Come funzionano i cavi trunk MPO?

 

I cavi multi-Fiber Push-On trunk rappresentano un cambiamento fondamentale nell'alta-densitàfibra otticaconnettività, consolidando ciò che una volta richiedeva dozzine di terminazioni individuali in un'unica interfaccia pre-assemblata. Questi gruppi-terminati in fabbrica utilizzanoconnettori MPO-alloggiamenti meccanici in grado di allineare 8, 12, 24 o anche 72 singole fibre ottiche con precisione inferiore al-micron-per stabilire collegamenti dorsali tra pannelli di connessione, cassette e apparecchiature di rete attive. Il principio operativo si basa sulla trasmissione ottica parallela: invece di inviare dati attraverso una singola coppia di fibre, le architetture trunk MPO distribuiscono segnali su più corsie di fibra contemporaneamente, consentendo capacità di throughput aggregate che scalano da 40 Gigabit al secondo a 400G e oltre.

Ma è qui che le cose si fanno interessanti-e, onestamente, la maggior parte delle persone inizia a grattarsi la testa.

Il connettore stesso: molto più di una semplice spina

L'alloggiamento del connettore MPO sembra ingannevolmente semplice. Un guscio di plastica rettangolare, grande più o meno quanto un'unghia del tuo pollice, con quella che sembra essere una faccia piatta. Sotto l'ingrandimento, però, vedrai da 8 a 72 facce terminali-di fibre disposte in file precise. La variante a 12-fibra rimane il cavallo di battaglia dei data center aziendali-quattro corsie di trasmissione, quattro corsie di ricezione e quattro fibre spente che restano lì a non fare assolutamente nulla. Sì, hai letto bene. In molte applicazioni a breve portata 40G e 100G, un terzo del numero di fibre rimane inutilizzato. È un artefatto dell'evoluzione dello standard dei connettori e fa impazzire alcuni ingegneri.

Il marchio MTP di US Conec-che sentirai usato in modo intercambiabile con MPO, sebbene tecnicamente MTP sia una versione premium-ha introdotto diversi miglioramenti meccanici importanti negli ambienti di produzione. Perni guida rimovibili. Polarità modificabile. Una ghiera caricata a molla- che mantiene un contatto fisico costante anche quando gli sbalzi della temperatura ambiente causano espansione termica. Queste non sono sciocchezze di marketing. Quando hai a che fare con budget per la perdita di ritorno ottica misurati in decimi di decibel, la coerenza meccanica diventa un fattore decisivo.

Polarità: la parte che confonde tutti

Va bene, parliamo dell'elefante nella stanza. La gestione della polarità nei sistemi MPO genera più ticket per la risoluzione dei problemi e telefonate arrabbiate rispetto a probabilmente qualsiasi altro aspetto dell’infrastruttura in fibra. Il problema principale è apparentemente semplice: il trasmettitore da un lato deve raggiungere il ricevitore dall'altro. In un tradizionale patch LC duplex, basta incrociare le fibre. Fatto.

Con 12 o 24 fibre stipate in un'unica interfaccia? Diventa complicato velocemente.

TIA-568 definisce tre metodi e, onestamente, il Metodo B è emerso come il percorso di minor resistenza per la maggior parte delle nuove implementazioni. Ecco la ripartizione:

Metodo A (cavo di tipo A)

Mappatura diretta-della fibra. La posizione 1 si collega alla posizione 1 all'estremità. Tieni premuto-da un lato, premi-giù dall'altro. Sembra logico, vero? Il problema: è necessario un cavo di connessione duplex da A-a-A in un punto terminale per invertire la relazione Tx/Rx. Alcuni tecnici lo dimenticano. Trascorrono ore a risolvere i problemi di un collegamento "morto" che in realtà sta semplicemente inviando luce a un altro trasmettitore.

Metodo B (cavo di tipo B)

Orientamento da-chiave a chiave-su, con le posizioni delle fibre invertite da un'estremità all'altra-a-. La posizione 1 si ferma alla posizione 12. La posizione 2 si ferma alla posizione 11. Le patch duplex standard da A-a-B funzionano su entrambe le estremità-non sono necessari cavi di connessione speciali. Questo è il motivo per cui la maggior parte degli architetti di data center utilizzano per impostazione predefinita il Metodo B per le implementazioni greenfield. Inventario più semplice, meno errori.

