разъем МПООптоволокно представляет собой одно из наиболее значительных изменений в кабельной инфраструктуре центров обработки данных за последние два десятилетия. Интерфейс Multi-fiber Push-On, определенный международными стандартами IEC 61754-7 и TIA-604-5 (FOCIS-5), объединяет от 8 до 72 отдельных оптических волокон в одном прямоугольном наконечнике, обеспечивая параллельную архитектуру передачи, которая была бы физически невозможна при использовании устаревших дуплексных соединений, таких как LC или SC. Эта технология восходит к разработке NTT наконечника MT (механически переносимого) в середине 1980-х годов для японских потребительских телефонных служб, хотя только в 2000-х годах появились гипермасштабные центры обработки данных, и MPO приобрело свое нынешнее доминирование.
Механическая реальность заделки нескольких-волокон
Что делаетразъем МПООсобенно требовательным с инженерной точки зрения волокном является точность, необходимая для одновременной обработки нескольких сердцевин волокна. Здесь мы не говорим о совмещении концов двух волокон-, мы говорим о том, чтобы обеспечить надлежащий физический контакт 12, 16, 24 или более волокон с допусками, измеряемыми в микронах. Стандарт IEC PAS 61755-3-31 определяет критические параметры, включая угол полировки, высоту выступания волокна и максимальную разницу высот волокон по всем волокнам в массиве.
Вот здесь все становится интереснее. Чтобы достичь целевых вносимых потерь менее или равных 0,5 дБ на соединение, общее смещение сердцевины волокна должно оставаться ниже 1,6 мкм. Это примерно 1/50 диаметра человеческого волоса. Допустимый допуск на штабелирование для положения волокон и направляющих штифтов? Около 0,8 мкм на наконечник. Если учесть, что 12-MPO-волокон имеет потенциальный набор допусков-в каждом положении волокна, вы начинаете понимать, почему геометрия торцевой поверхности имеет гораздо большее значение, чем у симплексных разъемов.
Обозначение «папа/гнездо» в волоконно-оптических системах с разъемами MPO создает бесконечную путаницу для людей, плохо знакомых с этой технологией. Вилки оснащены двумя установочными штырьками; у самок имеются соответствующие направляющие отверстия. Все порты оборудования MPO на коммутаторах и трансиверах являются штыревыми. Это означает, что любой патч-корд, подключаемый к активному оборудованию, должен заканчиваться гнездовым разъемом. Получение этого в обратном направлении повреждает волокна. Я видел, как переделывались целые установки багажника, потому что кто-то при закупке указал неправильный пол.
Почему 12-волоконное соединение стало стандартом (и почему это меняется)
Конфигурация 12-волоконного MPO доминировала на ранних этапах развертывания по простой причине: она соответствовала архитектурам приемопередатчиков 40G SR4 и ранних 100G SR4. Четыре линии передают, четыре принимают, теоретически оставляя четыре волокна неиспользованными. Потери беспокоили сетевых архитекторов, и это справедливо. Когда вы используете тысячи таких каналов, неиспользованное волокно представляет собой напрасную трату капитала.
Оптоволоконные сборки с 8-разъемами MPO стали более эффективной альтернативой для приложений 40G и 100G. Те же скорости передачи данных, более низкая стоимость, уменьшенные вносимые потери. Но отрасль на этом не остановилась. 16-оптические MPO теперь поддерживают трансиверы 400G QSFP-DD и OSFP, а конфигурации с 24 волокнами предназначены для развертываний 800G с использованием 8 линий передачи и 8 линий приема со скоростью 100 Гбит/с каждая. Увеличение плотности ошеломляет, если учесть, что 24-волоконные MPO занимают практически ту же физическую площадь, что и их 12-волоконные предшественники.
