WłóknoZłącze MPOstanowi filar nowoczesnej infrastruktury telekomunikacyjnej, zaprojektowany w celu konsolidacji wielu kanałów optycznych w pojedynczy, mechanicznie przenoszony (MT) interfejs ferruli. Działając w konfiguracjach z 8, 12, 16 lub 24 włóknami-ze specjalnymi wariantami sięgającymi do 72 włókien dla-wielkoskalowych optycznych matryc przełączających-ta wielo-włóknowa architektura typu push-on zasadniczo zmieniła ekonomikę i fizykę połączeń wzajemnych-o dużej gęstości. Odpowiedź na pytanie, czy złącza te obsługują dużą przepustowość, nie jest jedynie twierdząca; to powód, dla którego inżynierowie centrów danych śpią w nocy.
Optyka równoległa zmieniła wszystko
Kiedy 10 Gigabit Ethernet wydawało się przesadą, nikt nie przewidywał eksplozji przepustowości, jakiej wymagałoby przetwarzanie w chmurze i szkolenie w zakresie modeli sztucznej inteligencji. W odpowiedzi branża wprowadziła optykę równoległą-, paradygmat transmisji, w którym wiele ścieżek światłowodowych działa jednocześnie, zamiast przesuwać więcej bitów w jedną nić. W tym miejscu niezastąpione stały się wielo-złącza MPO.
Weźmy na przykład 40GBASE-SR4. Cztery włókna nadawcze przesyłają 10 Gb/s każdy, podczas gdy cztery włókna odbiorcze odzwierciedlają tę przepustowość. 8-włóknowy MPO radzi sobie z tym czysto. Przejdź na 100GBASE-SR4, a ten sam interfejs fizyczny obsługuje prędkość 25 Gb/s na linię w ośmiu włóknach. Złącze się nie zmieniło. Zrobiła to technologia kodowania i nadawczo-odbiorcza.
Aplikacje równoległe 400G? Nadal terytorium MPO. Transceivery QSFP-DD i OSFP wykorzystują konfiguracje 8-światłowodów z szybkością 100 Gb/s na linię (dzięki postępom modulacji PAM4) lub układy 16 włókien w przypadku wdrożeń 400G-SR8. Generacja 800G, która pojawia się w obiektach hiperskalowych, wykorzystuje 16-włóknowe interfejsy MPO z 8 kanałami nadawczymi i 8 kanałami odbiorczymi, działającymi z szybkością 100 Gb/s każdy.
Nikt w 1996 roku projektując oryginalne złącze MTP wspólnie z amerykańskimi firmami Conec i Corning nie przewidywał zastosowań o przepustowości 1,6 Terabita. Jednak współczynnik kształtu pozostaje. To niezwykła wytrzymałość jak na precyzyjnie-szlifowaną plastikową tuleję.
Budżety strat stają się brutalne w szybkim tempie
Oto coś, co nie pojawia się wystarczająco często w materiałach marketingowych: szybciej nie oznacza więcej wyrozumiałości. Wielomodowy standard SR4 40G pozwalał na tłumienie wtrąceniowe na poziomie 1,5 dB między urządzeniami nadawczo-odbiorczymi. Porównaj to z typowym zapasem czułości samych transceiverów wynoszącym 2,2 dB, a otrzymasz „pasmo ochronne” 0,7 dB dla rzeczywistego- bałaganu na świecie-zanieczyszczenia, tolerancji produkcyjnych i dokładności sprzętu testowego.
Ta opaska ochronna kurczy się wraz ze wzrostem prędkości.
Wydajność złącza światłowodowego MPO zależy od-parametrów geometrii powierzchni czołowej skodyfikowanych w normie IEC PAS 61755-3-31. Kąt połysku, wysokość występu włókna, różnica wysokości w układzie. Kiedy dwanaście lub szesnaście końcówek światłowodowych musi jednocześnie osiągnąć fizyczny kontakt w obrębie okucia mniejszego niż kciuk, wymagania dotyczące precyzji mechanicznej stają się naprawdę imponujące. Odchylenie wysokości przekraczające specyfikację oznacza, że niektóre włókna łączą się prawidłowo, podczas gdy inne wykazują podwyższoną tłumienność wtrąceniową lub obniżoną stratę odbiciową.
