Fibra de fio único: quando usar óptica BiDi, quando não e como escolher o par certo

A fibra de fio único é um método de transmissão de fibra óptica que transporta tráfego de transmissão e recepção em uma fibra óptica, em vez dos dois fios usuais. Em redes Ethernet, isso quase sempre é feito com transceptores BiDi, às vezes chamados de módulos SFP bidirecionais ou de{1}fibra única.

Se você quiser a versão curta: a fibra de fio único faz sentido quando os núcleos de fibra são escassos, quando puxar um novo cabo através de um conduíte ou através de um campus é caro, ou quando um par de fibra escura alugado já foi quebrado. Não é o padrão correto para uma construção de cabeamento estruturado-nova e pune qualquer equipe que não combine cuidadosamente os comprimentos de onda, o orçamento óptico e a compatibilidade do switch antes de fazer o pedido.

Este guia explica como a tecnologia realmente funciona na fibra, quando escolhê-la em vez da fibra duplex, onde ela tende a falhar em campo e as verificações exatas que um engenheiro deve realizar antes de comprar um par BiDi SFP ou SFP+.

O que é fibra de fio único?

A fibra de fio único, às vezes chamada de transmissão-de fibra única ou transmissão de fibra simplex, usa uma fibra óptica para transportar tráfego em ambas as direções ao mesmo tempo.

Um link de fibra duplex tradicional usa dois fios: uma fibra transmite e a outra recebe. Um link de fibra de fio único substitui esse par por um fio, separando as duas direções no domínio do comprimento de onda em vez do domínio espacial. Com os transceptores certos em cada extremidade, um link Ethernet full-duplex é executado em uma única fibra física.

O exemplo clássico publicado é a interface 1000BASE-BX-D/U definida no IEEE 802.3ah: uma extremidade transmite em 1490 nm e recebe em 1310 nm, enquanto a extremidade oposta transmite em 1310 nm e recebe em 1490 nm. Você pode ler os requisitos subjacentes da camada física noPadrão Ethernet IEEE 802.3.

Fibra de fio único vs fibra simplex vs fibra duplex

Esses três termos se confundem constantemente, principalmente em tickets de compras.

• Fibra simplesrefere-se a um cabo que contém fisicamente um fio de fibra, geralmente com um único conector LC, SC ou FC em cada extremidade.
• Fibra duplexrefere-se a um cabo que contém dois fios de fibra, normalmente terminados como um conector emparelhado.
• Fibra de fio únicodescreve o método de transmissão: um fio transportando ambas as direções, independentemente de o cabo subjacente ser tecnicamente um patch cord simplex ou um fio de um tronco maior.

Portanto, um link de fibra de fio único quase sempre é montado em um patch cord simplex, mas o termo "simplex" descreve o cabo, enquanto "fibra de fio único" descreve o esquema óptico.

Como funciona a fibra de fio único

Transmissão BiDi e WDM dentro do módulo

A maioria dos links Ethernet de fibra de fio único usa transmissão BiDi. BiDi é a abreviação de bidirecional. Em vez de separar as duas direções dando a cada uma sua própria fibra, a óptica BiDi as separa por comprimento de onda usando um pequenomultiplexação por divisão de comprimento de ondafiltro dentro do transceptor. Esse filtro, geralmente chamado de diplexador, combina o laser de saída e o sinal de entrada em uma única porta compartilhada.

Um emparelhamento típico é assim:

É por isso que um link de fibra de fio único não pode usar dois módulos idênticos: ambos os diplexadores esperariam transmitir na mesma cor de luz e o link nunca seria ativado. Uma análise mais profunda do arranjo do diplexador e do laser é abordada nesteExplicação da tecnologia do transceptor BiDi.

Pares comuns de comprimento de onda BiDi

Diferentes velocidades e alcances usam diferentes pares de comprimentos de onda. A tabela abaixo mostra as combinações que os engenheiros encontram com mais frequência em redes corporativas e de acesso.