Одна вещь, которая мало обсуждается: большее количество волокон значительно усложняет контроль геометрии. Проблема разницы в высоте волокон становится существенно сложнее решить при использовании 24 волокон по сравнению с 12. Даже небольшие различия в высоте в массиве увеличивают риск неполной очистки и нестабильного соединения. Это не теория.-Полевые специалисты обычно сталкиваются с этой проблемой в гипермасштабируемых средах.
MTP против MPO: путаница в брендинге
Люди используют MTP и MPO как взаимозаменяемые, что технически не является ошибкой, но упускает важный нюанс. MTP — зарегистрированная торговая марка компании Conec в США, обозначающая усовершенствованную конструкцию разъема MPO. Оба полностью соответствуют одним и тем же стандартам IEC и TIA. Оба общаются без проблем. Но MTP включает в себя несколько инженерных усовершенствований, которые улучшают оптические и механические характеристики: более жесткие допуски, лучшее выравнивание, более стабильные характеристики вносимых потерь.
Для большинства применений в центрах обработки данных вполне достаточно стандартного оптоволокна с разъемом MPO. Премиальная цена MTP достигается за счет сверх-высоко-систем-каналов 400G и 800G, где бюджеты потерь очень малы. Когда вы работаете с общим бюджетом канала 1,5 дБ, а запас между трансиверами-между-трансиверами составляет примерно 0,7 дБ, качество разъема перестает быть приятным-желанием.
US Conec также предлагает разъемы MTP Elite, которые снижают вносимые потери до 50 % по сравнению со стандартным MTP. Это звучит как маркетинговая гипербола, пока вы их не протестируете. Компоненты элитного-класса стабильно имеют уровень шума ниже 0,25 дБ на разъем-, что приближается к показателю, который всего несколько лет назад считался исключительным для одноволоконных-разъемов LC.
Управление полярностью в системах MPO
Полярность в оптических сетях означает, что каждое передающее волокно правильно соответствует своему принимающему аналогу. При дуплексном соединении LC это тривиально:-вы меняете волокна, если соединение не устанавливается. Волокно с разъемом MPO значительно усложняет управление полярностью, поскольку положение волокна внутри наконечника фиксировано. Вы не можете просто переместить волокно, если что-то не так.
TIA-568 определяет три метода полярности: тип A (прямой-сквозной), тип B (перекрестный-) и тип C (парный переворот). Тип A направляет волокно 1 на одном конце к волокну 1 на другом конце с ориентацией клавиши вверх/вниз. Тип B пересекает волокна, поэтому позиция 1 соединяется с позицией 12, позиция 2 с позицией 11 и т. д. Триггеры типа C представляют собой пары: волокно 1 — волокно 2, волокно 3 — волокно 4.
В большинстве случаев параллельного развертывания оптики отрасль перешла к типу B, поскольку он упрощает соединения между-трансиверами-приемопередатчиками. Но устаревшие установки с использованием типа A или смешанных сред создают постоянную головную боль. Совсем недавно ANSI/TIA-568.3-E представил методы универсальной полярности U1 и U2, предназначенные для оптимизации будущих установок. Еще неизвестно, действительно ли это уменьшит путаницу на практике.
Что сбивает с толку многих технических специалистов: вы не можете проверить полярность MPO с помощью простого визуального локатора повреждений, как это можно сделать с дуплексными волокнами. VFL покажет прохождение света, но не подтвердит правильность отображения во всех положениях волокна. Для правильной проверки полярности требуется либо специализированный тестер MPO, либо методическая проверка целостности с использованием выходных шнуров вентилятора-.
Тестирование вносимых потерь: сложнее, чем вы думаете
Тестирование оптоволоконных разъемов MPO сопряжено с проблемами, которых-просто нет у одноволоконных разъемов. Для сборки MPO из 12-волокон требуется 12 отдельных измерений вносимых потерь, а также обратные потери на каждом канале. Это потенциально 96 измерений для одного кабеля, если учитывать оба направления. Автоматизация этого процесса не является обязательной — она необходима для достижения разумной пропускной способности.
