Klasyczne łącze optyczne zużywa dwa włókna: jednym dane biegną w jedną stronę, drugim w przeciwną. Wkładka BiDi obsługuje oba kierunki po jednym włóknie, rozdzielając je długością fali. Efekt jest prosty do policzenia: ta sama liczba włókien obsługuje dwa razy więcej łączy.
To rozwiązanie, które najbardziej opłaca się tam, gdzie włókno jest dobrem rzadkim lub drogim: przy dzierżawie od operatora, w zapełnionych kanalizacjach teletechnicznych i wszędzie, gdzie dołożenie kabla oznacza projekt budowlany. Poniżej wyjaśniamy, jak to działa, kiedy rachunek wychodzi na korzyść BiDi, a kiedy lepiej sięgnąć po inne rozwiązanie.
Jedno włókno niesie dwie długości fal w przeciwnych kierunkach
Przykład pary 1270 i 1330 nm, typowej dla łączy 10G
Wkładka wariant U
nadaje 1270 nm odbiera 1330 nm
lokalizacja A
1270 nm
1330 nm
jedno włókno, złącze simplex LC
Wkładka wariant D
nadaje 1330 nm odbiera 1270 nm
lokalizacja B
Fala nadawcza jednej strony musi być falą odbiorczą drugiej, dlatego wkładki BiDi działają wyłącznie w parach. Dwie wkładki tego samego wariantu nigdy nie zestawią łącza.
Zasada działania
W obudowie wkładki BiDi, obok lasera i fotodiody, siedzi filtr WDM nazywany dipleksrem. Jego zadanie jest jedno, czyli rozdzielić światło wychodzące od światła przychodzącego na podstawie długości fali. Laser nadaje na jednej długości fali, a filtr kieruje ten sygnał do włókna. Jednocześnie z włókna wraca sygnał na innej długości fali, a ten sam filtr odchyla go w stronę fotodiody. Oba sygnały biegną w tym samym włóknie w przeciwnych kierunkach i nie przeszkadzają sobie, bo zajmują różne okna widmowe.
Dlaczego wkładki działają tylko w parach
Tu leży cała różnica wobec zwykłej wkładki dupleksowej. Jeśli wkładka po stronie A nadaje na 1310 nm, to wkładka po stronie B musi na 1310 nm odbierać, a nadawać na drugiej fali z pary. Wkładka po stronie A musi z kolei odbierać dokładnie tę drugą falę. Z tego powodu wkładki BiDi są sprzedawane jako komplementarne warianty, oznaczane zwykle literami U i D albo A i B. Dwie wkładki tego samego wariantu nigdy nie zestawią łącza, bo obie będą nadawać na tej samej fali i obie nasłuchiwać na tej samej.
Złącze
Skoro włókno jest jedno, złącze też jest pojedyncze. Wkładka BiDi ma gniazdo simplex LC, nie dupleksowe. W tabelach niektórych producentów pojawia się zapis LC duplex, co bywa źródłem nieporozumień przy zamówieniu kabli krosowych. Do łącza BiDi potrzebujesz patchcordu jednowłóknowego.
Typowe pary długości fal
Pary z zakresu 1270 i 1330 nm leżą blisko siebie w paśmie O, gdzie dyspersja chromatyczna włókna G.652 jest bliska zeru. To upraszcza konstrukcję i obniża cenę, ale tłumienność w tym paśmie jest wyższa niż przy 1550 nm, co skraca zasięg. Pary rozstawione szeroko, jak 1310 i 1550 nm, dają większy zasięg kosztem droższego filtra.
Zastosowanie
Para długości fal
Typowy zasięg
1G, dostęp i sieci kampusowe
1310 / 1550 nm albo 1310 / 1490 nm
3–40 km
10G, metro i centra danych
1270 / 1330 nm
10–60 km
10G, dalekie trasy
1490 / 1550 nm
80–100 km
25G
1270 / 1330 nm
10–40 km
100G
1271 / 1331 nm
10–40 km, zależnie od wariantu
Rachunek: BiDi, para włókien czy CWDM
Trzy rozwiązania tego samego problemu, czyli przesłania danych między dwoma punktami. Różnią się tym, ile włókien zużywają i ile kosztują. Przyjmijmy wspólne założenia: cztery łącza 10G między dwiema lokalizacjami, włókno dzierżawione od operatora, stawka 120 PLN za kilometr włókna rocznie.
