Soluzioni di adattatori MPO per data center

UNAdattatore MPO (Multi-fibra Push On).funge da interfaccia di accoppiamento passivo tra due connettori in fibra con terminazione MPO-, consentendo l'interconnessione ottica ad alta-densità all'interno di sistemi di cablaggio strutturati. Negli ambienti data center che operano a velocità Ethernet 40G, 100G e, in misura crescente, 400G, questi adattatori forniscono il meccanismo di allineamento fisico per nastri a 8, 12 o 24-fibre mantenendo la perdita di inserzione generalmente inferiore a 0,35 dB per coppia accoppiata. La funzio

Nel 2019, ho specificato un'infrastruttura Base-12 completa per un'implementazione da 400 rack. Aveva perfettamente senso sulla carta. I ricetrasmettitori 40G QSFP+ che stavamo utilizzando all'epoca funzionavano con ottiche parallele su 12 fibre: quattro trasmettono, quattro ricevono, quattro sono spente. Pulito. Elegante. Il venditore di cavi lo adorava perché i cavi trunk a 12 fibre erano il loro pane quotidiano.

Diciotto mesi dopo, abbiamo iniziato la migrazione al 100G. I moduli QSFP28 che abbiamo scelto? Hanno usato solo 8 fibre. All'improvviso ogni singolo collegamento aveva quattro fibre inutilizzate lì, che ci prendevano in giro. L'aggiornamento 400G che stiamo pianificando ora utilizza anche 8 fibre. Disponiamo di un'infrastruttura a 12 fibre che trasporta traffico a 8 fibre e moduli di conversione ovunque.

Non sto dicendo che Base-8 sia universalmente corretto. Ma se qualcuno mi avesse fatto sedere nel 2019 e mi avesse detto "pensa a dove sta andando la tecnologia dei ricetrasmettitori, non a dove si trova", avrei risparmiato circa $ 180.000 in cassette di conversione e il continuo mal di testa di gestire due diversi conteggi di fibre nella stessa struttura.

La decisione sull'adattatore deriva da questo. È necessario sapere-sapere veramente-a quale numero di fibre ti stai impegnando prima di iniziare a popolare i pannelli di permutazione.

C'è un tipo speciale di frustrazione riservato alla risoluzione degli errori di polarità alle 2 del mattino quando un collegamento critico non viene attivato. Lo strato fisico sembra a posto. L'ottica mostra la luce. L'interruttore semplicemente... non vede la connessione.

Esistono tre metodi di polarità e l'industria non è d'accordo su quale sia il migliore:

Metodo Autilizza un adattatore key-up to key-down con un cavo-diretto. La fibra 1 è mappata sulla fibra 1 all'altra estremità. Concettualmente semplice, ma è necessario invertire l'orientamento del connettore a un'estremità, il che significa che l'adattatore o il cavo stanno facendo qualcosa di non-ovvio.

Metodo Binverte le posizioni della fibra all'interno del cavo stesso. La fibra 1 da un lato si collega alla fibra 12 dall'altro. Gli adattatori sono key-up to key-up. Le persone lo odiano perché il crossover non è visibile-non puoi dire guardando un cavo del Metodo B che è incrociato.

Metodo Cutilizza il capovolgimento-a coppia. Le coppie di fibre adiacenti si scambiano di posizione. È un tentativo di compromesso e probabilmente il peggiore dei due mondi.

Ecco cosa succede realmente sul campo: qualcuno ordina i cavi del Metodo A, qualcun altro ordina gli adattatori del Metodo B perché quella settimana costavano meno, una terza persona li aggiusta insieme e non funziona niente. Ho visto tecnici "risolvere" questo problema scambiando le singole fibre sui moduli breakout LC finché non si attiva il collegamento, creando uno schema di polarità che non esiste da nessuna parte in nessuno standard e confonderà chiunque lo toccherà in seguito.

Il mio approccio attuale: scegliere un metodo, documentarlo ossessivamente, etichettare tutto e rifiutarsi di deviare. Io uso il Metodo A. Non penso che sia tecnicamente superiore. Penso che la coerenza sia più importante dell’ottimizzazione.

La scheda tecnica dice che la perdita di inserzione massima è di 0,35 dB. Grande. Costruisci il tuo budget per il collegamento attorno a questo. Hai forse 2 dB di margine per una corsa OM4 di 100 metri a 100G.

Cosa non dice la scheda tecnica:

Quegli 0,35 dB sono stati misurati con connettori-nuovi di fabbrica, pulizia di laboratorio-e una preghiera alla divinità che supervisiona la fotonica. In un data center reale con appaltatori che potrebbero o meno aver pulito le parti finali-, con polvere e flusso d'aria e l'entropia generale degli ambienti di produzione, se sei fortunato ti ritrovi a 0,5 dB. Ho misurato 0,8 dB su adattatori "appena installati".

La colpa è quasi sempre la contaminazione. Una singola particella di polvere da 1 micron su un nucleo di fibra largo 50 micron non sembra molto. È sufficiente a causare perdite misurabili e potenzialmente danneggiare la superficie della ghiera quando accoppiata sotto la pressione della molla.

