Solutions d'adaptateurs MPO pour les centres de données

UnAdaptateur MPO (Multi-fibre Push On)sert d'interface d'accouplement passive entre deux connecteurs de fibre à terminaison MPO-, permettant une interconnexion optique-haute densité au sein des systèmes de câblage structuré. Dans les environnements de centres de données fonctionnant à des vitesses Ethernet de 40G, 100G et de plus en plus de 400G, ces adaptateurs fournissent le mécanisme d'alignement physique pour 8, 12 ou 24 rubans de fibres tout en maintenant la perte d'insertion généralement inférieure à 0,35 dB par paire couplée. La fonction de l'adaptateur semble d'une simplicité trompeuse-maintenir deux viroles dans un alignement mécanique précis-mais les conséquences d'une mauvaise sélection se répercutent sur les bilans de liaison, les schémas de polarité et la fiabilité à long terme d'une manière qui n'est pas évidente jusqu'à ce que quelque chose se brise.

En 2019, j'ai spécifié une infrastructure Base-12 complète pour un déploiement de 400 racks. C’était parfaitement logique sur le papier. Les émetteurs-récepteurs 40G QSFP+ que nous utilisions à l'époque utilisaient des optiques parallèles sur 12 fibres : quatre en transmission, quatre en réception et quatre dans l'obscurité. Faire le ménage. Élégant. Le fournisseur de câbles a adoré car les câbles principaux à 12 fibres étaient leur gagne-pain.

Dix-huit mois plus tard, nous avons commencé à migrer vers le 100G. Les modules QSFP28 que nous avons choisis ? Ils n'ont utilisé que 8 fibres. Soudain, chaque maillon contenait quatre fibres inutilisées, se moquant de nous. La mise à niveau 400G que nous prévoyons utilise désormais également 8 fibres. Nous disposons d'une infrastructure à 12 fibres transportant un trafic à 8 fibres et des modules de conversion partout.

Je ne dis pas que la Base-8 est universellement correcte. Mais si quelqu'un m'avait fait asseoir en 2019 et m'avait dit « pensez à la direction que prend la technologie des émetteurs-récepteurs, et non à celle où elle se trouve », j'aurais économisé environ 180 000 $ en cassettes de conversion et le casse-tête permanent lié à la gestion de deux nombres de fibres différents dans la même installation.

La décision de l’adaptateur en découle. Vous devez savoir-vraiment savoir-à quel nombre de fibres vous vous engagez avant de commencer à remplir les panneaux de brassage.

Il existe un type particulier de frustration réservé au dépannage des erreurs de polarité à 2 heures du matin lorsqu'un lien critique n'apparaît pas. La couche physique a l'air bien. L'optique montre la lumière. Le commutateur... ne voit tout simplement pas la connexion.

Il existe trois méthodes de polarité, et l'industrie ne parvient pas à s'entendre sur celle qui est la meilleure :

Méthode Autilise un adaptateur clé-jusqu'à clé-avec un câble direct-traversant. La fibre 1 est mappée à la fibre 1 à l'autre extrémité. Concept simple, mais vous devez inverser l'orientation du connecteur à une extrémité, ce qui signifie que l'adaptateur ou le câble fait quelque chose de non-évident.

Méthode Binverse les positions des fibres dans le câble lui-même. La fibre 1 à une extrémité se connecte à la fibre 12 à l'autre. Les adaptateurs sont de clé-à clé-. Les gens détestent ça parce que le croisement n'est pas visible-vous ne pouvez pas dire en regardant un câble de méthode B qu'il est croisé.

Méthode Cutilise le retournement par paire-. Les paires de fibres adjacentes échangent leurs positions. C'est une tentative de compromis et sans doute le pire des deux mondes.

