Giải pháp bộ điều hợp MPO cho trung tâm dữ liệu

MỘTBộ chuyển đổi MPO (Đẩy vào nhiều sợi quang)đóng vai trò là giao diện kết nối thụ động giữa hai đầu nối cáp quang-có đầu cuối MPO, cho phép kết nối quang-mật độ cao trong hệ thống cáp có cấu trúc. Trong môi trường trung tâm dữ liệu hoạt động ở tốc độ Ethernet 40G, 100G và ngày càng tăng 400G, các bộ điều hợp này cung cấp cơ chế căn chỉnh vật lý cho 8, 12 hoặc 24 dải băng sợi quang trong khi vẫn duy trì mức suy hao chèn thường dưới 0,35 dB trên mỗi cặp kết nối. Chức năng của bộ chuyển đổi có vẻ đơn giản-giữ hai vòng sắt được căn chỉnh cơ học chính xác-nhưng hậu quả của việc lựa chọn kém theo tầng thông qua quỹ liên kết, sơ đồ phân cực và độ tin cậy lâu dài theo những cách không rõ ràng cho đến khi có sự cố nào đó xảy ra.

Trở lại năm 2019, tôi đã chỉ định cơ sở hạ tầng Base{8}}12 đầy đủ để triển khai 400 giá đỡ. Có ý nghĩa hoàn hảo trên giấy. Bộ thu phát 40G QSFP+ mà chúng tôi đang sử dụng vào thời điểm đó chạy quang học song song trên 12 sợi quang – bốn sợi phát, bốn sợi nhận, bốn sợi tối. Lau dọn. Thanh lịch. Nhà cung cấp cáp yêu thích nó vì cáp trung kế 12 sợi là nguồn sống của họ.

Mười tám tháng sau, chúng tôi bắt đầu chuyển sang 100G. Các mô-đun QSFP28 chúng tôi đã chọn? Họ chỉ sử dụng 8 sợi. Đột nhiên mỗi liên kết đều có bốn sợi không được sử dụng ở đó, chế nhạo chúng tôi. Bản nâng cấp 400G mà chúng tôi dự định hiện cũng sử dụng 8 sợi. Chúng tôi có cơ sở hạ tầng 12 sợi mang lưu lượng 8 sợi và các mô-đun chuyển đổi ở khắp mọi nơi.

Tôi không nói Base-8 là hoàn toàn chính xác. Nhưng nếu ai đó yêu cầu tôi ngồi lại vào năm 2019 và nói "hãy nghĩ xem công nghệ thu phát sẽ đi đến đâu chứ không phải nó ở đâu", thì tôi đã tiết kiệm được khoảng 180.000 đô la cho băng chuyển đổi và vấn đề đau đầu liên tục khi quản lý hai số lượng sợi khác nhau trong cùng một cơ sở.

Quyết định của bộ chuyển đổi bắt nguồn từ điều này. Bạn cần biết-thực sự biết-số lượng sợi quang mà bạn đang cam kết trước khi bắt đầu điền các bảng vá lỗi.

Có một loại cảm giác thất vọng đặc biệt dành riêng cho việc khắc phục lỗi phân cực vào lúc 2 giờ sáng khi một liên kết quan trọng không xuất hiện. Lớp vật lý trông ổn. Quang học hiển thị ánh sáng. Công tắc chỉ... không thấy kết nối.

Có ba phương pháp phân cực tồn tại và ngành không thể thống nhất được phương pháp nào là tốt nhất:

Phương pháp Asử dụng bộ chuyển đổi phím-lên phím-với cáp-đi thẳng. Sợi 1 ánh xạ tới sợi 1 ở đầu bên kia. Về khái niệm thì đơn giản nhưng bạn cần phải lật hướng đầu nối ở một đầu, điều đó có nghĩa là bộ chuyển đổi hoặc cáp đang thực hiện điều gì đó không-rõ ràng.

