Системы высокой плотности MPO/MTP

Что такое MPO/MTP системы?

 Оптический коннектор MPO (Multi-fiber Push On) был разработан в конце 90-х годов прошлого века японской компанией Nippon Telegraph and Telephone (NTT) в 1996-12-12 был принят стандарт IEC 61754–7: 1996 в 2004 г. он был пересмотрен и окончательно утвержден.

MPO/MTP-системы – это  претерминированные решения в составе которых, для коммутаций компонентов используются коннекторы MPO/MTP, имеющие высокую плотность оптических волокон.

MPO/MTP системы-используются преимущественно для коммутации сетей 40G/100G/400G/800G в центрах обработки данных (ЦОД)

Основные отличия MPO и MTP.

На сегодняшний день существует два типа разъемов MPO и MTP.основное отличие их это конструкция и состав самого разъема, и как следствие цена на сам коннектор. Ниже визуально представлены конструкционные отличия.

Рисунок 1. Коннектор MPO

Рисунок 2. Коннектор MTP

Коннектор MTP является более современным по соотношению к коннектору MPO. В ходе добавления конструкционных изменений обеспечивает более надежный контакт при соединениях MTP-MTP, меньшие потери и возможность смены гендерной полярности Male-Female.

К основным отличиям можно отнести: 

• конструкция концов кабелей, у MPO кабели имеют плоские концы, а у MTP – закруглённые, плавающий феррус, что обеспечивает лучший физический контакт на концах волокон при соединениях коннекторов Male-Female;

• точность выравнивания волокон, кабели MTP обеспечивают более точное выравнивание благодаря плавающему феррусу, что приводит к меньшим вносимым потерям и более высокой производительности передачи данных по сравнению с кабелями MPO;

• механизм фиксации, фиксатор MPO выполнен из пластика и пружиной округлой формы. Из-за отсутствия посадочного места пружина не имеет дополнительного крепления и существует вероятность повреждения оптической ленты. Фиксатор MTP имеет металлическое углубление для пружины, что способствует плотному креплению;

• совместимость, MTP-коннектор полностью совместим с аналогичным MPO-разъёмом, но MTP-разъём не поддерживает MPO-коннекторы.

Принцип работы.

Основное преимущество построения сетей на MPO и MTP компонентах является высокая плотность оптических волокон, которые позволяют масштабировать сеть от 10G к 800G и наоборот или для соединения между QSFP28-DD - QSFP28-DD, использующие 8 и 12 каналов для передачи линка между собой. Ниже показана градация скорости передачи данных до 2018 г, для соединения которых необходимо использовать MPO и MTP коннекторы.

Рисунок 3. Градация QSFP по годам.

Принцип работы QSFP28-DD на примере соединения 100G и деления на 25G.

Рисунок 4. Принцип работы соединения 100G и 25G через MPO/MTP.

В общем если рассматривать полную цепочку компонентов системы MPO/MTP включают в себя не только коммутационные шнуры и коннекторы, но также кассеты высокой плотности и шасси для установки кассет для дальнейшей коммутаций пассивной сети в зависимости от архитектуры построения. Принцип коммутации показан ниже через кассеты для деления 100G.

Рисунок 5. Деление 100G на 25G через кассеты и разъемы MPO/MTP.

Шасси SNR для установки кассет может быть реализовано плотностью от 96,144 и196 оптических портов в 1U кассетами MPO-LC.

Рисунок 6. Шасси 1U - 96 LC оптических портов SNR-CMP-96P

Рисунок 7. Шасси 1U - 144 LC оптических портов SNR-CMP-144P

Рисунок 8. Шасси 1U - 196 LC оптических портов SNR-CMP-196P

Механизм прецизионного выравнивания волокон.

Важной, даже можно сказать ключевым свойством в соединениях MPO/MTP систем нужно отметить выравнивание волокон при соединениях коннекторов MPO/MTP между собой.

Для качественного соединения в конструкции разъемов деление коннекторов на Male и Female. На рисунке ниже схематично показано как правильно подобраны компоненты через проходной адаптер MPO.

Рисунок 9. Соединение Male-Female. Через проходной адаптер MPO/MTP.

Коннектор Male, с направляющими металлическими штифтами (Pin), вставляется с одной стороны. Коннектор Female – с посадочными местами для металлических направляющих штифтов (Pin Location), с другой стороны. Таким образом происходит выравнивание оптических волокон в коннекторе. Металлические пружины в коннекторе прижимают два коннектора друг к другу исключая воздушный зазор на соединении.

Для соединения между QSFP28-DD - QSFP28-DD важно так же определить с какой стороны будет разъем Male-Female.Выбор неправильного форм фактора гендерной принадлежности может привести к нарушению конструкций коннектора или разъема или поломке трансивера. Как правило QSFP28-DD и кассеты имеют разъем Male, а коммутационные оптические патчкорды разъем Female.

Соединение Male-Male или Female-Female – недопустимо. Только соединение Male-Female.

На фото ниже показано фото разъемов Female и Male.

Рисунок 10. Фото коннекторов Female и Male.

Виды MPO/MTP систем.

Классификации видов систем MPO/MTP можно определить по трем основным параметрам:

• Классификация по количеству волокон (8, 12, 24, 48)

• Типы полярности: Type A, B, C

• Одномодовые vs. многомодовые решения

Каждый из них рассмотрим, в частности.

