Złącze MPOŚwiatłowód stanowi jedną z najbardziej znaczących zmian w infrastrukturze okablowania centrów danych w ciągu ostatnich dwóch dekad. Zdefiniowany zgodnie z międzynarodowymi standardami IEC 61754-7 i TIA-604-5 (FOCIS-5), wielowłóknowy interfejs Push-On konsoliduje od 8 do 72 pojedynczych włókien optycznych w jedną prostokątną ferrulę, umożliwiając równoległą architekturę transmisji, która byłaby fizycznie niemożliwa w przypadku starszych połączeń dupleksowych, takich jak LC lub SC. Technologia ta wywodzi się z opracowania przez firmę NTT w połowie lat 80. XX w. tulejki MT (przenoszonej mechanicznie) dla japońskich usług telefonicznych dla konsumentów, choć dopiero pojawienie się hiperskalowych centrów danych w 2000 r. umożliwiło MPO uzyskanie obecnej dominacji.
Mechaniczna rzeczywistość zakończeń-wielowłóknowych
Co sprawiaZłącze MPOświatłowodem szczególnie wymagającym z inżynierskiego punktu widzenia jest precyzja wymagana w przypadku wielu rdzeni światłowodowych jednocześnie. Nie mówimy tutaj o wyrównaniu dwóch końcówek włókien-mówimy o zapewnieniu, że 12, 16, 24 lub więcej włókien osiągnie właściwy kontakt fizyczny w granicach tolerancji mierzonych w mikronach. Norma IEC PAS 61755-3-31 określa parametry krytyczne, w tym kąt wypolerowania, wysokość wystawania włókien i maksymalną różnicę wysokości włókien we wszystkich włóknach w układzie.
Tutaj sprawy stają się interesujące. Aby osiągnąć docelową tłumienność wtrąceniową mniejszą lub równą 0,5 dB na połączenie, całkowite niewspółosiowość rdzenia światłowodu musi pozostać poniżej 1,6 μm. To mniej więcej 1/50 średnicy ludzkiego włosa. Dopuszczalna tolerancja układania w stosy dla pozycji włókien i kołków prowadzących? Około 0,8 μm na tuleję. Kiedy weźmiesz pod uwagę, że 12-włóknowy MPO ma potencjalny stos tolerancji-w każdym położeniu włókna, zaczynasz doceniać, dlaczego geometria powierzchni czołowej ma o wiele większe znaczenie niż w przypadku złączy simpleksowych.
Oznaczenia męskie/żeńskie w systemach światłowodowych złączy MPO powodują niekończące się zamieszanie dla osób nowych w tej technologii. Złącza męskie posiadają dwa kołki wyrównujące; samice mają odpowiednie otwory prowadzące. Wszystkie porty sprzętu MPO w przełącznikach i transiwerach są męskie. Oznacza to, że każdy kabel krosowy łączący się z aktywnym sprzętem musi być zakończony złączem żeńskim. Odwrócenie tego powoduje uszkodzenie włókien. Widziałem przeróbki całych instalacji bagażnika, ponieważ ktoś przy zamówieniu podał niewłaściwą płeć.
Dlaczego 12-włókno stało się rozwiązaniem domyślnym (i dlaczego to się zmienia)
Konfiguracja MPO z 12 włóknami zdominowała wczesne wdrożenia z prostego powodu: była dostosowana do architektur transceiverów 40G SR4 i wczesnych 100G SR4. Cztery linie nadają, cztery odbierają, teoretycznie pozostawiając cztery włókna niewykorzystane. Odpady niepokoiły architektów sieci i słusznie. Kiedy korzystasz z tysięcy takich łączy, niewykorzystane światłowód oznacza zmarnowany kapitał.
Zespoły światłowodowe złącza MPO z 8-włóknami okazały się wydajniejszą alternatywą dla zastosowań 40G i 100G. Te same szybkości transmisji danych, niższy koszt, zmniejszona tłumienność wtrąceniowa. Ale to nie koniec branży.. 16-Światłowodowe MPO obsługują obecnie transceivery 400G QSFP-DD i OSFP, podczas gdy konfiguracje 24-włóknowe są przeznaczone dla wdrożeń 800G z 8 pasami nadawczymi i 8 odbiorczymi o przepustowości 100 Gb/s każdy. Wzrost gęstości jest zdumiewający, jeśli weźmie się pod uwagę, że 24-włóknowe MPO zajmują zasadniczo tę samą powierzchnię fizyczną, co ich 12-włóknowe poprzedniki.