Voici ce qui se passe réellement sur le terrain : quelqu'un commande des câbles de méthode A, quelqu'un d'autre commande des adaptateurs de méthode B parce qu'ils étaient moins chers cette semaine-là, une troisième personne les raccorde ensemble et rien ne fonctionne. J'ai vu des techniciens "réparer" ce problème en échangeant des fibres individuelles au niveau des modules de dérivation LC jusqu'à ce que le lien apparaisse, créant un schéma de polarité qui n'existe nulle part dans aucune norme et qui déroutera tous ceux qui le toucheront plus tard.

Mon approche actuelle : choisir une méthode, la documenter de manière obsessionnelle, tout étiqueter et refuser de s'écarter. J'utilise la méthode A. Je ne pense pas qu'elle soit techniquement supérieure. Je pense que la cohérence compte plus que l'optimisation.

La fiche technique indique une perte d'insertion maximale de 0,35 dB. Super. Vous construisez votre budget de liens autour de cela. Vous avez peut-être 2 dB de marge pour une course OM4 de 100 mètres à 100G.

Ce que la fiche technique ne mentionne pas :

Ces 0,35 dB ont été mesurés avec des connecteurs-neufs en usine, un nettoyage de qualité laboratoire-et une prière à la divinité qui supervise la photonique. Dans un véritable centre de données avec des sous-traitants qui peuvent ou non avoir nettoyé les extrémités-, avec de la poussière, du flux d'air et l'entropie générale des environnements de production, vous envisagez 0,5 dB si vous avez de la chance. J'ai mesuré 0,8 dB sur des adaptateurs qui venaient d'être installés.

Le coupable est presque toujours la contamination. Une seule particule de poussière de 1 micron sur un noyau de fibre de 50 microns de diamètre ne semble pas grand-chose. Cela suffit à provoquer une perte mesurable et potentiellement endommager la surface de la virole lorsqu'elle est accouplée sous la pression du ressort.

Nous avons finalement imposé des étendues d’inspection à chaque événement de correctif. Non-négociable. Si le technicien ne peut pas me montrer une image nette du visage-, le connecteur n'est pas branché. Cela a réduit nos tickets de problème « pas de lumière » d'environ 60 %.

L'adaptateur direct-est évident. Deux ports, un de chaque côté, viroles alignées, c'est fait.

Mais il y a aussi :

Adaptateurs à bride réduits-pour les panneaux à haute-densité. Ceux-ci permettent d'économiser peut-être 2 mm de largeur, ce qui semble trivial jusqu'à ce que vous essayiez d'installer 72 ports dans 1U. Le compromis-est qu'ils sont plus difficiles à extraire-moins de surface à saisir-et mes techniciens les détestent.

Adaptateurs coudéspour les connexions APC dans les déploiements-en mode unique. Le polissage d'angle de 8 - degrés qui réduit la réflexion arrière signifie également que vous ne pouvez absolument pas connecter un connecteur APC à un adaptateur UPC. Vous endommagerez les deux. Demandez-moi comment je le sais.

Adaptateurs hybridesqui prennent MPO d'un côté et un type de connecteur différent de l'autre. J'ai vu MPO-à-MTP (oui, ils sont mécaniquement compatibles mais la marque est importante à des fins de garantie), MPO-à-CS pour les applications 400G, voire des combinaisons propriétaires étranges.

Il y a aussi lequestion de genrepersonne n'explique clairement jusqu'à ce que vous commandiez mal. Les connecteurs MPO sont disponibles en version mâle (avec broches de guidage) et femelle (avec trous pour broches de guidage). L'adaptateur doit correspondre. Un adaptateur standard de « Type A » attend un mâle d'un côté et une femelle de l'autre. Commander un adaptateur femelle-à-femelle, puis essayer de brancher deux connecteurs mâles-brochés ? Ces épingles n’ont nulle part où aller. J'ai vu des gens essayer de le forcer. Ne le faites pas.

Panneaux de brassage 1U utilisés pour contenir 24 ports LC duplex. Puis 48. Puis 72. Quelqu’un a finalement réussi 144.

Pour MPO, la progression est passée de 6 adaptateurs par 1U (24 fibres à 4-fibre-par adaptateur) à 12 adaptateurs (48 fibres) jusqu'à des panneaux revendiquant 24 ports MPO ou plus dans 1U.

