Fibra monofilamento: cuándo utilizar la óptica BiDi, cuándo no y cómo elegir el par adecuado

La fibra de un solo hilo es un método de transmisión de fibra óptica que transporta tráfico de transmisión y recepción en una fibra óptica en lugar de los dos hilos habituales. En las redes Ethernet casi siempre se hace con transceptores BiDi, a veces llamados módulos SFP bidireccionales o de una sola fibra.

Si desea la versión corta: la fibra de un solo hilo tiene sentido cuando los núcleos de fibra son escasos, cuando pasar un cable nuevo a través de conductos o a través de un campus es costoso, o cuando un par de fibra oscura alquilado ya se ha roto. No es el valor predeterminado correcto para una-nueva construcción de cableado estructurado y castiga a cualquier equipo que no coincida cuidadosamente con las longitudes de onda, el presupuesto óptico y la compatibilidad del conmutador antes de realizar el pedido.

Esta guía explica cómo funciona realmente la tecnología en la fibra, cuándo elegirla en lugar de fibra dúplex, dónde tiende a fallar en el campo y las comprobaciones exactas que un ingeniero debe realizar antes de comprar un par BiDi SFP o SFP+.

¿Qué es la fibra de un solo hilo?

La fibra de un solo hilo, a veces denominada transmisión de fibra única-o transmisión de fibra simplex, utiliza una fibra óptica para transportar tráfico en ambas direcciones al mismo tiempo.

Un enlace de fibra dúplex tradicional utiliza dos hilos: una fibra transmite y la otra recibe. Un enlace de fibra de una sola hebra reemplaza ese par con una hebra separando las dos direcciones en el dominio de la longitud de onda en lugar del dominio espacial. Con los transceptores adecuados en cada extremo, un enlace Ethernet full-dúplex se ejecuta a través de una única fibra física.

El ejemplo clásico publicado es la interfaz 1000BASE-BX-D/U definida bajo IEEE 802.3ah: un extremo transmite a 1490 nm y recibe a 1310 nm, mientras que el extremo opuesto transmite a 1310 nm y recibe a 1490 nm. Puede leer los requisitos de la capa física subyacente en elEstándar Ethernet IEEE 802.3.

Fibra de un solo hilo frente a fibra simple frente a fibra dúplex

Estos tres términos se confunden constantemente, especialmente en los tickets de adquisiciones.

• Fibra simplese refiere a un cable que contiene físicamente un hilo de fibra, generalmente con un solo conector LC, SC o FC en cada extremo.
• Fibra dúplexSe refiere a un cable que contiene dos hilos de fibra, normalmente terminados como un conector par.
• Fibra monocatenariadescribe el método de transmisión: un hilo que lleva ambas direcciones, independientemente de si el cable subyacente es técnicamente un cable de conexión simple o un hilo de un tronco más grande.

Por lo tanto, un enlace de fibra de un solo hilo casi siempre se conecta a un cable de conexión simple, pero el término "símplex" describe el cable, mientras que "fibra de un solo hilo" describe el esquema óptico.

Cómo funciona la fibra de un solo hilo

Transmisión BiDi y WDM dentro del módulo

La mayoría de los enlaces Ethernet de fibra monofilar utilizan transmisión BiDi. BiDi es la abreviatura de bidireccional. En lugar de separar las dos direcciones dándole a cada una su propia fibra, la óptica BiDi las separa por longitud de onda usando un pequeñomultiplexación por división de longitud de ondafiltro dentro del transceptor. Ese filtro, a menudo llamado diplexor, combina el láser saliente y la señal entrante en un único puerto compartido.

Una combinación típica se parece a esta:

Es por eso que un enlace de fibra de un solo hilo no puede utilizar dos módulos idénticos: ambos diplexores esperarían transmitir el mismo color de luz y el enlace nunca se activaría. En este artículo se analiza un desglose más profundo de la disposición del diplexor y del láser.Explicación de la tecnología del transceptor BiDi.

Pares de longitudes de onda BiDi comunes

Diferentes velocidades y alcances utilizan diferentes pares de longitudes de onda. La siguiente tabla muestra las combinaciones que los ingenieros encuentran con mayor frecuencia en las redes empresariales y de acceso.