Jedna rzecz nie jest wystarczająco omawiana: większa liczba włókien znacznie utrudnia kontrolę geometrii. Problem różnicy wysokości włókien staje się znacznie trudniejszy do rozwiązania w przypadku 24 włókien w porównaniu z 12. Nawet niewielkie różnice w wysokości w układzie zwiększają ryzyko niepełnego oczyszczenia i niespójnego łączenia. To nie jest kwestia teoretyczna.-Technicy terenowi rutynowo borykają się z tym problemem w środowiskach hiperskalowych.
MTP kontra MPO: zamieszanie związane z brandingiem
Ludzie zamiennie wymieniają MTP i MPO, co technicznie nie jest złe, ale pomija ważny niuans. MTP jest zastrzeżonym znakiem towarowym firmy US Conec dotyczącym ulepszonego projektu złącza MPO. Obydwa są w pełni zgodne z tymi samymi normami IEC i TIA. Obydwa łączą się bez problemów. Jednak MTP zawiera kilka udoskonaleń inżynieryjnych, które poprawiają wydajność optyczną i mechaniczną: węższe tolerancje, lepsze wyrównanie, bardziej spójne charakterystyki tłumienności wtrąceniowej.
W większości zastosowań w centrach danych standardowe złącze światłowodowe MPO działa odpowiednio. MTP zarabia na swoich wyższych cenach na ultra-wysokiej-systemach-łączach 400G i 800G, gdzie budżet strat jest znikomy. Kiedy pracujesz z całkowitym budżetem łącza wynoszącym 1,5 dB, a margines-nadawczo-odbiorczy-nadawczo-odbiornika wynosi może 0,7 dB, jakość złącza przestaje być-przyjemna.
Firma US Conec oferuje również złącza MTP Elite, które zmniejszają tłumienie wtrąceniowe nawet o 50% w porównaniu ze standardowymi złączami MTP. Brzmi to jak marketingowa hiperbola, dopóki ich nie przetestujesz. Elitarne-komponenty niezmiennie osiągają poziom poniżej 0,25 dB na złącze-, co zbliża się do tego, co jeszcze kilka lat temu uznawano za wyjątkową wydajność w przypadku jednowłóknowych złączy LC-.
Zarządzanie polaryzacją w systemach MPO
Polaryzacja w sieciach optycznych oznacza zapewnienie, że każde włókno transmisyjne prawidłowo odpowiada swojemu odpowiednikowi odbiorczemu. W przypadku połączeń dupleksowych LC-zamiana włókien jest banalnie prosta, jeśli łącze nie działa. Światłowód złącza MPO sprawia, że zarządzanie polaryzacją jest znacznie bardziej złożone, ponieważ pozycje włókien są stałe w tulejce. Nie można po prostu przesunąć światłowodu, jeśli coś jest nie tak.
TIA-568 definiuje trzy metody polaryzacji: typ A (prosty-), typ B (krzyżowy-) i typ C (odwrócenie pary). Typ A prowadzi włókno 1 na jednym końcu do włókna 1 na drugim końcu, z orientacją klucz w górę/klucz w dół. Typ B krzyżuje włókna, więc pozycja 1 łączy się z pozycją 12, pozycja 2 z pozycją 11 i tak dalej. Przerzutniki-typu C łączą pary – włókno 1 z włóknem 2, włókno 3 z włóknem 4.
W przypadku większości zastosowań optyki równoległej branża przesunęła się w stronę typu B, ponieważ upraszcza to łącza między urządzeniami nadawczo-odbiorczymi. Jednak starsze instalacje korzystające ze środowisk typu A lub mieszanych powodują ciągłe problemy. Niedawno w ANSI/TIA-568.3-E wprowadzono uniwersalne metody polaryzacji U1 i U2, mające na celu usprawnienie przyszłych instalacji. Czas pokaże, czy faktycznie zmniejszą one zamieszanie w praktyce.
Co niepokoi wielu techników: nie można zweryfikować polaryzacji MPO za pomocą prostego wizualnego lokalizatora uszkodzeń, tak jak w przypadku włókien duplex. VFL pokaże przechodzące światło, ale nie potwierdzi, że mapowanie jest prawidłowe we wszystkich pozycjach włókien. Weryfikacja prawidłowej polaryzacji wymaga albo specjalistycznego testera MPO, albo metodycznej kontroli ciągłości przy użyciu-przewodów rozwierających.
Testowanie tłumienności wtrąceniowej: bardziej skomplikowane niż myślisz
Testowanie światłowodu MPO stwarza wyzwania, których nie ma w przypadku złączy jednowłóknowych. Zespół MPO składający się z 12- włókien wymaga 12 indywidualnych pomiarów tłumienności wtrąceniowej plus tłumienie odbiciowe na każdym kanale. Daje to potencjalnie 96 pomiarów dla pojedynczego kabla, jeśli uwzględni się oba kierunki. Automatyzacja tego procesu nie jest opcjonalna — jest konieczna dla uzyskania rozsądnej przepustowości.