Классификация по количеству волокон (8, 12, 24, 48)

В зависимости от необходимого количества оптических соединении выбираются коммутационные патчкорды или кассеты с делением на необходимое количество волокон в коннекторе .Как правило 8 или 12 ОВ и для магистральных соединений 16 или 24 ОВ соответственно, очень редко 48 ОВ. Важно понимать пропорциональность емкости сети при выборе компонентов. Проще говоря если потребность есть в 12 ОВ на одном MPO/MTP разъеме, то использование в дальнейшем 8 ОВ разъемов создают узкое место во всей цепочке соединении, и 4 волокна становятся неиспользуемыми.

Ниже рассмотрено несколько типов MT ферул, с учетом количества ОВ в одном коннекторе. Наглядно показано, что каждый MTнаконечник имеет определенно количество ОВ, в котором нельзя добавить или уменьшить емкость.

Рисунок 11. Типы MT ферул.

Важно понимать, что 8 волоконных транковых сборках используется стандартный 12 волоконный наконечник, но транковый кабель имеет 8 ОВ. Волокна находятся по краям наконечника,4 волокна посередине не оконечиваются.

Ниже схематично приведен пример работы 8 волоконного транкового кабеля соединения.

Рисунок 12.Принцип соединения 8-ми волоконных MPO/MTP

Типы полярности: Type A, B, C

Все системы можно классифицировать по трем типам полярности:

Тип A (прямой кабель) имеет прямую полярность с коннектором «key up» на одном конце и «key down» на противоположном конце, это означает, что волокна на обоих концах кабеля имеют одинаковую ориентацию;

Тип B (обратный кабель) имеет коннектор «key up» на обоих концах кабеля. Волокна в нём развёрнуты противоположно друг другу на каждом конце;

Тип C использует магистральный кабель с перевёрнутыми парами волокон для соединения модулей MPO на каждой стороне соединения. Патч-корды на обоих концах также являются стандартными дуплексными патч-кордами типа А-В.

Рисунок 13.Типы полярности MPO/MTP

Одномодовые vs. многомодовые решения

Основным вопросом, при проектировании может быть выбор MM или SM. Что выбрать? Что лучше в эксплуатации? Что дешевле? Ответы на эти вопросы можно получить только при выборе активной части. Выбор пассивных компонентов зависит от выбора оборудования и количества соединения между ними.

Важным критерием является выбор полировки коннектора UPC или APC и выбор типа волокна MM или SM.

Коннекторы MM или SM как правило имеют разную цветовую гамму в зависимости от характеристик, для более удобной эксплуатации и идентификации.

Ниже приведены примеры разных цветов в зависимости от характеристик MPO/MTP оптических патчкордов.

Рисунок 14. SM с полировкой UPC и APC в коннекторе MPO type B

Рисунок 15. ОМ3 с полировкой UPC и UPC в коннекторе MPO type B

Рисунок 16. ОМ4 с полировкой UPC и UPC в коннекторе MPO type B.

Применение

Рисунок 17.Тенденция роста скорости передачи данных к 2030

Для современного комфортного пребывания в информационном поле мы используем все больше сервисов, телекоммуникации и облачные хранилища требуют все большей вычислительно мощности и быстрого обмена данными. Рост скоростей обработки и передачи данных уже давно привел к использованию скоростей в центрах обработки данных (ЦОД) 40G и 100G сетей, уже все чаще встречается потребность в 400G для поддержания трафика, а относительно недавно выпущенное оборудование от ТОП-3 производителей в мире способно реализовать себя на скорости 800G.

Для таких задач идеально подходят системы MPO/MTP, которые так же регулярно совершенствуются, обеспечивая надежность работы сети и комфортную эксплуатацию в дальнейшем.

Преимущества

Преимущества систем высокой плотности очевидны, в сравнении с реализаций систем с большим количеством оптических или медных портов на обычных коннекторах SC, FC, громоздкими кроссами и шкафами, километры оптических патч-кордов, которые делают эксплуатацию затруднительной.

• масштабируемость, можно увеличить пропускную способность сети без необходимости проведения значительной реконфигурации.

• простота обслуживания и обновления. Для подключения новых элементов не требуется специальный инструмент или привлечение специалистов.

• высокая плотность монтажа. Эффективное использование пространства в стойке, плотность портов от 96 до196 LC на 1U.

• превосходная целостность сигнала при низких вносимых потерях. Эти факторы необходимы для передачи больших объёмов данных на высоких скоростях.

• сокращение пространства, необходимого для прокладки кабелей. Это помогает воздуху лучше перемещаться вокруг стоек с оборудованием, поэтому они остаются прохладными, не потребляя при этом слишком много энергии.

 

Советы по выбору

Критерии для ЦОД определяют основную тенденцию к выбору пассивной системы высокой плотности MPO/MTP. Главным критерием это будет емкость архитектуры и необходимая масштабируемость в будущем при добавлений или изменений конфигурации активного оборудования. Важно не ошибиться с выбором основных параметров:

• 8/12/24 волоконная архитектура построения пассивной части;

• бюджет оптических потерь;

• определение полярности всей системы;

• выбор SM или MM;

• выбор MPO или MTP коннекторы;

• тип полировки соединений оптических разъемов.

Важно при выборе компонентов активной и пассивной части не попасть на некачественные компоненты, которые будут давать сбои на всем участке сети и могут привезти к фатальным последствиям. Поэтому важно выбирать надежного и проверенного производителя при реализации.