No todos los fabricantes de módulos utilizan las mismas etiquetas. Algunos imprimen "BX-U" y "BX-D" (ascendente y descendente), otros imprimen "TX1310/RX1490" directamente. Mezclar etiquetas entre proveedores es uno de los errores más fáciles de cometer en el inventario, por lo que vale la pena estandarizar los nombres en su almacén antes de realizar el pedido.
 

Fibra de un solo hilo versus fibra de doble hilo

Tanto la fibra de un solo hilo como la de doble hilo ejecutarán enlaces Ethernet confiables cuando se diseñen correctamente. La elección correcta depende de lo que escasea: hilos de fibra, tiempo, dinero o complejidad de las operaciones.

Elija BiDi cuando el número de fibras sea la restricción. Elija dúplex cuando la estandarización,-la disponibilidad de piezas de repuesto y la simplicidad del operador sean más importantes.
 

Lista de verificación de selección de fibras de un solo hilo

Utilice esta lista de verificación como tabla de decisiones antes de realizar un pedido. Cada fila representa el tipo de situación que llega al escritorio de un ingeniero de redes, con la llamada correspondiente.

Cuando la fibra de un solo hilo es la opción correcta

1. Tiene hebras de fibra limitadas

El argumento más sólido a favor de la fibra monocatenaria es la escasez de fibra simple. Es posible que a un enlace de edificio-a-edificio le quede un hilo sin usar en un tubo vertical de 12-núcleos, o que un conducto del campus esté demasiado lleno para introducir otro cable. Con un par BiDi combinado, ese hilo de repuesto puede transportar un nuevo enlace Ethernet full-duplex sin necesidad de obras civiles.

Escenarios comunes donde surge esto:

• Enlaces de campus empresariales entre edificios sobre contrahuellas envejecidas
• Sitios industriales con fibra limitada en tendidos de cables blindados
• Redes municipales reutilizando el espacio de conductos existente
• Redes de acceso de ISP donde cada alimentador de abonados tiene pocos hilos
• CCTV y redes troncales de seguridad agregadas después de la instalación original
• Backhaul inalámbrico donde se fija la fibra del techo-al-refugio

2. Extraer fibra nueva es demasiado caro

El costo del transceptor rara vez es el número dominante en un proyecto. La excavación de zanjas, el acceso a conductos, la entrada a edificios, los empalmes, las pruebas de OTDR, el trabajo fuera de horario y el tiempo de inactividad suelen eclipsarlo. Si un par BiDi elimina la obra civil, el presupuesto del proyecto a menudo es menor incluso cuando las ópticas cuestan más por puerto que los SFP dúplex estándar.

3. Necesita mejorar la utilización de la fibra en una planta existente

La fibra de un solo hilo no amplía mágicamente el ancho de banda de un solo canal óptico. Lo que cambia es la cantidad de hilos físicos por enlace. En un cable instalado que ya transporta varios servicios, liberar un hilo por enlace puede posponer años un proyecto de aumento de fibra.

4. El enlace es un simple punto-a-punto

La óptica BiDi brilla en conexiones directas punto-a-punto: conmutador a conmutador, conmutador a conversor de medios, enrutador a conmutador de acceso, gabinete remoto a núcleo o edificio A a edificio B. Generalmente, todo lo que se necesita es un par coincidente en una ruta de fibra simplex limpia.

Cuándo no debe utilizar fibra de un solo hilo

La fibra de un solo hilo es una herramienta, no un valor predeterminado. En su lugar, opte por fibra de doble hebra cuando se cumpla alguna de estas condiciones:

• El sitio ya tiene pares de fibra de repuesto más que suficientes.
• El equipo de operaciones preferiría almacenar un SKU de SFP dúplex que dos SKU de módulos A/B BiDi
• La interfaz óptica específica que necesita solo está disponible en formato dúplex
• El proyecto es un nuevo centro de datos de alta-densidad construido con cableado dúplex estructurado ya diseñado.
• No se puede confirmar con confianza el emparejamiento de longitudes de onda, el presupuesto óptico, el pulido del conector y la codificación del interruptor antes de la implementación.
• La planta de fibra tiene una alta reflectancia o un historial desconocido, por lo que agregar complejidad A/B ralentizará la solución de problemas.

