الألياف المفردة: متى يجب استخدام بصريات BiDi، ومتى لا تستخدمها، وكيفية اختيار الزوج المناسب

الألياف المفردة هي إحدى طرق نقل الألياف الضوئية التي تنقل حركة الإرسال والاستقبال على ألياف ضوئية واحدة بدلاً من الخصلتين المعتادتين. في شبكات Ethernet، يتم ذلك دائمًا تقريبًا باستخدام أجهزة إرسال واستقبال BiDi، والتي تسمى أحيانًا وحدات SFP ثنائية الاتجاه أو أحادية - من الألياف.

إذا كنت تريد النسخة القصيرة: فإن الألياف المفردة تكون منطقية عندما تكون نوى الألياف نادرة، أو عندما يكون سحب كابل جديد عبر قناة أو عبر الحرم الجامعي مكلفًا، أو عندما يكون زوج الألياف الداكنة المؤجر قد تم تقسيمه بالفعل. وهذا ليس الإعداد الافتراضي الصحيح لبناء-الكابلات الهيكلية الجديدة، وهو يعاقب أي فريق لا يطابق بعناية الأطوال الموجية والميزانية الضوئية وتوافق المحولات قبل الطلب.

يشرح هذا الدليل كيفية عمل التكنولوجيا فعليًا على الألياف، ومتى يتم اختيارها بدلاً من الألياف المزدوجة، حيث تميل إلى الفشل في هذا المجال، والفحوصات الدقيقة التي يجب على المهندس إجراؤها قبل شراء زوج BiDi SFP أو SFP+.

ما هي الألياف المفردة؟

تستخدم الألياف المفردة، والتي تسمى أحيانًا -نقل الألياف المفردة أو نقل الألياف البسيطة، ليفًا ضوئيًا واحدًا لنقل حركة المرور في كلا الاتجاهين في نفس الوقت.

يستخدم وصلة الألياف المزدوجة التقليدية شريطين: أحدهما ينقل والآخر يستقبل. يستبدل رابط الألياف المفرد هذا الزوج بخيط واحد عن طريق فصل الاتجاهين في مجال الطول الموجي بدلاً من المجال المكاني. باستخدام أجهزة الإرسال والاستقبال الصحيحة في كل طرف، يتم تشغيل رابط Ethernet مزدوج الاتجاه-كامل عبر ألياف مادية واحدة.

المثال الكلاسيكي المنشور هو واجهة 1000BASE-BX-D/U المحددة بموجب IEEE 802.3ah: يرسل أحد الطرفين عند 1490 نانومتر ويستقبل عند 1310 نانومتر، بينما يرسل الطرف المقابل عند 1310 نانومتر ويستقبل عند 1490 نانومتر. يمكنك قراءة متطلبات الطبقة المادية الأساسية في ملفمعيار إيثرنت IEEE 802.3.

الألياف المفردة مقابل الألياف البسيطة مقابل الألياف المزدوجة

تختلط هذه المصطلحات الثلاثة باستمرار، خاصة في تذاكر الشراء.

• الألياف البسيطةيشير إلى كبل يحتوي فعليًا على خيط ألياف واحد، عادةً مع موصل LC أو SC أو FC واحد في كل طرف.
• الألياف المزدوجةيشير إلى كبل يحتوي على خصلتين من الألياف، يتم إنهاؤهما عادةً كموصل مقترن.
• ألياف حبلا واحدةيصف طريقة النقل: حبلا واحد يحمل كلا الاتجاهين، بغض النظر عما إذا كان الكبل الأساسي عبارة عن سلك توصيل بسيط من الناحية الفنية أو حبلا واحدا من صندوق أكبر.

لذا فإن وصلة الألياف المفردة يتم تركيبها دائمًا على سلك تصحيح بسيط، ولكن المصطلح "البسيط" يصف الكبل، بينما يصف "الألياف المفردة" المخطط البصري.

كيف تعمل الألياف المفردة

نقل BiDi وWDM داخل الوحدة

تستخدم معظم وصلات إيثرنت المصنوعة من الألياف أحادية الجديلة إرسال BiDi. BiDi هو اختصار لثنائي الاتجاه. بدلاً من فصل الاتجاهين عن طريق إعطاء كل منهما أليافه الخاصة، تقوم بصريات BiDi بفصلهما عن طريق الطول الموجي باستخدام شعاع صغيرمضاعفة تقسيم الطول الموجيمرشح داخل جهاز الإرسال والاستقبال. يجمع هذا الفلتر، الذي يُسمى غالبًا بـ diplexer، بين الليزر الصادر والإشارة الواردة في منفذ مشترك واحد.