Nem todos os fabricantes de módulos usam os mesmos rótulos. Alguns imprimem "BX-U" e "BX-D" (upstream e downstream), outros imprimem "TX1310/RX1490" diretamente. Misturar rótulos entre fornecedores é um dos erros mais fáceis de cometer no estoque, por isso vale a pena padronizar a nomenclatura em seu estoque antes de fazer o pedido.
 

Fibra de fio único vs fibra de fio duplo

Tanto a fibra de fio simples quanto a de fio duplo executarão links Ethernet confiáveis ​​quando projetadas adequadamente. A escolha certa depende do que é escasso: fios de fibra, tempo, dinheiro ou complexidade das operações.

Escolha BiDi quando a contagem de fibras for a restrição. Escolha duplex quando a padronização,{1}}a disponibilidade de peças sobressalentes e a simplicidade do operador forem mais importantes.
 

Lista de verificação de seleção de fibra de fio único

Use esta lista de verificação como uma tabela de decisão antes de fazer um pedido. Cada linha representa o tipo de situação que chega à mesa de um engenheiro de rede, com a chamada correspondente.

Quando a fibra de fio único é a escolha certa

1. Você tem fios de fibra existentes limitados

O argumento mais forte para a fibra de fio simples é a escassez de fibra simples. Um link de edifício-a{2}}de edifício pode ter um fio não utilizado restante em um riser de 12-núcleos, ou um conduíte do campus pode estar cheio demais para ser pescado em outro cabo. Com um par BiDi correspondente, esse fio sobressalente pode transportar um novo link Ethernet full-duplex sem trabalho civil.

Cenários comuns onde isso surge:

• Links de campus corporativo entre edifícios em risers antigos
• Locais industriais com fibra limitada em cabos blindados
• Redes municipais reutilizando espaço de dutos existentes
• Redes de acesso ISP onde cada alimentador de assinante tem poucos fios
• Backbones de CFTV e segurança adicionados após a instalação original
• Backhaul sem fio onde a fibra do telhado-ao{1}}abrigo é fixada

2. Puxar fibra nova é muito caro

O custo do transceptor raramente é o número dominante em um projeto. Valas, acesso a conduítes, entrada em prédios, emendas, testes de OTDR, mão de obra após{1}}o expediente e tempo de inatividade geralmente diminuem isso. Se um par BiDi remover a obra civil, o orçamento do projeto muitas vezes cai mais baixo, mesmo quando as próprias ópticas custam mais por porta do que os SFPs duplex padrão.

3. Você precisa melhorar a utilização de fibra em uma planta existente

A fibra de fio único não amplia magicamente a largura de banda de um único canal óptico. O que muda é o número de fios físicos por link. Em um cabo instalado que já transporta vários serviços, liberar um fio por link pode adiar por anos um projeto de aumento de fibra.

4. O link é um simples ponto-a{2}}ponto

A óptica BiDi se destaca em conexões diretas-a{1}}ponto: switch para switch, switch para conversor de mídia, roteador para switch de acesso, gabinete remoto para núcleo ou edifício A para edifício B. Geralmente, basta um par correspondente em um caminho de fibra simplex limpo.

Quando você não deve usar fibra de fio único

A fibra de fio único é uma ferramenta, não um padrão. Em vez disso, opte pela fibra de fio duplo quando alguma destas situações for verdadeira:

• O site já possui pares de fibra sobressalentes mais que suficientes
• A equipe de operações prefere estocar um SKU de SFPs duplex do que dois SKUs de módulos A/B BiDi
• Uma interface óptica específica que você precisa está disponível apenas no formato duplex
• O projeto é um novo data center de alta-densidade com cabeamento duplex estruturado já projetado
• Você não pode confirmar com segurança o emparelhamento do comprimento de onda, o orçamento óptico, o polimento do conector e a codificação do switch antes da implantação
• A planta de fibra tem alta refletância ou histórico desconhecido, onde a adição de complexidade A/B retardará a solução de problemas

Nas implantações em campo, a falha raramente é a própria fibra. Quase sempre é o par de módulos A/B errado na extremidade errada ou um módulo-de longo alcance bombeando muita energia em um link curto.