En implementaciones de campo, la falla rara vez es la propia fibra. Casi siempre se trata del par de módulos A/B incorrectos ubicado en el extremo equivocado, o de un módulo-de largo alcance que bombea demasiada energía a un enlace corto.

Cómo elegir una solución de fibra monofilamento

Paso 1: Confirme el tipo de fibra

La mayoría de los enlaces BiDi Ethernet de un solo hilo están diseñados para fibra monomodo-, normalmenteFibra monomodo-OS2en implementaciones empresariales y de operadores. No asuma que el cable de conexión que tiene en la mano es del tipo correcto sólo porque el conector encaja en el puerto.

Qué verificar antes de realizar el pedido:

• Tipo de fibra: monomodo-(OS2 más común) o multimodo
• Tipo de conector: LC, SC, FC u otro
• Polaco: UPC o APC
• Panel de conexiones y tipo de adaptador en cada extremo
• Distancia de extremo-a-extremo, incluidos los cables de conexión dentro de ambas habitaciones
• Número de empalmes y conectores acoplados en la ruta

Paso 2: elija la velocidad y el factor de forma

Haga coincidir el transceptor con el puerto del conmutador. Las opciones más comunes son 1G BiDi SFP, 10G BiDi SFP+ y 25G BiDi SFP28; Existen variantes de fibra única-de 40G y 100G, pero están menos estandarizadas. Un módulo 10G SFP+ no negociará a 1G en un puerto que no admita explícitamente la operación de velocidad dual-, lo cual es un problema frecuente cuando se reutilizan conmutadores de acceso más antiguos. Un contexto útil que se lee aquí es la diferencia práctica entreMódulos SFP monomodo-y multimodoal planificar una flota mixta.

Paso 3: Haga coincidir las longitudes de onda TX/RX

Este es el paso que rompe enlaces con mayor frecuencia. Un par BiDi necesita longitudes de onda complementarias en los dos extremos. Lea siempre la etiqueta o la hoja de datos para conocer los números TX y RX reales en lugar de confiar en un número de pieza.

Paso 4: Verifique la distancia y el presupuesto óptico

El número impreso en la jaula ("10 km", "40 km") es una clasificación de alcance, no una instrucción. Lo que importa es el presupuesto óptico en su enlace específico. Extraiga cada uno de estos números antes de realizar el pedido:

• Potencia de transmisión (TX mín./máx.)
• Sensibilidad del receptor
• Umbral de sobrecarga del receptor
• Atenuación de fibra por kilómetro
• Pérdida por-conector y número de pares acoplados
• Pérdida de empalme y número de empalmes.
• Margen de seguridad (comúnmente 2 a 3 dB)

Aquí se esconden dos modos de falla. La primera es la falta de potencia, la más obvia. El segundo, menos obvio, es demasiada potencia: un módulo de 40 km en una fibra de 500 m puede hacer que el receptor supere su umbral de sobrecarga y producir errores de bits o ningún enlace. Los saltos cortos con ópticas de largo-alcance a menudo necesitan un atenuador fijo en línea. Para obtener una visión más profunda de adónde va cada decibelio, consulte esta descripción general depérdida de inserción en redes de fibra.

Paso 5: Confirme la compatibilidad del conector y del dispositivo

Antes de realizar el pedido, verifique:

• Marca y modelo exacto del conmutador, enrutador o conversor de medios
• Compatibilidad con velocidad de puerto y velocidad dual-
• Requisitos de codificación del proveedor (algunas plataformas rechazan ópticas no codificadas)
• Tipo de conector y combinaciónconector LC simplexen cada cable de conexión
• Tipo polaco (UPC vs APC) de extremo a extremo
• Soporte de monitoreo DOM/DDM tanto en el módulo como en el host
• Rango de temperatura de funcionamiento, si la óptica se encuentra en un gabinete al borde de la carretera o en un recinto en la azotea

Vale la pena activar DOM/DDM siempre que la plataforma lo admita. Expone la potencia óptica recibida, la potencia de TX, la temperatura y la corriente de polarización del láser, que en conjunto le permiten detectar un enlace degradante semanas antes de que falle por completo.

Errores comunes en la implementación de fibras de un solo hilo

Error 1: conectar un SFP dúplex estándar a una fibra

Un SFP dúplex normal espera dos fibras. Conectar solo uno dejará el enlace permanentemente caído. Utilice en su lugar un transceptor BiDi o de fibra única-adecuado.

