Bộ chuyển đổi MPO: Hiệu suất và độ tin cậy

cácBộ chuyển đổi MPOhoạt động như một giao diện căn chỉnh thụ động cho phép kết nối hai đầu nối MPO trong cơ sở hạ tầng cáp quang mật độ cao. Không giống như các giải pháp-sợi quang đơn lẻ, hệ thống MPO yêu cầu dung sai cơ học đặc biệt chặt chẽ-chúng ta đang nói đến độ chính xác ở cấp độ micron-trên 12, 24 hoặc thậm chí 32 kênh sợi quang cùng một lúc. Cơ cấu bọc bên trong của bộ chuyển đổi phải duy trì độ chính xác về vị trí trong phạm vi ±0,5μm để đạt được số liệu suy hao chèn có thể chấp nhận được, thường dưới 0,35dB đối với các ứng dụng chế độ đơn. Yêu cầu này trở nên khó khăn hơn theo cấp số nhân khi số lượng kênh tăng lên.

Đây là điều mà hầu hết các bảng thông số kỹ thuật sẽ không cho bạn biết: mối quan hệ giữa độ lệch bên và suy hao quang học không phải là tuyến tính. Độ dịch chuyển ngang 0,5μm có thể khiến bạn mất đi 0,1dB-có thể chấp nhận được. Đẩy nó lên 1,0μm và đột nhiên bạn ở mức 0,4dB. Nhân đôi nó một lần nữa lên 2,0μm? Bây giờ bạn đang nhìn chằm chằm vào 1,5dB, về cơ bản sẽ giết chết ngân sách liên kết của bạn cho bất kỳ khoảng cách truyền hợp lý nào.

Cơ cấu chốt dẫn hướng thực hiện công việc nâng vật nặng ở đây. Hai chốt chính xác (đường kính 0,70 mm, dung sai ± 0,001 mm) trên một đầu nối khớp với các lỗ tương ứng trên đầu nối đối diện. Tay áo bộ chuyển đổi hướng dẫn sự tham gia này. Nghe có vẻ đơn giản.

Không phải vậy.

Khe hở chốt-đến{1}}lỗ khoảng 0,01-0,012 mm. Quá chặt và việc chèn sẽ trở thành vấn đề - người dùng buộc phải kết nối, các chân bị cong, các mặt cuối va vào nhau. Quá lỏng lẻo và 12 sợi cơ của bạn không bao giờ xếp thẳng hàng được. Mỗi sự kiện giao phối đều nhấn mạnh vào bề mặt này.

tham số	Yêu cầu đa chế độ	Yêu cầu chế độ đơn
IL tối đa	Nhỏ hơn hoặc bằng 0,25dB	Nhỏ hơn hoặc bằng 0,35dB
Độ lặp lại	Nhỏ hơn hoặc bằng 0,1dB	Nhỏ hơn hoặc bằng 0,1dB
Độ bền (500 chu kỳ)	ΔIL Nhỏ hơn hoặc bằng 0,2dB	ΔIL Nhỏ hơn hoặc bằng 0,2dB

Nguồn mất mát được chia thành ba loại. Sự phản xạ Fresnel tại khe hở không khí giữa các mặt cuối-vật lý không thể tránh khỏi. Sự phân kỳ chùm tia trên cùng một bài toán hình học-khoảng trống đó. Và độ lệch ở cả 3 trục: ngang, dọc, góc.

Sự bù đắp bên chiếm ưu thế. Đối với sợi quang đơn mode có đường kính trường chế độ 9,2μm, lõi về cơ bản cung cấp biên độ sai số bằng 0. Lõi 50μm của Multimode dễ tha thứ hơn, điều này giải thích thông số IL chặt chẽ hơn cho các hệ thống MM mặc dù logic có vẻ mâu thuẫn.

MPO Adapter

Suy hao phản xạ cho bạn biết lượng ánh sáng phản xạ trở lại nguồn. Để đánh bóng PC (tiếp xúc vật lý) tiêu chuẩn, bạn sẽ nhận được khoảng 20dB-đủ cho các liên kết dữ liệu đa chế độ. UPC đẩy mức này lên 45dB nhờ bề mặt hoàn thiện tốt hơn. APC, với mặt cuối góc 8 độ, đạt được 55dB hoặc cao hơn bằng cách hướng hoàn toàn phản xạ ra khỏi lõi sợi.

Vấn đề với APC: bạn không thể kết hợp các đầu nối APC với bộ điều hợp PC/UPC. Góc không khớp sẽ phá hủy cả hai mặt cuối. Tôi đã thấy toàn bộ bảng vá lỗi bị hỏng do ai đó lấy nhầm cáp nối. Mã màu tồn tại có lý do-màu xanh lá cây cho APC, màu xanh lam cho UPC-nhưng lỗi xảy ra ở trung tâm dữ liệu tối vào lúc 2 giờ sáng.