À un moment donné, la densité devient pathologique. J'ai vu un technicien passer 40 minutes à essayer de retirer un seul câble d'un panneau LC à 144 ports parce que ses doigts ne pouvaient pas dépasser les câbles environnants. Le câble qu'il essayait d'extraire était le troisième à partir du bas dans une pile de cinq profondeurs. Il a finalement abandonné et a tiré trois câbles adjacents juste pour créer un espace de travail.

Les panneaux MPO à ultra-haute-densité ont le même problème, mais en pire. Les corps des connecteurs sont plus larges. Les câbles sont plus rigides-la fibre de ruban ne se plie pas comme le duplex. Et chacun de ces connecteurs représente 12 ou 24 fibres qui nécessiteront éventuellement un accès pour le dépannage.

Ma règle générale : spécifiez environ 70 % de la densité maximale annoncée. Laissez de la place pour travailler réellement.

Les applications multi-modes utilisent presque universellement le vernis UPC (Ultra Physical Contact). L'extrémité de la virole plate fonctionne bien lorsque vous poussez une lumière de 850 nm sur 100 mètres.

Le mode simple-est différent. Les portées plus longues, les budgets de puissance plus élevés et les caractéristiques de longueur d'onde font de la rétroréflexion une réelle préoccupation. Le vernis APC (Angled Physical Contact) envoie la lumière réfléchie selon un angle plutôt que directement vers le laser, ce qui est plus important pour certains types d'émetteurs-récepteurs que pour d'autres.

Voici le problème : le mode-single dans les centres de données d'entreprise est encore relativement rare. La plupart des parcours sur les campus et à l'intérieur des bâtiments-sont en mode multi-OM4 car c'est moins cher, les émetteurs-récepteurs sont moins chers et les distances de 100-mètres ne nécessitent pas les capacités monomodes.

Mais le 400G change la donne. Les optiques 400G-FR4 et DR4 fonctionnent sur une fibre monomode-. Les hyperscalers utilisent le mode unique- depuis des années ; les entreprises suivent désormais. Si vous construisez une nouvelle infrastructure et envisagez d'aller au-delà de 100 G, réfléchissez au moins à la pertinence du mode unique-.

Pour les adaptateurs, cela signifie stocker à la fois UPC (boîtier généralement bleu) et APC (boîtier vert). Ne les mélangez jamais. J'étiquete l'armoire, le panneau et je trouve toujours des connecteurs UPC coincés dans les adaptateurs APC une ou deux fois par an.

MPO Adapter

Il existe des évaluations de durée de vie, enfouies dans les petits caractères. Un adaptateur MPO décent doit gérer 500-1 000 cycles d'accouplement avant que la précision de l'alignement ne se dégrade au point d'affecter la perte. Dans une connexion croisée qui est constamment repachée, cela compte. Dans une connexion principale permanente qui est touchée deux fois par décennie, ce n'est pas le cas.

Plage de température de fonctionnement. La plupart des adaptateurs sont classés entre -40 degrés et +75 degrés. À moins que votre centre de données connaisse une grave panne de refroidissement ou que vous déployiez dans un environnement inhabituel, vous n'atteindrez jamais ces limites. Je n'ai jamais eu une seule panne d'adaptateur à cause de la température.

Indice d'inflammabilité. UL94-V0 est la norme. Si votre établissement a des exigences de code spécifiques, vérifiez ceci. Je n'ai rencontré ce problème qu'une seule fois, dans un établissement aux conditions d'assurance inhabituelles.

Le matériel compte légèrement. Les manchons en céramique de zircone sont standard pour un alignement précis. Certains adaptateurs bon marché utilisent des manchons en alliage de bronze. Le bronze fonctionne bien pour les applications occasionnelles mais s'use plus rapidement et tolère mal la contamination. La différence de prix est minime. Obtenez la céramique.