Na uwagę zasługują same specyfikacje strat. Zgodnie z normą EIA/TIA 568 złącza MPO mogą mieć maksymalną tłumienność wtrąceniową wynoszącą 0,75 dB-znacznie wyższą niż 0,3 dB typowo określone dla-polerowanych klejowo złączy simpleksowych. Komponenty-elitarnej klasy obniżają ten poziom do 0,35 dB lub więcej. Przy obliczaniu budżetów na utratę łączy różnice te nakładają się na wiele punktów połączenia.
Jedna subtelność testowania, która przyciąga ludzi: metoda referencyjna ma ogromne znaczenie. Metoda referencyjna z trzema-kablami (przewód uruchamiający, przewód odniesienia, przewód odbiorczy) obejmuje dwa interfejsy złączy w zerowym punkcie odniesienia. Podczas testowania testowanego urządzenia te połączenia nie są wliczane do wyniku pomiaru. Użyj innej metody referencyjnej, a Twoje liczby się zmienią. Dokumentacja musi określać, które podejście referencyjne zostało zastosowane, w przeciwnym razie dane testowe staną się bezwartościowe dla porównania.
Specyfikacje strat powrotnych różnią się także w zależności od typu polskiego. Polerowanie UPC (ultrafizyczny kontakt) zwykle osiąga około -straty odbiciowej 50 dB-wystarczającej dla większości zastosowań wielomodowych. Polerowanie APC (anged Physical Contact) osiąga -60 dB lub więcej, co jest krytyczne w zastosowaniach jednomodowych i systemach DWDM, gdzie odbicia wsteczne powodują mierzalny spadek wydajności. Nie można łączyć złączy UPC i APC bez uszkodzenia obu.
Zastosowania w centrach danych: kable miejskie i konfiguracje rozłączeń
Podstawowym przypadkiem zastosowania światłowodu ze złączem MPO w centrach danych jest-zakończone fabrycznie okablowanie szkieletowe. Zamiast ciągnąć pojedyncze kable dupleksowe i kończyć je na-miejscu-pracochłonnym-procesie charakteryzującym się znaczną zmiennością jakości-instalujesz-fabrycznie zakończoną magistralę MPO. Czas wdrożenia drastycznie się skraca. Poprawia się zarządzanie kablami. Zmniejsza się natężenie ruchu na szlakach.
W panelach krosowych te łącza MPO zazwyczaj przechodzą na tryb dupleksowy LC za pośrednictwem kaset lub hybrydowych kabli krosowych-wentylatorowych. Łącze 12-włóknowe staje się 6 dupleksowymi połączeniami LC. Łącze 24-włóknowe daje 12. Rozwiązanie kasetowe zapewnia czystszą organizację szafy; Kable typu fan-out zapewniają większą elastyczność w przypadku bezpośredniego podłączania sprzętu.
W przypadku zastosowań z optyką równoległą-40G SR4, 100G SR4, 400G SR8 – złącze MPO łączy się bezpośrednio z transiwerem. Żadnego przejścia na LC. Tutaj technologia naprawdę błyszczy: pojedynczy 12-włóknowy MPO zastępuje 8 oddzielnych złączy LC w łączu 40G. Oszczędność miejsca w przypadku wdrożeń przełączników o dużej gęstości jest znaczna.
Na osobną wzmiankę zasługują aplikacje typu breakout. Pojedynczy port przełącznika 400G QSFP-DD może łączyć się z czterema serwerami 100G za pomocą kabla rozdzielającego MPO-do-LC. Maksymalizuje to kosztowne wykorzystanie portu przełącznika, jednocześnie obsługując serwery, które nie obsługują jeszcze natywnej sieci 400G. Ekonomia często uzasadnia dodatkową złożoność kabla.
Przejście na technologię 400G/800G i nie tylko
Obecna ewolucja włókien złącza MPO jest prawie w całości napędzana przez 400G i pojawiające się wymagania 800G.. 400G SR8 wykorzystuje 8 włókien w każdym kierunku, zwykle wdrażanych z 16-włókien MPO. 800G ponownie podwaja tę gęstość. Plan działania dotyczący transceiverów coraz częściej zakłada transmisję równoległą opartą na MPO jako domyślną metodę wzajemnych połączeń.
Rośnie także liczba aplikacji MPO-w trybie jednomodowym, szczególnie w przypadku wariantów 400G o-większym zasięgu, takich jak FR4 i DR4. Tryb pojedynczy- wiąże się z własnymi wyzwaniami: większymi tolerancjami wyrównania, wyższymi kosztami złączy i preferowaniem polerowania APC w celu minimalizacji odbić. Wyższa cena w porównaniu z wielomodowymi zespołami MPO pozostaje znaczna, co ogranicza zastosowanie w zastosowaniach, w których wystarczający jest zasięg wielomodowy.