Phương pháp Blật các vị trí sợi trong chính cáp. Sợi 1 ở một đầu kết nối với sợi 12 ở đầu kia. Bộ điều hợp là-có thể thay đổi khóa-. Mọi người ghét điều này vì không nhìn thấy được điểm giao nhau-bạn không thể biết được bằng cách nhìn vào cáp Phương pháp B rằng nó bị chéo.

Phương pháp Csử dụng-việc lật cặp một cách khôn ngoan. Các cặp sợi liền kề hoán đổi vị trí. Đó là một nỗ lực thỏa hiệp và được cho là điều tồi tệ nhất của cả hai thế giới.

Đây là những gì thực sự xảy ra tại hiện trường: ai đó đặt mua cáp Phương pháp A, người khác đặt mua bộ điều hợp Phương pháp B vì chúng rẻ hơn trong tuần đó, người thứ ba vá chúng lại với nhau nhưng không có tác dụng gì. Tôi đã thấy các kỹ thuật viên "khắc phục" điều này bằng cách hoán đổi các sợi riêng lẻ tại các mô-đun đột phá LC cho đến khi liên kết xuất hiện, tạo ra một sơ đồ phân cực không tồn tại trong bất kỳ tiêu chuẩn nào và sẽ gây nhầm lẫn cho tất cả những ai chạm vào nó sau này.

Cách tiếp cận hiện tại của tôi: chọn một phương pháp, ghi lại nó một cách ám ảnh, dán nhãn cho mọi thứ và từ chối đi chệch hướng. Tôi sử dụng Phương pháp A. Tôi không nghĩ nó vượt trội về mặt kỹ thuật. Tôi nghĩ tính nhất quán quan trọng hơn sự tối ưu hóa.

Bảng dữ liệu cho biết tổn thất chèn tối đa 0,35 dB. Tuyệt vời. Bạn xây dựng ngân sách liên kết của mình xung quanh điều đó. Bạn có thể có biên độ 2 dB cho OM4 dài 100 mét chạy ở tốc độ 100G.

Những gì bảng dữ liệu không đề cập:

0,35 dB đó được đo bằng các đầu nối-mới tại nhà máy, vệ sinh-trong phòng thí nghiệm và lời cầu nguyện tới bất kỳ vị thần nào giám sát quang tử học. Trong một trung tâm dữ liệu thực tế có các nhà thầu có thể đã hoặc chưa làm sạch các mặt-cuối, có bụi và luồng không khí cũng như entropy chung của môi trường sản xuất, nếu may mắn, bạn sẽ thấy mức 0,5 dB. Tôi đã đo được 0,8 dB trên các bộ điều hợp "vừa được lắp đặt".

Thủ phạm hầu như luôn luôn là ô nhiễm. Một hạt bụi 1 micron trên lõi sợi có chiều ngang 50 micron nghe có vẻ không nhiều. Nó đủ để gây ra tổn thất có thể đo lường được và có khả năng làm hỏng bề mặt ống sắt khi kết hợp dưới áp lực của lò xo.

Cuối cùng, chúng tôi đã bắt buộc phải có phạm vi kiểm tra ở mọi sự kiện vá lỗi. Không-có thể thương lượng. Nếu kỹ thuật viên không thể hiển thị cho tôi hình ảnh khuôn mặt-rõ ràng thì đầu nối sẽ không được cắm vào. Điều này giúp chúng tôi giảm bớt sự cố "không có ánh sáng" khoảng 60%.

Bộ chuyển đổi-thông suốt là điều hiển nhiên. Hai cổng, mỗi bên một cổng, các ống nối thẳng hàng, đã xong.

Nhưng cũng có:

Bộ điều hợp mặt bích-giảmdành cho bảng mật độ-cao. Những điều này tiết kiệm được chiều rộng có thể là 2 mm, điều này nghe có vẻ tầm thường cho đến khi bạn cố gắng lắp 72 cổng trong 1U. Sự đánh đổi-là chúng khó lấy ra-ít diện tích bề mặt hơn để cầm nắm-và các kỹ thuật viên của tôi ghét chúng.