Wrażliwość na zanieczyszczenia pogarsza wszystko. Szacunki branżowe sugerują, że 80% awarii sieci światłowodowych wynika z zanieczyszczenia złączy. Jedna cząstka na jednym końcu-włókna w MPO-24 może przepływać kaskadą przez całe łącze. Technicy pracujący w terenie, którzy spędzili czterdzieści-pięć minut na rozwiązywaniu problemów związanych z sporadycznymi stratami i tylko po to, by odkryć mikroskopijne szczątki, zwykle rozwijają w sobie religijne oddanie polegające na sprawdzaniu-protokołów przed łączeniem.
Dlaczego warianty 16 włókien mają teraz znaczenie
Przez lata dominował 12-włóknowy MPO. Zastosowania wymagające tylko 8 aktywnych włókien (takich jak 40G i 100G SR4) po prostu pozostawiały cztery środkowe pozycje niewykorzystane-nieekonomiczne, ale funkcjonalne. Następnie na scenę wkroczyły modele 400G-SR8 i 800G-SR8.
Osiem transmisji plus osiem odbioru to szesnaście włókien. 16-włóknowe złącze MPO rozwiązuje ten problem bezpośrednio, upakując włókna w jednym rzędzie z przesuniętym kluczem, co zapobiega przypadkowemu połączeniu z wariantami 12 lub 24 włókien. Zapobieganie uszkodzeniom fizycznym poprzez niezgodność.
Amerykańskie modele MTP-16 firmy Conec i SN-MT firmy Senko reprezentują następną-generację bardzo małych rozmiarów (VSFF) implementacji tej koncepcji. Poprawa gęstości jest zdumiewająca: 216 złączy SN-MT mieści się tam, gdzie zajmowałoby 80 tradycyjnych 16-włóknowych MPO. W przypadku operatorów hiperskalowych, w których przestrzeń w szafie jest bezpośrednio powiązana z wydatkami operacyjnymi, współczynnik ten uzasadnia natychmiastowe przyjęcie.
Wersje jednomodowe-z polerowaniem pod kątem fizycznym (APC) są stosowane w zastosowaniach 800G-DR8 i LR8 na dłuższych dystansach. Tłumienie-odbić wstecznych zapewniane przez technologię APC staje się-nie do negocjacji, gdy zmniejszony stosunek sygnału-do{{10}szumu modulacji PAM4 nie pozostawia marginesu dla zakłóceń energii odbitej.
Problem z polaryzacją nadal występuje
Każdy, kto spędził prawdziwy czas z okablowaniem strukturalnym w centrum danych, wie, że zarządzanie polaryzacją pozostaje najbardziej frustrującym aspektem łączności wielo-światłowodowej. Trzy znormalizowane metody (typ A, B i C) mają na celu zapewnienie połączenia nadajników z odbiornikami za pomocą różnych kombinacji kaset i kabli miejskich. TIA-568.3-E wprowadziło niedawno metody uniwersalnej polaryzacji U1 i U2, aby uprościć wdrażanie, ale starsze instalacje pozostają niejednolite.
Zły wybór typu polaryzacji nie powoduje natychmiastowej katastrofalnej awarii. Powoduje to irytujący objaw „niektóre porty działają, inne nie”, co pochłania wiele godzin na rozwiązywanie problemów. Technicy niepotrzebnie zamieniają kable krosowe. Sprzęt otrzymuje zwrot RMA bez faktycznej wady. Koszty operacyjne związane z pomyłką polaryzacji w przypadku wdrożenia obejmującego 5000 portów sumują się szybciej, niż zdają sobie z tego sprawę zespoły zakupowe.
Pomocne są wizualne lokalizatory uszkodzeń. Dedykowane przyrządy do weryfikacji polaryzacji pomagają więcej. Nic jednak nie zastąpi dyscypliny związanej z dokumentacją podczas początkowej instalacji,-dyscypliny, na którą rutynowo wpływa presja czasu i ograniczenia budżetowe.
Testowanie interfejsów MPO: poziom 1 vs. poziom 2
Testowanie certyfikacyjne łączy zakończonych-MPO ma tę samą strukturę warstw, co certyfikacja pojedynczego-światła światłowodowego. Poziom 1 (podstawowy) rejestruje straty, długość i polaryzację na kanał. Poziom 2 (rozszerzony) dodaje charakterystykę OTDR pokazującą tłumienie, jakość spawu i współczynnik odbicia złącza na całej długości łącza.