GR-1435-CORE của Telcordia vẫn là chuẩn mực của ngành. Pin môi trường bao gồm

Chu kỳ nhiệt độ:

-40 độ đến +75 độ , 21 chu kỳ hoàn chỉnh. Sự chênh lệch giãn nở nhiệt giữa ống bọc đồng phốt pho, vỏ PBT và sợi thủy tinh tạo ra ứng suất bên trong. Bộ điều hợp phải duy trì thay đổi IL dưới 0,3dB xuyên suốt.

Nóng ẩm:

75 độ ở độ ẩm tương đối 90% trong 336-504 giờ. Thử nghiệm này phát hiện việc lựa chọn vật liệu không phù hợp nhanh hơn bất kỳ thử nghiệm nào khác. Polyme rẻ tiền hấp thụ độ ẩm, trương nở và mất ổn định kích thước.

Sốc cơ học:

Gia tốc 100g, thời gian 6ms, năm lần sốc trên mỗi trục. Mô phỏng các sự kiện thả và xử lý thô trong quá trình cài đặt.

Việc kiểm tra độ rung (10-55Hz, biên độ 1,5mm) thường bị bỏ qua. Tuy nhiên, đối với các bộ chuyển đổi được gắn trong tủ bên đường hoặc môi trường công nghiệp, hiện tượng mỏi do rung gây ra nhiều hỏng hóc hơn so với nhiệt độ khắc nghiệt.

Một hạt 1μm nằm trên lõi sợi quang đơn mode sẽ chặn khoảng 1% đường quang. Nghe có vẻ không thảm khốc cho đến khi bạn nhận ra điều đó có nghĩa là tổn thất khoảng 0,1dB-trên mỗi sợi quang bị ô nhiễm. Nhân trên 12 kênh, thêm hiệu ứng lão hóa đầu nối và bộ điều hợp "tối đa 0,35dB" của bạn đột nhiên đo được 0,8dB.

Các hạt có kích thước trên 9μm-gần bằng đường kính lõi singlemode-có thể gây ra lỗi kênh hoàn toàn.

IEC 61300-3-35 xác định vùng kiểm tra với các mức cho phép khuyết tật cụ thể

Vùng A (lõi, 0-25μm): Cho phép không có khuyết tật nào. Không có. Một vết xước duy nhất ở đây làm hỏng đầu nối.

Vùng B (tấm ốp, 25-120μm): Không có vết xước Lớn hơn hoặc bằng 3μm, không bị nhiễm bẩn Lớn hơn hoặc bằng 2μm

Vùng C (dính, 120-130μm): Giới hạn được nới lỏng một chút

Vùng D (tiếp điểm, 130μm+): Không có khuyết tật vượt quá 10μm

Giao thức làm sạch rất quan trọng. Trước tiên hãy lau khô bằng vải-không có xơ hoặc que lau MPO chuyên dụng. Nếu tình trạng nhiễm bẩn vẫn tiếp diễn, áp dụng 99% IPA một cách tiết kiệm, sau đó lau khô và-kiểm tra lại. Không bao giờ lắp đầu nối mà không kiểm tra độ sạch của mặt đầu. Ống bọc bên trong của bộ chuyển đổi tích tụ các mảnh vụn theo thời gian và chuyển nó đến mọi đầu nối đi qua.

Tồn tại ba phương pháp phân cực tiêu chuẩn và việc trộn lẫn chúng sẽ gây ra lỗi liên kết rất khó chẩn đoán

Loại A (Phím-lên tới Phím-lên): Lập bản đồ sợi quang- thẳng. Vị trí 1 kết nối với vị trí 1.

Loại B (Phím-lên tới Phím-xuống): Vị trí sợi bị đảo lộn. Vị trí 1 kết nối với vị trí 12. Phổ biến nhất trong cáp trung tâm dữ liệu.

Loại C: Cặp-lật lật-các vị trí hoán đổi cặp sợi liền kề một cách khôn ngoan.

Bộ chuyển đổi phải phù hợp với thiết kế phân cực của hệ thống. Bộ chuyển đổi Loại A trong hệ thống Loại B có nghĩa là các sợi truyền của bạn kết nối với các cổng nhận sai ở đầu xa. Giao thức Ethernet không quan tâm; liên kết bị lỗi, dừng hoàn toàn.

Đối với bộ thu phát 40G SR4 và 100G SR4 sử dụng 8 sợi, các vị trí không được sử dụng (5-8 trong mảng 12 sợi) đôi khi gây nhầm lẫn. Sơ đồ chân của bộ thu phát chứ không phải bộ chuyển đổi sẽ xác định sợi nào mang lưu lượng.

