単芯ファイバー: BiDi オプティクスを使用する場合、使用しない場合、および適切なペアの選択方法

シングルストランドファイバーは、通常の 2 本のストランドではなく 1 本の光ファイバーで送信トラフィックと受信トラフィックの両方を伝送する光ファイバー伝送方法です。イーサネット ネットワークでは、ほとんどの場合、双方向またはシングル ファイバ SFP モジュールと呼ばれる BiDi トランシーバを使用して実行されます。-

短いバージョンが必要な場合: ファイバ コアが不足している場合、導管またはキャンパス全体に新しいケーブルを引くのに費用がかかる場合、またはリースされたダーク ファイバ ペアがすでに分割されている場合には、単一ストランド ファイバが合理的です。これは、まったく新しい構造化されたケーブル構築の正しいデフォルトではなく、注文前に波長、光バジェット、スイッチの互換性を慎重に一致させないチームは罰せられます。-

このガイドでは、テクノロジーがファイバー上で実際にどのように機能するか、二重ファイバーよりもいつ選択するか、現場で失敗しやすい場所、および BiDi SFP または SFP+ ペアを購入する前にエンジニアが実行する必要がある正確なチェックについて説明します。

単ストランドファイバーとは何ですか?

シングルストランド ファイバは、シングル ファイバ伝送またはシンプレックス ファイバ伝送とも呼ばれ、1 本の光ファイバを使用してトラフィックを同時に両方向に伝送します。{0}

従来の二重ファイバ リンクは 2 つのストランドを使用します。1 つのファイバは送信し、もう 1 つのファイバは受信します。単一ストランド ファイバ リンクは、空間領域ではなく波長領域で 2 つの方向を分離することにより、そのペアを 1 つのストランドに置き換えます。両端に適切なトランシーバーを配置すると、全二重イーサネット リンクが単一の物理ファイバー上で動作します。-

公開されている古典的な例は、IEEE 802.3ah で定義された 1000BASE-BX-D/U インターフェイスです。一方の端は 1490 nm で送信し、1310 nm で受信します。一方、反対側の端は 1310 nm で送信し、1490 nm で受信します。基礎となる物理層の要件については、IEEE 802.3イーサネット規格.

単芯ファイバー vs 単芯ファイバー vs 二重ファイバー

これら 3 つの用語は、特に調達チケットにおいて常に混同されます。

• 単信ファイバー物理的に 1 本のファイバ ストランドを含むケーブルを指し、通常は両端に 1 つの LC、SC、または FC コネクタが付いています。
• 二重ファイバー2 本のファイバのより線を含むケーブルを指し、通常はペアのコネクタとして終端されます。
• 単ストランドファイバーでは、伝送方式について説明します。基礎となるケーブルが技術的に単信パッチ コードであるか、より大きなトランクの 1 本のストランドであるかに関係なく、1 本のストランドが両方向に伝送されます。

したがって、単一ストランド ファイバ リンクはほとんどの場合シンプレックス パッチ コード上にありますが、「シンプレックス」という用語はケーブルを表し、「シングル ストランド ファイバ」は光方式を表します。

単ストランドファイバーの仕組み

モジュール内の BiDi 伝送と WDM

ほとんどの単線ファイバー イーサネット リンクは BiDi 伝送を使用します。 BiDi は双方向の略です。 BiDi 光学では、それぞれに独自のファイバーを与えて 2 つの方向を分離するのではなく、小さなファイバーを使用して波長ごとに分離します。波長分割多重トランシーバー内のフィルター。このフィルタはダイプレクサと呼ばれることが多く、単一の共有ポート上で発信レーザーと着信信号を結合します。

典型的な組み合わせの 1 つは次のようになります。

これが、単一ストランド ファイバ リンクで 2 つの同一のモジュールを使用できない理由です。ダイプレクサは両方とも同じ色の光で送信することを期待しており、リンクは決して起動しません。ダイプレクサとレーザーの配置の詳細については、この記事で説明されています。BiDiトランシーバー技術解説.

