BiDi SFP 및 BiDi Fiber 소개

단일 파이버 BiDi SFP 광 모듈은 광섬유 통신에서 파이버 자원을 절약하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 게시물에서는 BiDi 광 모듈 위키, 동작 원리, 채택된 기술, 파이버 케이블 연결 솔루션, 애플리케이션, 일반 SFP와의 차이점 등 BiDi SFP 트랜시버에 대해 포괄적이고 상세하게 분석합니다.

BiDi SFP란 무엇입니까?

BiDi SFP는 양방향 small form-factor pluggable transceiver를 의미합니다. 양방향 SFP 트랜시버의 가장 뚜렷한 특징은 단일 광섬유에서 동작하여 양방향 광섬유 통신을 구현할 수 있다는 점입니다. WDM (Wavelength-Division Multiplexing) 기술을 기반으로 하는 BiDi 광모듈은 BiDi SFP 트랜시버에 통합된 wavelength-division multiplexing splitter를 통해 서로 다른 파장의 광 경로를 분리할 수 있습니다. 다음은 QSFPTEK에서 제공하는 Cisco BiDi SFP입니다.

그림 1: QSFPTEK의 Cisco 호환 양방향 SFP 트랜시버

BiDi SFP는 어떻게 작동하나요?

위에서 언급한 BiDi SFP 소개에서 알 수 있듯이, 이 모듈은 단일 광섬유에서 서로 다른 전송 파장을 분리하여 광 통신을 구현합니다. 자세히 설명하면, 단일 광섬유 양방향 SFP 트랜시버는 그림 2에 나타난 것처럼 반드시 쌍으로 사용해야 합니다. 한쪽에서는 1000BASE-BX10-U (Tx1310nm/Rx1490nm) BiDi SFP 트랜시버가 1310nm 파장의 광 신호를 전송하고 1490nm 광 신호를 수신하는 반면, 단일 광섬유 양방향 링크의 반대쪽 1000BASE-BX10-D (Tx1490nm/Rx1310nm) BiDi SFP는 반대로 1490nm 파장을 전송하고 1310nm 광 신호를 수신합니다. WDM 커플러의 통합 광학 구성 요소는 양방향 광섬유 통신에서 중요한 역할을 합니다.

그림 2: BiDi SFP의 작동 다이어그램

BiDi 광섬유 선택

단일 파이버 또는 듀얼 파이버

일반적으로 신호 전송용 포트 하나와 신호 수신용 포트 하나, 총 두 개의 포트로 설계되는 일반 SFP 트랜시버와 달리, BiDi SFP는 WDM 기술을 기반으로 송신과 수신을 모두 수행하는 포트가 하나뿐입니다. 따라서 BiDi SFP는 단일 광섬유 하나만 사용하는 반면, 일반 SFP 광 트랜시버는 광섬유 통신을 구현하기 위해 듀플렉스 광섬유가 필요합니다.

그림 3: 단일 파이버 BiDi SFP 또는 듀얼 파이버

단일 모드 파이버 또는 다중 모드 파이버

일반적으로 BiDi SFP는 10km에서 120km까지의 링크 길이를 지원하도록 설계되었습니다. fiber optic cable의 경우 신호는 fiber 내에서 광 펄스로 전송되며 fiber cladding에서 반사됩니다. 신호는 반사 과정 중 일부 손실됩니다. 더 작은 core는 이러한 반사 신호 손실을 최소화하고 더 긴 전송 거리를 가능하게 하므로, single-mode fiber는 multimode fiber (OM2)의 50um와 비교해 9um의 더 작은 직경 core를 갖기 때문에 일반적으로 BiDi optics links에 사용됩니다. 

하지만 단거리 연결에 사용되는 기존 멀티모드 파이버를 BiDi 트랜시버 연결에 사용할 수 있을까요? 답은 예입니다. QSFPTEK lab은 1310nm/1550nm BiDi SFP 트랜시버 한 쌍을 사용하여 이를 확인하기 위해 몇 가지 테스트를 수행했습니다. 테스트 결과 멀티모드 OM2 케이블을 통해 320m 전송 거리 이내에서는 잘 작동했지만 더 긴 거리에서는 비트 오류율이 발생했습니다. 따라서 BiDi SFP는 멀티모드 파이버 연결에 사용할 수 있지만, 전송 거리는 300 meters를 넘지 않는 것이 권장됩니다.