Alla fine abbiamo imposto ambiti di ispezione a ogni evento relativo alla patch. Non-negoziabile. Se il tecnico non riesce a mostrarmi un'immagine pulita-del volto, il connettore non viene collegato. Ciò ha ridotto i nostri ticket di "mancata luce" di qualcosa come il 60%.

L'adattatore-diretto è ovvio. Due porte, una su ciascun lato, puntali allineati, fatto.

Ma c'è anche:

Adattatori flangiati-ridottiper pannelli ad alta-densità. Questi consentono di risparmiare forse 2 mm di larghezza, il che sembra banale finché non si tenta di inserire 72 porte in 1U. Il compromesso-è che sono più difficili da estrarre-meno superficie da afferrare-e i miei tecnici li odiano.

Adattatori angolariper le connessioni APC nelle distribuzioni-in modalità singola. La lucidatura dell'angolo di 8- gradi che riduce la riflessione posteriore significa inoltre che non è assolutamente possibile accoppiare un connettore APC a un adattatore UPC. Danneggerai entrambi. Chiedimi come lo so.

Adattatori ibridiche accettano MPO da un lato e un tipo di connettore diverso dall'altro. Ho visto MPO-to-MTP (sì, sono meccanicamente compatibili ma il marchio è importante ai fini della garanzia), MPO-to-CS per applicazioni 400G, persino combinazioni proprietarie stravaganti.

C'è anche ilquestione di generenessuno spiega chiaramente finché non sbagli l'ordine. I connettori MPO sono disponibili in maschio (con pin guida) e femmina (con fori per pin guida). L'adattatore deve corrispondere. Un adattatore standard di "Tipo A" prevede un maschio da un lato e una femmina dall'altro. Vuoi ordinare un adattatore da femmina-a-femmina e poi provare a collegare due connettori maschio-con pin? Quei perni non hanno nessun posto dove andare. Ho visto persone cercare di forzarlo. Non.

Pannelli patch 1U utilizzati per contenere 24 porte duplex LC. Poi 48. Poi 72. Qualcuno alla fine è arrivato a 144.

Per MPO, la progressione è passata da 6 adattatori per 1U (24 fibre a 4-fibra-per adattatore) a 12 adattatori (48 fibre) fino ai pannelli che richiedono 24 o più porte MPO in 1U.

Ad un certo punto, la densità diventa patologica. Ho visto un tecnico passare 40 minuti cercando di rimuovere un singolo cavo da un pannello LC a 144 porte perché le sue dita non riuscivano a superare i cavi circostanti. Il cavo che stava cercando di estrarre era il terzo dal basso in una pila profonda cinque. Alla fine si arrese e tirò tre cavi adiacenti solo per creare spazio di lavoro.

I pannelli MPO a densità ultra-alta-hanno lo stesso problema, ma in modo peggiore. I corpi dei connettori sono più larghi. I cavi sono più rigidi-la fibra a nastro non si piega come un duplex. E ognuno di questi connettori rappresenta 12 o 24 fibre che alla fine avranno bisogno di un accesso per la risoluzione dei problemi.

La mia regola pratica: specifiche per circa il 70% della densità massima pubblicizzata. Lascia spazio per lavorare davvero.

Le applicazioni multi-modalità utilizzano quasi universalmente la lucidatura UPC (Ultra Physical Contact). L'estremità con ghiera piatta funziona bene quando si spinge la luce da 850 nm su 100 metri.

La modalità-singola è diversa. Le portate più lunghe, i budget energetici più elevati e le caratteristiche della lunghezza d'onda rendono la riflessione di ritorno una vera preoccupazione. La lucidatura APC (Angled Physical Contact) invia la luce riflessa ad angolo anziché direttamente nel laser, il che è importante per alcuni tipi di ricetrasmettitori più di altri.

Il punto è questo: la modalità-singola nei data center aziendali è ancora relativamente rara. La maggior parte dei percorsi campus e intra-edifici sono multimodali-OM4 perché è più economico, i ricetrasmettitori sono più economici e le distanze di 100-metri non richiedono funzionalità monomodali.

Ma il 400G sta cambiando tutto questo. Le ottiche 400G-FR4 e DR4 funzionano su fibra monomodale-. Gli hyperscaler utilizzano la modalità-single da anni; le imprese stanno ora seguendo. Se stai costruendo una nuova infrastruttura e prevedi di andare oltre i 100G, pensa almeno se la modalità-single ha senso.

Per gli adattatori, ciò significa immagazzinare sia UPC (tipicamente alloggiamento blu) che APC (alloggiamento verde). Non mescolarli mai. Etichetto il cabinet, etichetto il pannello e trovo ancora connettori UPC incastrati negli adattatori APC una o due volte l'anno.

