BiDi トランシーバー アプリケーション: 最新のネットワーク向けの単一ファイバー ソリューション

BiDi (双方向) トランシーバーは、2 つの異なる波長と WDM テクノロジーを使用して 1 本のファイバー ストランド上で同時にデータを送受信し、リンクあたりのファイバー数を効果的に半分にします。これらは、キャンパスのバックボーン接続、FTTH アクセス ネットワーク、5G フロントホール/バックホール リンク、メトロ リング アーキテクチャ、および CCTV 監視システムに広く導入されています。この記事では、BiDi 単一ファイバー テクノロジーが実際にどのように機能するか、それがどのような意味を持つのか、そして導入を開始する前に何を確認する必要があるのか​​について説明します。

 

 

BiDi シングルファイバー伝送が実際にどのように機能するか

標準の二重トランシーバーには 2 本のファイバーが必要です{0}}1 つは送信用、もう 1 つは受信用です。 BiDi トランシーバーは、それを 1 つのストランドにまとめます。重要なコンポーネントは、WDM カプラとも呼ばれるダイプレクサです。これはモジュール内に設置され、一度に 2 つの仕事を実行します。局所的に生成された送信波長をファイバに結合し、同時に入ってくる受信波長を分離して光検出器に送ります。

のIEEE 802.3ah仕様では当初、シングルモード ファイバ上で 1310nm/1490nm の波長ペアを使用する、ファースト マイルのギガビット イーサネット（EFM）向けのこのアプローチを定義していました。-それ以来、このコンセプトはより高いデータ レートに拡張されました。現在の 10G BiDi SFP+ モジュールは、一般に 10 ～ 60km の到達距離に 1270nm/1330nm ペアを使用しますが、25G SFP28 BiDi バリアントは、5G モバイル トランスポートで最大 40km の距離をサポートします。 100G では、QSFP28 BiDi は、で定義された 4 つの CWDM 波長を利用します。ITU-T G.694.2(1271、1291、1311、1331nm) を使用して、データセンター内で短距離の単一ファイバー接続を実現します。--

人々を不意を突く点が 1 つあります。それは、BiDi モジュールは常に一致するペアで展開する必要があるということです。サイド A は 1 つの波長で送信し、もう 1 つの波長で受信します。サイド B はその逆を行います。リンクの反対側に 2 つのサイド A モジュールを取り付けると、両端が同じ波長で送信され、それを検出するように調整された受信機が存在しないことになります。-リンクは暗いままになります。これは、特にインストーラがパッチを適用する前に A/B ラベルをチェックせずに、同じトレイから 2 つの同一のモジュールを取り出した場合によくある展開の失敗です。倉庫段階で A 面と B 面を色分けまたはラベル付けすることで、これらの問題のほとんどが解消されます。-背後にある仕組みを理解する光リンクモジュールの動作この種の間違いを防ぐのに役立ちます。

 

キャンパスおよびエンタープライズのバックボーン ネットワーク

BiDi トランシーバーの経済的議論は、キャンパス環境で最も簡単に確認できます。数百エーカーにまたがる数十の建物にファイバー接続が接続されている中規模の大学を考えてみましょう。-標準二重トランシーバーを使用する各建物-対-リンクには、2 本のファイバー ストランドが必要です。 BiDi に切り替えると、すべてのリンクが 1 つのストランドにドロップされます。

パッチ コード、スプライス作業、ファイバー使用率全体で節約効果が高まります。{0}特に電線管のスペースが狭いキャンパスでの長距離配線の場合に効果的です。損益分岐点はリンクの長さ、モジュールの価格、ローカル設置コストによって異なるため、プロジェクトごとに異なります。{2}}ファイバーが豊富にある短距離の運用では、デュプレックス光学系の方がまだ簡単な場合があります。しかし、より線の数が制限されている場合、または老朽化した電線管でこれ以上のケーブルを使用できない場合、BiDi は経済性を変えます。

材料コストだけでなく、より線の数が少ないということは、コンジットの混雑が少なく、挿入損失を引き起こすスプライスが少なくなり、トラブルシューティングが簡単になることを意味します。キャンパス計画担当者にとって、主な決定要因は、ストランドの可用性、リンクの長さ、光バジェットです。私たちのガイドさまざまな速度の SFP トランシーバー タイプ速度ごとの比較が必要な場合のモジュール オプションについて説明します。--