Bộ điều hợp góc cạnhdành cho kết nối APC khi triển khai-chế độ đơn. Việc đánh bóng góc 8- giúp giảm phản xạ ngược cũng có nghĩa là bạn hoàn toàn không thể kết nối đầu nối APC với bộ chuyển đổi UPC. Bạn sẽ làm hỏng cả hai. Hỏi tôi làm sao tôi biết.

Bộ điều hợp laimột bên lấy MPO và một bên là loại đầu nối khác. Tôi đã thấy MPO-đến-MTP (vâng, chúng tương thích về mặt cơ học nhưng thương hiệu quan trọng vì mục đích bảo hành), MPO-đến-CS cho các ứng dụng 400G, thậm chí cả những kết hợp độc quyền kỳ quặc.

Ngoài ra còn cócâu hỏi về giới tínhkhông ai giải thích rõ ràng cho đến khi bạn đặt hàng sai. Đầu nối MPO có dạng đực (có chốt dẫn hướng) và dạng cái (có lỗ chốt dẫn hướng). Bộ chuyển đổi phải phù hợp. Bộ chuyển đổi "Loại A" tiêu chuẩn yêu cầu một bên là nam, một bên là nữ. Đặt mua một bộ chuyển đổi đầu cái-sang-cái rồi thử cắm vào hai đầu nối được ghim-nam? Những chiếc ghim đó không có nơi nào để đi. Tôi đã thấy mọi người cố gắng ép buộc nó. Đừng.

Bảng vá lỗi 1U được sử dụng để chứa 24 cổng song công LC. Rồi 48. Rồi 72. Cuối cùng cũng có người đạt được 144.

Đối với MPO, quá trình phát triển đã đi từ 6 bộ chuyển đổi trên mỗi 1U (24 sợi ở 4-sợi-mỗi bộ chuyển đổi) đến 12 bộ chuyển đổi (48 sợi) đến các bảng yêu cầu 24 cổng MPO trở lên trong 1U.

Tại một số điểm, mật độ trở thành bệnh lý. Tôi đã quan sát một kỹ thuật viên dành 40 phút để cố gắng tháo một sợi cáp khỏi bảng LC 144 cổng vì ngón tay của anh ta không thể chạm tới các dây cáp xung quanh. Sợi cáp mà anh ta đang cố gắng rút ra nằm ở vị trí thứ ba từ dưới lên trong một chồng dài năm sợi cáp. Cuối cùng anh ta đã bỏ cuộc và kéo ba sợi cáp liền kề chỉ để tạo không gian làm việc.

Các tấm MPO mật độ cực-cao{1}}cũng gặp vấn đề tương tự, thậm chí còn tệ hơn. Các thân kết nối rộng hơn. Cáp cứng hơn-sợi ribbon không bị uốn cong như cáp song công. Và mỗi một đầu nối trong số đó đại diện cho 12 hoặc 24 sợi cuối cùng sẽ cần truy cập khắc phục sự cố.

Nguyên tắc nhỏ của tôi: thông số kỹ thuật cho khoảng 70% mật độ tối đa được quảng cáo. Hãy chừa chỗ để thực sự làm việc.

Các ứng dụng-chế độ đa hầu hết đều sử dụng chất đánh bóng UPC (Liên hệ siêu vật lý). Mặt cuối ferrule phẳng hoạt động tốt khi bạn đẩy ánh sáng 850nm qua 100 mét.

Chế độ-đơn thì khác. Phạm vi tiếp cận dài hơn, ngân sách công suất cao hơn và các đặc điểm bước sóng khiến-phản xạ ngược trở thành mối lo ngại thực sự. Chất đánh bóng APC (Tiếp xúc vật lý góc) gửi ánh sáng phản xạ theo một góc thay vì quay thẳng vào tia laser, điều này quan trọng đối với một số loại máy thu phát hơn các loại khác.