 그림 4: 1000BASE-BX-U BiDi SFP는 단일 광섬유를 통해 1000BASE-BX-D에 연결됩니다

위의 singer-fiber BiDi 연결에 사용된 관련 제품

Cisco 호환 1000BASE-BX SFP TX1310nm/RX1490nm 20km 트랜시버 모듈

Cisco 호환 1000BASE-BX SFP TX1490nm/RX1310nm 20km 트랜시버 모듈

LC UPC to LC UPC Simplex OS2 Single Fiber Optic Cable

BiDi SFP가 필요한 이유 - 애플리케이션

BiDi SFP 광 모듈은 단일 광섬유를 통한 양방향 광섬유 통신을 가능하게 하므로, 다수의 광섬유 자원과 케이블링 구축 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 이들은 PTN (Packet Transport Network) 네트워크 구축에 널리 사용되어 왔습니다. 트랜시버의 적용 분야는 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

네트워크 링크 용량 확장 - 네트워크 사업자가 전송 네트워크를 구축할 때 광케이블 규모는 일정한 비즈니스 규모와 광섬유 코어 비율에 따라 배치됩니다. 그러나 최근 몇 년간 사용자 수가 지속적으로 증가하면서 광케이블 코어 자원이 점차 부족해지고 있습니다. 새로운 광섬유를 재구축할 경우 긴 공사 기간과 막대한 비용이 소요됩니다. 따라서 단일 광섬유 BiDi 트랜시버를 사용하면 이 문제를 효과적으로 해결할 수 있으며, 네트워크 링크 용량을 빠르게 향상시키는 동시에 네트워크 구축 비용을 절감할 수 있습니다.

네트워크 링크 유지관리 - 단일 광섬유 양방향 전송 시스템에서 광섬유 케이블 링크가 예기치 않게 중단되면, 기존 이중 광섬유 전송 시스템에 비해 유지보수 및 수리가 필요한 광섬유 수가 절반으로 줄어들기 때문에 유지보수 및 수리 시간이 크게 단축됩니다.

BiDi SFP와 일반 SFP의 차이점은 무엇인가요

양방향의 의미, BiDi optics 작동 방식, BiDi fiber 및 애플리케이션에 대한 이전의 자세한 소개를 바탕으로, BiDi SFP optics와 일반 dual-fiber SFP optics의 차이점은 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

외관 개요 - 단일 광섬유 BiDi SFP 커넥터에는 포트가 하나만 있는 반면, 일반 SFP에는 포트가 두 개 있습니다.

매칭 파이버 - BiDi SFP는 단일 광섬유만으로 양방향 광섬유 통신을 구현할 수 있는 반면, Common SFP는 두 가닥의 광섬유가 필요합니다.

내부 광학 구조 및 작동 원리 - BiDi SFP는 WDM 기술을 채택하고 WDM 커플러를 통합하여 동일한 단일 광섬유에서 서로 다른 파장을 결합하고 분리하는 반면, 일반 SFP는 그렇지 않습니다.

사용 방법 - BiDi SFP는 쌍으로 사용해야 하지만 일반 SFP는 그럴 필요가 없습니다. 예를 들어, 1000BASE-BX-U (Tx1310nm/Rx1490nm) BiDi SFP는 1000BASE-BX-D (Tx1490nm/Rx1310nm) BiDi SFP와 함께 작동해야 합니다.

파장 구분 - 모든 BiDi SFP는 단일 모드 파장에서만 특징을 가지는 반면, 일반 SFP는 멀티모드 파장( such as 1000BASE-SX 850nm transceiver )과 단일 모드 파장(such as 1000BASE-LX/LH 1310nm transceiver)을 모두 가집니다.

 그림 5: BiDi SFP 커넥터와 일반 SFP 커넥터 비교

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QSFPTEK 1.25 Gbic BiDi SFP 가격표:

관련 문서:

QSFP-40G-SR-BD VS QSFP-40G-SR4

양방향(BiDi) 트랜시버 기술, 광섬유 활용도를 향상시키는 가장 효과적인 방법