راهنمای فنی دقیق برای فناوری گیرنده گیرنده BiDi

فرستنده گیرنده BiDi چیست؟

A گیرنده BiDi(مخفف فرستنده گیرنده دوطرفه)، همچنین به عنوان aماژول SFP دو طرفه، یک استفرستنده و گیرنده فیبر نوریکه قادر می سازدارتباط دو طرفهبیش از یک رشته فیبر برخلاف ماژول‌های فیبر نوری دوگانه- سنتی،گیرنده های BiDi SFPاز فناوری مالتی پلکسی تقسیم طول موج (WDM) برای انتقال همزمان سیگنال ها در طول موج های مختلف در یک فیبر استفاده کنید و در نتیجه منابع فیبر را حفظ کنید. این فن آوری در حال حاضر به طور گسترده ای درFTTHشبکه های دسترسی، اتصالات مرکز داده، شبکه های پردیس سازمانی، و سناریوهای دیگر.
 

اصل کار ماژول های BiDi SFP

جزء اصلی الفماژول BiDi SFPفیلتر WDM است (همچنین دوپلکسر یا دیپلکسر نیز نامیده می شود). این دستگاه سیگنال های نوری را در طول موج های مختلف جدا و ترکیب می کند و این امکان را فراهم می کندارتباط دوطرفهبیش از یک رشته فیبر

فرآیند کاری خاص: لیزر فرستنده یک سیگنال نوری در یک طول موج خاص (مانندفیبر 1310 نانومتری) که از طریق فیلتر WDM به فیبر کوپل شده و منتقل می شود. به طور همزمان، یک سیگنال نوری در طول موج دیگری (مانند 1550 نانومتر) دریافت شده از فیبر توسط فیلتر WDM جدا شده و برای تبدیل به یک سیگنال الکتریکی به ردیاب نوری ارسال می شود.

گیرنده های BiDi SFPباید به صورت جفت استفاده شود. اگر انتهای A در 1310 نانومتر ارسال می کند و در 1550 نانومتر دریافت می کند، انتهای B باید در 1550 نانومتر ارسال و در 1310 نانومتر دریافت کند. جفت شدن نادرست طول موج از ایجاد پیوند جلوگیری می کند. ترکیبات طول موج رایج عبارتند از: 1310nm/1490nm، 1310nm/1550nm، 1270nm/1330nm و موارد دیگر.

ترکیبات مختلف طول موج برای فواصل مختلف انتقال مناسب هستند. ترکیب 1310 نانومتر/1550 نانومتر معمولاً برای انتقال از مسافت متوسط ​​تا طولانی (20-120 کیلومتر) استفاده می‌شود، زیرا این دو طول موج در فیبر تک حالته تضعیف کمتری دارند. 1270 نانومتر/1330 نانومتر در درجه اول برای کاربردهای 10G و سرعت بالاتر در فاصله کوتاه تا متوسط ​​(10-40 کیلومتر) استفاده می شود.

ساختار داخلی ماژول های BiDi SFP

ماژول های BiDi SFPعمدتاً از اجزای زیر تشکیل شده است:

TOSA (مجموعه فرعی نوری فرستنده-): حاوی یک دیود لیزری (LD) و مدار درایور است که وظیفه تبدیل سیگنال های الکتریکی به سیگنال های نوری در طول موج مشخص را دارد. لیزرهای رایج شامل لیزرهای DFB (بازخورد توزیع شده) و لیزرهای FP (Fabry-Pero) هستند. لیزرهای DFB پایداری در طول موج عالی دارند و برای انتقال از مسافت طولانی مناسب هستند. لیزرهای FP مقرون به صرفه هستند و بیشتر برای برنامه‌های مسافت کوتاه-استفاده می‌شوند.

ROSA (مجموعه فرعی نوری گیرنده-): حاوی یک آشکارساز نوری (PIN یا APD) و مدار پیش تقویت کننده است که وظیفه تبدیل سیگنال های نوری دریافتی به سیگنال های الکتریکی را دارد. آشکارسازهای پین برای کاربردهای معمولی استفاده می‌شوند، در حالی که آشکارسازهای APD حساسیت بالاتری دارند و برای انتقال از راه دور استفاده می‌شوند.