À l'heure actuelle, dans notre installation principale, je garde en stock les adaptateurs MPO suivants :

12-fibre de type A, touche-haut/bas, UPC, manchon en céramique (le cheval de bataille)

8 fibres de type A pour les courses Base-8 (moins que ce dont je m'attendais)

APC 12 -fibres pour les zones monomodes que nous construisons lentement

Fibre réduite à-bride 12-pour deux panneaux haute densité spécifiques spécifiés par un architecte précédent

Fournisseurs avec lesquels j'ai eu une bonne expérience : US Conec (les concepteurs MTP d'origine-prix premium, aucun argument sur la qualité), Senko (bon équilibre entre coût et performances) et quelques fabricants sous contrat de Shenzhen qui fabriquent des produits étonnamment décents si vous spécifiez soigneusement et inspectez les expéditions entrantes.

Fournisseurs avec lesquels j'ai eu une mauvaise expérience : je ne mets pas cela par écrit. Disons simplement que l'option la moins chère sur Alibaba est bon marché pour une raison, et j'ai un tiroir plein d'adaptateurs avec des manchons visiblement mal alignés qui n'ont jamais été mis en production.

Chaque câble principal est-inspecté avant l'installation. Non-négociable.

Nous testons la perte d'insertion sur de nouvelles analyses à l'aide d'une source lumineuse et d'un wattmètre-et non d'un OTDR. Les OTDR sont parfaits pour détecter les défauts sur de longues distances, mais n'ont pas la résolution nécessaire pour caractériser avec précision un segment de câblage structuré de 30 - mètres avec plusieurs points de connexion. Les conditions de lancement comptent plus que ce que les gens pensent, c'est pourquoi nous utilisons des câbles de référence enveloppés dans un mandrin pour établir la ligne de base.

La vérification de la polarité se fait par trace visuelle. Le technicien à une extrémité éclaire la fibre 1 avec un VFL (localisateur de défauts visible), le technicien à l'autre extrémité confirme quel port s'allume. Ennuyeux, efficace, difficile à gâcher.

Nous ne testons pas chaque adaptateur individuellement avant l'installation. Nous avons testé cette approche ; le coût de la main-d'œuvre dépassait le coût de l'adaptateur d'un facteur cinq. Au lieu de cela, nous faisons appel à des fournisseurs réputés, inspectons les expéditions entrantes et remplaçons en cas de panne. Le taux d'échec est inférieur à 0,5 % sur six ans.

Les émetteurs-récepteurs 400G et 800G s'orientent vers différents facteurs de forme de connecteur. Le MPO-16 existe mais n'a pas été adopté massivement. Les connecteurs CS et SN offrent une densité plus élevée pour les applications monomodes parallèles. Il est fort possible que dans dix ans, l'infrastructure MPO que tout le monde installe aujourd'hui soit une technologie héritée, prise en charge mais pas optimale.

Je n'ai pas de solution pour cela. Personne d’autre non plus. Le mieux que je puisse faire est de concevoir des chemins de mise à niveau relativement faciles - suffisamment d'espace physique dans les chemins, des panneaux de brassage qui peuvent être échangés sans recâblage des lignes réseau, des cassettes modulaires plutôt que des panneaux à terminaison directe - là où le budget le permet.

Et nettoyez les connecteurs. Nettoyez toujours les connecteurs.

C'est ce que j'ai appris sur les adaptateurs MPO au cours d'environ sept années de travail dans un centre de données. Ce n'est pas exhaustif. Je n'ai pas touché à l'épissure de ruban, ni aux nuances de la fibre insensible à la courbure-dans un routage serré, ni à tout le désordre des adaptateurs extérieurs classés OSP-pour les interconnexions de campus. Il y a des gens qui connaissent ces sujets mieux que moi.

Ce que je sais, c'est que l'adaptateur-ce morceau de plastique et de céramique à 4 $ auquel personne ne pense jusqu'à ce que quelque chose se brise-se trouve sur le chemin critique de chaque liaison fibre optique du bâtiment. Respectez-le en conséquence.