Adapter MPO: wydajność i niezawodność

TheAdapter MPOdziała jako pasywny interfejs dopasowujący, umożliwiający łączenie dwóch złączy MPO w infrastrukturze światłowodowej-o dużej gęstości. W przeciwieństwie do rozwiązań jednowłóknowych-systemy MPO wymagają wyjątkowo wąskich tolerancji mechanicznych-mówimy o precyzji na poziomie mikronów-w 12, 24, a nawet 32 kanałach światłowodowych jednocześnie. Wewnętrzny mechanizm tulejowy adaptera musi utrzymywać dokładność pozycjonowania w granicach ±0,5 μm, aby osiągnąć akceptowalne wartości tłumienności wtrąceniowej, zwykle poniżej 0,35 dB w zastosowaniach jednomodowych. Wymóg ten staje się wykładniczo trudniejszy w miarę wzrostu liczby kanałów.

Oto czego większość arkuszy specyfikacji nie powie: związek pomiędzy przesunięciem bocznym a stratą optyczną nie jest liniowy. Przemieszczenie boczne o 0,5 μm może spowodować akceptowalną stratę 0,1 dB.-. Zwiększ to do 1,0 μm i nagle uzyskasz 0,4 dB. Podwoić to ponownie do 2,0 μm? Teraz patrzysz na 1,5 dB, co w zasadzie zabija budżet łącza dla każdej rozsądnej odległości transmisji.

Mechanizm kołka prowadzącego wykonuje tutaj ciężkie prace. Dwa precyzyjne kołki (średnica 0,70 mm, tolerancja ± 0,001 mm) na jednym złączu pasują do odpowiednich otworów na przeciwległym złączu. Tuleja wciągana prowadzi to połączenie. Brzmi dość prosto.

To nie jest.

Luz między kołkiem- a- otworem wynosi około 0,01-0,012 mm. Zbyt ciasne i wkładanie staje się problematyczne — użytkownicy wymuszają połączenie, wyginają się kołki, a powierzchnie czołowe zderzają się ze sobą. Zbyt luźne i dwanaście włókien nigdy nie układa się prawidłowo. Każde pojedyncze wydarzenie godowe podkreśla ten interfejs.

Parametr	Wymaganie wielomodowe	Wymaganie jednomodowe
Maksymalna IL	Mniejszy lub równy 0,25 dB	Mniejszy lub równy 0,35 dB
Powtarzalność	Mniejsze lub równe 0,1 dB	Mniejsze lub równe 0,1 dB
Trwałość (500 cykli)	ΔIL Mniejszy lub równy 0,2 dB	ΔIL Mniejszy lub równy 0,2 dB

Źródła strat dzielą się na trzy kategorie. Odbicie Fresnela w szczelinie powietrznej pomiędzy powierzchniami czołowymi-nieunikniona fizyka. Rozbieżność wiązki w tym samym problemie-geometrii szczeliny. Oraz niewspółosiowość we wszystkich trzech osiach: poprzecznej, wzdłużnej i kątowej.

Dominuje przesunięcie boczne. W przypadku światłowodu jednomodowego o średnicy pola modowego 9,2 μm rdzeń zapewnia zasadniczo zerowy margines błędu. Rdzeń wielomodowy o grubości 50 μm jest bardziej wyrozumiały, co wyjaśnia bardziej rygorystyczną specyfikację IL dla systemów MM pomimo pozornie sprzecznej logiki.

MPO Adapter

Strata odbiciowa informuje, ile światła odbija się z powrotem w kierunku źródła. W przypadku standardowego polerowania komputera PC (kontakt fizyczny) uzyskasz około 20 dB-wystarczające dla wielomodowych łączy danych. UPC podnosi ten poziom do 45 dB dzięki lepszemu wykończeniu powierzchni. APC, z powierzchnią czołową nachyloną pod kątem 8 stopni, osiąga poziom 55 dB lub lepszy, kierując całkowicie odbicia od rdzenia światłowodu.

Problem z APC: nie można łączyć złączy APC z adapterami PC/UPC. Niedopasowanie kąta niszczy obie powierzchnie czołowe. Widziałem zniszczone całe panele krosowe, ponieważ ktoś chwycił za niewłaściwy kabel połączeniowy. Kodowanie kolorami nie ma powodu:-zielony dla APC, niebieski dla UPC-ale błędy zdarzają się w ciemnych centrach danych o 2 w nocy.

