Wenn Sie nach “Simplex- vs. Duplex-Glasfaser” gesucht haben, wollen Sie wahrscheinlich ein praktisches Problem lösen und nicht eine Definition aus dem Lehrbuch lesen.
Vielleicht wählen Sie Glasfaser-Patchkabel.
Vielleicht spezifizieren Sie ein Projekt.
Vielleicht möchten Sie aber auch nur vermeiden, das falsche Kabel zu bestellen.
Was dieses Thema so verwirrend macht, ist die Tatsache, dass die Menschen oft zwei verschiedene Dinge miteinander verwechseln:
- Faserstruktur (Simplex oder Duplex)
- Datenübertragungsmodus (Simplex, Halbduplex, Vollduplex)
- Sie klingen ähnlich, aber sie sind nicht dasselbe.
Gehen wir also die Dinge so an, wie Ingenieure sie tatsächlich sehen - angefangen beim Datenfluss über die Faserstruktur bis hin zu dem, was bei der Bereitstellung wirklich wichtig ist.
Abbildung 1: Der Unterschied zwischen Simplex und Duplex in der Glasfasertechnik
INHALTSVERZEICHNIS
Verständnis der Datenübertragungsmodi in der optischen Kommunikation
Bevor wir die Faserstruktur erörtern, müssen wir klären, wie die Daten tatsächlich zwischen den Geräten fließen.
In der Datenkommunikation wird die Übertragungsrichtung im Allgemeinen in drei Grundmodi unterteilt: Simplex, Halbduplex, Vollduplex
Diese beschreiben, wie Geräte kommunizieren - nicht, wie viele Fasern in einem Kabel stecken.
Voll-Duplex-Übertragung
Abbildung 2: Voll-Duplex-Übertragungsarbeit
Bei Vollduplex können Daten gleichzeitig gesendet und empfangen werden.
In optischen Systemen wird dies in der Regel durch zwei getrennte Übertragungswege erreicht - einen zum Senden (Tx) und einen zum Empfangen (Rx). Mit angepassten optischen Modulen oder Glasfaser-Medienkonvertern an beiden Enden können beide Geräte gleichzeitig senden und empfangen, ohne zu warten.
Da es keine Richtungsumschaltung gibt, werden bei Vollduplex Schaltverzögerungen vermieden. In Umgebungen, in denen Latenzzeiten eine Rolle spielen - wie z. B. in Kernnetzen von Unternehmen oder Datenzentren - Vollduplex ist der Standard.
Hier hilft eine einfache Analogie. Ein Telefongespräch ist voll-duplex. Beide Personen können gleichzeitig sprechen und hören.
In modernen Ethernet-Netzwerken arbeiten fast alle Glasfaserverbindungen im Vollduplex-Modus.
Halb-Duplex-Übertragung
Abbildung 2: Halb-Duplex-Übertragungsarbeit
Halbduplex ermöglicht die Kommunikation in beide Richtungen - jedoch nicht gleichzeitig.
Es kann immer nur eine Seite gleichzeitig senden. Wenn ein Gerät Daten sendet, muss das andere warten, bis die Übertragung abgeschlossen ist, bevor es antwortet. Dadurch entsteht eine Umschaltzeit.
Ein Walkie-Talkie ist ein klassisches Beispiel. Zum Sprechen drücken Sie, zum Zuhören lassen Sie los.
Halbduplex war in frühen Ethernet-Systemen üblicher. Heute wird es in modernen glasfaserbasierten Unternehmens- oder Rechenzentrumsumgebungen nur noch selten verwendet.
Simplex-Übertragung
Abbildung 3: Simplex-Duplex-Übertragungsarbeit
Bei der Simplex-Übertragung fließen die Daten nur in eine Richtung.
Ein Gerät sendet. Das andere empfängt nur. Es gibt keinen Rückweg.
Das Rundfunkfernsehen ist eine gute Analogie. Man empfängt Signale, kann sie aber nicht zurücksenden.
