BIDI im Betrieb auf Multimode Faser
Von Hause aus sind BI-Direktionale Transceiver meist für Singlemode Fasern erhältlich. Es soll angeblich auch BIDIs für Multimode geben, jedoch ist die Verbreitung scheinbar sehr rar – mir ist noch keiner untergekommen. Die Vorteile von BIDIs liegen auf der Hand. Mit der vorhandenen Faserkapazität doppelt so viele Links realisieren. Darum haben wir Tests durchgeführt, um zu prüfen ob reguläre Singlemode BIDIs auch mit Multimode-Fasern betrieben werden könne. Für den eiligen Leser – es geht!
vom BERT (links) wird das Signal zur Flexbox (rechts) übertragen. Dort wird es zurückgeloopt zum BERT
Der BERT erzeugte eine 1G Ethernet Signal, der BIDI Transceiver koppelte es auf die Multimodestrecke mit 1310nm ein und transportierte es bis zum anderen BIDI SFP. In der flexbox loop wurde das empfangene Signal auf den Sender des selben BIDIs gegeben und dieser sendete es auf der selben Faser mit 1550nm zurück zum BERT. Somit konnten wir analysieren, ob das gesendete Bit-Pattern dem Empfangenen entsprach. Dies tat es bis zu einer Distanz von 320m. Bei größeren Distanzen hatten wir Bitfehlerrate.
Ansicht eines BOSA mit einem optischen Faser-Mikroskop
An dieser Stelle wird nun unserer Multimode-Faser (Kerndurchmusser 50µm) gekoppelt. In Senderichtung ist stellt das kein Problem dar. Die im Durchmesser 9µm grosse Singlemode koppelt das Signal in den inneren Kern der Multimodefaser. Die Empfangsrichtung stellt sich etwas problematischer dar, da die Multimodefaser einen deutlich größeren Kerndurchmesser hat und über den gesamten Kern das Licht transportiert wird. Wir müssten somit eine sehr hohe Einfüge-Dämpfung haben, da nur ein Bruchteil des Lichtes im Kern der BOSA-Singelemode-Faser ankommt. In unserem Aufbau war das aber nicht der Fall. Wir haben mit -5dBm gesendet (BIDI in der flexbox loop) und im BERT einen Pegel von -7dBm gemessen. Die Erklärung liegt am Aufbau der Multimodefaser. Sie besteht aus mehreren Gradienten, sprich unterschiedlichen Glassorten mit unterschiedlichem Brechungsindex angeordnet wie eine Zwiebel. Da unser BOSA das Licht in die innerste Gradiente eingekoppelt hat, wanderte auch ein Grossteil des Lichts in dieser Gradiente die Strecke entlang und somit war unsere Einfügedämpfung gering. Im Feld könnte es problematisch sein, wenn z.B. die Biegeradien des Kabels gering sind. Dann würde deutlich mehr Licht die innere Gradiente verlassen und über außenliegende Schichten der Faser transportiert werden. Das Ergebnis ist eine höhere Einfügedämpfung, da in die Singlemode-BOSA-Faser deutlich weniger Licht eingekoppelt wird – das Licht der äußeren Gradientenschichten würde zurückreflektiert werden.
Viel Spass beim Nachbauen. Wie immer hilft dabei ein Blick auf das Interface eurer Switches / Routers. Im normalen Betrieb sollten dort 0 CRC Fehler sein. Nehmen diese minütlich oder gar sekündlich zu, dann ist der Übertragungsweg nicht optimal.
vom BERT (links) wird das Signal zur Flexbox (rechts) übertragen. Dort wird es zurückgeloopt zum BERT
Testaufbau
In unserem Lab hatten wir noch die kaskadierfähige OM2 Multimodefaser, die wir für den 10G Test über alte Multimodefasern hergestellt haben. Das Schöne an dieser Faser ist, dass sie weitestgehend den Fasern entspricht, die zum grossen Teil im Feld verbaut sind. Weiterhin können wir unterschiedliche Distanzen mit ihr abbilden. Beginnend bei 80m bis zu 1920m können unterschiedliche Distanzen zusammengepatcht werden. Am einen Ende der Strecke haben wir einen 1G Bit-Error-Rate Tester mit einem in Betrieb genommen. Am anderen Ende steckten wir einen in unsere flexbox loop.Der BERT erzeugte eine 1G Ethernet Signal, der BIDI Transceiver koppelte es auf die Multimodestrecke mit 1310nm ein und transportierte es bis zum anderen BIDI SFP. In der flexbox loop wurde das empfangene Signal auf den Sender des selben BIDIs gegeben und dieser sendete es auf der selben Faser mit 1550nm zurück zum BERT. Somit konnten wir analysieren, ob das gesendete Bit-Pattern dem Empfangenen entsprach. Dies tat es bis zu einer Distanz von 320m. Bei größeren Distanzen hatten wir Bitfehlerrate.
Ansicht eines BOSA mit einem optischen Faser-Mikroskop
Die Innereien des BIDI Transceiver
In einem Bi-Direktonialen Transceiver arbeitet ein Bauteil mit dem schönen Namen „BOSA“ (Bidirectional Optical Sub-Assemblies). Das kombiniert die sendende Laser-Diode, einen Empfänger sowie ein 2-Kanal WDM zu einem Bauteil. Am einen Ende wird der Singlefiber Stecker (meist LC) gesteckt und am anderen Ende werden die beiden elektrischen Signale ein- bzw. ausgespeist. In der Kopplung zum LC-Stecker ist eine sehr kurze Singlemode-Faser eingelassen.An dieser Stelle wird nun unserer Multimode-Faser (Kerndurchmusser 50µm) gekoppelt. In Senderichtung ist stellt das kein Problem dar. Die im Durchmesser 9µm grosse Singlemode koppelt das Signal in den inneren Kern der Multimodefaser. Die Empfangsrichtung stellt sich etwas problematischer dar, da die Multimodefaser einen deutlich größeren Kerndurchmesser hat und über den gesamten Kern das Licht transportiert wird. Wir müssten somit eine sehr hohe Einfüge-Dämpfung haben, da nur ein Bruchteil des Lichtes im Kern der BOSA-Singelemode-Faser ankommt. In unserem Aufbau war das aber nicht der Fall. Wir haben mit -5dBm gesendet (BIDI in der flexbox loop) und im BERT einen Pegel von -7dBm gemessen. Die Erklärung liegt am Aufbau der Multimodefaser. Sie besteht aus mehreren Gradienten, sprich unterschiedlichen Glassorten mit unterschiedlichem Brechungsindex angeordnet wie eine Zwiebel. Da unser BOSA das Licht in die innerste Gradiente eingekoppelt hat, wanderte auch ein Grossteil des Lichts in dieser Gradiente die Strecke entlang und somit war unsere Einfügedämpfung gering. Im Feld könnte es problematisch sein, wenn z.B. die Biegeradien des Kabels gering sind. Dann würde deutlich mehr Licht die innere Gradiente verlassen und über außenliegende Schichten der Faser transportiert werden. Das Ergebnis ist eine höhere Einfügedämpfung, da in die Singlemode-BOSA-Faser deutlich weniger Licht eingekoppelt wird – das Licht der äußeren Gradientenschichten würde zurückreflektiert werden.
Viel Spass beim Nachbauen. Wie immer hilft dabei ein Blick auf das Interface eurer Switches / Routers. Im normalen Betrieb sollten dort 0 CRC Fehler sein. Nehmen diese minütlich oder gar sekündlich zu, dann ist der Übertragungsweg nicht optimal.
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