MPO Adapter

Esistono valutazioni della durata del ciclo, sepolte nelle clausole scritte in piccolo. Un adattatore MPO decente dovrebbe gestire 500-1000 cicli di accoppiamento prima che la precisione dell'allineamento diminuisca al punto da incidere sulla perdita. In una connessione incrociata che viene rinnovata costantemente, questo conta. In una connessione trunk permanente che viene toccata due volte ogni decennio, non è così.

Intervallo di temperatura operativa. La maggior parte degli adattatori hanno una classificazione compresa tra -40 gradi e +75 gradi. A meno che il tuo data center non abbia un grave guasto al sistema di raffreddamento o non venga installato in un ambiente insolito, non raggiungerai mai questi limiti. Non ho mai avuto un guasto dell'adattatore a causa della temperatura.

Grado di infiammabilità. UL94-V0 è standard. Se la tua struttura ha requisiti di codice specifici, controlla questo. L'ho riscontrato come problema solo una volta, in una struttura con stipulazioni assicurative insolite.

Il materiale conta poco. I manicotti in ceramica di zirconio sono standard per l'allineamento di precisione. Alcuni adattatori economici utilizzano manicotti in lega di bronzo. Il bronzo funziona bene per applicazioni occasionali ma si usura più velocemente e tollera male la contaminazione. La differenza di prezzo è minima. Prendi la ceramica.

In questo momento, nella nostra struttura principale, tengo in stock i seguenti adattatori MPO:

12-fibra di tipo A, key-up/key-down, UPC, rivestimento in ceramica (il cavallo di battaglia)

8 fibre di tipo A per corse Base-8 (meno di quanto mi aspettassi)

APC a 12-fibra per le zone monomodali che stiamo lentamente costruendo

Fibra-flangia 12-ridotta per due pannelli specifici ad alta densità specificati da alcuni architetti precedenti

Fornitori con cui ho avuto una buona esperienza: US Conec (i progettisti MTP originali-prezzi premium, nessuna discussione sulla qualità), Senko (buon equilibrio tra costi e prestazioni) e alcuni produttori a contratto di Shenzhen che realizzano prodotti sorprendentemente decenti se si specifica attentamente e si ispezionano le spedizioni in arrivo.

Fornitori con cui ho avuto una brutta esperienza: non lo metterò per iscritto. Diciamo solo che l'opzione più economica su Alibaba è economica per un motivo, e ho un cassetto pieno di adattatori con maniche visibilmente disallineate che non sono mai entrate in produzione.

Ogni cavo principale viene ispezionato-prima dell'installazione. Non-negoziabile.

Testiamo la perdita di inserzione sulle nuove corse utilizzando una fonte di luce e un misuratore di potenza-non un OTDR. Gli OTDR sono ottimi per individuare guasti su lunghe tratte, ma non hanno la risoluzione necessaria per caratterizzare con precisione un segmento di cablaggio strutturato di 30-metri con più punti di connessione. Le condizioni di lancio contano più di quanto si creda, quindi utilizziamo cavi di riferimento avvolti su mandrino per stabilire la linea di base.

La verifica della polarità avviene tramite traccia visiva. La tecnologia a un'estremità illumina la fibra 1 con un VFL (localizzatore di guasti visibili), la tecnologia all'altra estremità conferma quale porta si illumina. Noioso, efficace, difficile da confondere.

Non testiamo ogni adattatore individualmente prima dell'installazione. Abbiamo testato questo approccio; il costo della manodopera superava di cinque volte il costo dell'adattatore. Utilizziamo invece fornitori affidabili, ispezioniamo le spedizioni in arrivo e sostituiamo in caso di guasto. Il tasso di fallimento è stato inferiore allo 0,5% in sei anni.

I ricetrasmettitori 400G e 800G si stanno spingendo verso diversi fattori di forma dei connettori. L'MPO-16 esiste ma non ha raggiunto un'adozione di massa. I connettori CS e SN offrono una densità maggiore per applicazioni monomodali parallele. Esiste una reale possibilità che tra dieci anni l'infrastruttura MPO che tutti installiamo oggi sarà una tecnologia legacy, supportata ma non ottimale.

Non ho una soluzione per questo. Nemmeno nessun altro. La cosa migliore che posso fare è progettare percorsi di aggiornamento relativamente semplici-spazio fisico sufficiente nei percorsi, pannelli di connessione che possano essere scambiati senza ricablare i trunk, cassette modulari anziché pannelli con terminazione diretta-dove il budget lo consente.

E pulisci i connettori. Pulire sempre i connettori.

Questo è ciò che ho imparato sugli adattatori MPO in circa sette anni di lavoro nei data center. Non è completo. Non ho toccato la giunzione del nastro, né le sfumature della fibra insensibile alla piegatura-con instradamento stretto, né l'intera confusione degli adattatori OSP-per esterni per le interconnessioni dei campus. Ci sono persone che conoscono questi argomenti meglio di me.

Quello che so è che l'adattatore-questo pezzo di plastica e ceramica da 4 dollari a cui nessuno pensa finché non si rompe qualcosa-si trova nel percorso critico di ogni singolo collegamento in fibra nell'edificio. Rispettalo di conseguenza.