Założenia wspólne: 4 łącza 10G, włókno dzierżawione, stawka 120 PLN za kilometr włókna rocznie. Kwoty to roczny koszt dzierżawy.
Dystans 5 kmw obrębie miasta
Para włókien8 włókien, najtańszy sprzęt4 800 PLN
BiDi4 włókna, wkładki droższe o kilkadziesiąt procent2 400 PLN
CWDM2 włókna, plus koszt multiplekserów1 200 PLN
Oszczędność na dzierżawie nie pokrywa różnicy w cenie sprzętu. Masz wolne włókna, zwykła para wygrywa. BiDi ma sens, gdy włókien brakuje.
Dystans 20 kmBiDi wygrywa
Para włókien8 włókien19 200 PLN
BiDi4 włókna, zwrot dopłaty w pierwszym roku9 600 PLN
CWDM2 włókna, multipleksery zwracają się wolniej4 800 PLN
Oszczędność 9 600 PLN rocznie przy jednorazowej dopłacie rzędu kilku tysięcy złotych. Prosty sprzęt, brak urządzeń pasywnych, natychmiastowy zwrot.
Dystans 60 kmrachunek ku CWDM
Para włókien8 włókien57 600 PLN
BiDi4 włókna, wkładki dalekiego zasięgu 1490/1550 nm28 800 PLN
CWDM2 włókna, multipleksery zwracają się szybko14 400 PLN
Powyżej kilkudziesięciu kilometrów rachunek przechyla się ku CWDM, zwłaszcza gdy liczba łączy ma rosnąć. BiDi pozostaje rozsądne przy stałej, niewielkiej liczbie połączeń.
BiDi jest najmocniejsze w przedziale od kilkunastu do kilkudziesięciu kilometrów przy niewielkiej i stabilnej liczbie łączy. Poniżej tego przedziału oszczędność nie pokrywa dopłaty do sprzętu. Powyżej, albo przy rosnącej liczbie usług, lepiej zainwestować w multipleksację falową.
BiDi w poszczególnych prędkościach
1Gnajdojrzalszy
1310/1550 nm1310/1490 nm3–40 km
Obecny w sieciach dostępowych od lat, szerokie wsparcie u producentów, niska cena, przewidywalne zachowanie. Typowo połączenia między budynkami, łącza do klienta i sieci kampusowe.
10Gnajczęstszy wybór
1270/1330 nm1490/1550 nmdo kilkudziesięciu km
Dziś najczęściej wybierany wariant przy modernizacji sieci metro. Dla operatora z działającą infrastrukturą jednowłóknową na 1G to naturalna ścieżka rozbudowy bez dotykania warstwy pasywnej.
25Grosnący
1270/1330 nmdo 40 kmSFP28
Segment rosnący wraz z wdrożeniami sieci dostępowych piątej generacji. Obudowa SFP28.
100GQSFP28
1271/1331 nm10 do kilkudziesięciu km
Dla operatora, który ma jedno włókno na trasie i chce podnieść przepustowość z 10G na 100G bez budowy nowego kabla.
BiDi w sieciach PON
Warto zauważyć rzecz, którą rzadko się wypowiada wprost: całe PON jest z definicji transmisją jednowłóknową dwukierunkową. GPON nadaje w dół na 1490 nm i w górę na 1310 nm, XGS-PON odpowiednio na 1577 i 1270 nm. To dokładnie ta sama zasada co w BiDi, zastosowana w architekturze punkt-wielopunkt zamiast punkt-punkt. Dlatego splitter pasywny w sieci PON pracuje na jednym włóknie, a nie na parze. Jeśli rozumiesz, jak działa wkładka BiDi, rozumiesz też podstawę fizyczną sieci PON.