一般的な BiDi 波長ペア

速度と到達距離が異なると、異なる波長ペアが使用されます。以下の表は、エンタープライズ ネットワークとアクセス ネットワークでエンジニアが最も頻繁に遭遇する組み合わせを示しています。

モジュール メーカーがすべて同じラベルを使用しているわけではありません。 「BX-U」および「BX-D」（アップストリームおよびダウンストリーム）を印刷するものもありますし、「TX1310/RX1490」を直接印刷するものもあります。ベンダー間でラベルを混在させることは、在庫管理において犯しやすい間違いの 1 つであるため、注文する前に在庫室での名前を標準化する価値があります。
 

シングルストランドファイバーとデュアルストランドファイバー

適切に設計されていれば、シングルストランドファイバーとデュアルストランドファイバーの両方で信頼性の高いイーサネットリンクを実行できます。正しい選択は、繊維ストランド、時間、資金、または運用の複雑さなど、何が不足しているかによって決まります。

ファイバー数に制約がある場合は、BiDi を選択してください。標準化、スペアパーツの入手可能性、オペレータの簡素化がより重要な場合は、二重化を選択してください。-
 

単ストランドファイバー選択チェックリスト

このチェックリストは、注文前の決定表として使用してください。各行は、ネットワーク エンジニアのデスクに到達する状況の種類を表し、対応するコールが表示されます。

単ストランドファイバーが正しい選択である場合

1. 既存のファイバーストランドが限られている

単一ストランド ファイバーの最も有力なケースは、プレーン ファイバーの不足です。建物-対-のリンクでは、12 コア ライザーに未使用のストランドが 1 本残っている可能性があります。または、キャンパスの導管が満杯すぎて別のケーブルに接続できない場合があります。一致した BiDi ペアを使用すると、その 1 つの予備ストランドで土木工事を行わずに新しい全二重イーサネット リンクを伝送できます。

これが発生する一般的なシナリオ:

• 老朽化したライザー上の建物間のエンタープライズ キャンパス リンク
• 装甲ケーブル配線内のファイバーが限られている工業用地
• 既存のダクトスペースを再利用した都市ネットワーク
• 各加入者フィーダのストランドが不足している ISP アクセス ネットワーク
• 最初のインストール後に追加された CCTV とセキュリティ バックボーン
• 屋根{0}}から-シェルターまでのファイバーが固定された無線バックホール

2. 新しいファイバーの引き抜きは費用がかかりすぎる

トランシーバーのコストがプロジェクトの主要な数字になることはほとんどありません。溝掘り、導管へのアクセス、建物への進入、接合、OTDR テスト、時間外労働、ダウンタイムなどを考えると、通常はそれが小さく見えます。- BiDi ペアによって土木工事が不要になると、光ファイバー自体のポートあたりのコストが標準のデュプレックス SFP よりも高くても、プロジェクトの予算が安くなることがよくあります。

3. 既存のプラントのファイバー利用率を改善する必要がある

単一ストランド ファイバーは、単一の光チャネルの帯域幅を魔法のように拡大するものではありません。変化するのは、リンクごとの物理ストランドの数です。すでに複数のサービスを伝送している敷設済みのケーブルでは、リンクごとに 1 本のストランドを解放すると、ファイバー増強プロジェクトが数年延期される可能性があります。

4. リンクは単純なポイントツーポイントです

BiDi 光学は、スイッチからスイッチ、スイッチからメディア コンバータ、ルーターからアクセス スイッチ、リモート キャビネットからコア、または建物 A から建物 B など、直接的なポイントツーポイント接続で威力を発揮します。通常は、クリーンなシンプレックス ファイバー パス上の一致したペアだけで十分です。

単ストランドファイバーを使用すべきではない場合

単一ストランド ファイバーはツールであり、デフォルトではありません。次のいずれかに該当する場合は、代わりにデュアルストランド ファイバーを使用してください。

• サイトにはすでに十分な数の予備のファイバーペアがあります
• 運用チームは、A/B BiDi モジュールの 2 SKU よりもデュプレックス SFP の 1 SKU を在庫したいと考えています。
• 必要な特定の光インターフェイスは二重形式でのみ利用可能です
• このプロジェクトは、すでに設計された構造化二重ケーブルを備えた新しい高密度データセンター構築です。{0}
• 導入前に、波長のペアリング、光バジェット、コネクタの研磨、スイッチのコーディングを自信を持って確認することはできません。
• ファイバー プラントには反射率が高いか不明な履歴があり、A/B の複雑さが追加されるとトラブルシューティングが遅くなります