Como escolher uma solução de fibra de fio único

Passo 1: Confirme o tipo de fibra

A maioria dos links BiDi Ethernet de fio único são projetados para fibra-de modo único, normalmenteFibra monomodo-OS2em implantações empresariais e de operadoras. Não presuma que o patch cord que você tem em mãos é do tipo certo só porque o conector se encaixa na porta.

O que verificar antes de fazer o pedido:

• Tipo de fibra: modo único-(OS2 mais comum) ou multimodo
• Tipo de conector: LC, SC, FC ou outro
• Polonês: UPC ou APC
• Patch panel e tipo de adaptador em cada extremidade
• Distância{0}}a{1}}de ponta a ponta, incluindo cabos de manobra dentro de ambas as salas
• Número de emendas e conectores acoplados no caminho

Etapa 2: escolha a velocidade e o formato

Combine o transceptor com a porta do switch. As opções mais comuns são 1G BiDi SFP, 10G BiDi SFP+ e 25G BiDi SFP28; Existem variantes de fibra-única de 40G e 100G, mas são menos padronizadas. Um módulo 10G SFP+ não negociará em 1G em uma porta que não suporta explicitamente operação de taxa dupla, o que é um problema frequente ao reutilizar switches de acesso mais antigos. Um contexto útil lido aqui é a diferença prática entreMódulos SFP monomodo-e multimodoao planejar uma frota mista.

Etapa 3: combinar comprimentos de onda TX/RX

Esta é a etapa que quebra links com mais frequência. Um par BiDi precisa de comprimentos de onda complementares nas duas extremidades. Sempre leia a etiqueta ou folha de dados para obter os números TX e RX reais, em vez de confiar em um número de peça.

Etapa 4: verifique a distância e o orçamento óptico

O número impresso na gaiola (“10 km”, “40 km”) é uma classificação de alcance, não uma instrução. O que importa é o orçamento óptico em seu link específico. Puxe cada um destes números antes de fazer o pedido:

• Potência de transmissão (TX mín/máx)
• Sensibilidade do receptor
• Limite de sobrecarga do receptor
• Atenuação de fibra por quilômetro
• Perda-por conector e número de pares acoplados
• Perda de emenda e número de emendas
• Margem de segurança (geralmente 2–3 dB)

Dois modos de falha estão ocultos aqui. O primeiro é muito pouco poder, o óbvio. A segunda, menos óbvia, é o excesso de potência: um módulo de 40 km em uma fibra de 500 m pode levar o receptor acima do limite de sobrecarga e produzir erros de bit ou nenhum enlace. Saltos curtos com óptica de longo-alcance geralmente precisam de um atenuador em linha fixo. Para uma visão mais aprofundada de para onde vai cada decibel, consulte esta visão geral deperda de inserção em redes de fibra.

Etapa 5: confirme a compatibilidade do conector e do dispositivo

Antes de fazer o pedido, verifique:

• Marca e modelo exato do switch, roteador ou conversor de mídia
• Velocidade da porta e suporte-de taxa dupla
• Requisitos de codificação do fornecedor (algumas plataformas rejeitam óptica não codificada)
• Tipo de conector e correspondênciaconector LC simplesem cada patch cord
• Tipo polonês (UPC vs APC) de ponta a ponta
• Suporte de monitoramento DOM/DDM no módulo e no host
• Faixa de temperatura operacional, se a óptica estiver instalada em um gabinete de beira de estrada ou em um telhado

Vale a pena ativar o DOM/DDM sempre que a plataforma o suportar. Ele expõe a potência óptica recebida, a potência TX, a temperatura e a corrente de polarização do laser, que juntas permitem detectar um link degradado semanas antes de ele falhar gravemente.

Erros comuns de implantação de fibra de fio único

Erro 1: conectar um SFP duplex padrão em uma fibra

Um SFP duplex normal espera duas fibras. Conectar apenas um deixará o link permanentemente inativo. Use um transceptor BiDi adequado ou-de fibra única.

