Dans les centres de données, la demande de liaisons à 40 Gbit/s a atteint son apogée en 2018. On observe aujourd'hui une forte croissance des liaisons à 100 Gbit/s et une croissance parallèle pour les liaisons à 25 Gbit/s. Concernant le segment des liaisons à 100 Gbit/s, les émetteurs-récepteurs 100GBASE-SR4 d'une portée de 2 km représentent la majeure partie de la demande.
La croissance des liaisons à 25 Gbit/s et à 100 Gbit/s est principalement due aux nouvelles spécifications IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) et MSA (Multisource Agreement) pour les liaisons à 25 Gbit/s (IEEE 802.3bm, PSM4 et CWDM4). Auparavant, la solution privilégiée pour les liaisons à 100 Gbit/s était une liaison à 10 Gbit/s sur 10 voies (100GBASE-SR10), conforme aux spécifications IEEE 802.3ba. L'adoption de 25 Gbit/s par voie dans la norme IEEE 802.3bm a stimulé le développement de nouvelles solutions 100 Gbit/s désormais disponibles sur le marché. Actuellement, de nombreux émetteurs-récepteurs 100 Gbit/s utilisent des connecteurs MPO.
L'adoption de débits plus élevés et de nouveaux formats d'émetteurs-récepteurs s'accélère rapidement. Face aux équipes qui développent des liaisons 50 Gbit/s et 100 Gbit/s pour les émetteurs-récepteurs 400 et 800 Gbit/s, les administrateurs réseau doivent se préparer à utiliser les connecteurs MPO. Il est essentiel de maintenir la flexibilité de votre infrastructure de câblage, car l'adoption des débits de nouvelle génération est plus proche qu'on ne le pense, et la multitude d'options disponibles peut rendre le choix de la voie à suivre difficile.
Normes de connexion MPO :
Bien que les centres de données migrent activement vers des débits plus élevés, la plupart des centres de données d'entreprise utilisent actuellement principalement des commutateurs 10 Gbit/s et des serveurs 1 Gbit/s.
Les réseaux cloud fonctionnent depuis quelques années avec des liaisons montantes de 40 Gbit/s et des débits serveur de 10 Gbit/s. Comme indiqué précédemment, ces réseaux évolueront progressivement vers des liaisons montantes de 100 Gbit/s et des débits serveur de 25 Gbit/s. Le connecteur MPO est devenu l'interface standard pour les émetteurs-récepteurs 40 et 100 Gbit/s à courte portée.
Outre les normes 100GBASE-SR4 et SR10 mentionnées précédemment, la norme 100GBASE-PSM4 est une autre option courante pour le 100 Gbit/s. Elle utilise une infrastructure de fibre monomode parallèle pour prendre en charge des portées d'au moins 500 mètres. Elle est compatible avec de nombreux formats électriques, notamment QSFP, CFP et les moteurs optiques intégrés.
Face à l'essor fulgurant de la fibre optique, le secteur du câblage s'efforce de définir de nouvelles normes pour gérer les débits de données plus élevés. Actuellement, seules deux options d'émetteurs-récepteurs 200 Gbit/s sont disponibles : le 2x100-PSM4 monomode et le 2x100-SR4 multimode, présentés ci-dessous. Ces solutions propriétaires, introduites par Cisco, reposent toutes deux sur des connecteurs MPO à 24 fibres.
Parmi les émetteurs-récepteurs 400 Gbit/s actuels utilisant des connexions MPO, les modèles 400G-DR4 monomode et 400G-SR4.2 multimode devraient devenir les plus répandus dans les années à venir. Le 400G-DR4 utilise quatre canaux optiques (huit fibres), chacun délivrant 100 Gbit/s. La solution BiDi 400G-SR4.2, initialement proposée par un fabricant de MSA, est actuellement en cours de développement par l'IEEE P802.3cm, avec une date de sortie prévue début 2020.
Tableaux 1 et 2 : Émetteurs-récepteurs nécessitant des connexions MPO
Différences entre MPO et MTP
Les câbles terminés MPO ou MTP (terminaison multifibre à enclenchement) sont largement utilisés dans les environnements à haute densité. Les termes MPO et MTP sont souvent employés indifféremment.
Cependant, il existe une différence technique. MPO est un type de connecteur de fibre optique, tandis que MTP est une marque déposée d'un connecteur MPO fabriqué par US Conec. Tous les connecteurs MTP sont des connecteurs MPO, mais l'inverse n'est pas vrai. Visuellement, la différence entre les deux connecteurs est minime, et ils sont compatibles au niveau des interfaces de câblage et d'émetteur-récepteur.