現場での導入では、ファイバー自体が障害になることはほとんどありません。ほとんどの場合、間違った A/B モジュール ペアが間違った端に配置されているか、リーチの長いモジュールが短いリンクに過剰な電力を供給していることが原因です。-

単ストランドファイバーソリューションの選択方法

ステップ 1: ファイバーの種類を確認する

ほとんどのシングルストランド BiDi イーサネット リンクは、シングルモード ファイバー用に設計されています。{0}OS2 シングルモード ファイバー-企業および通信事業者の展開で。コネクタがポートに適合するからといって、手元にあるパッチ コードが正しいタイプであるとは考えないでください。

ご注文前に確認していただきたいこと:

• ファイバーのタイプ: シングルモード (OS2 が最も一般的) またはマルチモード
• コネクタの種類: LC、SC、FC、またはその他
• ポーランド語: UPC または APC
• 両端にパッチパネルとアダプタータイプ
• エンドツーエンドの距離（両方の部屋内のパッチ コードの配線を含む）{0}{1}
• パス内のスプライスと嵌合コネクタの数

ステップ 2: 速度とフォームファクターを選択する

トランシーバーをスイッチ ポートに合わせます。最も一般的なオプションは、1G BiDi SFP、10G BiDi SFP+、および 25G BiDi SFP28 です。 40G および 100G の単一ファイバーのバリアントは存在しますが、標準化が進んでいません。- 10G SFP+ モジュールは、デュアルレート動作を明示的にサポートしていないポートでは 1G でネゴシエートしません。これは、古いアクセス スイッチを再利用するときによくある問題です。-ここで読んでおいて損はない背景として、実際の違いについて説明します。シングルモードおよびマルチモード SFP モジュール-混合艦隊を計画する場合。

ステップ 3: TX/RX 波長を一致させる

これは、リンクが最も頻繁に切断されるステップです。 BiDi ペアには、両端に相補的な波長が必要です。部品番号を信頼するのではなく、実際の TX および RX 番号については必ずラベルまたはデータシートを読んでください。

ステップ 4: 距離と光学バジェットを確認する

ケージに印刷されている数字 (「10 km」、「40 km」) は到達距離の評価であり、指示ではありません。重要なのは、特定のリンク全体の光バジェットです。注文する前に、次の各番号を引き出します。

• 送信電力 (TX 最小 / 最大)
• 受信感度
• 受信機過負荷しきい値
• 1 キロメートルあたりのファイバーの減衰
• -コネクタごとの損失と嵌合ペアの数
• 接続損失と接続数
• 安全マージン (通常 2 ～ 3 dB)

ここには 2 つの障害モードが隠れています。 1 つ目は、明白ですが、パワーが少なすぎることです。 2 つ目は、それほど明白ではありませんが、電力が多すぎることです。500 m ファイバー上の 40 km モジュールは、受信機を過負荷しきい値を超えて駆動し、ビット エラーが発生したり、リンクがまったく存在しなくなる可能性があります。長距離の光学系を備えた短いホップには、多くの場合、固定インライン減衰器が必要です。-各デシベルがどこに行くのかについて詳しくは、この概要を参照してください。ファイバーネットワークにおける挿入損失.

ステップ 5: コネクタとデバイスの互換性を確認する

注文する前に、次のことを確認してください。

• スイッチ、ルーター、またはメディアコンバータのブランドと正確なモデル
• ポート速度とデュアルレートのサポート-
• ベンダーのコーディング要件 (一部のプラットフォームでは、コーディングされていない光学系が拒否されます)
• コネクタの種類と適合シンプレックス LC コネクタ各パッチコードに
• ポリッシュタイプ (UPC vs APC) エンドツーエンド
• モジュールとホストの両方での DOM/DDM モニタリングのサポート
• 光学機器が道路脇のキャビネットまたは屋上の筐体に設置されている場合の動作温度範囲

DOM/DDM は、プラットフォームでサポートされている場合は常に有効にする価値があります。受信した光パワー、送信パワー、温度、レーザー バイアス電流を明らかにすることで、ハード障害が発生する数週間前に劣化しているリンクを特定できるようになります。

単芯ファイバーの導入でよくある間違い

間違い 1: 標準デュプレックス SFP を 1 本のファイバに接続する

通常のデュプレックス SFP では 2 本のファイバーが必要です。 1 つだけ接続すると、リンクは永久にダウンしたままになります。代わりに、適切な BiDi または単一ファイバー トランシーバーを使用してください。-

