Как работают магистральные кабели MPO?

 

Мульти-Fiber Push-магистральные кабели представляют собой фундаментальный сдвиг в области высокой-плотностиоптоволокновозможность подключения, объединяя то, что раньше требовало десятков отдельных оконечных устройств, в единый предварительно-собранный интерфейс. В этих сборках с заводской-заделкой используютсяРазъемы МПО-механические корпуса, способные выравнивать 8, 12, 24 или даже 72 отдельных оптических волокна с суб-микронной точностью-для создания магистральных связей между патч-панелями, кассетами и активным сетевым оборудованием. Принцип работы основан на параллельной оптической передаче: вместо отправки данных через одну пару волокон магистральные архитектуры MPO распределяют сигналы одновременно по нескольким оптоволоконным линиям, обеспечивая совокупную пропускную способность, масштабируемую от 40 гигабит в секунду до 400 Гбит/с и выше.

Но вот тут-то все становится интереснее-и, честно говоря, большинство людей начинают чесать затылки.

Сам разъем: больше, чем просто вилка

Корпус разъема MPO выглядит обманчиво просто. Прямоугольная пластиковая оболочка размером примерно с ноготь большого пальца и с плоской поверхностью. Однако посмотрите на него под увеличением, и вы увидите от 8 до 72 торцевых-волоконных поверхностей, расположенных точными рядами. Вариант с 12-волокнами остается рабочей лошадкой корпоративных центров обработки данных-четыре линии передачи, четыре линии приема и четыре темных волокна, которые абсолютно ничего не делают. Да, вы правильно прочитали. Во многих приложениях 40G и 100G с коротким радиусом действия треть волокон остается неиспользованной. Это результат развития стандарта разъемов, и он сводит с ума некоторых инженеров.

Торговая марка MTP американской компании Conec,-которая, как вы слышите, используется как взаимозаменяемая с MPO, хотя технически MTP — это версия премиум-класса,-представила несколько механических усовершенствований, важных в производственной среде. Съемные направляющие штифты. Сменная полярность. Подпружиненная-феррула, обеспечивающая постоянный физический контакт, даже когда колебания температуры окружающей среды вызывают тепловое расширение. Это не маркетинговая чепуха. Когда вы имеете дело с бюджетом оптических возвратных потерь, измеряемым десятыми долями децибела, механическая стабильность становится решающим фактором-или-сложным фактором.

Полярность: та часть, которая всех сбивает с толку

Хорошо, давайте поговорим о слоне в комнате. Управление полярностью в системах MPO приводит к большему количеству заявок на устранение неполадок и гневных телефонных звонков, чем, вероятно, любой другой аспект оптоволоконной инфраструктуры. Основная проблема обманчиво проста: передатчик на одном конце должен достичь приемника на другом. В традиционном дуплексном патче LC вы просто пересекаете волокна. Сделанный.

С 12 или 24 волокнами, запихнутыми в один интерфейс? Это быстро усложняется.

TIA-568 определяет три метода, и, честно говоря, метод B оказался путем наименьшего сопротивления для большинства новых развертываний. Вот разбивка:

Метод A (кабель типа A)

Прямое-сопоставление волокон. Позиция 1 соединяется с Позицией 1 на дальнем конце. Клавиша-вверх с одной стороны, клавиша-вниз с другой. Звучит логично, правда? Подвох: вам нужен дуплексный патч-корд от A-до-в одной точке завершения, чтобы изменить соотношение Tx/Rx. Некоторые специалисты об этом забывают. Они часами устраняют неполадки «мертвого» канала, который на самом деле просто посылает свет на другой передатчик.

Метод B (кабель типа B)

Ориентация-ключевой-вверх, с обратным расположением волокон от конца-к-концу. Позиция 1 подключается к позиции 12. Позиция 2 подключается к позиции 11. Стандартные дуплексные патчи от A-до-B работают на обоих концах-специальные патч-корды не требуются. Вот почему большинство архитекторов центров обработки данных при развертывании с нуля по умолчанию используют метод Б. Упрощенная инвентаризация, меньше ошибок.