يبدو أحد الاقتران النموذجي كما يلي:

ولهذا السبب لا يمكن لوصلة ليفية مفردة أن تستخدم وحدتين متطابقتين: يتوقع كل من جهاز الإرسال المزدوج أن ينقل نفس لون الضوء، ولن يظهر الرابط أبدًا. يتم تناول الانهيار الأعمق لترتيب diplexer والليزر في هذاشرح تقنية جهاز الإرسال والاستقبال BiDi.

أزواج الطول الموجي BiDi الشائعة

تستخدم السرعات والنطاقات المختلفة أزواجًا مختلفة من الأطوال الموجية. يوضح الجدول أدناه المجموعات التي يواجهها المهندسون غالبًا على شبكات المؤسسات وشبكات الوصول.

لا يستخدم جميع صانعي الوحدات النمطية نفس التصنيفات. يطبع البعض "BX-U" و"BX-D" (المنبع والمصب)، والبعض الآخر يطبع "TX1310/RX1490" مباشرة. يعد خلط الملصقات بين البائعين أحد الأخطاء الأسهل التي يمكن ارتكابها في المخزون، لذا من المفيد توحيد التسمية في مخزنك قبل الطلب.
 

الألياف المفردة مقابل الألياف المزدوجة

ستعمل كل من الألياف المفردة والألياف المزدوجة على تشغيل روابط إيثرنت موثوقة عند تصميمها بشكل صحيح. يعتمد الاختيار الصحيح على ما هو نادر: خيوط الألياف، أو الوقت، أو المال، أو تعقيد العمليات.

اختر BiDi عندما يكون عدد الألياف هو القيد. اختر الطباعة على الوجهين عندما يكون التوحيد-وتوافر قطع الغيار وبساطة المشغل أكثر أهمية.
 

قائمة مراجعة اختيار الألياف المفردة

استخدم قائمة المراجعة هذه كجدول قرار قبل تقديم الطلب. يمثل كل صف نوع الموقف الذي يصل إلى مكتب مهندس الشبكة، مع المكالمة المطابقة.

عندما تكون الألياف ذات الجديلة الواحدة هي الاختيار الصحيح

1. لديك خيوط ألياف موجودة محدودة

أقوى حالة للألياف أحادية الجديلة هي ندرة الألياف العادية. قد يحتوي رابط -إلى-المبنى على شريط غير مستخدم متبقي في 12-وصلة أساسية، أو قد تكون قناة الحرم الجامعي ممتلئة جدًا بحيث لا يمكن ربطها بكابل آخر. مع زوج BiDi المتطابق، يمكن لهذا الشريط الاحتياطي أن يحمل رابط Ethernet مزدوج الاتجاه الجديد دون الحاجة إلى أعمال مدنية.

السيناريوهات الشائعة التي يحدث فيها هذا:

• يربط الحرم الجامعي للمؤسسة بين المباني الموجودة على الناهضين المتقادمين
• المواقع الصناعية ذات الألياف المحدودة في الكابلات المدرعة
• الشبكات البلدية تعيد استخدام مساحة مجاري الهواء الموجودة
• شبكات وصول مزودي خدمة الإنترنت (ISP) حيث تكون كل وحدة تغذية مشترك قصيرة في الخيوط
• تمت إضافة الدوائر التلفزيونية المغلقة والأعمدة الأساسية للأمان بعد التثبيت الأصلي
• وصلة توصيل لاسلكية حيث يتم تثبيت ألياف السقف-إلى-المأوى

2. سحب الألياف الجديدة مكلف للغاية

نادراً ما تكون تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال هي الرقم السائد في المشروع. عادةً ما يؤدي حفر الخنادق، والوصول إلى القنوات، ودخول المبنى، والربط، واختبار OTDR، وبعد-ساعات العمل، ووقت التوقف عن العمل إلى تقزيمها. إذا قام زوج BiDi بإزالة العمل المدني، فغالبًا ما تنخفض ميزانية المشروع حتى عندما تكلف البصريات نفسها لكل منفذ أكثر من تكلفة SFPs المزدوجة القياسية.

