chuyển mạch, OLT và ONU dành cho doanh nghiệp.

Sai lầm 6: Dự trữ phụ tùng mà không có kế hoạch A/B

Một số lượng đáng ngạc nhiên các sự cố ngừng hoạt động sau{0}} giờ là do các thiết bị dự phòng hóa ra lại sai một nửa trong cặp. Theo dõi các SKU A và B riêng biệt, dán nhãn các tủ mà đầu nào sử dụng đầu nào và giữ một cái trên xe tải.

Cách khắc phục sự cố liên kết sợi đơn

Khi liên kết BiDi không xuất hiện, hãy thực hiện theo trình tự này thay vì hoán đổi các phần một cách ngẫu nhiên:

1. Đọc bước sóng TX/RX được in trên cả hai mô-đun. Xác nhận chúng bổ sung cho nhau, không giống nhau.
2. Đọc các giá trị DOM ở cả hai đầu. Công suất thu −40 dBm hoặc "mất tín hiệu" thường có nghĩa là vấn đề về sợi, đầu nối hoặc bước sóng chứ không phải vấn đề về mô-đun.
3. Làm sạch cả hai mặt cuối của LC bằng một-máy làm sạch băng cassette tốt và kiểm tra bằng ống soi. Hầu hết các liên kết BiDi "bị hỏng" đều là các mặt cuối bẩn.
4. Kiểm tra vòng lặp từng mô-đun trên một cặp sợi quang tốt đã biết bằng cách sử dụng bộ suy giảm để chứng minh rằng quang vẫn hoạt động.
5. Nếu công suất RX cao bất thường (ví dụ: −2 dBm trên cáp quang 40 km trên 200 m sợi quang), hãy thêm bộ suy giảm nội tuyến có kích thước để đưa mức vào cửa sổ bộ thu.
6. Xác minh độ bóng của đầu nối (UPC so với APC) có nhất quán từ đầu đến cuối hay không. Một bộ chuyển đổi APC duy nhất được đưa vào chuỗi UPC sẽ rất tốn kém.
7. Nếu mọi thứ được kiểm tra về mặt quang học nhưng cổng vẫn không xuất hiện, hãy hoán đổi mã hóa bộ thu phát (mã hóa-của nhà cung cấp so với mã chung) để loại trừ khả năng từ chối-của bên chuyển đổi.

Lần cuối cùng

Sợi đơn là một trong những công cụ hữu ích nhất hiện có khi sợi cáp khan hiếm, công trình dân dụng tốn kém hoặc nhà máy cáp hiện tại cần cung cấp nhiều liên kết hơn mà không cần phát triển. Đây không phải là mặc định cho các bản dựng mới và nó trừng phạt bất kỳ đội nào đặt hàng chỉ bằng phạm vi tiếp cận và tốc độ.

Việc triển khai đáng tin cậy bao gồm một danh sách ngắn các bước kiểm tra: loại sợi phù hợp, tốc độ và hệ số dạng phù hợp, cặp bước sóng TX/RX bổ sung, quỹ quang nằm bên trong cửa sổ bộ thu, đánh bóng đầu nối nhất quán từ đầu đến cuối và máy chủ chấp nhận mô-đun. Chạy các bước kiểm tra đó một lần, ghi lại khoảng không quảng cáo A/B và liên kết sẽ hoạt động trong nhiều năm.

Nếu bạn đang lập kế hoạch cho một dự án sợi đơn, hãy bắt đầu với khoảng cách liên kết, loại sợi hiện có, độ bóng của đầu nối, tốc độ cần thiết và kiểu chuyển mạch. Chọn cặp BiDi phù hợp xung quanh các ràng buộc đó thay vì ngược lại.