Метод С

Пары перевернулись внутри багажника. Позиция 1 переходит к 2, позиция 2 переходит к 1 и так далее по массиву. Отлично работает для дуплексных магистральных приложений. Ломается полностью для параллельной оптики. Не рекомендуется для новых установок-по сути это устаревшая версия.

Слово из опыта:промаркируйте магистральные кабели. Отметьте тип полярности. Если нужно, напишите это на оболочке кабеля маркером. В будущем-вы, в 2 часа ночи устраняя неисправную ссылку, будете благодарны.

Мужчина, женщина и почему это важно

Каждый разъем MPO имеет либо вилку (с направляющими штырями), либо розетку (с розетками для штырей). Это не произвольно. Направляющие штифты-два прецизионно обработанных-металлических штифта, выступающие из лицевой поверхности разъема-, фактически выравнивают массив волокон, когда два разъема сопрягаются. Без них у вас было бы 12 или 24 волокна, пытающихся случайно найти своих партнеров. Допуски измеряются в микронах. Человеческий волос имеет толщину примерно 70 микрон. Требуемая здесь точность позиционирования меньше 1.

В интерфейсах активного оборудования-трансиверов QSFP+, модулей QSFP28, портов QSFP-DD- обычно используются штекерные разъемы. Контакты находятся внутри трансивера. Это означает, что ваши патч-корды и окончания магистрального кабеля на стороне оборудованиядолжна быть женщина. Подключите штекер к порту приемопередатчика, и вы погнете контакты, повредите наконечники и потенциально разрушите оптику стоимостью 400 долларов.

Я видел, как это произошло. Не раз.

Передача сигнала: что происходит на самом деле

Когда трансивер 100GBASE-SR4 запускается, он не передает 100 гигабит через один лазер. Он использует четыре параллельных канала 25G, каждый из которых имеет собственный VCSEL (лазер с вертикальным-поверхностным излучением-резонатором) и собственное оптоволокно. Разъем MPO служит точкой агрегации. Четыре передающих волокна передают исходящие данные. Четыре принимающих волокна обрабатывают входящий трафик. В 12-волоконном интерфейсе MPO-12 четыре волокна остаются совершенно неиспользуемыми: позиции 1, 4, 9 и 12 в типичной реализации.

400G SR8 идет еще дальше. Восемь линий передачи. Восемь приемных полос. Теперь вам нужны все 16 волокон разъема MPO-16 или два разъема MPO-12. Инженерные компромиссы здесь связаны с перекосом полос — разницей во времени между параллельными путями сигнала. Если одно волокно немного длиннее соседних, данные поступают несинхронизировано. Приемная схема трансивера может компенсировать это, но только в определенных пределах. Именно по этой причине магистральные кабели заводской сборки измеряют и подбирают длину волокон.

Вот почему заделка разъемов MPO в полевых условиях остается редкостью за пределами специализированных приложений. Допуски на выравнивание, требования к чистоте и затраты на тестирование делают пред-заводскую предварительную заделку экономически разумным выбором почти для каждого развертывания.

Многомодовый и одномодовый-режим: расстояние решает все

Многомодовые магистральные кабели-с морской оболочкой, оптоволокно OM3/OM4/OM5-преобладают в межкомпонентных соединениях центров обработки данных с коротким-протяжением. Цифры: OM4 поддерживает 100G-SR4 на расстоянии до 100 метров. OM5 расширяет диапазон 100G-SWDM4 до 150 метров и позволяет использовать приемы мультиплексирования с разделением по длине волны, которые эффективно удваивают пропускную способность без использования большего количества оптоволокна. Более крупный 50-микронный сердечник упрощает выравнивание разъемов. Подходит для плотных патч-панелей, где технические специалисты постоянно меняют кабели.

Одномодовые-магистральные линии MPO-желтая оболочка, оптоволокно OS2-появляются на сцене, когда расстояния выходят за пределы физических возможностей многомодового соединения или когда бюджет канала требует меньших вносимых потерь, чем может обеспечить многомодовый режим. Мы говорим о магистральных магистралях кампуса, подключениях к городским сетям и о любых маршрутах, где вам нужна стабильная производительность на километрах, а не на метрах. Диаметр ядра 9-микронов усложняет задачу. Допуск выравнивания снижается в пять раз. Чистота торцевой поверхности становится абсолютно критической. Одна частица пыли может перекрыть все ядро.