Vấn đề là:-chế độ đơn trong trung tâm dữ liệu doanh nghiệp vẫn còn tương đối hiếm. Hầu hết các hoạt động trong khuôn viên trường và-tòa nhà đều sử dụng nhiều chế độ OM4-vì nó rẻ hơn, bộ thu phát rẻ hơn và khoảng cách 100-mét không yêu cầu khả năng của chế độ đơn.

Nhưng 400G đang thay đổi điều này. Quang học 400G-FR4 và DR4 chạy trên sợi quang-chế độ đơn. Bộ siêu chia tỷ lệ đã hoạt động-ở chế độ đơn trong nhiều năm; doanh nghiệp đang theo đuổi. Nếu bạn đang xây dựng cơ sở hạ tầng mới và mong muốn vượt quá 100G, thì ít nhất hãy suy nghĩ xem liệu chế độ đơn có hợp lý hay không.

Đối với bộ điều hợp, điều này có nghĩa là phải dự trữ cả UPC (thường là vỏ màu xanh lam) và APC (vỏ màu xanh lá cây). Không bao giờ trộn chúng. Tôi dán nhãn cho tủ, dán nhãn cho bảng điều khiển và vẫn thấy các đầu nối UPC bị kẹt trong bộ điều hợp APC một hoặc hai lần một năm.

MPO Adapter

Xếp hạng vòng đời tồn tại, được chôn trong bản in đẹp. Bộ chuyển đổi MPO tốt sẽ xử lý 500-1000 chu kỳ giao phối trước khi độ chính xác căn chỉnh giảm đến mức ảnh hưởng đến mất dữ liệu. Đó là vấn đề quan trọng trong một kết nối chéo được cập nhật liên tục. Trong một kết nối đường trục cố định được chạm hai lần trong một thập kỷ thì không.

Phạm vi nhiệt độ hoạt động. Hầu hết các bộ điều hợp đều được xếp hạng từ -40 độ đến +75 độ . Trừ khi trung tâm dữ liệu của bạn gặp sự cố làm mát nghiêm trọng hoặc bạn đang triển khai trong một môi trường bất thường, bạn sẽ không bao giờ đạt được những giới hạn này. Tôi chưa bao giờ gặp sự cố bộ chuyển đổi do nhiệt độ.

Đánh giá tính dễ cháy. UL94-V0 là tiêu chuẩn. Nếu cơ sở của bạn có các yêu cầu về mã cụ thể, hãy kiểm tra điều này. Tôi chỉ gặp sự cố này một lần tại một cơ sở có các quy định bảo hiểm bất thường.

Chất liệu quan trọng một chút. Tay áo bằng gốm Zirconia là tiêu chuẩn để căn chỉnh chính xác. Một số bộ chuyển đổi giá rẻ sử dụng ống bọc hợp kim đồng. Đồng hoạt động tốt cho các ứng dụng thông thường nhưng mòn nhanh hơn và khả năng chịu ô nhiễm kém. Sự khác biệt về giá là tối thiểu. Lấy gốm.

Hiện tại, tại cơ sở chính của chúng tôi, tôi có sẵn các bộ điều hợp MPO sau:

12-sợi quang loại A, phím-lên/xuống, UPC, ống bọc gốm (chuyên dụng)

8 sợi Loại A để chạy Base-8 (ít hơn mức tôi dự kiến)

12-APC sợi quang dành cho vùng chế độ đơn mà chúng tôi đang dần xây dựng

Giảm-mặt bích 12-sợi cho hai tấm mật độ cao cụ thể mà một số kiến trúc sư trước đó đã chỉ định

Các nhà cung cấp mà tôi có kinh nghiệm tốt: Conec Hoa Kỳ (các nhà thiết kế MTP ban đầu{0}}định giá cao cấp, không tranh cãi về chất lượng), Senko (cân bằng tốt giữa chi phí và hiệu suất) và một số nhà sản xuất theo hợp đồng ở Thâm Quyến tạo ra sản phẩm chất lượng đáng kinh ngạc nếu bạn chỉ định cẩn thận và kiểm tra các lô hàng đến.