Ograniczenia, o których warto wiedzieć
Filtr kosztuje decybele
Dipleksr wprowadza tłumienie wtrąceniowe, zwykle rzędu 1 do 1,5 dB na każdym końcu łącza. Przy trasie policzonej z minimalnym marginesem przejście z łącza dwuwłóknowego na BiDi potrafi pochłonąć cały zapas.
Odbicia wsteczne mają większe znaczenie
W BiDi sygnał nadawany i odbierany dzielą jedno włókno, więc odbicia od złączy i rozproszenie wsteczne trafiają z powrotem do odbiornika tej samej wkładki. Czystość złączy przestaje być kwestią higieny, a staje się warunkiem działania.
Diagnostyka jest trudniejsza
Pomiar reflektometrem na włóknie, po którym jednocześnie biegnie ruch w obu kierunkach, wymaga wyłączenia łącza albo użycia długości fali spoza pary roboczej. Lokalizacja uszkodzenia zajmuje więcej czasu niż na torze dwuwłóknowym.
Awaria jednego włókna wyłącza oba kierunki
Oczywiste, ale bywa pomijane w analizie ryzyka. W łączu dwuwłóknowym przerwanie jednego włókna daje przy niektórych architekturach szansę na degradację zamiast całkowitej utraty łączności. W BiDi nie ma takiego scenariusza.
Nie wszystko, co nazywa się BiDi, jest jednowłóknowe
Część produktów 40G i 100G na włóknie wielomodowym, określanych jako BiDi, używa dwóch włókien. Nazwa ta sama, zasada inna. Przy zamówieniu sprawdzaj typ złącza: simplex LC oznacza jedno włókno, duplex LC oznacza dwa.
Pięć pomyłek, które powtarzają się najczęściej
✕
Dwie wkładki tego samego wariantu
Klasyk przy zamówieniu okrągłej liczby sztuk. Dziesięć wkładek BiDi to nie dziesięć łączy, tylko pięć par. Zamawiając, podawaj liczbę łączy i upewnij się, że dostaniesz komplementarne warianty w równej liczbie.
✕
Patchcord dupleksowy przy wkładce simplex
Wkładka ma jedno gniazdo, kabel ma dwie wtyczki. Instalator wpina jedną, a wisząca druga zbiera kurz i prędzej czy później trafi w czyjeś ręce. Do łączy BiDi zamawiaj patchcordy jednowłóknowe.
✕
Brak oznaczenia wariantu na wkładce
Po roku nikt nie pamięta, która strona ma który wariant, a przy wymianie zaczyna się zgadywanie. Oznaczaj wkładki przy instalacji, a wariant zapisuj w dokumentacji powykonawczej razem z numerem portu.
✕
Pomylone pasma przy rozbudowie
Wkładki 1270 i 1330 nm oraz 1310 i 1550 nm to dwa różne światy. Dokładając łącze, sprawdź, w jakiej parze pracują wkładki już zainstalowane. Mieszanie par na tej samej trasie kończy się brakiem łącza albo łączem niestabilnym.
✕
Budżet mocy policzony dla łącza dwuwłóknowego
Przy migracji z pary włókien na BiDi trzeba przeliczyć budżet od nowa, uwzględniając tłumienie filtra po obu stronach. Moduł o zasięgu nominalnym 20 km nie zawsze zastąpi parę modułów o tym samym zasięgu na tej samej trasie.
Tabela doboru
Sytuacja
Rozwiązanie
Dlaczego
Masz wolne włókna, dystans do kilku kilometrów
para włókien
najtańszy sprzęt, najprostsza diagnostyka
Brakuje włókien, kilka łączy, do 40 km
BiDi
podwaja pojemność bez prac w warstwie pasywnej
Dzierżawisz włókno, 10–60 km, stała liczba łączy
BiDi
oszczędność na dzierżawie zwraca sprzęt w pierwszym roku
Rosnąca liczba usług na jednej trasie
CWDM
skaluje się do 18 kanałów bez dokładania włókna
Dystans powyżej 60 km, wiele usług
CWDMDWDM
multipleksacja i możliwość wzmocnienia sygnału
Potrzeba dziesiątek kanałów lub setek kilometrów
DWDM
jedyna technologia w tej klasie
Sieć dostępowa punkt-wielopunkt
PON
transmisja jednowłóknowa z podziałem na abonentów
Trzy pytania rozstrzygają wybór. Po pierwsze, ile mam wolnych włókien na tej trasie i co kosztuje dołożenie kolejnego? Jeśli włókien jest dużo i są darmowe, BiDi nie ma uzasadnienia ekonomicznego. Po drugie, ile łączy będę miał na tej trasie za trzy lata? Stała liczba przemawia za BiDi, rosnąca za multipleksacją falową. Po trzecie, jaki mam margines w budżecie mocy optycznej? Jeśli poniżej 3 dB, przejście na BiDi wymaga modułów o większym zasięgu albo przeliczenia całej trasy.