3. أنت بحاجة إلى تحسين استخدام الألياف في المصنع الحالي

لا تعمل الألياف المفردة على توسيع عرض النطاق الترددي لقناة بصرية واحدة بشكل سحري. ما يتغير هو عدد الخيوط المادية لكل رابط. على الكابل المثبت الذي يحمل بالفعل العديد من الخدمات، فإن تحرير حبلا واحدا لكل وصلة يمكن أن يؤجل مشروع زيادة الألياف لسنوات.

4. الرابط عبارة عن نقطة بسيطة-إلى-نقطة

تتألق بصريات BiDi على اتصالات النقطة -إلى-النقطة المباشرة: التبديل إلى محول، أو التبديل إلى محول الوسائط، أو جهاز التوجيه للوصول إلى المحول، أو الخزانة البعيدة إلى المركز، أو المبنى A إلى المبنى B. عادةً ما يكون كل ما يتطلبه الأمر هو وجود زوج متطابق على مسار ألياف بسيط ونظيف.

متى يجب ألا تستخدم أليافًا مفردة؟

تعتبر الألياف المفردة أداة وليست افتراضيًا. يمكنك الوصول إلى الألياف المزدوجة بدلاً من ذلك عندما يكون أيًا مما يلي صحيحًا:

• يحتوي الموقع بالفعل على ما يكفي من أزواج الألياف الاحتياطية
• يفضل فريق العمليات تخزين وحدة SKU واحدة من وحدات SFP المزدوجة بدلاً من وحدتي SKU من وحدات A/B BiDi
• تتوفر الواجهة البصرية المحددة التي تحتاجها فقط في النموذج المزدوج
• المشروع عبارة عن مركز بيانات جديد عالي الكثافة- تم تصميمه باستخدام كابلات مزدوجة منظمة تم تصميمها بالفعل
• لا يمكنك التأكد بثقة من إقران الطول الموجي، والميزانية البصرية، وتلميع الموصل، وترميز التبديل قبل النشر
• يتمتع مصنع الألياف بانعكاس عالٍ أو تاريخ غير معروف، حيث تؤدي إضافة تعقيد A/B إلى إبطاء عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها

وفي عمليات النشر الميدانية، نادرًا ما يكون الفشل هو الألياف نفسها. غالبًا ما يكون زوج وحدة A/B الخاطئ موجودًا في الطرف الخطأ، أو وحدة -بعيدة المدى تضخ قدرًا كبيرًا من الطاقة في رابط قصير.

كيفية اختيار حل الألياف ذات الجديلة الواحدة

الخطوة 1: تأكيد نوع الألياف

تم تصميم معظم وصلات BiDi Ethernet ذات الجديلة الفردية للألياف ذات الوضع الفردي-عادةًOS2 ألياف ذات وضع فردي -في عمليات نشر المؤسسات والناقلات. لا تفترض أن سلك التصحيح الموجود في يدك هو النوع الصحيح لمجرد أن الموصل يناسب المنفذ.

ما يجب التحقق منه قبل الطلب:

• نوع الألياف: الوضع الفردي-(OS2 الأكثر شيوعًا) أو الوضع المتعدد
• نوع الموصل: LC، SC، FC، أو غيرها
• البولندية: UPC أو APC
• لوحة التصحيح ونوع المحول على كل طرف
• المسافة من النهاية-إلى-النهاية، بما في ذلك سلك التصحيح الذي يمتد داخل كلا الغرفتين
• عدد التوصيلات والموصلات المتزاوجة في المسار

الخطوة 2: اختر عامل السرعة والشكل

قم بمطابقة جهاز الإرسال والاستقبال بمنفذ التبديل. الخيارات الأكثر شيوعًا هي 1G BiDi SFP، و10G BiDi SFP+، و25G BiDi SFP28؛ توجد أنواع مختلفة من الألياف المفردة 40G و100G-ولكنها أقل توحيدًا. لن تتفاوض وحدة 10G SFP+ عند 1G في منفذ لا يدعم بشكل صريح التشغيل المزدوج-، وهو أمر شائع عند إعادة استخدام محولات الوصول القديمة. الخلفية المفيدة التي تقرأها هنا هي الفرق العملي بينوضع -مفرد ووحدات SFP متعددة الأوضاععند التخطيط لأسطول مختلط.

الخطوة 3: مطابقة الأطوال الموجية TX/RX

هذه هي الخطوة التي تكسر الروابط في أغلب الأحيان. يحتاج زوج BiDi إلى أطوال موجية متكاملة عند الطرفين. قم دائمًا بقراءة الملصق أو ورقة البيانات الخاصة بأرقام TX وRX الفعلية بدلاً من الوثوق برقم الجزء.