GR-1435-CORE firmy Telcordia pozostaje punktem odniesienia w branży. Bateria środowiskowa obejmuje

Cykl temperaturowy:

-40 stopni do +75 stopni, 21 pełnych cykli. Różnice w rozszerzalności cieplnej pomiędzy tuleją z brązu fosforowego, obudową PBT i włóknami szklanymi powodują naprężenia wewnętrzne. Adaptery muszą przez cały czas utrzymywać zmianę poziomu IL poniżej 0,3 dB.

Wilgotne ciepło:

75 stopni przy wilgotności względnej 90% przez 336-504 godzin. Ten test pozwala wykryć nieodpowiedni dobór materiału szybciej niż cokolwiek innego. Tanie polimery pochłaniają wilgoć, pęcznieją i tracą stabilność wymiarową.

Wstrząs mechaniczny:

Przyspieszenie 100 g, czas trwania 6 ms, pięć wstrząsów na oś. Symuluje upuszczenie i nieostrożne obchodzenie się podczas instalacji.

Test wibracji (10-55 Hz, amplituda 1,5 mm) jest często pomijany. Jednak w przypadku adapterów montowanych w szafkach przydrożnych lub w środowiskach przemysłowych zmęczenie wibracyjne powoduje więcej awarii w terenie niż ekstremalne temperatury.

Cząstka o wielkości 1 μm osadzona na rdzeniu światłowodu jednomodowego blokuje około 1% ścieżki optycznej. Nie brzmi to katastrofalnie, dopóki nie zdasz sobie sprawy, że przekłada się to na stratę w przybliżeniu 0,1 dB-na zanieczyszczone włókno. Pomnóż przez dwanaście kanałów, dodaj efekty starzenia się złącza, a Twój adapter „maks. 0,35 dB” nagle osiągnie wartość 0,8 dB.

Cząsteczki o średnicy większej niż 9 μm-mniej więcej średnicy rdzenia jednomodowego-mogą spowodować całkowitą awarię kanału.

IEC 61300-3-35 definiuje strefy kontroli z określonymi tolerancjami defektów

Strefa A (rdzeń, 0-25μm): Dopuszczalne zero wad. Nic. Pojedyncza rysa powoduje uszkodzenie złącza.

Strefa B (okładzina, 25-120μm): Brak zadrapań Większych lub równych 3μm, bez zanieczyszczeń Większych lub równych 2μm

Strefa C (klej, 120-130μm): Nieznacznie złagodzone limity

Strefa D (kontakt, 130μm+): Brak wad przekraczających 10 μm

Protokół czyszczenia ma ogromne znaczenie. Najpierw wytrzyj do sucha, używając-niestrzępiącej się szmatki lub specjalistycznych patyczków czyszczących MPO. Jeżeli zanieczyszczenie nie ustępuje, należy zastosować oszczędnie 99% IPA, następnie wytrzeć do sucha i ponownie-skontrolować. Nigdy nie wkładaj złącza bez sprawdzenia czystości powierzchni czołowej. Wewnętrzna tuleja adaptera z czasem gromadzi zanieczyszczenia i przenosi je do każdego przechodzącego złącza.

Istnieją trzy standardowe metody polaryzacji, a ich mieszanie powoduje awarie łączy, które są frustrująco trudne do zdiagnozowania

Typ A (od klucza-do klucza-w górę): Proste-mapowanie włókien. Pozycja 1 łączy się z pozycją 1.

Typ B (klawisz-w górę do klawisza-w dół): Pozycje włókien odwracają się. Pozycja 1 łączy się z pozycją 12. Najczęściej spotykana w kablach magistrali centrum danych.

Typ C:-mądre odwracanie-par sąsiadujących ze sobą par włókien zamienia miejscami.

Adapter musi odpowiadać polaryzacji systemu. Adapter typu A w systemie typu B oznacza, że włókna transmisyjne łączą się z niewłaściwymi portami odbiorczymi na drugim końcu. Protokoły Ethernet nie dbają o to; łącze nie działa, kropka.