فیلتر WDM: جزء حیاتی ماژول‌های BiDi، با استفاده از فناوری فیلتر نازک- یا فن‌آوری گریتینگ برای جداسازی سیگنال‌های نوری ارسال و دریافت در طول‌موج‌های مختلف. عملکرد فیلتر مستقیماً بر مشخصات از دست دادن درج و جداسازی ماژول تأثیر می گذارد. فیلترهای باکیفیت-می توانند به ایزوله کانال بیش از 30 دسی بل دست یابند و اطمینان حاصل کنند که سیگنال های ارسال و دریافت با یکدیگر تداخل ندارند.

برد مدار و رابط: عملکردهای مدیریت توان، پردازش سیگنال و DDM (نظارت تشخیص دیجیتال) را ارائه می دهد. مطابق با استانداردهایی مانند SFF-8472، امکان خواندن پارامترهای ماژول مانند دما، ولتاژ و توان نوری را از طریق رابط I²C فراهم می کند.

کل ماژول در بسته بندی استاندارد SFP، SFP+، QSFP، یا سایر محفظه ها، باSCیاLCرابط های سیمپلکس در پورت
 

مزایای فرستنده گیرنده BiDi SFP

کاهش مصرف فیبر: راه حل انتقال فیبر تک-استفاده از فیبر را تا ۵۰٪ کاهش می‌دهد که در پروژه‌هایی که منابع فیبر محدود هستند یا هزینه‌های کابل‌کشی بالا هستند، مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهد. به خصوص در سناریوهای استقرار{3} در مقیاس بزرگ مانند شبکه های شهری و شبکه های دسترسی FTTH، صرفه جویی در هزینه فیبر قابل توجه است. مطالعه موردی مرکز داده نشان داد که اتخاذ راه حل BiDi هزینه های تهیه فیبر و ساخت و ساز را تقریباً 35٪ کاهش می دهد.

نصب کابل کشی ساده: تعداد اتصالات فیوژن فیبر و پورت های ODF را کاهش می دهد و پیچیدگی ساخت و ساز و هزینه های کار را کاهش می دهد. در پروژه های مقاوم سازی، می توان از منابع فیبر تک هسته ای موجود بدون نیاز به سیم کشی مجدد استفاده کرد. این امر به ویژه برای مراکز داده قدیمی با فضای اتاق تجهیزات تنگ و سینی های پر کابل مهم است.

کاهش اشغال فضا: طراحی تک پورت-فضای اشغال شده توسط وصله پنل ها و کابینت ها را کاهش می دهد و آن را برای محیط های استقرار با تراکم{1} بالا مناسب می کند. یک پچ پنل BiDi 24 پورت می تواند 48 لینک را مدیریت کند و کارایی استفاده از فضا را دو برابر کند.

انعطاف پذیری بالا: در طول ارتقاء شبکه، اگر منابع فیبر موجود کافی نباشد،فیبر BiDiاستقرار می تواند به سرعت ظرفیت را بدون سیم کشی مجدد-در مقیاس بزرگ افزایش دهد. این انعطاف پذیری برای سناریوهایی که نیاز به تداوم کسب و کار بالا دارند بسیار ارزشمند است.

با این حال، راه حل BiDi محدودیت هایی نیز دارد. انتقال تک-فیبر تقاضاهای بالاتری را برای کیفیت فیبر ایجاد می‌کند و عواملی مانند شعاع خمش و تمیزی تأثیر بیشتری بر عملکرد انتقال دارند. آلودگی صفحه انتهای فیبر-یا خم شدن بیش از حد می تواند تداخل بین دو سیگنال طول موج را افزایش دهد و بر پایداری پیوند تأثیر بگذارد. علاوه بر این، در طول جداسازی خطا، بر خلاف راه‌حل‌های فیبر دوگانه{5}}که پیوندهای TX و RX را می‌توان جداگانه آزمایش کرد،فیبر BiDiنیاز به ارزیابی جامع دارد و تعمیر و نگهداری را کمی چالش برانگیزتر می کند.