Metodo C

Le coppie si sono capovolte all'interno del bagagliaio. La posizione 1 va a 2, la posizione 2 va a 1 e così via attraverso l'array. Funziona bene per le applicazioni backbone duplex. Si rompe completamente per l'ottica parallela. Non consigliato per le nuove installazioni-si tratta essenzialmente di un residuo legacy.

Una parola per esperienza:etichetta i cavi del trunk. Contrassegnare il tipo di polarità. Se necessario, scrivilo sulla guaina del cavo con un pennarello. In futuro-tu, alle 2 del mattino per risolvere un problema relativo a un collegamento non riuscito, te ne sarai grato.

Maschio, femmina e perché è importante

Ogni connettore MPO è maschio (con pin guida) o femmina (con prese pin). Questo non è arbitrario. I perni guida-due montanti metallici lavorati con precisione-che sporgono dalla faccia del connettore-sono ciò che effettivamente allinea l'array di fibre quando due connettori si accoppiano. Senza di loro, avresti 12 o 24 fibre che cercano di trovare i loro partner attraverso il caso. Le tolleranze coinvolte sono misurate in micron. Un capello umano misura circa 70 micron. La precisione di posizione qui richiesta è inferiore a 1.

Le interfacce dell'apparecchiatura attiva-ricetrasmettitori QSFP+, moduli QSFP28, porte QSFP-DD-utilizzano universalmente connettori maschio. I pin sono all'interno del ricetrasmettitore. Ciò significa che i cavi di connessione e le terminazioni del cavo principale si trovano sul lato dell'apparecchiaturadeve essere femmina. Collega un connettore maschio a una porta maschio del ricetrasmettitore e piegherai i pin, danneggerai le ghiere e potenzialmente distruggerai un'ottica da $ 400.

L'ho visto accadere. Più di una volta.

Trasmissione del segnale: cosa sta realmente accadendo

Quando un ricetrasmettitore 100GBASE-SR4 si accende, non trasmette 100 gigabit attraverso un singolo laser. Funziona su quattro corsie 25G parallele, ciascuna con il proprio VCSEL (laser a emissione di superficie di cavità verticale-) e la propria fibra. Il connettore MPO funge da punto di aggregazione. Quattro fibre trasmittenti trasportano i dati in uscita. Quattro fibre di ricezione gestiscono l'ingresso. In un'interfaccia MPO-12 a 12-fibre, rimangono quattro fibre completamente inutilizzate: posizioni 1, 4, 9 e 12 in un'implementazione tipica.

400G SR8 si spinge oltre. Otto corsie di trasmissione. Otto ricevono corsie. Ora sono necessarie tutte le 16 fibre di un MPO-16 o due connettori MPO-12. I compromessi ingegneristici qui coinvolgono la distorsione della corsia, ovvero il differenziale temporale tra percorsi di segnale paralleli. Se una fibra è leggermente più lunga delle vicine, i dati arrivano non sincronizzati. Il circuito di ricezione del ricetrasmettitore può compensare, ma solo entro certi limiti. I cavi trunk assemblati in fabbrica misurano e abbinano le lunghezze delle fibre proprio per questo motivo.

Questo è il motivo per cui la terminazione sul campo dei connettori MPO rimane rara al di fuori delle applicazioni specializzate. Le tolleranze di allineamento, i requisiti di pulizia e i costi generali di test rendono la pre-terminazione in fabbrica la scelta economicamente sensata per quasi tutte le implementazioni.

Multimodale e Singola-modalità: la distanza detta tutto

I cavi multimodali-giacca color acqua, la fibra OM3/OM4/OM5-dominano le interconnessioni dei data center a breve-portata. I numeri: OM4 supporta 100G-SR4 fino a 100 metri. OM5 estende 100G-SWDM4 a 150 metri e consente trucchi di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda-che raddoppiano effettivamente la capacità senza utilizzare più fibra. Il nucleo più grande da 50 micron rende l'allineamento del connettore più tollerante. Buono per ambienti con pannelli di connessione densi in cui i tecnici scambiano costantemente i cavi.

I-trunk MPO monomodali-giacca gialla, fibra OS2-entrano in scena quando le distanze si estendono oltre quanto consentito dalla fisica multimodale o quando il budget del collegamento richiede una perdita di inserzione inferiore a quella che il multimodale può offrire. Stiamo parlando delle corse della dorsale del campus, delle connessioni di rete dell'area metropolitana e di qualsiasi percorso in cui siano necessarie prestazioni costanti su chilometri anziché su metri. Il diametro del nucleo di 9-micron rende tutto più difficile. La tolleranza di allineamento diminuisce di un fattore cinque. La pulizia delle superfici finali diventa assolutamente fondamentale. Una singola particella di polvere può colmare l'intero nucleo.