W przypadku transceiverów 40G SR4 i 100G SR4 wykorzystujących osiem włókien, nieużywane pozycje (5-8 w układzie 12-włóknowym) czasami powodują zamieszanie. Układ pinów transceivera, a nie adaptera, określa, które włókna przenoszą ruch.

Obudowy adapterów są dostępne w dwóch wersjach: z tworzywa termoplastycznego (PBT, PPS) lub-odlewanego ciśnieniowo stopu cynku.

Obudowy z tworzyw sztucznych dominują we wdrożeniach centrów danych. Niższy koszt, mniejsza waga, odpowiednia do kontrolowanych środowisk. PBT zapewnia dobrą odporność chemiczną i stabilność wymiarową przy pracy ciągłej do 60 stopni.

Obudowy metalowe mają sens w przypadku telekomunikacji poza zakładami telekomunikacyjnymi, instalacjami przemysłowymi i wszędzie tam, gdzie liczy się ekranowanie EMI. Masa zapewnia także lepsze tłumienie drgań. Wada: koszt jest mniej więcej dwukrotnie większy, a korozja staje się problemem w środowiskach przybrzeżnych lub w środowiskach o wysokim-zanieczyszczeniu.

Wewnętrzna tuleja wyrównująca jest prawie zawsze wykonana z brązu fosforowego i niklowana. Tulejki ceramiczne są przeznaczone do zastosowań ultra-wysoko-precyzyjnych, ale rzadko uzasadniają to wyższą cenę za użycie adaptera. Tuleja wykazuje mniejsze zużycie niż tulejki tulejkowe złącza, ponieważ kieruje jedynie początkowym połączeniem, a nie zapewnia ciągłe wyrównanie.

Rzeczywista trwałość-dopasowuje się do krzywizny wanny. Początkowe zdarzenia krycia mogą wykazywać nieco podwyższoną stratę w miarę polerowania powierzchni. Strata stabilizuje się przez kilkaset cykli. Powyżej 500-700 cykli nagromadzenie zużycia powoduje stopniową degradację.

Specyfikacje producenta twierdzące, że trwałość cykli wynosi 1000+, nie kłamią, ale drobny druk ma znaczenie. „Trwałość” zazwyczaj oznacza, że adapter nie uległ uszkodzeniu mechanicznemu-, nadal się zatrzaskuje, a złącza są nadal podłączone. To, czy nadal spełnia specyfikacje optyczne, to osobna kwestia.

W przypadku stanowisk panelu krosowego, na których występuje codzienna aktywność, budżet na wymianę adaptera co 2-3 lata. Połączenia międzymiastowe dotknięte raz podczas instalacji działają zasadniczo na zawsze.

W przypadku hiperskalowych centrów danych wyposażonych w optykę 100G/400G SR:

12-włóknowy lub 24-włóknowy MPO
Polaryzacja typu B (sprawdzić z projektem instalacji okablowania)
Niski-stopień tłumienia: IL mniejszy lub równy 0,35 dB
Dopuszczalna obudowa z tworzywa sztucznego
Wysoka liczba cykli, jeśli jest używana w pokojach-spotkań ze mną

Do zastosowań w transporcie telekomunikacyjnym:

Jednomodowy APC, gdzie liczy się utrata sygnału zwrotnego
Rozszerzony zakres temperatur (nominalnie od -40 stopni do +85 stopni)
Obudowa metalowa do instalacji zewnętrznych
Rozważ opcje o stopniu ochrony-IP w celu uszczelnienia środowiska

W przypadku sieci kampusowych przedsiębiorstw:

Standardowa klasa handlowa jest zazwyczaj wystarczająca
Skoncentruj się na właściwym etykietowaniu i zarządzaniu polaryzacją
Zapasowe adaptery umożliwiające szybką wymianę

Gdy tłumienność wtrąceniowa przekracza specyfikacje:

Najpierw wyczyść wszystko. Obie powierzchnie czołowe złącza i powierzchnie wewnętrzne adaptera. Używaj odpowiednich narzędzi czyszczących MPO-geometria uniemożliwia działanie standardowych metod czyszczenia LC/SC.

Po drugie, sprawdź pod powiększeniem co najmniej. 200x, preferowane 400x. Poszukaj zadrapań na rdzeniach światłowodowych, osadzonych zanieczyszczeń, odprysków na granicy światłowodu-z-ferrulą.