In optischen Netzen ist echte Simplex-Kommunikation hauptsächlich in Überwachungs- oder Rundfunksystemen zu finden.
Reden wir über die Faserstruktur
Sobald wir die Übertragungsmodi verstanden haben, können wir uns der physikalischen Ebene zuwenden: der Faserstruktur.
Hier kommen Simplex- und Duplexfasern ins Spiel.
Was ist Simplex-Faser?
Abbildung 5: lc Simplex-Glasfaserkabelaufbau
Als Simplex-Faser bezeichnet man ein Kabel, das nur einen einzigen Glasfaserstrang enthält.
Physikalisch gesehen hat sie einen Kern und einen Steckeranschluss. Das Licht bewegt sich entlang eines Faserpfades.
Stellen Sie sich das wie eine einspurige Straße vor.
In Wirklichkeit FTTX werden Simplex-Fasern häufig in Überwachungssystemen oder in Verbindung mit optischen BiDi-Modulen verwendet. Bei der BiDi-Technologie werden zwei verschiedene Wellenlängen über dieselbe Faser übertragen, was eine Zwei-Wege-Kommunikation auf einem einzigen Strang ermöglicht.
Dies ist ein wichtiger Unterschied: Ein Simplex-Glasfaserkabel kann immer noch Vollduplex-Kommunikation unterstützen, wenn es mit Wellenlängenmultiplex-Optik verwendet wird.
Aus Sicht der Herstellung und Installation haben Simplex-Kabel einen kleineren Durchmesser und lassen sich leichter in engen Rohren verlegen. Sie werden manchmal gewählt, wenn der Platz begrenzt ist oder wenn die Anzahl der Fasern in der Infrastruktur minimiert werden muss.
Prinzipien der Wellenlängenteilung (WDM) in BiDi-Modulen
Die Fähigkeit von Simplex-Fasern, die Vollduplex Die Kommunikation stützt sich auf Wellenlängenmultiplexing (WDM). Diese Technologie ermöglicht es, dass verschiedene Lichtfrequenzen in einem einzigen Glasstrang ohne Interferenz aneinander vorbeigehen..
- Wellenlängen-Paarung: BiDi (Bidirektionale) Transceiver müssen immer in übereinstimmende Paare. Übliche Wellenlängenkombinationen sind 1310nm/1550nm oder 1270nm/1330nm.
- Bidirektionale Logik:
Seite A: Sendet (Tx) bei 1310nm und empfängt (Rx) bei 1550nm.
Seite B: Sendet (Tx) bei 1550nm und empfängt (Rx) bei 1310nm. - BOSA-Technik: Im Inneren des Moduls befindet sich ein Bidirektionale optische Unterbaugruppe (BOSA) wirkt wie ein präziser Filter. Sie reflektiert die eingehende spezifische Wellenlänge zum Fotodetektor, während die lokal erzeugte Laserwellenlänge in die Faser austritt..
- Strategische Abwägungen: BiDi spart zwar in erheblichem Maße Glasfaserkapazitäten und reduziert das Kabelvolumen, aber die Transceiver selbst sind komplexer und oft teurer als Standard-Dual-Fiber-Module..
Was ist Duplex-Faser?
Abbildung 6: lc Duplex-Glasfaserkabelaufbau
Duplex-Fasern enthalten zwei Glasfaserstränge im selben Kabel.
In der Regel wird eine Faser zum Senden (Tx) und die andere zum Empfangen (Rx) verwendet. Die meisten Duplexkabel sind deutlich mit A/B gekennzeichnet, um Polaritätsprobleme zu vermeiden.
Wenn Simplex eine einspurige Straße ist, ist Duplex eine zweispurige Straße - der Verkehr fließt in beide Richtungen gleichzeitig.