Erro 2: comprar dois módulos BiDi idênticos

As ópticas BiDi são vendidas e armazenadas como pares A/B. Dois módulos idênticos transmitem no mesmo comprimento de onda e o link não funciona. Mantenha os SKUs A e B visivelmente separados em seu estoque e etiquete-os no rack.

Erro 3: Ignorar o Orçamento Óptico

Um par de comprimento de onda correto ainda falha se a potência recebida estiver fora da janela do receptor. Meça ou estime a perda antes de especificar a ótica de longo-alcance e nunca presuma que um link recém-testado permanecerá com a perda do-primeiro dia após algumas re-correções.

Erro 4: Misturar conectores APC e UPC

Os polidores APC e UPC não são intercambiáveis. Acasalá-los produz um contato físico deficiente, alta perda de inserção e, às vezes, sérios problemas de-reflexão posterior. A planta de fibra usa uma ou outra ponta a ponta. Para relembrar como a geometria polida interage com a refletância, consulte este guia paraConectores SC/APC e tipos de polimento.

Erro 5: esquecer a compatibilidade do switch

Alguns switches impõem uma codificação rigorosa do transceptor e desativam silenciosamente a óptica não codificada ou de terceiros. Confirme a compatibilidade com a versão exata do firmware antes de fazer um pedido, especialmente em switches corporativos, OLTs e ONUs.

Erro 6: estocar peças de reposição sem um plano A/B

Um número surpreendente de interrupções-depois do expediente vem de peças sobressalentes que acabam sendo a metade errada do par. Rastreie os SKUs A e B separadamente, etiquete os gabinetes com quais usos finais e mantenha um de cada no caminhão.

Como solucionar problemas de um link de fibra de fio único

Quando um link BiDi não aparecer, siga esta sequência em vez de trocar as peças aleatoriamente:

1. Leia os comprimentos de onda TX/RX impressos em ambos os módulos. Confirme que são complementares, não idênticos.
2. Leia os valores DOM em ambas as extremidades. A potência RX de -40 dBm ou "perda de sinal" geralmente significa um problema de fibra, conector ou comprimento de onda, em vez de um problema de módulo.
3. Limpe ambas as faces finais do LC com um-limpador de cassete em boas condições e inspecione com um osciloscópio. A maioria dos links BiDi "quebrados" são faces finais sujas.
4. Teste o loopback de cada módulo em um par de fibra-em boas condições usando um atenuador para provar que a própria óptica está ativa.
5. Se a potência RX for excepcionalmente alta (por exemplo, -2 dBm em uma óptica de 40 km em 200 m de fibra), adicione um atenuador em linha dimensionado para trazer o nível para a janela do receptor.
6. Verifique se o polimento do conector (UPC vs APC) é consistente de ponta a ponta. Um único adaptador APC inserido em uma cadeia UPC será silenciosamente caro.
7. Se tudo estiver correto opticamente, mas a porta ainda não funcionar, troque a codificação do transceptor (codificada-do fornecedor versus genérica) para descartar a rejeição-do lado do switch.

Tomada Final

A fibra de fio único é uma das ferramentas mais úteis disponíveis quando os fios de fibra são escassos, o trabalho civil é caro ou uma planta de cabos existente precisa fornecer mais links sem crescer. Não é um padrão para novas construções e pune qualquer equipe que ordena apenas pelo alcance e velocidade.

Uma implantação confiável se resume a uma pequena lista de verificações: o tipo de fibra correto, a velocidade e o formato corretos, um par de comprimento de onda TX/RX complementar, um orçamento óptico que cai dentro da janela do receptor, polimento consistente do conector de ponta a ponta e um host que aceita o módulo. Execute essas verificações uma vez, documente o inventário A/B e o link se comportará por anos.

Se você estiver planejando um projeto de fibra de fio único, comece com a distância do link, o tipo de fibra existente, o polimento do conector, a velocidade necessária e o modelo do switch. Escolha o par BiDi correspondente em torno dessas restrições e não o contrário.