Сами характеристики потерь заслуживают внимания. Согласно EIA/TIA 568, разъемы MPO могут иметь максимальные вносимые потери 0,75 дБ,-что существенно выше, чем 0,3 дБ, обычно указанные для клеевых-полированных симплексных разъемов. Компоненты элитного-класса снижают этот уровень до 0,35 дБ или выше. При расчете бюджета потерь на линии эти различия суммируются для нескольких точек подключения.
Одна тонкость тестирования, которая привлекает людей: эталонный метод имеет огромное значение. Метод трех-эталонных кабелей (пусковой шнур, эталонный шнур, приемный шнур) включает два интерфейса разъема в нулевом эталоне. Когда вы тестируете тестируемое устройство, эти соединения не учитываются в результатах измерения. Используйте другой метод отсчета, и ваши цифры изменятся. В документации должно быть указано, какой эталонный подход использовался, иначе данные испытаний станут бессмысленными для сравнения.
Характеристики возвратных потерь также различаются в зависимости от типа политуры. Полировка UPC (ультрафизический контакт) обычно обеспечивает достижение около -возвратных потерь 50 дБ-, что достаточно для большинства многомодовых приложений. Полировка APC (угловой физический контакт) достигает -60 дБ или выше, что критически важно для одномодовых приложений и систем DWDM, где обратные отражения вызывают измеримое ухудшение производительности. Вы не можете соединить разъемы UPC и APC, не повредив оба.
Приложения для центров обработки данных: магистральные кабели и конфигурации коммутационных систем
Основным вариантом использования оптоволокна с разъемом MPO в центрах обработки данных является предварительно-заделка магистральных магистральных кабелей. Вместо того, чтобы протягивать отдельные дуплексные кабели и заделывать их на-объекте-трудоёмкий-процесс со значительными различиями в качестве,-вы устанавливаете магистрали MPO с заводской-заделкой. Время развертывания существенно сокращается. Улучшается управление кабелями. Заторы на дорогах уменьшаются.
В патч-панелях эти магистрали MPO обычно переходят в дуплексный режим LC либо через кассеты, либо через гибридные патч-корды с разветвленным-выходом. 12-оптоволоконный магистральный канал превращается в 6 дуплексных соединений LC. Магистральный канал с 24 волокнами дает 12 волокон. Кассетный подход обеспечивает более чистую организацию стойки; Разветвленные шнуры обеспечивают большую гибкость при прямом подключении оборудования.
Для приложений с параллельной оптикой-40G SR4, 100G SR4, 400G SR8 — разъем MPO подключается непосредственно к трансиверу. Без перехода на ЛК. Именно здесь технология действительно проявляется: один 12-волоконный MPO заменяет то, что в противном случае было бы 8 отдельными разъемами LC для канала 40G. Экономия места при развертывании коммутаторов высокой плотности значительна.
Отдельного упоминания заслуживают прорывные приложения. Один порт коммутатора QSFP-DD 400G можно подключить к четырем серверам 100G с помощью коммутационного кабеля MPO-к-LC. Это позволяет максимизировать использование дорогих портов коммутатора и одновременно использовать серверы, которые еще не поддерживают встроенную поддержку 400G. Экономика часто оправдывает дополнительную сложность кабеля.
Переход 400G/800G и далее
Текущая эволюция волоконно-оптических разъемов MPO почти полностью обусловлена 400G, а новые требования 800G.. 400G SR8 использует 8 волокон в каждом направлении, обычно развертываясь с 16-волоконными MPO. 800G, что снова удваивает эту плотность. В дорожной карте трансивера все чаще предполагается параллельная передача на основе MPO в качестве метода межсоединения по умолчанию.
Приложения однорежимного MPO также растут, особенно для вариантов-длинной связи 400G, таких как FR4 и DR4. Одиночный-режим создает свои проблемы: более жесткие допуски на выравнивание, более высокие затраты на разъемы и предпочтение полировке APC для минимизации отражений. Ценовая надбавка по сравнению с многомодовыми сборками MPO остается существенной, что ограничивает внедрение в приложениях, где многомодовый охват достаточен.
