Сложности использования оптических соединителей MPO в центрах обработки данных (ЦОД)

При мысли о волоконно-оптических сетях перед глазами встает картинка с тонкими, искрящимися дорожками света, образующими паутину мгновенной связи по всему миру. Когда мы размышляем о центрах обработки данных (ЦОД), то представляем себе толстые пучки кабелей витая пара, уложенные в кабельный лоток и расходящиеся радугой проводов в стойки с оборудованием.

И шло все своим чередом, пока не появились многоволоконные кабели с разъемами MPO и в центрах обработки данных стало появляться все больше и больше ВОЛС. Трудно определить точно, каким в будущем будет соотношение использования волокон и меди при развертывании центров обработки данных на скорости 40/100 Гбит/сек. Настоящее время, по-видимому, является примером совместного развития, поскольку рост спроса на более широкую полосу пропускания и плотность передачи стимулирует внедрение инноваций. В число конструктивных ограничений входят требование низкого потребления энергии и непомерно высокая цена недвижимости для физической организации кабельной сети. Конструкция многоволоконного соединителя MPO (multi-fiber push-on) является прекрасным примером адаптивной инженерии, которая помогает волоконно-оптическому кабелю конкурировать с медью в центрах обработки данных. Соединители MPO позволяют провести концевую заделку нескольких волокон в один соединитель, подключаемый к коммутационным панелям или кассетам, которые связывают многоволоконную магистраль с стандартными кабелями разводки с разъемами LC или SC. Современные QSFP модули допускают прямое подключение соединителей MPO/MTP. Это сэкономит массу времени при развертывании сети. И что еще более важно, монтажники смогут быстро в полевых условиях проверять многоволоконные постоянные линии до и после их запуска, ручаясь за целостность кабеля и качество установки.

Универсальная комплексная конструкция со штырьками

Наиболее распространенный стандарт для разъема MPO предусматривает подключение до 12 волокон. Для безукоризненного выравнивания разъемов при соединении используются штырьки (pinned). Эта система делает соединение гораздо более стабильным. Соединения и концевая заделка таковы, что отдельные разъемы и соединители MPO либо имеют штырьки, либо их не имеют, т.е. представляют собой штекер (pinned) и гнездо (unpinned).

Оптические разъемы MPO со штырьками и без штырьков

Разъемы MPO со штырьками и без штырьков

Более того, соединители MPO имеют ключ для ориентации «вверх» или «вниз», что позволяет изменять последовательность волокон на обратную. Таким образом, на многоканальном кабельном соединении возможно использование множества конфигураций кабелей/разъемов и как следствие типов соединения. Подобная универсальность, с одной стороны, дает конструкторам большую свободу, но с другой стороны повышает вероятность ошибки при монтаже и тестировании. Этот вопрос мы чуть позже.

Жесткий запас по бюджету потерь

Определяющим фактором при проектировании кабельной системы можно считать затухание оптического сигнала. Это особенно актуально при сертификации высокоскоростных кабельных соединений. Хотя принцип затухания сигнала в оптическом волокне и витой паре схожи, но их физические свойства различны.

На коротких расстояниях внутри зданий лучшим выбором будет многомодовое волокно. Больший диаметр сердцевины волокна оптимизирован для более коротких длин волн, что позволяет использовать менее дорогие источники излучения в передатчиках — светодиод или VCSEL лазер. Но при этом есть и минусы, так как свет распространяется по нескольким путям (модам) и тем самым затухая существенно быстрее. Новый стандарт 14673-3 предписывает при сертификации использовать специальные модовые фильтры EF (Encircled Flux) (IEC 61280-4-1), которые позволяют повысить точность и повторяемость результатов тестирования в условиях малых значений допустимого бюджета потерь. Фильтры EF применяются как при сертификации обычных волоконно-оптических каналов связи с разъемами LC или SC, так и при сертификации многоволоконных кабелей с разъемами MPO.

Помимо материалов, существуют и технические факторы, из-за которых на реальных инсталляциях сложно уложиться в допустимые бюджеты для каналов 40/100 Гбит/сек. Саймон Харрисон (Simon Harrison), генеральный менеджер подразделения WireXpert компании Softing, совсем недавно отметил, что стандарты, определяющие технологию Ethernet, проектирование кабельных систем и их тестирование, не учитывают различные потенциальные конфигурации, которые могут использоваться в многоволоконных системах с разъемами MPO. В случаях, когда заказчик должен решить, какие ограничения использовать, возможно, стандарты, регулирующие отдельные соединения, могут превышать нормы, установленные стандартом EEE 802.3. Другими словами, в то время как методы тестирования для отдельных участков должны соответствовать стандарту IEC 61280-4-1, весь канал для обеспечения производительности 40G должен соответствовать требованиям IEEE 802.3.