Những nhà cung cấp mà tôi từng có trải nghiệm không tốt: Tôi sẽ không viết điều đó ra thành văn bản. Giả sử lựa chọn rẻ nhất trên Alibaba là rẻ là có lý do và tôi có một ngăn kéo chứa đầy các bộ điều hợp với các ống bọc bị lệch rõ ràng nhưng chưa bao giờ được đưa vào sản xuất.

Mỗi cáp đường trục đều được kiểm tra-mặt cuối trước khi lắp đặt. Không-có thể thương lượng.

Chúng tôi kiểm tra suy hao chèn trong các lần chạy mới bằng cách sử dụng nguồn sáng và đồng hồ đo điện-không phải OTDR. OTDR rất hữu ích trong việc tìm kiếm lỗi trong thời gian dài nhưng lại thiếu độ phân giải để mô tả chính xác đoạn cáp có cấu trúc 30{4}}m với nhiều điểm kết nối. Điều kiện khởi động quan trọng hơn mọi người nhận thấy, vì vậy chúng tôi sử dụng cáp tham chiếu được bọc trong trục gá để thiết lập đường cơ sở.

Xác minh phân cực xảy ra bằng dấu vết trực quan. Công nghệ ở một đầu chiếu sáng sợi 1 bằng VFL (bộ định vị lỗi hiển thị), công nghệ ở đầu kia xác nhận cổng nào sáng lên. Nhàm chán, hiệu quả, khó gây rối.

Chúng tôi không kiểm tra từng bộ chuyển đổi riêng lẻ trước khi cài đặt. Chúng tôi đã thử nghiệm cách tiếp cận đó; chi phí lao động vượt quá chi phí bộ chuyển đổi gấp 5 lần. Thay vào đó, chúng tôi sử dụng các nhà cung cấp có uy tín, kiểm tra các lô hàng đến và thay thế khi có lỗi. Tỷ lệ thất bại dưới 0,5% trong sáu năm.

Bộ thu phát 400G và 800G đang hướng tới các kiểu dáng đầu nối khác nhau. MPO-16 tồn tại nhưng chưa được áp dụng rộng rãi. Đầu nối CS và SN cung cấp mật độ cao hơn cho các ứng dụng chế độ đơn song song. Có khả năng thực sự là một thập kỷ nữa, cơ sở hạ tầng MPO mà mọi người đang cài đặt ngày nay sẽ là công nghệ cũ, được hỗ trợ nhưng không tối ưu.

Tôi không có giải pháp cho việc này. Những người khác cũng vậy. Điều tốt nhất tôi có thể làm là thiết kế các đường dẫn nâng cấp tương đối dễ dàng-có đủ không gian vật lý trong các đường dẫn, bảng vá lỗi có thể hoán đổi mà không cần nối lại đường trục, băng cassette mô-đun thay vì bảng kết thúc-trực tiếp khi ngân sách cho phép.

Và làm sạch các đầu nối. Luôn làm sạch các đầu nối.

Đó là những gì tôi đã học được về bộ điều hợp MPO trong khoảng bảy năm làm việc tại trung tâm dữ liệu. Nó không toàn diện. Tôi chưa từng chạm tới việc nối ruy băng hoặc các sắc thái của sợi quang-không nhạy cảm khi uốn cong khi định tuyến chặt chẽ hoặc toàn bộ bộ điều hợp được xếp hạng OSP-ngoài trời cho các kết nối trong khuôn viên trường. Có những người biết rõ những chủ đề đó hơn tôi.

Điều tôi biết là bộ chuyển đổi-mảnh nhựa và gốm trị giá 4 đô la này mà không ai nghĩ tới cho đến khi có thứ gì đó bị hỏng-nằm trên đường quan trọng của mọi liên kết sợi quang trong tòa nhà. Hãy tôn trọng nó cho phù hợp.