Einführung zu BiDi SFP und BiDi Fiber

Einzelfaser-BiDi-SFP-Optiken spielen eine wichtige Rolle bei der Einsparung von Glasfaserressourcen in der Glasfaserkommunikation. Dieser Beitrag bietet eine umfassende und detaillierte Analyse von BiDi-SFP-Transceivern, einschließlich des Wikis zur BiDi-Optik, des Funktionsprinzips, der verwendeten Technologie, der Glasfaserkabel-Anschlusslösung, der Anwendung und der Unterschiede zu herkömmlichen SFPs im Detail.

 

Was ist BiDi SFP?

 

BiDi SFP steht für bidirektionalen Small Form-Factor Pluggable Transceiver. Das herausragendste Merkmal des bidirektionalen SFP-Transceivers ist die bidirektionale Glasfaserkommunikation über eine einzige Glasfaser. Basierend auf der WDM-Technologie (Wavelength-Division Multiplexing) können BiDi-Optiken unterschiedliche Wellenlängen von Lichtwegen durch einen integrierten Wellenlängenmultiplex-Splitter von BiDi-SFP-Transceivern aufteilen. Nachfolgend sehen Sie einen Cisco BiDi SFP von QSFPTEK.

 

Abbildung 1: Cisco-kompatibler bidirektionaler SFP-Transceiver von QSFPTEK

 

 

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Wie funktioniert BiDi SFP?

 

Wie aus der oben genannten Einführung zu BiDi-SFP hervorgeht, trennen die Module unterschiedliche Übertragungswellenlängen über eine einzige Faser, um optische Kommunikation zu ermöglichen. Genauer gesagt müssen die bidirektionalen Single-Fiber-SFP-Transceiver paarweise eingesetzt werden, wie in Abbildung 2 dargestellt. Auf der einen Seite sendet ein 1000BASE-BX10-U (Tx1310 nm/Rx1490 nm) BiDi-SFP-Transceiver ein optisches Signal mit 1310 nm Wellenlänge und empfängt ein optisches Signal mit 1490 nm, während die gegenüberliegende Seite der bidirektionalen Single-Fiber-Verbindung 1000BASE-BX10-D (Tx1490 nm/Rx1310 nm) BiDi-SFP eine Wellenlänge von 1490 nm überträgt und umgekehrt ein optisches Signal mit 1310 nm empfängt. Die integrierte optische Komponente von WDM-Kopplern spielt eine entscheidende Rolle bei der bidirektionalen Glasfaserkommunikation.

 

Abbildung 2: Funktionsdiagramm von BiDi SFP

 

 

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BiDi-Faserauswahl

 

Einzelfaser oder Doppelfaser

 

Im Gegensatz zu herkömmlichen SFP-Transceivern, die typischerweise über zwei Ports verfügen – einen zum Senden und einen zum Empfangen –, verfügt BiDi-SFP nur über einen Port zum Senden und Empfangen basierend auf WDM-Technologie. Folglich verwendet BiDi-SFP nur eine einzige Glasfaser, während herkömmliche optische SFP-Transceiver Duplex-Glasfasern für die Glasfaserkommunikation benötigen.

 

Abbildung 3: Einzelfaser-BiDi-SFP oder Dualfaser

 

Singlemode-Faser oder Multimode-Faser

 

BiDi-SFP ist in der Regel für Verbindungslängen von 10 bis 120 km ausgelegt. Bei Glasfaserkabeln wird das Signal als Lichtimpuls in der Faser übertragen und prallt vom Fasermantel ab. Dabei gehen teilweise Signale verloren. Der kleinere Kern minimiert diesen Signalverlust und ermöglicht eine längere Übertragungsdistanz. Daher wird in BiDi-Optikverbindungen typischerweise Singlemode-Glasfasern verwendet, da der Kerndurchmesser von 9 µm im Vergleich zu 50 µm bei Multimode-Glasfasern (OM2) geringer ist. 