Patrząc dalej w przyszłość,-optyka spakowana i-optyka pokładowa mają na celu przybliżenie komponentów fotonicznych do krzemu przełącznika. Może to zmienić wymagania dotyczące wzajemnych połączeń na poziomie chipa, ale okablowanie-do-szafy i rzędów-do-rzędów będzie w dalszym ciągu w dużej mierze opierać się na światłowodach ze złączem MPO. Korzyści z gęstości są po prostu zbyt znaczące, aby je porzucić.
Względy praktyczne: czyszczenie, kontrola i obsługa
Zanieczyszczenie-twarzy końcowej powoduje więcej awarii MPO niż jakikolwiek inny czynnik. Pojedyncza cząsteczka kurzu o wielkości 1 mikrona lub większej może wymiernie pogorszyć jakość sygnału. W przeciwieństwie do złączy simpleksowych, w przypadku których kontrola i czyszczenie jest proste, złącze światłowodowe MPO wymaga specjalistycznych mikroskopów i sprzętu czyszczącego zaprojektowanego dla formatu tulejek wielowłóknowych.
Protokół czyszczenia ma większe znaczenie, niż większość ludzi zdaje sobie sprawę. W przypadku lekkich zabrudzeń pomocne jest czyszczenie na sucho za pomocą-niestrzępiących się chusteczek. Silne zanieczyszczenia mogą wymagać czyszczenia na mokro alkoholem izopropylowym, chociaż wiąże się to z ryzykiem, że-cząsteczki staną się bardziej mobilne na mokrych powierzchniach i mogą zarysować włókna, jeśli nie zostaną odpowiednio wysuszone. Niektórzy technicy preferują wkłady czyszczące zaprojektowane specjalnie do tulejek MPO/MTP.
Norma IEC 61300-3-35 definiuje szczegółowe kryteria klasyfikacji czystości na potrzeby kontroli powierzchni czołowej światłowodu. Norma eliminuje subiektywność przy określaniu wyniku pozytywnego/negatywnego, badaniu defektów w rdzeniu, płaszczu, warstwie kleju i strefach styku. Przestrzeganie tego standardu w zakresie kontroli przychodzącej i weryfikacji poinstalacyjnej eliminuje wiele sporów dotyczących jakości złączy.
Obchodź się z kablami MPO z większą ostrożnością niż w przypadku standardowych kabli krosowych. Tuleja wielowłóknowa jest z natury bardziej delikatna, a uszkodzone kołki prowadzące lub otwory prowadzące będą powodować problemy z wyrównaniem wszystkich włókien w złączu. Zatyczki przeciwpyłowe należy pozostawić założone aż do momentu podłączenia. Przechowuj zespoły w czystym, chronionym środowisku. Te podstawowe praktyki zapobiegają większości awarii w terenie.
Dokonanie właściwego wyboru
Wybór odpowiedniego światłowodu złącza MPO do konkretnego zastosowania wymaga dopasowania liczby włókien do wymagań transiwera, wybrania prawidłowego rodzaju polerowania dla trybu światłowodu i prawidłowego określenia płci dla przebiegu kabla. Błędy w zaopatrzeniu w którymkolwiek z tych obszarów powodują-niefunkcjonalne linki lub marnowanie zasobów.
W przypadku nowych wdrożeń obsługujących 100G i więcej, konfiguracje MPO z 8 i 16 włóknami zazwyczaj oferują lepsze wykorzystanie włókien niż dotychczasowy format 12 włókien. W przypadku 400G SR8 oczywistym wyborem jest 16 włókien. W przypadku sieci 800G 24 włókna zapewniają najwyższą gęstość, choć zgodność infrastruktury wymaga weryfikacji.
Decyzja o wyborze trybu wielomodowego lub jedno-zależy przede wszystkim od odległości. Światłowód OM4 obsługuje prędkość 100G SR4 do 100 metrów-wystarczającą dla większości łączy- wewnątrz budynków. Wszystko dłuższe zazwyczaj wymaga-trybu pojedynczego, co wiąże się z dodatkowymi kosztami złączy i transiwerów.
Optymalizacja kosztów we wdrożeniach światłowodów MPO wynika z-odpowiedniego doboru komponentów do rzeczywistych wymagań. Nadmierne specyfikowanie złączy-elitarnej klasy do zastosowań z wygodnym budżetem strat powoduje marnowanie pieniędzy. Niedoszacowanie w przypadku-ograniczonych budżetów łączy 400G/800G powoduje problemy operacyjne. Zrozumienie obliczeń strat łącza dla konkretnej topologii pomaga w wyborze odpowiedniego komponentu.