ماژول‌های BiDi SFP در مقابل ماژول‌های دوگانه سنتی-فیبر نوری

تفاوت اساسی بینماژول های BiDi SFPو ماژول‌های فیبر نوری دوگانه{0}}در نحوه استفاده آنها از رسانه انتقال فیزیکی نهفته است.استقرار فیبر دوبلکساز دو فیبر مستقل، یکی برای انتقال و دیگری برای دریافت، با جداسازی کامل لایه فیزیکی استفاده می کند.گیرنده های BiDiدستیابی به انتقال دو طرفه روی یک فیبر واحد از طریق فناوری مالتی پلکسی تقسیم طول موج.

فرم رابط
ماژول‌های فیبر نوری دوگانه-از رابط‌های دوبلکس LC یا SC با دو پورت استفاده می‌کنند.ماژول های SFP دو طرفهاز رابط های سیمپلکس فقط با یک پورت استفاده کنید.

استفاده جفت شده
ماژول‌های فیبر نوری دوگانه سنتی می‌توانند از ماژول‌های یکسان در هر دو انتها (مانند 1000BASE-LX در هر دو انتها) استفاده کنند، زیرا طول موج‌های ارسال و دریافت آنها یکسان است.گیرنده های BiDi SFPباید به صورت جفت با ترکیبات طول موج متفاوت (مانند 1310 نانومتر TX/1550 نانومتر RX در یک انتها و 1550 نانومتر TX/1310 نانومتر RX در سمت دیگر) استفاده شود.

چشم انداز هزینه
ماژول BiDi SFPقیمت‌های واحد معمولاً 20%-40% بیشتر از ماژول‌های فیبر دوگانه-قابل مقایسه است زیرا فیلترهای WDM هزینه‌های ساخت را افزایش می‌دهند. با این حال، در پروژه هایی که نیاز به کابل کشی از راه دور دارند یا منابع فیبر محدود است، هزینه کل (ماژول + فیبر + ساخت) ممکن است کمتر باشد.

قابلیت اطمینان
محلول‌های فیبر دوگانه به دلیل جداسازی فیزیکی انتقال و دریافت، قابلیت ضد تداخل کمی قوی‌تر دارند. راه حل های BiDi به عملکرد فیلتر بستگی دارد و الزامات کیفیت الیاف سخت تری دارند. با این حال، با بهبود فرآیندهای تولید، مدرن استماژول های BiDi SFPدارای قابلیت اطمینان نزدیک به ماژول های فیبر دوگانه-.

توجه به این نکته ضروری است که "دوطرفه" و "دورو" دو مفهوم متفاوت هستند. دوبلکس به روش انتقال داده ها (فول دوبلکس یا نیمه دوبلکس) اشاره دارد، در حالی کهBiDiبه روش استفاده از محیط فیزیکی اشاره دارد.گیرنده های BiDi SFPهنوز در حالت دوبلکس کامل کار می کند، که فقط روی یک فیبر واحد پیاده سازی شده است.
 

انواع فرستنده گیرنده BiDi

طبقه بندی بر اساس سرعت

1G BiDi SFP: برای اترنت گیگابیت استفاده می شود، این در حال حاضر گسترده ترین نوع ماژول BiDi است. ترکیبات طول موج معمولی 1310 نانومتر / 1490 نانومتر یا 1310 نانومتر / 1550 نانومتر هستند، با فواصل انتقال 3 کیلومتر تا 120 کیلومتر. عمدتاً در شبکه‌های سازمانی، شبکه‌های دانشگاهی، دسترسی FTTH و سناریوهای دیگر اعمال می‌شود.

10G BiDiSFP+: برای اترنت 10 گیگابیتی استفاده می شود، ترکیبات طول موج معمولاً 1270 نانومتر/1330 نانومتر (فاصله کوتاه تا متوسط) یا 1490 نانومتر/1550 نانومتر (فاصله طولانی) هستند. فاصله انتقال بین 10 تا 80 کیلومتر است. به طور گسترده در اتصالات مرکز داده، شبکه های شهری و سایر سناریوها استفاده می شود.

25G BiDi SFP28: برای اترنت 25G، با استفاده از فاصله طول موج باریکتر (مانند 1295 نانومتر/1309 نانومتر)، با فواصل انتقال 10-40 کیلومتر استفاده می شود. در درجه اول برای دسترسی به سرور و شبکه های ذخیره سازی در مراکز داده با کارایی بالا استفاده می شود.