 

 

FTTH およびブロードバンド アクセス ネットワーク

光ファイバー-から-家庭への導入は、おそらく BiDi テクノロジーの中で最も光ファイバーに敏感なアプリケーションです。-ポイント-ツー- FTTH アーキテクチャでは、すべての加入者接続に光回線端末（OLT）から施設までの専用ファイバーが必要です。 BiDi を使用してこれを単一ストランドに削減すると、インフラストラクチャのコストに直接影響します。{8}}ただし、正確な節約額は、地域の光ファイバーの価格、導管の可用性、設置の人件費によって異なります。

いくつかの大規模な全国ブロードバンド プログラムでは、アクセス レイヤ接続に BiDi を採用しています。{{1}通常、1310nm/1490nm または 1310nm/1550nm の波長ペアを 1G 速度で使用します。. 10帯域幅の需要が高まるにつれて、G バリアントが一般的になってきています。とはいえ、ファイバーがすでに安価で豊富にある場合や、アクセス トポロジがポイントツーポイント アーキテクチャではなく PON（パッシブ オプティカル ネットワーク）を使用している場合は、コストの優位性が弱まります。{9}}- PON システムには独自の波長管理があり、BiDi モジュールから同様のメリットは得られません。

 

 

5G フロントホールおよびバックホール トランスポート

高密度 5G 構築では、BiDi は 2 つの実用的な方法で役立ちます。ストランドの消費量を削減し、混雑したダクト内のケーブルのかさばりを削減します。各セル サイトでは、集中ベースバンド ユニットとリモート ラジオ ヘッドの間に複数の高帯域幅リンクが必要になる場合があります。また、都市部の導入では、ファイバ ダクトのスペースが回避するのが最も難しい制約となることがよくあります。-

25G SFP28 BiDi モジュールは、5G フロントホールの実用的なオプションであり、分散ユニット (DU) を無線ユニット (RU) に接続する eCPRI および CPRI プロトコルをサポートします。シングルモード ファイバー上の 1270nm/1330nm の波長ペアは、フロントホール セグメントで一般的な 10～20km の距離をカバーします。{6}}セル サイトからモバイル コアへのバックホール アグリゲーションの場合、10G BiDi SFP+ モジュールはビットあたりのコストを低く抑えてトラフィックを処理します。

携帯電話事業者にとって BiDi が役立つのは、新しいケーブルを引くことなく既存のダーク ファイバーを再利用できることです。もともと二重接続で 4G をサポートしていたファイバー プラントは、BiDi に切り替えることで、より多くのリンクを提供できるようになります。-トレンチなし、遅延なし。ただし、落とし穴があります。ダイプレクサによって挿入損失が増加し、リンク マージンが狭くなります。光バジェットがすでに厳しいフロントホール セグメントでは、BiDi がデュプレックスと同じ距離で動作すると仮定する前に、電力バジェットを確認してください。

注目に値する導入パターンの 1 つです。一部の通信事業者は、重複しない波長ペア（フロントホールには 1270nm/1330nm、バックホールには 1490nm/1550nm）を使用して、同じファイバ バンドル上で 25G BiDi フロントホールと 10G BiDi バックホールをペアにしています。{2}この共存は機能しますが、事前に慎重に波長を計画する必要があります。

 

メトロおよび WDM リング ネットワーク

大都市圏ネットワークは、容量の増加とファイバーの可用性の間で常に緊張に直面しています。 BiDi は、各ノードが共有ファイバー パス上で双方向にトラフィックを渡すメトロ リング アーキテクチャに自然に適合します。

複数の BiDi 波長ペアを必要とするメトロ アプリケーションの場合、このテクノロジーはパッシブとうまく統合されます。CWDM マルチプレクサ/デマルチプレクサ プラットフォーム。複数の BiDi チャネルを同じファイバーにオーバーレイすると、新たなファイバーを構築することなく、容量が段階的に拡張されます。この多層アプローチ-光ファイバー効率のための BiDi と波長密度のための CWDM-) により、地域のサービス プロバイダーのコスト効率を向上させることができます。ただし、総コストはチャネル数、距離、増幅が必要かどうかによって異なります。

 

 