Po trzecie, wypróbuj znany-dobry kabel referencyjny przez podejrzany adapter. Jeśli test kabla referencyjnego przebiegnie pomyślnie, problem dotyczy oryginalnego kabla. Jeśli kabel referencyjny również wykazuje duże straty, adapter wymaga wymiany.

Wysoka strata odbiciowa (oznaczająca niską moc odbitą) w systemie APC zwykle wskazuje na zanieczyszczenie lub problem z geometrią powierzchni czołowej.-Kąt 8 stopni uległ pogorszeniu w wyniku powtarzającego się łączenia lub uszkodzenia fizycznego.

Przerywane połączenia prawie zawsze wynikają z problemów mechanicznych: zużytych mechanizmów zatrzaskowych, pękniętych obudów lub wygiętych kołków prowadzących na złączu (ściśle rzecz biorąc, nie adaptera, ale obwiniany jest adapter).

Norma IEC 61754-7 definiuje interfejs MPO w sposób mechaniczny. Wymiary, tolerancje, materiały – wszystko, co potrzebne do współdziałania producentów.
Norma IEC 61753-1 obejmuje wymagania eksploatacyjne w różnych warunkach środowiskowych. To tutaj znajdują się parametry temperatury, wilgotności i testów mechanicznych.
TIA-604-5 (FOCIS 5) zapewnia odpowiednik w Ameryce Północnej, z pewnymi różnicami parametrów, które czasami powodują zamieszanie podczas mieszania komponentów od różnych dostawców regionalnych.
GR-1435-CORE firmy Telcordia dodaje wymagania dotyczące niezawodności specyficzne dla telekomunikacji, wykraczające poza linię bazową IEC.
Klasyfikacje klas (A, B, C) powstały jako sposób na segregację wyników produkcji według strat. Klasa A (mniejsza lub równa 0,35 dB) wymaga wyższej ceny, ale zapewnia odpowiednią marżę łącza. Stopień B (mniejszy lub równy 0,75 dB) działa w przypadku krótszych łączy lub systemów z zapasowym marginesem. Klasa C istnieje, ale jej występowanie we wdrożeniach produkcyjnych sugeruje problemy z zaopatrzeniem.

32-fiber MPO connectors

Trend w kierunku napędów Ethernet 400G i 800G wymaga stosowania złączy MPO. 32-światłowodowych o większej liczbie włókien, ale dostępność adapterów pozostaje ograniczona w porównaniu z wersjami 12- i 24-włóknowymi. Mechaniczna złożoność ustawiania 32 włókien z precyzją na poziomie mikrona w różnych zakresach temperatur zwiększa możliwości produkcyjne.

Niektórzy dostawcy promują złącza MPO-do instalowania na miejscu, zmniejszając zależność od-zakończonych fabrycznie kabli miejskich. Rola adaptera pozostaje niezmieniona, ale różnice w jakości złączy zakończonych polem- stwarzają nowe wyzwania dla spójnej wydajności systemu.

Optyka równoległa (SR4, SR8) stale się rozwija, ale branża bada również rozwiązania jednowłóknowe o dużej szybkości-wykorzystujące zaawansowaną modulację. Jeśli pojedyncza-lambda transmisji 800G stanie się praktyczna, przewaga MPO w zakresie gęstości zmniejszy się,-choć nie na tyle, aby zagrozić jego pozycji w architekturach okablowania strukturalnego.

Integracja RFID lub podobnego śledzenia w zespołach adapterów umożliwia zautomatyzowane zarządzanie zasobami. Przydatne dla operatorów hiperskali zarządzających milionami połączeń światłowodowych; przesada w przypadku mniejszych wdrożeń.

Podstawowa fizyka ułożenia włókien nie ulega zmianie. Bez względu na formę, MPO stanie przed identycznymi wyzwaniami: precyzja na poziomie mikrona-, wrażliwość na zanieczyszczenia oraz napięcie między gęstością a niezawodnością. Obecna technologia MPO stanowi dojrzałe, dobrze-zrozumione rozwiązanie, które działa-pod warunkiem przestrzegania jej wymagań dotyczących czystości, właściwych procedur łączenia i okresowych kontroli.