Obliczenia dotyczące pewności testu stają się niewygodne w przypadku złączy wielowłóknowych. Weź pod uwagę: przy ufności 95% (2 sigma) około 5% wyników testu poszczególnych włókien może wykraczać poza oczekiwaną dokładność. W przypadku dupleksowego łącza LC jest to wykonalne. W przypadku 12-włóknowego MPO dwanaście niezależnych 5% prawdopodobieństw składa się na około 60% szansy, że co najmniej jeden pomiar światłowodu wykracza poza oczekiwaną dokładność na złącze.
Nie jest to wada technologii MPO. Metodologie testów muszą uwzględniać rzeczywistość statystyczną. Operatorzy hiperskali zazwyczaj ustalają niestandardowe kryteria akceptacji, zamiast polegać na ogólnych standardach, właśnie dlatego, że ich skala wdrożenia sprawia, że fałszywe odrzucenia są kosztowne operacyjnie, podczas gdy fałszywe akceptacje powodują obciążenie w dalszym procesie rozwiązywania problemów.
Nowoczesny sprzęt testowy, taki jak MultiFiber Pro firmy Fluke lub rozwiązania VIAVI, usprawniło to, co dotychczas wymagało kabli-rozszerzających i weryfikacji kanałów-po-kanałach przy użyciu dupleksowego sprzętu OLTS. Testowanie kabli MPO za pomocą instrumentów jedno-włókienniczych nadal jest skuteczne, ale pochłania nieproporcjonalnie dużo czasu technika i zwiększa ryzyko zanieczyszczenia w wyniku powtarzających się cykli łączenia.
400G i 800G: MPO pozostaje w centrum uwagi
Klastry szkoleniowe w zakresie sztucznej inteligencji w Północnej Wirginii, Singapurze i Dublinie powodują zwiększenie natężenia ruchu, które pięć lat temu wydawałoby się absurdalne. Połączenia między procesorami graficznymi-do-GPU w modułach obliczeniowych wymagają przepustowości 400 G i 800 G z czułością na opóźnienia mierzoną w mikrosekundach. Infrastruktura złączy światłowodowych MPO umożliwiająca takie obciążenia nie wygląda niczym niezwykłym-wstępnie-kable magistralne, kasety i panele krosowe z-zakończeniami-, ale reprezentuje dziesięciolecia udoskonaleń mechanicznych.
Elementy nadawczo-odbiorcze QSFP-DD i OSFP, które zapewniają te prędkości, zakładają interfejsy MPO. Kable typu breakout konwertują zakończenia MPO-12 lub MPO-16 na dupleks LC, zapewniając zgodność ze starszym sprzętem lub kartami sieciowymi serwerów o niższej szybkości, maksymalizując wykorzystanie portów i chroniąc inwestycje w różnych generacjach technologii.
A co z alternatywami? Dupleks LC pozostaje dominujący w przypadku zastosowań jednokanałowych-i długodystansowych wdrożeń WDM. Złącza SN i CS spełniają wymagania VSFF tam, gdzie nawet gęstość MPO okazuje się niewystarczająca. Jednak w przypadku równoległej optyki-o krótkim zasięgu w zakresie od 100G do 800G wielowłóknowe złącza MPO pozostają interfejsem domyślnym. Wsparcie ekosystemu-nadawczo-odbiorcze, kable, kasety, sprzęt testowy-nadaje impet, z którym borykają się alternatywne typy złączy.
Realia instalacyjne, które znają inżynierowie terenowi
Teoretyczna przepustowość nic nie znaczy, jeśli instalacja terenowa zagraża integralności złącza. Końcówka tulejki MPO-wymaga protokołów kontroli i czyszczenia, których pominięcie mogą czasem tolerować złącza LC i SC. Większa powierzchnia współpracująca umożliwia migrację zanieczyszczeń podczas prób czyszczenia-brudu z pozycji pierwszej do pozycji drugiej w miarę przesuwania się ściereczki czyszczącej.
Doświadczeni instalatorzy sprawdzają przed czyszczeniem, aby uniknąć zabrudzenia nieskazitelnych złączy. Po czyszczeniu przeprowadzają ponowną kontrolę, aby zweryfikować wyniki. Rozumieją, że naruszenia promienia zgięcia w prowadzeniu kabli magistrali powodują straty makrozgięciowe niewidoczne podczas instalacji, ale niszczące dla budżetu łącza. Wiedzą, że niedopasowanie liczby włókien pomiędzy komponentami powoduje błędy w wyrównaniu, których nie rozwiązuje żadne czyszczenie.