監視、ビデオ、および特殊なアプリケーション

-高密度 CCTV と IP 監視の設置は、あまり目立たないものの実用的な使用例です。大規模なキャンパス セキュリティ システムでは、200 台以上の IP カメラが中央のビデオ管理サーバーに接続されている場合があります。各カメラ リンクの帯域幅は比較的低いですが、二重接続では総ファイバー数が急速に増加します。-

1000BASE-BX 速度の BiDi SFP モジュールは、これらのリンクを単一のファイバ ストランドで処理し、シンプレックス LC コネクタはデュプレックスの代替コネクタよりもパネル スペースを占有しません。デジタル ビデオ放送、産業用監視、狭いスペースでの高密度のスイッチ-相互接続-、-はすべて同じ原理の恩恵を受けます。

 

BiDi が最良の選択ではない場合

BiDi はすべてのリンクに対して正しい答えではありません。標準のデュプレックス光学系の方が簡単または信頼性が高い可能性があるいくつかの状況:

• 食物繊維はすでに豊富です。コンジットに予備のストランドがたくさんある場合、ファイバーの節約によってモジュールのコストが高くなったり、ペアの在庫が複雑になったりすることは相殺されません。{0}}
• チームは両端で同一の光学系を好みます。デュプレックスは、両端で同じモジュールを使用します。 BiDi にはサイド A とサイド B が必要です。光学的な経験が限られているチームの場合、均一な在庫によりエラーが軽減されます。
• 光学的マージンが狭い長いリンク。ダイプレクサは挿入損失を追加します。モジュールの最大到達範囲に近いリンクでは、余分な損失により電力バジェットを超えてしまう可能性があります。
• 既存のパッチ適用規則は二重を前提としています。BiDi への切り替えは、スタッフの再トレーニングとドキュメントの更新を意味します。小規模な導入の場合、移行コストに見合う価値がない可能性があります。
•  

導入チェックリスト

チェック項目	なぜそれが重要なのか	確認すべき内容
A/Bペアマッチング	BiDi の最も一般的な障害はモジュールの不一致です。	一方の端でサイド A、もう一方の端でサイド B を確認します。出荷前のラベル
光パワーバジェット	ダイプレクサはデュプレックス モジュールに対して挿入損失を追加します	合計リンク減衰を計算します。モジュール仕様と比較する
波長の衝突	BiDi 波長は、同じファイバ上で CWDM/DWDM と重複する可能性があります	ファイバーパス全体の波長計画を検討する
DOM/DDM のサポート	-SFF-8472 によるリアルタイム モニタリングにより、劣化を早期に検出します	モジュールが Tx/Rx 電力、温度、バイアス電流をレポートすることを確認します。
在庫と予備品	A-側と B- 側の両方のスペアが必要です	サイトごとに少なくとも 1 つの予備ペアを用意します。明確にラベルを付ける

 

 

例: 10km を超える 10G BiDi リンク バジェット

BiDi をリンクに導入する前に、合計パス損失がモジュールの光バジェット内に収まっていることを確認してください。これは、標準を使用して 10km のシングルモード ファイバーを実行した 10G BiDi SFP+ モジュールの動作例です。-ITU-T G.652Dファイバーパラメータ:

パラメータ	価値	ソース
ファイバー減衰 (1270nm、10km)	0.35 dB/km × 10=3.5 dB	G.652D仕様、1310nmウィンドウ
コネクタの損失 (2 つの嵌合ペア)	0.3dB×2=0.6dB	TIA-568グレード、LC/UPC
接続損失（融着接続1本）	0.1dB×1=0.1dB	一般的な融着接続
ダイプレクサの過剰損失（両端）	～1.0dB	モジュール内部、ベンダーごとのデータシート
推定経路損失の合計	5.2dB
モジュールリンクバジェット (Tx 最小から Rx 感度まで)	14.0dB	一般的な 10G BiDi SFP+ データシート
残マージン	8.8dB

8.8 dB のマージンは快適です。-これは、ファイバの老朽化、将来の修理スプライス、時間の経過によるコネクタの汚れを考慮したものです。このマージンが 3 dB を下回る場合は、高出力モジュールまたは到達距離の短いバージョンを検討してください。-ダイプレクサの損失ラインは、デュプレックス バジェットとの主な違いです。同じデータ レートの標準デュプレックス トランシーバーは、そのマージンのおよそ 1 dB を回収します。

 

 

よくある質問