Существует также методологический фактор. Смонтированные сети могут так же легко не пройти сертификацию из-за неправильных методов тестирования, как и из-за неисправных компонентов. Для обеспечения минимальных вносимых потерь все оптические разъемы тщательно полируются и подгоняются на заводе. В частности это относится и к соединителям MPO, так как для такого большого количества волокон в таком небольшом пространстве должно быть обеспечено идеальное соответствие друг другу при каждом подключении. Без строгого соблюдения методов оптических испытаний, которые включают исследование под микроскопом и правильную калибровку и техническое обслуживание оборудования, весь процесс расчета бюджета потерь по состоящим из множества участков кабеля волоконно-оптическим каналам становится бессмысленным.

Методы тестирования

Резюмируя, можно сказать, что два основных фактора вносят дополнительные сложности — малый бюджет потерь и многообразие топологий каналов MPO.

Очевидно, что на монтаж и тестирование многоволоконных линий с разъемами MPO требуется гораздо меньше времени, чем для их однопроводных эквивалентов. Однако сертификация волоконно-оптической сети центра обработки данных 40/100G может быть оказаться более сложной задачей, поскольку установка эталонного значения и само тестирование должны выполняться с точным учетом типа соединения для каждой смонтированной Постоянной линии связи, а также для всего Канала связи между сетевым оборудованием в центре обработки данных. Но часто это легче сказать, чем сделать. Оптические тестеры поставляются либо для разъемов с центрирующими штырьками, либо для разъемов без них. Для правильной установки эталонного значения и самого тестирования для каждой линии связи и для канала MPO под рукой должны быть различные тестовые и соединительные кабели с различной конфигурацией. Инженер также должен иметь возможность тестирования любых линии связи - с разъемами MPO до различных патч-панелей, кассет или интерфейсных соединений SC/LC оборудования. Для этого потребуются дополнительные оптических модули и эталонные шнуры, что требуется учитывать при проектировании высокоскоростных каналов связи.

монтаж и тестирование многоволоконных линий с разъемами MPO

Здесь стоит отметить, что большинство производителей тестового оборудования требуют для тестирования соединителей MPO отдельные устройства. Кабельный анализатор WireXpert от Softing использует модульную систему сменных оптических адаптеров, разработанных для конкретных типов кабелей, поэтому вам нужен только набор адаптеров MPO (с центрирующими штырьками). Фактически, WireXpert в настоящее время является единственным кабельным анализатором, который предлагает модульное решение для сертификации любых волоконно-оптических соединений, включая поддержку MPO. Модульная конструкция в сочетании с экранами на главном и удаленном модулях анализатора позволяет увеличить скорость и эффективность сертификации Каналов связи с разъемами MPO. Протокол испытаний MPO от WireXpert также включает в себя чрезвычайно полезную карту полярности, четко указывающую тип соединения.

Протокол испытаний MPO от WireXpert

Выводы на будущее

Если вы интегратор, рассчитывающий на увеличение бизнеса в области ЦОД на основе волоконно-оптических линий, вам нужно будет внимательно ознакомиться со своим текущим арсеналом измерительных приборов на рынке. В процессе развития модульная платформа WireXpert от компании Softing дает явные преимущества. С самого начала она разрабатывалась как модульное устройство со сменными адаптерами, которые поддерживают сертификацию постоянных линий и каналов для категории 5e/6/6A, а теперь также и медных линий категории 8, а также одномодовых и многомодовых (EF-совместимых) оптических соединений, и также Каналов с разъемами MPO/MTP.

WIreXpert обеспечивает тестирование на частоте несущей до 2,5 ГГц и это самое высокое значение, доступное для портативного анализатора, что позволяет с уверенностью смотреть в будущее и используя одну платформу тестировать высокоскоростные каналы в центре обработки данных на основе медного и волоконно-оптического кабелей. В сочетании с системой двойного управления (Softing Dual Control System), объединяющей интеллектуальные главный и удаленный модуль прибора, вы получаете систему сертификации, которая буквально создана для 40/100G Ethernet.

Автор: Майк Баннинг (Mike Bunning),

менеджер по развитию бизнеса в компании Softing (Psiber).