Заглядывая в будущее, можно сказать, что объединенная-оптика и встроенная-оптика призваны переместить фотонные компоненты ближе к кремнию переключателя. Это может изменить требования к межсетевым соединениям на уровне чипа, но в обозримом будущем кабельные соединения между стойками-между-стойками и рядами-между-рядами будут по-прежнему сильно зависеть от оптоволоконных разъемов MPO. Преимущества плотности слишком значительны, чтобы от них отказываться.
Практические соображения: очистка, осмотр и обращение
Загрязнение торцевой-лицевой поверхности приводит к большему числу отказов MPO, чем любой другой фактор. Одна частица пыли размером 1 микрон и более может заметно ухудшить качество сигнала. В отличие от симплексных разъемов, осмотр и очистка которых несложны, для оптоволоконных разъемов MPO требуются специальные микроскопы и оборудование для очистки, предназначенное для многоволоконных наконечников.
Протокол уборки имеет большее значение, чем думает большинство людей. Сухая чистка безворсовыми салфетками-эффективна при легких загрязнениях. При сильном загрязнении может потребоваться влажная очистка изопропиловым спиртом, однако это сопряжено с риском:-частицы станут более подвижными на влажных поверхностях и могут поцарапать волокна, если их не высушить должным образом. Некоторые технические специалисты предпочитают чистящие картриджи, разработанные специально для наконечников MPO/MTP.
IEC 61300-3-35 определяет конкретные критерии оценки чистоты для проверки торцевой поверхности волокна. Стандарт устраняет субъективность при определении соответствия/несоответствия, проверки дефектов в сердцевине, оболочке, клеевом слое и зонах контакта. Соблюдение этого стандарта входного контроля и проверки после установки устраняет множество споров по поводу качества разъемов.
Обращайтесь с кабелями MPO более осторожно, чем со стандартными патч-кордами. Многоволоконный наконечник по своей природе более хрупкий, а поврежденные направляющие штифты или направляющие отверстия могут вызвать проблемы с выравниванием всех волокон в разъеме. Сохраняйте пылезащитные колпачки установленными до момента подключения. Храните сборки в чистых, защищенных помещениях. Эти базовые методы предотвращают большинство сбоев на местах.
Правильный выбор
Выбор подходящего волокна с разъемом MPO для конкретного применения требует соответствия количества волокон требованиям трансивера, выбора правильного типа полировки для режима волокна и правильного указания пола для трассы кабеля. Ошибки закупок в любой из этих областей приводят либо к не-функциональным ссылкам, либо к потере ресурсов.
Для новых развертываний, поддерживающих 100G и выше, конфигурации MPO с 8 и 16 волокнами обычно обеспечивают лучшее использование волокон, чем устаревший формат с 12 волокнами. Для 400G SR8 очевидным выбором является 16-волоконное соединение. Для 800G 24-волоконное соединение обеспечивает максимальную плотность, однако совместимость инфраструктуры требует проверки.
Решение о выборе многомодового или одномодового-модового режима зависит в первую очередь от расстояния. Волокно OM4 поддерживает скорость 100G SR4 на расстоянии до 100 метров,-достаточно для большинства соединений внутри-зданий. Для более длинного режима обычно требуется один-режим, что связано с дополнительными затратами на разъемы и приемопередатчики.
Оптимизация затрат при развертывании волоконно-оптических разъемов MPO достигается за счет подбора компонентов-размеров, соответствующих фактическим требованиям. Чрезмерное определение разъемов элитного-класса для приложений с комфортным бюджетом потерь приводит к пустой трате денег. Недостаточные требования к каналам 400G/800G с ограниченным-бюджетом приводят к проблемам в работе. Понимание расчета потерь каналов для вашей конкретной топологии поможет выбрать соответствующий компонент.