Vỏ bộ chuyển đổi có hai loại: nhựa nhiệt dẻo (PBT, PPS) hoặc hợp kim kẽm đúc khuôn.

Vỏ nhựa chiếm ưu thế trong việc triển khai trung tâm dữ liệu. Chi phí thấp hơn, trọng lượng nhẹ hơn, phù hợp với môi trường được kiểm soát. PBT có khả năng kháng hóa chất tốt và ổn định kích thước khi hoạt động liên tục ở góc 60 độ.

Vỏ kim loại có ý nghĩa đối với viễn thông bên ngoài nhà máy, lắp đặt công nghiệp và bất kỳ nơi nào có vấn đề che chắn EMI. Khối lượng cũng giúp giảm rung tốt hơn. Nhược điểm: chi phí tăng gần gấp đôi và hiện tượng ăn mòn trở thành vấn đề đáng cân nhắc ở các môi trường ven biển hoặc{2}}ô nhiễm cao.

Ống căn chỉnh bên trong hầu như luôn được làm bằng đồng phốt-pho với lớp mạ niken. Ống bọc gốm tồn tại cho các ứng dụng có độ chính xác cực cao- nhưng hiếm khi chứng minh được chi phí cao hơn cho việc sử dụng bộ chuyển đổi. Ống bọc ít bị mòn hơn so với ống bọc đầu nối vì nó chỉ hướng dẫn sự tương tác ban đầu hơn là cung cấp sự căn chỉnh liên tục.

Độ bền-trong thế giới thực theo đường cong của bồn tắm. Các sự kiện giao phối ban đầu có thể cho thấy sự mất mát tăng nhẹ khi bề mặt bị cháy. Mất mát ổn định trong vài trăm chu kỳ. Vượt quá 500-700 chu kỳ, sự tích tụ hao mòn sẽ gây ra sự xuống cấp dần dần.

Thông số kỹ thuật của nhà sản xuất tuyên bố độ bền chu kỳ 1000+ không phải là nói dối, nhưng bản in đẹp đóng vai trò quan trọng. "Độ bền" thường có nghĩa là bộ chuyển đổi không bị hỏng về mặt cơ học-nó vẫn chốt, các đầu nối vẫn cắm vào. Liệu nó có còn đáp ứng các thông số kỹ thuật quang học hay không là một câu hỏi riêng.

Đối với các vị trí bảng vá lỗi có hoạt động hàng ngày, hãy lập ngân sách thay thế bộ chuyển đổi sau mỗi 2-3 năm. Các kết nối đường trục chạm vào một lần trong quá trình cài đặt về cơ bản sẽ tồn tại mãi mãi.

Đối với các trung tâm dữ liệu siêu quy mô chạy quang học 100G/400G SR:

MPO 12 sợi hoặc 24 sợi
Phân cực loại B (xác minh theo thiết kế nhà máy cáp)
Cấp tổn hao-thấp: IL Nhỏ hơn hoặc bằng 0,35dB
Vỏ nhựa chấp nhận được
Số chu kỳ cao nếu được sử dụng trong phòng-gặp tôi

Đối với các ứng dụng truyền tải viễn thông:

APC Singlemode trong đó vấn đề mất mát trả lại
Phạm vi nhiệt độ mở rộng (xếp hạng -40 độ đến +85 độ)
Vỏ kim loại để lắp đặt ngoài trời
Hãy cân nhắc các tùy chọn được xếp hạng IP{0}}để bảo vệ môi trường

Đối với mạng trường doanh nghiệp:

Loại thương mại tiêu chuẩn thường đủ
Tập trung vào việc ghi nhãn và quản lý phân cực thích hợp
Bộ điều hợp dự phòng có sẵn để thay thế nhanh chóng

Khi tổn thất chèn vượt quá thông số kỹ thuật:

Đầu tiên, làm sạch mọi thứ. Cả hai mặt đầu nối và bề mặt bên trong của bộ chuyển đổi. Sử dụng các công cụ làm sạch MPO thích hợp-hình học sẽ ngăn các phương pháp làm sạch LC/SC tiêu chuẩn hoạt động.

Thứ hai, kiểm tra dưới độ phóng đại. 200x tối thiểu, ưu tiên 400x. Tìm kiếm các vết xước xuyên qua lõi sợi, vết bẩn, mảnh vụn ở ranh giới sợi-đến-ren.

Thứ ba, hãy thử một-cáp tham chiếu tốt đã biết thông qua bộ chuyển đổi nghi ngờ. Nếu cáp tham chiếu kiểm tra tốt thì cáp gốc của bạn có vấn đề. Nếu cáp tham chiếu cũng có mức suy hao cao thì bộ chuyển đổi cần được thay thế.