40G BiDi QSFP+: از طراحی فیبر دوگانه-استفاده می‌کند اما یکپارچه می‌شودWDMفناوری، با هر فیبر انتقال دوطرفه 20 گیگابیت بر ثانیه. از محدوده طول موج 832-918 نانومتر استفاده می‌کند که بر روی فیبر چند حالته OM3/OM4 با فواصل انتقال 100-150 متر کار می‌کند. مناسب برای اتصالات با چگالی بالا در مراکز داده.

100G BiDi QSFP28: از فناوری مدولاسیون PAM4، با طول موج تکی که 50 گیگابیت بر ثانیه را حمل می‌کند، استفاده می‌کند و به انتقال دو طرفه 100 گیگا بایتی روی یک فیبر حالت تک- دست می‌یابد. فواصل انتقال 10-40 کیلومتر، برای اتصالات بین مرکز داده استفاده می شود.

طبقه بندی بر اساس فناوری طول موج

استاندارد BiDi: از جفت های طول موج ثابت مانند 1310 نانومتر/1550 نانومتر استفاده می کند. هزینه کمتر و پرکاربردترین

CWDM BiDi: از فناوری مالتی پلکسی تقسیم طول موج درشت، محدوده طول موج 1270 نانومتر-1610 نانومتر، با فاصله طول موج 20 نانومتر استفاده می‌کند. می تواند چندین طول موج روی یک فیبر واحد را چندگانه کند، مناسب برای شبکه های شهری و انتقال از راه دور.

DWDM BiDi: از فناوری مالتی پلکسی تقسیم طول موج متراکم، با فاصله طول موج تنها 0.8 نانومتر (100 گیگاهرتز) یا 0.4 نانومتر (50 گیگاهرتز)، مطابق با استانداردهای ITU-T G.694.1 استفاده می کند. مورد استفاده برای شبکه های ستون فقرات و انتقال فوق-طولانی-، برای دستیابی به استفاده از طیف فیبر بسیار بالا.

طبقه بندی بر اساس سناریوی کاربردی

ماژول های PON BiDi: به طور خاص برای شبکه‌های نوری غیرفعال FTTH/FTTB، مانند EPON، GPON، 10G-EPON، و غیره طراحی شده است. سمت OLT و سمت ONU از ترکیب‌های طول موج متفاوتی استفاده می‌کنند، با پیکربندی‌های معمولی 1490nm/بالادست 1310nm. برخی از سیستم های PON همچنین طول موج 1550 نانومتر را برای انتقال سیگنال CATV پوشش می دهند.

ماژول های مرکز داده BiDi: بهینه شده برای محیط‌های مرکز داده، پشتیبانی از عملکرد DDM، مصرف انرژی کم، و{0}}استقرار با چگالی بالا. نرخ های رایج 10G، 25G و 100G هستند.

ماژول‌های حامل{0}Grade BiDi: الزامات{0} قابلیت اطمینان درجه حامل را برآورده کنید، با محدوده دمای عملیاتی -40 درجه تا +85 درجه، با گذراندن آزمایش‌های محیطی دقیق. در ایستگاه های پایه در فضای باز، گره های شبکه شهری و سایر محیط های خشن استفاده می شود.

ماژول‌های صنعتی{0}Grade BiDi: قابلیت ضد تداخل و استحکام مکانیکی پیشرفته، مناسب برای اتوماسیون صنعتی، حمل و نقل هوشمند، و سناریوهای دیگر.

حوزه های کاربردی فرستنده گیرنده BiDi

فیبر FTTH-به-خانه-: سناریوی کاربردی اولیه برای شبکه های دسترسی پهن باند حامل.BiDiراه حل های بین OLT و ONU 50٪ از هزینه های شبکه توزیع نوری (ODN) را کاهش می دهند. صدها میلیون کاربر FTTH در سراسر جهان از فناوری BiDi استفاده می کنند. داده های پایین دستی معمولاً از طول موج 1490 نانومتر استفاده می کنند، داده های بالادست از طول موج 1310 نانومتر استفاده می کنند و برخی از سیستم ها نیز از 1550 نانومتر برای انتقال سیگنال CATV استفاده می کنند که به مالتی پلکس شدن سه طول موج- دست می یابد.