La maggior parte delle reti aziendali non avrà bisogno di MPO-modale singola. Ma se il tuo architetto lo prevede, probabilmente c'è una buona ragione. Fai domande.

Cavi trunk e cavi breakout

I cavi trunk terminano con connettori MPO su entrambe le estremità. Formano collegamenti dorsali permanenti-da pannello di connessione a pannello di connessione, da cassetta a cassetta. L'intero gruppo multi-fibra rimane raggruppato per tutta la sua lunghezza. L'installazione è veloce. Tirare il cavo, inserire i connettori e andare avanti. Le modifiche avvengono nella parte anteriore del pannello di connessione utilizzando cavi di connessione duplex individuali.

I cavi breakout (cavi fanout, gruppi di cablaggio-la terminologia varia) iniziano con un connettore MPO e si dividono in terminazioni duplex LC o SC individuali. Un MPO-12 diventa sei coppie LC duplex. Ciò ha senso quando si collega una singola porta dello switch 40G o 100G a più NIC server 10G o 25G. Un cavo fa ciò che prima richiedeva una cassetta e sei patch separate.

Nessuno dei due è universalmente migliore. L'ortodossia del cablaggio strutturato favorisce i trunk più le cassette-modifiche al patch panel, l'infrastruttura permanente rimane permanente. Ma i breakout riducono il numero dei componenti e possono semplificare scenari di distribuzione specifici.

Dove le cose vanno male

Test: non saltarlo

La metodologia standard OLTS (set di test di perdita ottica) funziona, ma sono necessari cavi di test specifici per MPO-. Un test di Livello 1 misura la perdita di inserzione attraverso il canale. Le soglie di superamento/fallimento dipendono dallo standard dell'applicazione-il budget di perdita per 100G-SR4 su OM4 differisce da 40G-PSM4 su modalità singola-.

I test di livello 2 aggiungono l'analisi OTDR (riflettometro ottico del dominio del tempo-). Questo mostra dove si verificano gli eventi di perdita lungo il percorso della fibra-connettori, giunzioni e piegature. Attrezzature costose. Spesso eccessivo per i data center di breve durata. Essenziale per collegamenti tra campus più lunghi o per la risoluzione di problemi intermittenti.

La verifica della polarità è importante indipendentemente dal test delle perdite. Alcuni set di test includono funzionalità di mappatura della polarità. Altri richiedono tester di polarità dedicati. In ogni caso, conferma che la trasmissione della Posizione 1 raggiunge la ricezione della Posizione X secondo il tuo metodo. Un collegamento può superare magnificamente il test di perdita pur avendo una polarità completamente sbagliata.

Mettendolo insieme

I cavi trunk MPO funzionano aggregando più percorsi ottici in un'unica interfaccia gestibile, utilizzando un allineamento meccanico di precisione per mantenere l'integrità del segnale su un numero compreso tra 8 e 72 fibre parallele. Il sistema di perni guida del connettore garantisce un accoppiamento ripetibile. Il metodo della polarità determina il modo in cui i canali di trasmissione e ricezione vengono mappati da un capo all'altro. Il tipo di fibra-multimodale o singola-modalità-imposta i limiti di distanza e il budget di perdita.

Niente di tutto questo è scienza missilistica. Ma i dettagli si complicano. Un cavo di connessione sbagliato qui, un puntale contaminato là, un genere non corrispondente da qualche altra parte-e all'improvviso un'installazione semplice diventa una sessione di debug di più-ore. La tecnologia funziona estremamente bene se utilizzata correttamente. Arrivare "correttamente" richiede la comprensione dei pezzi e il modo in cui interagiscono.

Questo è esattamente il motivo per cui gli assemblaggi pre-terminati in fabbrica dominano il mercato. Lascia che sia il produttore a gestire il lavoro di precisione. Concentra il tuo impegno in loco-sul corretto instradamento dei cavi, sulla corretta selezione dei componenti e su test di verifica approfonditi. La fibra fa il resto.

Un'ultima cosa:tenere a portata di mano bauli di riserva. Quando qualcosa si guasta nel momento sbagliato-e sarà-avere cavi sostitutivi immediatamente disponibili è meglio che spiegare al management il motivo per cui il collegamento critico è inattivo mentre aspetti la spedizione durante la notte. Chiedimi come lo so.