Conception avec des connecteurs MPO : considérations de base.
Les connecteurs MPO sont généralement disponibles avec 8, 12 ou 24 fibres pour les applications courantes de centres de données et de réseaux locaux (LAN). D'autres configurations existent, comme 32, 48, 60 ou 72 fibres, mais elles sont généralement réservées aux matrices multifibres à très haute densité utilisées dans les commutateurs optiques de grande envergure.
Contrairement aux connecteurs monofibre, qui sont tous mâles, les connecteurs MPO sont soit mâles (avec broches d'alignement), soit femelles (sans broches d'alignement). Pour raccorder deux connecteurs MPO à l'aide d'un adaptateur, l'un doit être muni de broches et l'autre sans broches (voir figure 2). Le rôle des broches d'alignement est de garantir un alignement parfait des fibres, assurant ainsi un raccordement réussi.
Les connecteurs MPO sont souvent dotés d'un code couleur pour aider les installateurs à distinguer les différents types de fibres et à respecter les spécifications monomodes. Ils sont conçus pour les câbles multifibres monomodes et multimodes.
Dans les applications monomodes OS2, conformément aux spécifications de la Telecommunications Industry Association (TIA), la gaine du câble est jaune.
La couleur du connecteur varie selon son type. Les connecteurs UPC (Ultra Physical Contact) sont également jaunes, tandis que les connecteurs APC (Angled Physical Contact) sont verts. Avec les fibres multimodes OM3/OM4, les connecteurs MPO et la gaine du câble sont turquoise, selon les spécifications de la TIA.
Une difficulté supplémentaire liée à la mise en œuvre des connecteurs MPO réside dans la connaissance du nombre de fibres qu'ils contiennent. Grâce à la compatibilité universelle de certains connecteurs MPO, il est possible de connecter un connecteur MPO 12 fibres à un connecteur MPO 24 fibres. Cependant, cette connexion ne garantit pas un raccordement correct et peut engendrer des confusions lors de déplacements, d'ajouts ou de modifications de réseau, ou encore lors du raccordement de nouvelles installations à une installation existante. Leviton a introduit un code couleur pour faciliter cette tâche (voir figure 3). Sur les câbles monomodes et multimodes, une gaine rouge indique un connecteur à 24 fibres, une gaine turquoise pour les connecteurs multimodes et noire pour les connecteurs monomodes indique un connecteur à 12 fibres, et une gaine grise indique un connecteur à 8 fibres. De même, pour les adaptateurs, un adaptateur ou un coupleur MTP rouge indique un connecteur à 24 fibres, et un adaptateur ou un coupleur noir indique une connexion à 12 fibres.
Certains émetteurs-récepteurs de nouvelle génération utilisant des connecteurs MPO présentent une complexité accrue. Dans certaines spécifications d'émetteurs-récepteurs en cours de développement pour 400 Gbit/s, de nouvelles options de connecteurs MPO, telles que les connecteurs à 16 et 32 fibres, sont introduites. Les fabricants de connecteurs travaillent sur des caractéristiques de conception comme le décalage du détrompeur afin d'éviter tout accouplement accidentel des nouvelles options avec les connecteurs MPO existants. Pour insérer les quatre fibres supplémentaires entre les broches d'alignement de la férule, les trous de ces broches sont également rapprochés du bord du connecteur. De ce fait, les nouveaux connecteurs MPO à 16 et 32 fibres ne sont pas compatibles avec les connecteurs existants à 8, 12 et 24 fibres.
Principes de base du nettoyage des connecteurs MPO
: Un point important à prendre en compte lors de l’utilisation de connecteurs MPO est leur difficulté notoire à rester propres. L’interface du connecteur comporte beaucoup plus de fibres qu’un connecteur LC. Maintenir la propreté de 8, 12 ou 24 fibres sur la face d’extrémité d’un seul connecteur peut s’avérer complexe.
Cependant, il est essentiel de maintenir les connecteurs MPO propres. Des connecteurs propres permettent l’alignement des cœurs de fibres et une transmission optimale de la lumière. En revanche, si des impuretés pénètrent dans la férule, des particules se détachent et migrent sur la face d’extrémité de la férule lors de toute tentative de connexion. Ces impuretés créent des espaces d’air, des rétro-réflexions et des pertes d’insertion, comme illustré sur la figure 4.