In typischen Telekommunikations- und Rechenzentrumsprojekten sind Duplexfasern die Standardkonfiguration. Die meisten optischen SFP- und SFP+-Module sind für den Betrieb mit zwei Glasfasern ausgelegt.
Wenn Sie ein modernes Ethernet-Netzwerk aufbauen, wird in der Regel von Duplex-Glasfasern ausgegangen, es sei denn, Ihre Geräte unterstützen speziell die Einfaser-BiDi-Übertragung.
Polaritätsmanagement in Duplex-Systemen
In einem Duplex-Lichtwellenleitersystem, Polarität ist die grundlegende Logik, die gewährleistet, dass das Netz tatsächlich Daten übertragen kann. Einfach ausgedrückt, definiert die Polarität, ob das Sendesignal (Tx) an einem Ende der Verbindung die Empfangskomponente (Rx) am anderen Ende genau erreicht.
- Das Crossover-Prinzip: Die meisten Standard-Duplex-Patchkabel verwenden ein A-zu-B-Struktur. Das bedeutet, dass die Faserstränge innerhalb des Kabelmantels physisch “umgedreht” werden, um sicherzustellen, dass die Sendeeinheit von Gerät A mit der Empfangseinheit von Gerät B verbunden ist..
- A/B-Kennzeichnung: Diese physikalische Umkehrung ist in der Regel durch “A”- und “B”-Anhänger an den Steckern oder durch farblich gekennzeichnete Stiefel (z. B. blau und beige oder rot und schwarz) gekennzeichnet..
- Häufige Fallstricke: In komplexen Umgebungen wie Rechenzentren mit mehreren Patchfeldern kann die Verwendung des falschen Typs von “Straight-Through”-Adaptern oder nicht angepasster MPO-Trunk-Kabel zu einem “Tx-to-Tx”-Konflikt führen.. Dies ist eine der häufigsten Ursachen für das Versagen von Verbindungen während des Einsatzes der physikalischen Schicht.
Simplex- vs. Duplex-Glasfaser - Seite-an-Seite-Vergleich
Zur Verdeutlichung ist hier ein direkter struktureller Vergleich:
| Artikel | Simplex-Faser | Duplex-Faser |
|---|---|---|
|
Anzahl der Fasern |
1 |
2 |
|
Physikalische Übertragungswege |
Einzeln |
Getrennte Tx und Rx |
|
Typische Kabelgröße |
Kleiner |
Standard-Reißverschlussschnur |
|
Gemeinsame Nutzung |
BiDi, Überwachung |
Ethernet, Telekommunikation, Rechenzentrum |
|
Standard-Kompatibilität |
Begrenzte Szenarien |
Die meisten Netzwerkgeräte |
|
Kostenstruktur |
Kabel billiger, BiDi-Module teurer |
Kabel etwas höher, Standard-SFPs weithin verfügbar |
|
Auswirkungen auf das Inventar |
BiDi-Module müssen gepaart werden (Tx1310/Rx1550 & umgekehrt) |
Gleicher Modultyp an beiden Enden |
An diesem Punkt sollten Sie sich eine wichtige Frage stellen:
Sendet und empfängt Ihr Gerät zur gleichen Zeit?
In den meisten modernen Netzen lautet die Antwort "ja" - was in der Regel bedeutet, dass Duplex-Glasfaser erforderlich ist.
Der Zusammenhang zwischen Faserstruktur und Übertragungsmodus
Dies ist der Punkt, an dem es oft zu Verwirrungen kommt.
Faserstruktur und Übertragungsmodus sind unabhängige Konzepte.
Zum Beispiel:
- Eine Duplex-Glasfaserverbindung läuft fast immer im Vollduplex-Modus.
- Eine Simplex-Glasfaserverbindung (mit BiDi-Optik) kann auch im Vollduplex-Modus betrieben werden.
- Ein Duplexsystem kann technisch so konfiguriert werden, dass es auf der Geräteebene im Halbduplexbetrieb arbeitet.