FAQ, wkładki BiDi
Dzięki rozdzieleniu kierunków długością fali. W obudowie wkładki, obok lasera i fotodiody, siedzi filtr WDM nazywany dipleksrem, którego jedynym zadaniem jest rozdzielić światło wychodzące od przychodzącego na podstawie długości fali. Laser nadaje na jednej fali, a filtr kieruje ten sygnał do włókna. Jednocześnie z włókna wraca sygnał na innej fali, a ten sam filtr odchyla go w stronę fotodiody. Oba sygnały biegną tym samym włóknem w przeciwnych kierunkach i nie przeszkadzają sobie, bo zajmują różne okna widmowe. Efekt ekonomiczny jest prosty do policzenia: ta sama liczba włókien obsługuje dwa razy więcej łączy niż przy klasycznym łączu dwuwłóknowym.
Bo fala nadawcza jednej strony musi być falą odbiorczą drugiej. Jeśli wkładka po stronie A nadaje na 1310 nm, to wkładka po stronie B musi na 1310 nm odbierać, a nadawać na drugiej fali z pary, którą strona A z kolei odbiera. Dlatego wkładki BiDi sprzedaje się jako komplementarne warianty, oznaczane zwykle literami U i D albo A i B. Dwie wkładki tego samego wariantu nigdy nie zestawią łącza, bo obie będą nadawać na tej samej fali i obie nasłuchiwać na tej samej. To ma praktyczną konsekwencję przy zamówieniu: dziesięć wkładek BiDi to nie dziesięć łączy, tylko pięć par, więc zawsze podawaj liczbę łączy, a nie liczbę sztuk.
Jednowłóknowego, czyli simplex. Skoro włókno jest jedno, złącze też jest pojedyncze, a wkładka BiDi ma gniazdo simplex LC, nie dupleksowe. Uwaga na pułapkę: w tabelach niektórych producentów pojawia się zapis LC duplex, co bywa źródłem nieporozumień przy zamówieniu kabli krosowych. Jeśli do wkładki simplex trafi patchcord dupleksowy, instalator wepnie jedną wtyczkę, a druga zostanie luzem, zbierając kurz i prędzej czy później trafiając w czyjeś ręce. Dlatego do łączy BiDi zawsze zamawiaj patchcordy jednowłóknowe. Przy zamówieniu najpewniej jest sprawdzać typ złącza w karcie katalogowej, bo simplex LC oznacza jedno włókno, a duplex LC dwa.
BiDi jest najmocniejsze w przedziale od kilkunastu do kilkudziesięciu kilometrów przy niewielkiej i stabilnej liczbie łączy. Na krótkich dystansach, rzędu kilku kilometrów, oszczędność na dzierżawie włókna nie pokrywa dopłaty do droższych wkładek, więc jeśli masz wolne włókna, zwykła para wygrywa. Dobrze widać to w rachunku dla czterech łączy 10G przy stawce 120 PLN za kilometr: na 5 km para kosztuje 4 800 PLN rocznie, a BiDi 2 400 PLN, i różnica nie pokrywa ceny sprzętu. Na 20 km para to już 19 200 PLN, a BiDi 9 600 PLN, więc oszczędność 9 600 PLN rocznie zwraca dopłatę w pierwszym roku. Powyżej kilkudziesięciu kilometrów albo przy rosnącej liczbie usług rachunek przechyla się ku CWDM, bo multipleksery zaczynają się zwracać i dają miejsce na rozbudowę.