 

Können die für Kurzstreckenverbindungen verwendeten Multimode-Glasfasern auch für den Anschluss von BiDi-Transceivern verwendet werden? Die Antwort lautet: Ja. Das QSFPTEK-Labor hat zur Bestätigung einige Tests mit einem Paar 1310 nm/1550 nm BiDi-SFP-Transceivern durchgeführt. Die Testergebnisse zeigen, dass sie innerhalb einer Übertragungsdistanz von 320 m über ein Multimode-OM2-Kabel einwandfrei funktionierten, auf längeren Strecken jedoch Bitfehler auftraten. BiDi-SFPs können daher in Multimode-Glasfasern verwendet werden, es wird jedoch empfohlen, die Übertragungsdistanz nicht mehr als 300 Meter zu überschreiten.

 

 Abbildung 4: 1000BASE-BX-U BiDi SFP verbindet 1000BASE-BX-D über eine einzelne Faser

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Warum brauchen wir BiDi SFP - Anwendungen

 

BiDi-SFP-Optiken ermöglichen bidirektionale Glasfaserkommunikation über eine einzige Glasfaser. Dadurch werden Glasfaserressourcen und Kosten für den Kabelbau erheblich eingespart. Sie werden häufig im PTN-Netzwerk (Packet Transport Network) eingesetzt. Die Anwendung des Transceivers lässt sich wie folgt zusammenfassen.

 

Erweiterung der Netzwerkverbindungskapazität Beim Aufbau von Übertragungsnetzen richtet sich der Umfang der Glasfaserkabel nach dem Geschäftsvolumen und dem Glasfaserkernanteil. Mit der stetig steigenden Nutzerzahl der letzten Jahre kommt es jedoch zu einer Verknappung der Glasfaserkernressourcen. Der Neubau neuer Glasfasern ist mit langen Bauzeiten und enormen Kosten verbunden. Dieses Problem lässt sich durch den Einsatz von Einzelfaser-BiDi-Transceivern effektiv lösen. Dadurch lässt sich die Kapazität der Netzwerkverbindungen schnell verbessern und gleichzeitig die Kosten für den Netzwerkaufbau senken.

 

Wartung der Netzwerkverbindung - Wenn die Glasfaserkabelverbindung im bidirektionalen Einzelfaser-Übertragungssystem unerwartet unterbrochen wird, verkürzt sich die Wartungs- und Reparaturzeit erheblich, da im Vergleich zum herkömmlichen Doppelfaser-Übertragungssystem die Anzahl der Glasfasern, die gewartet und repariert werden müssen, um die Hälfte reduziert ist.

 

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Was sind die Unterschiede zwischen BiDi SFP und Common SFP

 

Nach der vorherigen ausführlichen Einführung in die Bedeutung von Bidirektionalität, die Funktionsweise von BiDi-Optiken, BiDi-Fasern und Anwendungen können die Unterschiede zwischen BiDi-SFP-Optiken und herkömmlichen Dual-Faser-SFP-Optiken wie folgt zusammengefasst werden.

 

Gliederungsdarstellung - Der Single-Fiber-BiDi-SFP-Anschluss hat nur einen Port, während herkömmliche SFPs über zwei Ports verfügen.

Passende Faser - BiDi SFP ermöglicht nur eine einzige Faser für die bidirektionale Glasfaserkommunikation, während Common SFP zwei Fasern benötigt.

Interner optischer Aufbau und Funktionsprinzip - BiDi SFP verwendet WDM-Technologie und integriert einen WDM-Koppler, um verschiedene Wellenlängen über dieselbe einzelne Faser zu kombinieren und zu trennen, was bei herkömmlichen SFPs nicht der Fall ist.

Verwendungsmethode BiDi-SFPs müssen paarweise verwendet werden, herkömmliche SFPs hingegen nicht. Beispielsweise muss 1000BASE-BX-U (Tx1310 nm/Rx1490 nm) BiDi-SFP mit 1000BASE-BX-D (Tx1490 nm/Rx1310 nm) BiDi-SFP funktionieren.

Wellenlängenunterscheidung – Alle BiDi-SFPs sind charakteristisch für nur Singlemode-Wellenlängen, während herkömmliche SFPs sowohl Multimode-Wellenlängen (wie etwa der 1000BASE-SX 850-nm-Transceiver) als auch Singlemode-Wellenlängen (wie etwa der 1000BASE-LX/LH 1310-nm-Transceiver) aufweisen.

 

 Abbildung 5: BiDi-SFP-Anschluss im Vergleich zum herkömmlichen SFP-Anschluss

 

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