Error 2: comprar dos módulos BiDi idénticos

Las ópticas BiDi se venden y almacenan como pares A/B. Dos módulos idénticos transmiten en la misma longitud de onda y el enlace no se establece. Mantenga los SKU A y B visiblemente separados en su inventario y etiquételos en el estante.

Error 3: ignorar el presupuesto óptico

Un par de longitudes de onda correcto aún falla si la energía recibida está fuera de la ventana del receptor. Mida o calcule la pérdida antes de especificar la óptica de largo-alcance y nunca asuma que un enlace recién probado mantendrá su pérdida del día-una vez después de algunos re-parches.

Error 4: mezclar conectores APC y UPC

Los pulimentos APC y UPC no son intercambiables. Su apareamiento produce un contacto físico deficiente, una alta pérdida de inserción y, a veces, graves problemas de retrorreflexión. La planta de fibra utiliza uno u otro de extremo a extremo. Para obtener un repaso sobre cómo la geometría pulida interactúa con la reflectancia, consulte esta guía paraConectores SC/APC y tipos de pulido.

Error 5: olvidar la compatibilidad del conmutador

Algunos conmutadores imponen una codificación estricta del transceptor y desactivan silenciosamente ópticas no codificadas o de terceros-. Confirme la compatibilidad con la versión exacta del firmware antes de realizar un pedido, especialmente en conmutadores, OLT y ONU empresariales.

Error 6: almacenar repuestos sin un plan A/B

Una sorprendente cantidad de interrupciones fuera de horario-se deben a repuestos que resultan ser la mitad equivocada del par. Realice un seguimiento de los SKU A y B por separado, etiquete los gabinetes con cada uso final y guarde uno de cada uno en el camión.

Cómo solucionar problemas de un enlace de fibra de un solo hilo

Cuando no aparezca un enlace BiDi, siga esta secuencia en lugar de intercambiar partes al azar:

1. Lea las longitudes de onda TX/RX impresas en ambos módulos. Confirme que son complementarios, no idénticos.
2. Lea los valores DOM en ambos extremos. Una potencia RX de −40 dBm o "pérdida de señal" generalmente significa un problema de fibra, conector o longitud de onda en lugar de un problema de módulo.
3. Limpie ambos extremos del LC con un-limpiador de casetes de buena calidad e inspeccione con un microscopio. La mayoría de los enlaces BiDi "rotos" son extremos sucios.
4. Prueba de bucle invertido cada módulo en un-par de fibras en buen estado utilizando un atenuador para demostrar que la óptica en sí está activa.
5. Si la potencia de RX es inusualmente alta (por ejemplo, −2 dBm en una óptica de 40 km sobre 200 m de fibra), agregue un atenuador en línea de tamaño para llevar el nivel a la ventana del receptor.
6. Verifique que el pulido del conector (UPC versus APC) sea consistente de extremo a extremo. Un solo adaptador APC insertado en una cadena UPC será bastante costoso.
7. Si todo funciona ópticamente pero el puerto aún no aparece, cambie la codificación del transceptor (codificada-por el proveedor frente a genérica) para descartar el rechazo-del lado del conmutador.

Toma final

La fibra de un solo hilo es una de las herramientas más útiles disponibles cuando los hilos de fibra son escasos, las obras civiles son costosas o una planta de cable existente necesita entregar más enlaces sin crecer. No es un valor predeterminado para las nuevas construcciones y castiga a cualquier equipo que ordene únicamente por alcance y velocidad.

Una implementación confiable se reduce a una breve lista de comprobaciones: el tipo de fibra correcto, la velocidad y el factor de forma correctos, un par de longitudes de onda TX/RX complementarios, un presupuesto óptico que llegue dentro de la ventana del receptor, un pulido consistente del conector de extremo a extremo y un host que acepte el módulo. Ejecute esas comprobaciones una vez, documente el inventario A/B y el enlace funcionará durante años.

Si está planificando un proyecto de fibra de un solo hilo, comience con la distancia del enlace, el tipo de fibra existente, el pulido del conector, la velocidad requerida y el modelo del interruptor. Elija el par BiDi coincidente teniendo en cuenta esas limitaciones y no al revés.