間違い 2: 2 つの同じ BiDi モジュールを購入する

BiDi 光学部品は、A/B ペアとして販売および在庫されます。 2 つの同一のモジュールが同じ波長で送信すると、リンクは確立されません。在庫内で A と B の SKU を目に見えるように分けて保管し、ラック上にラベルを付けます。

間違い 3: 光バジェットを無視する

受信パワーが受信ウィンドウの外側にある場合は、正しい波長ペアであっても失敗します。長距離の光学系を指定する前に損失を測定または見積もってください。-新しくテストしたリンクが、数回のパッチの再適用後も初日の損失のままであるとは決して想定しないでください。-

間違い 4: APC コネクタと UPC コネクタの混合

APC と UPC ポリッシュは互換性がありません。それらを嵌合すると、物理的な接触不良、高い挿入損失が発生し、場合によっては深刻な後方反射問題が発生します。-ファイバープラントは、一方または他方の端と端を使用します。研磨ジオメトリが反射率とどのように相互作用するかについて再確認するには、このガイドを参照してください。SC/APCコネクタとポリッシュタイプ.

間違い 5: スイッチの互換性を忘れる

一部のスイッチは厳密なトランシーバー コーディングを強制し、コーディングされていない光学系やサードパーティ製の光学系をサイレントに無効にします。{0}}特にエンタープライズ スイッチ、OLT、ONU では、注文する前に正確なファームウェア バージョンとの互換性を確認してください。

間違い 6: A/B 計画を立てずにスペアを仕入れる

驚くべき数の時間外停止は、ペアの間違った半分であることが判明したスペアに起因しています。- A と B の SKU を別々に追跡し、どのエンドがどの SKU を使用するかをキャビネットにラベル付けし、それぞれ 1 つずつトラックに保管します。

単一ストランドファイバーリンクのトラブルシューティング方法

BiDi リンクが起動しない場合は、パーツをランダムに交換するのではなく、次のシーケンスを実行します。

1. 両方のモジュールで印刷された TX/RX 波長を読み取ります。それらが同一ではなく、相補的であることを確認してください。
2. 両端の DOM 値を読み取ります。 RX パワー -40 dBm または「信号損失」は、通常、モジュールの問題ではなく、ファイバ、コネクタ、または波長の問題を意味します。
3. 両方の LC 端面を良好なカセット クリーナーで清掃し、スコープで検査します。{0} 「壊れた」BiDi リンクのほとんどは端面が汚れています。
4. 減衰器を使用して、既知の正常なファイバー ペアで各モジュールをループバック テストし、光ファイバー自体が正常であることを確認します。{0}
5. RX パワーが異常に高い場合 (たとえば、200 m のファイバー上で 40 km の光ファイバーで -2 dBm)、レベルを受信機ウィンドウに入れるサイズのインライン減衰器を追加します。
6. コネクタの研磨 (UPC と APC) がエンドツーエンドで一貫していることを確認します。 UPC チェーンに単一の APC アダプターを組み込むと、静かにコストがかかります。
7. すべてが光学的にチェックアウトされてもポートが起動しない場合は、トランシーバーのコーディング（ベンダー コードと汎用）を交換して、スイッチ側の拒否を除外します。{0}{1}

最終テイク

単一ストランド ファイバは、ファイバ ストランドが不足している場合、土木工事に費用がかかる場合、または既存のケーブル プラントを拡張せずにより多くのリンクを提供する必要がある場合に利用できる最も便利なツールの 1 つです。これは新しいビルドのデフォルトではなく、リーチとスピードだけで注文するチームは罰せられます。

信頼性の高い導入は、正しいファイバの種類、正しい速度とフォーム ファクタ、相補的な TX/RX 波長ペア、受信機ウィンドウ内に収まる光バジェット、エンドツーエンドで一貫したコネクタ研磨、およびモジュールを受け入れるホストなど、短いチェック リストによって決まります。これらのチェックを 1 回実行し、A/B インベントリを文書化すれば、リンクは何年も動作し続けます。

単一ストランド ファイバ プロジェクトを計画している場合は、リンク距離、既存のファイバ タイプ、コネクタの研磨、必要な速度、およびスイッチ モデルから始めます。その逆ではなく、これらの制約に基づいて一致する BiDi ペアを選択します。