Tak, i to jest jeden z najczęstszych błędów przy migracji. Dipleksr w obudowie wkładki wprowadza tłumienie wtrąceniowe, zwykle rzędu 1 do 1,5 dB na każdym końcu łącza, które trzeba dodać do budżetu mocy optycznej. Przy trasie policzonej z minimalnym marginesem przejście z łącza dwuwłóknowego na BiDi potrafi pochłonąć cały zapas, więc moduł o zasięgu nominalnym 20 km nie zawsze zastąpi parę modułów o tym samym zasięgu na tej samej trasie. Zasada praktyczna brzmi: jeśli margines w budżecie jest poniżej 3 dB, przejście na BiDi wymaga modułów o większym zasięgu albo przeliczenia całej trasy od nowa, z uwzględnieniem tłumienia filtra po obu stronach.
Bo w BiDi sygnał nadawany i odbierany dzielą jedno włókno. W łączu dwuwłóknowym biegną osobnymi drogami, więc odbicia od złączy nie trafiają do własnego odbiornika. W BiDi odbicia od złączy i rozproszenie wsteczne w samym włóknie wracają do odbiornika tej samej wkładki, więc brudne lub uszkodzone złącze, które w torze dwuwłóknowym objawiłoby się tylko dodatkowym tłumieniem, w BiDi może wygenerować zakłócenia. Dlatego czystość złączy przestaje być kwestią higieny, a staje się warunkiem działania. Z tego samego powodu trudniejsza jest diagnostyka, bo pomiar reflektometrem na włóknie z ruchem w obu kierunkach wymaga wyłączenia łącza albo długości fali spoza pary roboczej, a dodatkowo awaria jednego włókna wyłącza od razu oba kierunki.
Nie, nazwa potrafi mylić. Część produktów 40G i 100G na włóknie wielomodowym, określanych jako BiDi, używa w rzeczywistości dwóch włókien, prowadząc transmisję dwukierunkową na każdym z nich. Nazwa jest ta sama, ale zasada inna niż w klasycznym jednowłóknowym BiDi. Jedyny pewny sposób, żeby to rozstrzygnąć, to sprawdzić typ złącza w karcie katalogowej, a nie polegać na samej nazwie: simplex LC oznacza jedno włókno, duplex LC oznacza dwa. Ta sama ostrożność dotyczy pasm przy rozbudowie, bo wkładki 1270 i 1330 nm oraz 1310 i 1550 nm to dwa różne światy, a mieszanie par na tej samej trasie kończy się brakiem łącza albo łączem niestabilnym.
Łączy je ta sama zasada fizyczna. Całe PON jest z definicji transmisją jednowłóknową dwukierunkową: GPON nadaje w dół na 1490 nm i w górę na 1310 nm, a XGS-PON odpowiednio na 1577 i 1270 nm. To dokładnie ten sam mechanizm rozdzielania kierunków długością fali co w BiDi, tylko zastosowany w architekturze punkt-wielopunkt zamiast punkt-punkt. Dlatego splitter pasywny w sieci PON pracuje na jednym włóknie, a nie na parze. Praktyczny wniosek jest taki, że jeśli rozumiesz, jak działa wkładka BiDi, rozumiesz też podstawę fizyczną sieci PON, bo to ta sama idea w dwóch różnych topologiach.
800G czy 1.6T? Kalkulator TCO pokazuje różnicę ponad 215 000 EUR na 100 portach przez 5 lat. Checklista 10 pytań przed zamówieniem i 3 najczęstsze błędy przy wdrożeniu DC w Polsce i CEE.
May 17 was designated by the United Nations as World Telecommunication and Information Society Day. This is a good time to reflect on how the telecommunications sector can have an impact on halting the growth of e-waste.
Architektura IP over DWDM pozwala obniżyć CAPEX sieci metro nawet o 65% względem struktur z transponderami i muxponderami. Rozkładamy tę liczbę na składniki i pokazujemy, w jakich warunkach się potwierdza.