Die Anzahl der Fasern bestimmt nicht automatisch, wie die Daten fließen.
In realen Projekten haben wir erlebt, dass Käufer davon ausgingen, dass eine einzelne Glasfaser gleich Halbduplex ist, was nicht stimmt. Das Kommunikationsverhalten wird durch die Geräte und das Protokoll bestimmt, nicht nur durch das Kabel.
Wenn Sie die physische Struktur von der Kommunikationslogik trennen, wird die Auswahl viel klarer.
Abbildung 7: Licht in einem Glasfaserkabel
Wann sollten Sie Simplex Fiber verwenden?
Simplex-Fasern sind sinnvoll, wenn:
- Sie verwenden optische BiDi-Module
- Die Anwendung erfordert wirklich nur eine Übertragung in eine Richtung
- Der Platz in den Leitungen ist begrenzt
- Sie müssen das Kabelvolumen reduzieren
In einigen FTTX-Szenarien kann die Reduzierung der Glasfaseranzahl über lange Strecken die Infrastrukturplanung vereinfachen.
Sie sollten jedoch die Gesamtkosten des Systems berücksichtigen. Während Simplex-Kabel weniger Material verbrauchen, können optische BiDi-Module mehr kosten als Standard-Duplex-Module. Viele Käufer konzentrieren sich nur auf den Kabelpreis und übersehen die Optik.
Wann sollten Sie Duplex-Faser verwenden?
Duplex-Faser wird empfohlen für:
- Standard-Ethernet-Einsätze
- Unternehmens-LAN-Netzwerke
- Datenzentren
- Die meisten Telekommunikations-Backbone-Verbindungen
In typischen Unternehmens- und Rechenzentrumsprojekten ist Duplex-Glasfaser nach wie vor die erste Wahl, da sie zum Design der meisten Netzwerkgeräte passt.
Wenn Sie unsicher sind und standardmäßige SFP-basierte Hardware verwenden, ist Duplex im Allgemeinen die sicherere Standardoption.
Häufig zu vermeidende Fehler
Einer der häufigsten Fehler ist die Annahme, dass Simplex automatisch billiger ist. In Wirklichkeit hängen die Gesamtsystemkosten sowohl von der Wahl des Kabels als auch des Transceivers ab.
Ein weiteres häufiges Problem ist, dass vor der Bestellung von Patchkabeln der Typ des optischen Moduls nicht bestätigt wird. Die Erfahrung bei der Installation zeigt, dass eine nicht passende Faserstruktur und ein nicht passender Transceivertyp eine der vermeidbarsten Ursachen für Projektverzögerungen sind.
Bevor Sie eine Bestellung aufgeben, sollten Sie diese immer bestätigen:
- Transceiver-Typ (Doppelfaser oder BiDi)
- Schnittstelle des Steckers
- Fasermodus (Singlemode oder Multimode)
- Erforderliche Übertragungsentfernung
Die meisten Auswahlprobleme verschwinden, sobald diese vier Punkte geklärt sind.
Abschließende Überlegungen
Simplex und Duplex beschreiben die Faserstruktur.
Simplex, halb-duplex und voll-duplex beschreiben das Kommunikationsverhalten.
Sie sind verwandt - aber nicht austauschbar.
In modernen Ethernet-Netzen ist Duplex-Glasfaser die vorherrschende Wahl, da die meisten Geräte für gleichzeitiges Senden und Empfangen ausgelegt sind.
Simplex-Fasern werden in der Regel in bestimmten Szenarien wie BiDi-Übertragung oder echten Ein-Richtungs-Systemen verwendet.
Wenn Sie sich bei der Auswahl auf die Kompatibilität der Geräte stützen und nicht auf Vermutungen, können Sie die meisten Fehler bei der Einführung vermeiden.
Und bei realen Netzwerkprojekten ist die Vermeidung von Fehlentscheidungen oft wertvoller als die Einsparung von ein paar Euro für Kabel.
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