Suy hao phản hồi cao (nghĩa là công suất phản xạ thấp) trong hệ thống APC thường cho thấy có sự nhiễm bẩn hoặc vấn đề về hình học của mặt cuối-góc 8 độ đã bị suy giảm do tiếp xúc nhiều lần hoặc hư hỏng vật lý.

Các kết nối không liên tục hầu như luôn bắt nguồn từ các vấn đề cơ học: cơ cấu chốt bị mòn, vỏ bị nứt hoặc các chốt dẫn hướng trên đầu nối bị cong (nói đúng ra thì không phải bộ chuyển đổi mà là bộ chuyển đổi bị đổ lỗi).

IEC 61754-7 xác định giao diện MPO một cách cơ học. Kích thước, dung sai, vật liệu-mọi thứ cần thiết cho khả năng tương tác giữa các nhà sản xuất.
IEC 61753-1 bao gồm các yêu cầu về hiệu suất trong các điều kiện môi trường. Đây là nơi chứa các thông số kiểm tra nhiệt độ, độ ẩm và cơ học.
TIA-604-5 (FOCIS 5) cung cấp tiêu chuẩn tương đương ở Bắc Mỹ, với một số khác biệt về thông số đôi khi gây nhầm lẫn khi trộn các thành phần từ các nhà cung cấp khác nhau trong khu vực.
GR-1435-CORE của Telcordia bổ sung các yêu cầu về độ tin cậy dành riêng cho lĩnh vực viễn thông ngoài tiêu chuẩn cơ sở của IEC.
Việc phân loại cấp độ (A, B, C) có nguồn gốc như một cách để loại bỏ sản lượng sản xuất do giảm hiệu suất. Hạng A (Nhỏ hơn hoặc bằng 0,35dB) đưa ra mức giá cao nhưng vẫn đảm bảo biên độ liên kết đầy đủ. Cấp B (Nhỏ hơn hoặc bằng 0,75dB) phù hợp với các liên kết ngắn hơn hoặc hệ thống có biên độ dự phòng. Hạng C tồn tại nhưng việc nhìn thấy nó trong quá trình triển khai sản xuất cho thấy có vấn đề về mua sắm.

32-fiber MPO connectors

Việc thúc đẩy ổ đĩa Ethernet 400G và 800G đòi hỏi số lượng sợi quang cao hơn. 32-Các đầu nối MPO sợi quang hiện có nhưng khả năng cung cấp bộ chuyển đổi vẫn còn hạn chế so với các phiên bản 12-sợi quang và 24 sợi quang. Độ phức tạp cơ học của việc căn chỉnh 32 sợi tới độ chính xác ở mức micron trong các phạm vi nhiệt độ sẽ thúc đẩy khả năng sản xuất.

Một số nhà cung cấp khuyến khích các đầu nối MPO có thể cài đặt-tại hiện trường, giảm sự phụ thuộc vào các-cáp trung kế được kết thúc trước. Vai trò của bộ chuyển đổi vẫn không thay đổi nhưng sự khác biệt về chất lượng của các trình kết nối-kết thúc trường tạo ra những thách thức mới về hiệu suất hệ thống nhất quán.

Quang học song song (SR4, SR8) tiếp tục mở rộng nhưng ngành này cũng khám phá các giải pháp tốc độ cao-sợi quang- đơn bằng cách sử dụng phương pháp điều chế nâng cao. Nếu việc truyền dẫn lambda-800G đơn trở nên thực tế thì lợi thế về mật độ của MPO sẽ giảm đi-mặc dù không đủ để đe dọa vị trí của nó trong các kiến trúc cáp có cấu trúc.

Việc tích hợp RFID hoặc theo dõi tương tự vào các bộ chuyển đổi cho phép quản lý tài sản tự động. Hữu ích cho các nhà khai thác siêu quy mô quản lý hàng triệu kết nối cáp quang; quá mức cần thiết cho việc triển khai nhỏ hơn.

Nguyên lý cơ bản của việc căn chỉnh sợi quang không thay đổi. Dù yếu tố hình thức nào thành công thì MPO cũng sẽ phải đối mặt với những thách thức giống nhau: độ chính xác ở mức- micron, độ nhạy nhiễm bẩn và sự căng thẳng giữa mật độ và độ tin cậy. Công nghệ MPO hiện tại đại diện cho một giải pháp hoàn thiện,{3}}được hiểu rõ và hoạt động-miễn là bạn tôn trọng các yêu cầu của nó về độ sạch sẽ, quy trình phối hợp thích hợp và kiểm tra định kỳ.