الخطوة 4: التحقق من المسافة والميزانية البصرية

الرقم المطبوع على القفص ("10 كم"، "40 كم") هو تصنيف مدى الوصول، وليس تعليمات. ما يهم هو الميزانية البصرية عبر الرابط المحدد الخاص بك. اسحب كل رقم من هذه الأرقام قبل الطلب:

• نقل الطاقة (TX دقيقة / ماكس)
• حساسية المتلقي
• عتبة التحميل الزائد لجهاز الاستقبال
• توهين الألياف لكل كيلومتر
• لكل-فقدان الموصل وعدد الأزواج المتزاوجة
• فقدان الوصلات وعدد الوصلات
• هامش الأمان (عادة 2-3 ديسيبل)

هناك وضعان للفشل يختبئان هنا. الأول هو قلة القوة، وهو الأمر الواضح. والثاني، الأقل وضوحًا، هو الإفراط في الطاقة: يمكن لوحدة طولها 40 كيلومترًا مثبتة على ألياف طولها 500 متر أن تدفع جهاز الاستقبال إلى ما فوق عتبة التحميل الزائد الخاصة به، مما يؤدي إلى حدوث أخطاء في البتات أو عدم وجود أي رابط على الإطلاق. غالبًا ما تحتاج القفزات القصيرة ذات العناصر البصرية طويلة المدى- إلى مخفف مضمن ثابت. لإلقاء نظرة أعمق على أين يذهب كل ديسيبل، راجع هذه النظرة العامة حولفقدان الإدراج في شبكات الألياف.

الخطوة 5: تأكيد توافق الموصل والجهاز

قبل تقديم الطلب، تحقق مما يلي:

• العلامة التجارية للمفتاح أو جهاز التوجيه أو محول الوسائط والطراز الدقيق
• سرعة المنفذ ودعم المعدل المزدوج-.
• متطلبات ترميز البائع (بعض المنصات ترفض البصريات غير المشفرة)
• نوع الموصل والمطابقةموصل LC البسيطعلى كل سلك التصحيح
• النوع البولندي (UPC vs APC) من النهاية إلى النهاية
• دعم مراقبة DOM/DDM على كل من الوحدة والمضيف
• نطاق درجة حرارة التشغيل، إذا كانت العدسة موضوعة في خزانة على جانب الطريق أو في حاوية على السطح

يستحق DOM/DDM تشغيله عندما يدعمه النظام الأساسي. إنه يكشف عن الطاقة الضوئية المستلمة، وطاقة TX، ودرجة الحرارة، وتيار انحياز الليزر، والتي تتيح لك معًا اكتشاف الارتباط المهين قبل أسابيع من فشله بشدة.

الأخطاء الشائعة في نشر الألياف ذات الجديلة المفردة

الخطأ 1: توصيل SFP مزدوج قياسي بألياف واحدة

يتوقع SFP المزدوج العادي وجود أليافين. سيؤدي توصيل رابط واحد فقط إلى ترك الرابط معطلاً بشكل دائم. استخدم BiDi مناسبًا أو جهاز إرسال واستقبال ألياف -مفرد بدلاً من ذلك.

الخطأ الثاني: شراء وحدتي BiDi متطابقتين

يتم بيع بصريات BiDi وتخزينها كأزواج A/B. ترسل وحدتان متطابقتان على نفس الطول الموجي، ولن يظهر الارتباط. احتفظ بوحدات SKU A وB منفصلة بشكل واضح في المخزون الخاص بك وقم بتسميتها على الرف.

الخطأ الثالث: تجاهل الميزانية البصرية

لا يزال زوج الطول الموجي الصحيح يفشل إذا كانت الطاقة المستقبلة خارج نافذة جهاز الاستقبال. قم بقياس الخسارة أو تقديرها قبل تحديد عناصر بصرية بعيدة المدى-، ولا تفترض أبدًا أن الرابط الذي تم اختباره حديثًا سيبقى في يومه -خسارة واحدة بعد بضع عمليات إعادة تصحيح-.