Rozbieżność między podręcznikową praktyką instalacyjną a rzeczywistością pod presją terminów-determinuje-rzeczywistą wydajność MPO. Wykonawcy składający oferty konkurencyjne nie zawsze przeznaczają odpowiednią liczbę godzin pracy na odpowiednią certyfikację. Właściciele sieci, którzy pomijają testy akceptacyjne, odkrywają problemy kilka miesięcy później, gdy ruch aplikacji ujawnia łącza marginalne.
Co 1,6 terabita oznacza dla ewolucji złącza
Jeśli 800G stanowi dzisiejszą wiodącą pozycję, na mapach drogowych pojawia się 1,6 terabita na pas. 16-włóknowa architektura MPO obsługująca 800G rozciąga się w sposób naturalny: 8 włókien nadawczych przy 200 Gb/s na linię plus 8 włókien odbiorczych daje łączną przepustowość 1,6 Tb/s. Interfejs mechaniczny złącza nie ulega zasadniczym zmianom. Optoelektronika transceiverów i formaty modulacji niosą ze sobą obciążenie inżynieryjne.
Optyka-w pakiecie i optyka-wbudowana mają na celu przybliżenie fotoniki do przełączania układów ASIC, potencjalnie zmniejszając-odległości okablowania między szafami. To, czy te architektury zmniejszają znaczenie MPO, pozostaje spekulatywne. Format złącza wielo-światłowodowego może po prostu zostać przeniesiony z wzajemnych połączeń-do szafy-do wewnętrznych granic obudów. Wymagania dotyczące precyzyjnego wyrównania i wrażliwość na zanieczyszczenia nie znikną niezależnie od tego, gdzie kończą się złącza.
Odpowiedź na pytanie dotyczące przepustowości jest bezpośrednia
Czy złącza światłowodowe MPO poradzą sobie z dużą przepustowością? Obecnie obsługują one prędkość 800 Gb/s w środowiskach produkcyjnych i można je skalować do 1,6 Tb/s w ramach istniejących specyfikacji interfejsu. Format złącza, który wydawał się-stworzony specjalnie dla zastosowań 40G w połowie 2010 roku, z łatwością rozwija się w wielu generacjach technologii, obsługując większą liczbę włókien, węższe tolerancje produkcyjne i lepszą przepustowość linii nadawczo-odbiorczych.
Czynnikami ograniczającymi nie są ograniczenia mechaniczne MPO. Są to budżety strat, kontrola zanieczyszczeń, zarządzanie polaryzacją i jakość instalacji. Organizacje wdrażające infrastrukturę-o dużej przepustowości z wielo-światłowodowym okablowaniem MPO osiągają sukces dzięki dyscyplinie inspekcji, właściwemu wyborowi metodologii testów i praktykom w zakresie dokumentacji, które umożliwią przyszłe rozwiązywanie problemów.
Architektom centrów danych oceniającym inwestycje w okablowanie strukturalne infrastruktura trunkingowa oparta na MPO- zapewnia ścieżki migracji z 100G przez 400G do 800G bez hurtowej wymiany. Warianty z 8-włóknami i 16-włóknami odpowiadają bieżącym wymaganiom w zakresie optyki równoległej, natomiast konfiguracje z 24-włóknami zapewniają swobodę rozbudowy. Wstępnie zakończone zespoły skracają czas wdrażania w porównaniu z terminacją w terenie, a architektury oparte na kasetach upraszczają przenoszenie, dodawanie i zmiany w całym cyklu życia obiektu.
Wielowłóknowe złącze MPO nie tylko obsługuje dużą przepustowość. W przypadku równoległych wdrożeń optyki, które dominują w hiperskalowych i korporacyjnych centrach danych, pozostaje to jedyny praktyczny wybór interfejsu. Taka pozycja na rynku nie była przypadkowa. Trzy dekady udoskonaleń mechanicznych, rozwoju standardów i rozbudowy ekosystemu stworzyły infrastrukturę, której wzrost przepustowości raczej potwierdził, a nie przestarzał.