شبکه های مرکز داده: قفسه-به-قفسه، طبقه-به-طبقه، و دانشگاه-به-ارتباط متقابل دانشگاه. در مراکز داده ابری با تراکم بالا،-BiDiراه حل ها می توانند مصرف فیبر را تا 50 درصد کاهش دهند و پیچیدگی کابل کشی را کاهش دهند. به ویژه در پروژه های مقاوم سازی، زمانی که منابع فیبر موجود نمی توانند نیازهای ارتقاء پهنای باند را برآورده کنند، BiDi اقتصادی ترین راه حل است.10G BiDi SFP+و25G BiDi SFP28مدل هایی که معمولا در مراکز داده مورد استفاده قرار می گیرند.

شبکه های پردیس سازمانی: اتصال متقابل-ساختمان و-مسدود کردن اتصال شبکه سازمانی متقابل. در مقایسه با استقرار دو برابر کابل فیبر نوری،BiDiراه حل ها می توانند به طور قابل توجهی هزینه های ساخت و ساز و زمان بندی را کاهش دهند. مناسب برای شبکه های توزیع شده در مدارس، بیمارستان ها، پارک های صنعتی و سایر مکان ها.

سیستم های نظارت امنیتی: پروژه های نظارتی بزرگ اغلب شامل صدها یا حتی هزاران دوربین، با حجم کاری عظیم کابل کشی فیبر هستند.BiDiراه حل ها می توانند اتصالات فیوژن و پورت های ODF را تا 50٪ کاهش دهند، پیشرفت ساخت و ساز را تسریع کنند و میزان خرابی را کاهش دهند. به ویژه در پروژه های مقاوم سازی، می توان از منابع فیبر تک هسته ای موجود به طور کامل استفاده کرد.

شبکه های 5G Fronthaul/Midhaul: انتقال داده بین ایستگاه های پایه ارتباطات سیار و شبکه های اصلی. با تراکم بالای ایستگاه پایه 5G و پهنای باند مورد نیاز، فناوری BiDi به طور موثر منابع فیبر را حفظ می کند.ماژول های 10G/25G BiDiبه طور گسترده در شبکه های 5G استفاده می شود.

اترنت صنعتی: سناریوهایی مانند کارخانه های هوشمند، سیستم های برق و کنترل ترافیک. محیط های صنعتی الزامات قابلیت اطمینان بالایی دارند اما اغلب فضای کابل کشی محدودی دارند.BiDiراه حل ها مصرف فیبر را کاهش می دهند در حالی که مشکل کابل کشی را کاهش می دهند. ماژول‌های BiDi درجه صنعتی- دارای طراحی دمای گسترده و قابلیت ضد تداخل پیشرفته هستند.

شبکه های پخش: خدمات انتقال سیگنال CATV و IPTV. برخی از شبکه های پخش از فناوری BiDi برای دستیابی به تبدیل فیبر نوری شبکه های HFC استفاده می کنند و ظرفیت شبکه را با استفاده از منابع فیبر موجود ارتقا می دهند.

برنامه های کاربردی شهر هوشمند: سناریوهای IoT مانند حمل و نقل هوشمند، روشنایی هوشمند خیابان ها و نظارت بر محیط زیست. این برنامه‌ها معمولاً دارای نقاط استقرار پراکنده و فواصل طولانی هستندBiDiراه حل هایی که به طور قابل توجهی هزینه های زیرساخت فیبر را کاهش می دهند.

توجه به این نکته مهم است که انتخاب بینBiDiو راه‌حل‌های فیبر دوگانه سنتی مستلزم بررسی همه‌جانبه شرایط پروژه-است: اگر منابع فیبر فراوان، فواصل کوتاه و بودجه کافی باشد، راه‌حل‌های فیبر دوگانه ممکن است ساده‌تر و قابل اطمینان‌تر باشند. اگر منابع فیبر محدود باشد، هزینه های کابل کشی بالا است و به استقرار سریع نیاز است.BiDiراه حل ها مزایای واضحی را ارائه می دهند.