الخطأ 4: خلط موصلات APC وUPC

ملمعات APC وUPC غير قابلة للتبديل. يؤدي تزاوجها إلى ضعف الاتصال الجسدي، وخسارة عالية في الإدخال، وفي بعض الأحيان مشاكل خطيرة في انعكاس الظهر. يستخدم مصنع الألياف طرفًا واحدًا أو الطرف الآخر حتى النهاية. لتجديد المعلومات حول كيفية تفاعل الهندسة البولندية مع الانعكاس، راجع هذا الدليلموصلات SC/APC وأنواع الطلاء.

الخطأ الخامس: نسيان توافق المحول

تفرض بعض المحولات تشفيرًا صارمًا لجهاز الإرسال والاستقبال وتعطل بصريًا العناصر غير المشفرة أو البصريات التابعة لجهة خارجية. تأكد من التوافق مع إصدار البرنامج الثابت الدقيق قبل تقديم الطلب، خاصة على محولات المؤسسة وOLTs وONUs.

الخطأ السادس: تخزين قطع الغيار بدون خطة أ/ب

يأتي عدد مذهل من حالات انقطاع الخدمة بعد-ساعات العمل من قطع الغيار التي يتبين أنها النصف الخطأ من الزوج. قم بتتبع وحدات SKU A وB بشكل منفصل، وقم بتسمية الخزانات التي تستخدمها النهاية، واحتفظ بواحدة منها على الشاحنة.

كيفية استكشاف أخطاء رابط الألياف المفردة وإصلاحها

عندما لا يظهر رابط BiDi، اتبع هذا التسلسل بدلاً من تبديل الأجزاء بشكل عشوائي:

1. اقرأ الأطوال الموجية TX/RX المطبوعة على كلا الوحدتين. تأكد من أنها متكاملة وليست متطابقة.
2. اقرأ قيم DOM على كلا الطرفين. عادةً ما تعني طاقة RX التي تبلغ −40 ديسيبل ميلي واط أو "فقدان الإشارة" مشكلة في الألياف أو الموصل أو الطول الموجي بدلاً من مشكلة في الوحدة النمطية.
3. قم بتنظيف وجهي طرفي LC باستخدام منظف الكاسيت-الجيد المعروف وافحصهما بمنظار. معظم روابط BiDi "المكسورة" هي وجوه نهاية قذرة.
4. اختبر الاسترجاع كل وحدة على زوج ألياف جيد-معروف باستخدام مخفف، لإثبات أن الجهاز البصري نفسه نشط.
5. إذا كانت قدرة الاستقبال RX عالية بشكل غير عادي (على سبيل المثال، dBm 2- على شبكة ضوئية طولها 40 كيلومترًا وأكثر من 200 متر من الألياف)، أضف حجمًا مخففًا مضمنًا لجلب المستوى إلى نافذة المستقبل.
6. تحقق من أن تلميع الموصل (UPC vs APC) متسق من البداية إلى النهاية. سيكون محول APC واحد مدمج في سلسلة UPC مكلفًا للغاية.
7. إذا تم التحقق من كل شيء بصريًا ولكن المنفذ لم يظهر بعد، فقم بتبديل ترميز جهاز الإرسال والاستقبال (المورد-المشفر مقابل العام) لاستبعاد رفض جانب التبديل-.

خذ النهائي

تعد الألياف المفردة واحدة من أكثر الأدوات المفيدة المتاحة عندما تكون خيوط الألياف نادرة، أو تكون الأعمال المدنية باهظة الثمن، أو يحتاج مصنع الكابلات الحالي إلى توفير المزيد من الوصلات دون نمو. وهذا ليس أمرًا افتراضيًا بالنسبة للبنيات الجديدة، وهو يعاقب أي فريق يطلب الأمر من خلال الوصول والسرعة وحدهما.

يتلخص النشر الموثوق في قائمة قصيرة من الفحوصات: نوع الألياف الصحيح، والسرعة المناسبة وعامل الشكل، وزوج الطول الموجي TX/RX التكميلي، والميزانية الضوئية التي تصل داخل نافذة جهاز الاستقبال، وتلميع الموصل المتسق من النهاية إلى النهاية، والمضيف الذي يقبل الوحدة. قم بإجراء عمليات التحقق هذه مرة واحدة، وقم بتوثيق مخزون A/B، وسيعمل الرابط لسنوات.

إذا كنت تخطط لمشروع ألياف مفردة، فابدأ بمسافة الارتباط ونوع الألياف الموجودة وصقل الموصل والسرعة المطلوبة ونموذج التبديل. اختر زوج BiDi المطابق حول تلك القيود بدلاً من العكس.