Большинству корпоративных сетей не требуется однорежимный-MPO. Но если ваш архитектор предполагает это, вероятно, на это есть веская причина. Задавайте вопросы.

Магистральные кабели против коммутационных кабелей

Магистральные кабели заканчиваются разъемами MPO на обоих концах. Они образуют постоянные магистральные связи-патч-панель к патч-панели, кассета к кассете. Вся сборка из нескольких-волокон остается связанной по всей длине. Установка быстрая. Выдергиваем кабель, защелкиваем разъемы, идем дальше. Изменения происходят на передней панели патч-панели с использованием отдельных дуплексных патч-кордов.

Отводные кабели (разветвленные кабели, жгуты в сборе-терминология различается) начинаются с разъема MPO и разделяются на отдельные дуплексные окончания LC или SC. Один MPO-12 превращается в шесть дуплексных пар LC. Это имеет смысл, когда вы подключаете один порт коммутатора 40G или 100G к нескольким сетевым картам сервера 10G или 25G. Один кабель делает то, что раньше требовало кассеты и шести отдельных патчей.

Ни то, ни другое не лучше в целом. Ортодоксия структурированной кабельной системы отдает предпочтение магистралям и кассетам-заменам патч-панелей, постоянная инфраструктура остается неизменной. Однако развертывание сокращает количество компонентов и может упростить конкретные сценарии развертывания.

Где что-то идет не так

Тестирование: не пропустите это

Стандартная методика OLTS (набор для измерения оптических потерь) работает, но вам потребуются специальные тестовые шнуры-MPO. Тест уровня 1 измеряет вносимые потери в канале. Пороговые значения «пройден/не пройден» зависят от стандарта вашего приложения.-Бюджет потерь для 100G-SR4 через OM4 отличается от 40G-PSM4 в одиночном-режиме.

Тестирование уровня 2 добавляет анализ OTDR (оптический рефлектометр во временной области). Это показывает, где происходят потери на оптоволоконном пути-разъемах, соединениях и изгибах. Дорогое оборудование. Зачастую это излишне для коротких запусков центра обработки данных. Необходим для более длинных соединений между кампусами или устранения периодически возникающих проблем.

Проверка полярности имеет значение независимо от тестирования потерь. Некоторые тестовые наборы включают функции сопоставления полярности. Для других требуются специальные тестеры полярности. В любом случае убедитесь, что передача позиции 1 достигает приема позиции X в соответствии с вашим методом. Канал может прекрасно пройти тестирование на потери, имея совершенно неправильную полярность.

Собираем это вместе

Магистральные кабели MPO объединяют несколько оптических путей в единый управляемый интерфейс, используя прецизионное механическое выравнивание для поддержания целостности сигнала по от 8 до 72 параллельных волокон. Система направляющих штифтов разъема обеспечивает повторяемость соединения. Метод полярности определяет, как каналы передачи и приема отображаются от начала до конца. Тип волокна -многомодовое или одномодовое-модовое-устанавливает ограничения на расстояние и бюджет потерь.

Ничто из этого не является ракетостроением. Но детали сложны. Неправильный патч-корд здесь, загрязненный наконечник там, несоответствующий пол где-то еще-и вдруг простая установка превращается в многочасовой-сеанс отладки. Технология работает очень хорошо при правильном использовании. Чтобы научиться «правильно», необходимо понимать части и то, как они взаимодействуют.

Именно поэтому на рынке доминируют сборки с заводской предварительной-заделкой. Пусть производитель позаботится о точной работе. Сосредоточьте свои-усилия на объекте на правильной прокладке кабелей, правильном выборе компонентов и тщательном проверочном тестировании. Волокно сделает все остальное.

И последнее:держите под рукой запасные стволы. Когда что-то выходит из строя в неподходящий момент-и у него-немедленно будут доступны запасные кабели, лучше объяснить руководству, почему критическое соединение не работает, пока вы ждете ночной доставки. Спроси меня, откуда я знаю.