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Einführung zu BiDi-Transceivern

Sheldon

Übersetzer*in Felix
19. November 2012

Unter bidirektionaler Technologie versteht man einen Kommunikationsmodus, der Daten in beiden Richtungen (Senden und Empfangen) über Glasfaser verarbeitet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Transceivermodulen, die zur Datenübertragung zwei Fasern verwenden (eine zum Senden und eine zum Empfangen), können Module mit der BiDi-Technologie Daten über eine einzige Glasfaser (wie Abbildung 1 zeigt) an die miteinander verbundenen Netzwerkgeräte (wie Netzwerkschalter oder Router) senden und von diesen empfangen, wodurch die Benutzer ihr Verkabelungssystem vereinfachen, die Netzwerkkapazität erhöhen und die Kosten senken können. Mit diesen Vorteilen sind BiDi-Glasfasermodule besonders für 5G-Anwendungen interessant.

BiDi-Transceiver-Typen und -Anwendungen

Auf dem Markt sind BiDi-Transceiver mit zwei verschiedenen Schnittstellendesigns erhältlich, mit Einzelfaser- und Doppelfasertypen.

Single-Fiber-BiDi-Transceiver

Typischerweise verfügen die meisten optischen BiDi-Module über einen Port und verwenden LC-Simplex-Single-Mode-Faser zur Übertragung der Daten, wie z. B. 1G SFP BiDi, 10G SFP+ BiDi, 25G SFP28 BiDi und 50G QSFP28 Transceivermodule (weitere Informationen finden Sie im BiDi-Datenblatt).

Gegenwärtig werden diese Single-Fiber BiDi-Module in der Regel in Anwendungen wie ISP-Netzwerken, FTTX oder Rechenzentrumsverbindungen eingesetzt, die eine Übertragung mit 1/10/25/50 Gbps erfordern. Sie können auf Switches, Medienkonvertern, OEO-Konvertern installiert werden, um optische Übertragungssysteme mit hoher Geschwindigkeit und Stabilität bereitzustellen. Nehmen Sie hier SFP+ BiDi-Module als Beispiele, um die Anwendung von BiDi-Transceivern zu zeigen.

Szenario 1: Ein Paar 10G-BiDi-Module werden über ein Single-Fiber LC-Simplexfaser-Patchkabel miteinander verbunden, um eine direkte 10G-Verbindung von zwei 10G-Switches herzustellen.

SFP+ in switch.jpg

SFP+ BiDi-Module arbeiten auf Netzwerk-Switches.

Szenario 2: Ein Paar BiDi-SFP+-Transceiver werden über ein SMF mit zwei Glasfaser-Medienkonvertern verbunden, und dann werden Ethernet-Kabel verwendet, um den Medienkonverter und den Switch zu verbinden. Auf diese Weise wird die Übertragung von Ethernet auf Glasfaser erreicht.

SFP+ in converter.jpg

SFP+ BiDi-Module werden in Medienkonvertern eingesetzt.

Szenario 3: BiDi SFP+ kann verwendet werden, um mit OEO-Konvertern Dual-Fiber in Single-Fiber zu konvertieren. Die Verbindungen sind in Abbildung 4 dargestellt.

SFP+ in conversion.jpg

SFP+ BiDi-Module werden mit OEO-Konvertern verwendet.

Darüber hinaus sind 25/50G-Bidi-Transceiver in 5G-Netzwerken sehr willkommen, da sie Glasfaserressourcen sparen können und eine hohe Bandbreite, ultraniedrige Latenzzeit und hohe Zuverlässigkeit für Datenübertragungen unterstützen.

Dual-Fiber-BiDi-Transceiver

Optische 40G QSFP+ BiDi-Transceiver verwenden ein LC-Duplex-Schnittstellen-Design. Wie Abbildung 5 zeigt, unterstützen sie zwei 20 Gbps-Kanäle, die jeweils gleichzeitig über zwei Wellenlängen (850 nm und 900 nm) auf einer LC-Duplex-Multimode-Faser gesendet und empfangen werden. Diese 40G-Übertragung erreicht eine Entfernung von 100 m auf OM3- und 150 m auf OM4-Faser.

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QSFP+ BiDi-Arbeitsprinzip

Der QSFP+ 40G BiDi-Transceiver ist eine kostengünstige Lösung für die Aufrüstung von 10G auf 40G. Wie Abbildung 6 zeigt, müssen Benutzer im Allgemeinen MTP-Glasfaserkabel verwenden, um die an zwei Enden installierten 40G-QSFP+-Transceiver anzuschließen. 10G-Verbindungen werden jedoch in der Regel über LC-Fasern hergestellt. Wenn sich Benutzer für eine Aufrüstung des 10G-Systems auf 40G entscheiden, müssen sie ihr Verkabelungssystem aufrüsten. Mit den optischen QSFP+ BiDi-Transceivern können Techniker jetzt jedoch die vorhandene 10G-LC-Faserverkabelung wiederverwenden, was zu einer kostenfreien Migration der Verkabelung beim Upgrade von 10G auf 40G führt.

Beachten Sie, dass BiDi-Module paarweise arbeiten müssen. Das bedeutet, dass die TX- und RX-Wellenlängen der miteinander verbundenen BiDi-Transceiver aufeinander abgestimmt sein müssen. Zum Beispiel arbeiten SFP+ BiDi-Transceiver mit 1310 nm TX und 1490 nm RX nur mit SFP+ BiDi-Transceivern mit 1490 nm TX und 1310 nm RX zusammen.

Warum BiDi-Transceiver in 5G-Anwendungen florieren werden

Im 5G-Bereich erfordert die Front/Mid/Back-Haul-Übertragung eine Datenübertragung mit hoher Geschwindigkeit, niedriger Latenz und hoher Zuverlässigkeit, um Dienste wie Telemedizin, autonomes Fahren usw. zu unterstützen. Unter Berücksichtigung der Einsparung von Glasfaserressourcen und -kosten sind 25/50G-BiDi-Transceiver eine geeignete Wahl für die Bereitstellung von Daten auf der physikalischen Ebene der 5G-Kommunikation.

Bei der 5G-Front-Haul-Übertragung wird jede AAU (Active Antenna Unit) und DU (Distribute Unit) durch eine faseroptische Punkt-zu-Punkt-Verbindung erreicht, was viele Fasern erfordert. Außerdem erfordert 5G eine mindestens 10-fache Verbesserung der Download-Rate im Vergleich zu 4G, was bedeutet, dass eine höhere Übertragungsrate erforderlich ist. Gemäss den beiden Aspekten sind 25G-BiDi-Transceiver attraktive Lösungen (besuchen Sie 25G-Optiken und 5G, um mehr zu erfahren).

Bei 5G-Midhaul- und Backhaul-Übertragungen bereiten sich 50G-BiDi-Hochgeschwindigkeitsmodule mit PAM4-Sender gut auf eine Rate von 100/200G vor, die in den Konvergenz- und Kernschichten angewendet wird, um die Lastanforderungen von 5G-Trägern für große Kapazität und Netzwerk-Slicing zu erfüllen.

Fazit

BiDi-Transceiver dienen als ideale und praktikable Lösung, um Endanwendern bei der Vereinfachung der Netzwerkverkabelung und der Erhöhung der Netzwerkkapazität zu helfen. Darüber hinaus sind die 25/50G-Bidi-Transceiver gut für die Bereitstellung von Datenübertragungen mit höherer Rate und höherer Zuverlässigkeit in 5G-Netzwerken vorbereitet.

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