Si le connecteur MPO est branché à un émetteur-récepteur (port de commutation), la connexion de l'émetteur peut s'avérer difficile et la durée de vie de l'émetteur-récepteur peut être réduite.
Heureusement, la solution est simple : inspecter le connecteur avant de le brancher. Il est important de disposer d'un outil d'inspection visuelle performant pour le connecteur MPO. De nombreux microscopes d'inspection sont disponibles auprès des fournisseurs d'équipements de test optique. Fluke, VIAVI et Exfo sont parmi les plus répandus.
Si le connecteur est propre après inspection, procédez au branchement du MPO. Dans le cas contraire, nettoyez-le et inspectez-le à nouveau. Pour les férules céramiques à fibre unique, il est recommandé de commencer par un nettoyage à sec, puis, en cas d'incrustation, de procéder à un nettoyage humide, et enfin de terminer par un nettoyage à sec. Avec les MPO, un nettoyage humide est plus fréquent pour maintenir la propreté de l'extrémité de la férule. La forte densité des fibres rend le nettoyage uniforme plus difficile, car des facteurs tels que les contaminants, l'électricité statique ou l'humidité, qui attirent les impuretés en surface, peuvent favoriser leur dépôt. Le nettoyage humide doit être effectué avec des solutions de nettoyage de fibres adaptées, car même l'alcool isopropylique de haute pureté peut laisser des résidus d'eau non évaporée. Appliquer une petite quantité de solution nettoyante à l'aide d'un chiffon non pelucheux sur l'extrémité de la sonde de nettoyage MPO à un clic est une méthode appropriée pour nettoyer l'extrémité du connecteur d'une cassette pré-connectée.
Considérations relatives à la polarité en MPO :
La gestion de la polarité représente un défi supplémentaire avec la technologie MPO. La polarité définit le sens de propagation de la lumière, à l’instar du sens d’un courant électrique. En fibre optique, on parle de polarité AB-CS. Pour transmettre des données par signaux lumineux, le signal émis sur une liaison fibre optique à une extrémité du câble doit correspondre au signal reçu à l’autre extrémité. Bien que ce concept puisse paraître simple, il se complexifie avec les câbles et connecteurs MPO multifibres.
La norme industrielle TIA-568.3-D décrit trois méthodes de polarité différentes pour la technologie MPO : les méthodes A, B et C. Chaque méthode utilise des types de câbles MPO différents.
Lors de l'examen de 12 configurations de fibres, la méthode A (ou méthode directe) utilise un connecteur à détrompage vers le haut à une extrémité et un connecteur à détrompage vers le bas à l'autre, de sorte que la fibre en position 1 atteigne la position 1 à l'autre extrémité. La méthode B (méthode inverse) utilise des connecteurs à détrompage vers le haut aux deux extrémités pour réaliser l'inversion émetteur-récepteur, de sorte que la fibre en position 1 atteigne la position 12 à l'extrémité opposée, la fibre en position 2 atteigne la position 11 à l'extrémité opposée, et ainsi de suite. La méthode C (méthode des paires torsadées) utilise un connecteur à détrompage vers le haut à une extrémité et un connecteur à détrompage vers le bas à l'autre extrémité comme la méthode A, mais l'inversion se produit à l'intérieur même du câble, où chaque paire de fibres est inversée de sorte que la fibre en position 1 atteigne la position 2 à l'extrémité opposée et la fibre en position 2 atteigne la position 1.
Bien que cela puisse paraître complexe sur le papier, c'est en réalité assez simple. Tant que les installateurs respectent une polarité unique lors de la planification, tout se passera bien. Une fois le plan de polarité choisi, il est essentiel de vérifier régulièrement son maintien afin de garantir la bonne transmission entre les émetteurs et les récepteurs. Cette vérification ne devrait pas poser de problème, mais les systèmes doivent être testés à chaque configuration ou mise à jour. Il existe plusieurs méthodes pour vérifier la polarité ; les tests peuvent être effectués sur le tronc (la partie installée de la liaison) ou sur des canaux individuels
8 fibres vs 12 fibres vs 24 fibres avec MPO :
L’utilisation d’un câblage 24 fibres présente des avantages et des inconvénients par rapport à un câblage 12 fibres. En termes de densité, le câblage 24 fibres offre un avantage certain : la connectivité plus dense dans le boîtier libère de l’espace dans la baie pour les équipements actifs, réduisant ainsi l’espace total nécessaire au brassage. Avec 24 fibres, les boîtiers peuvent offrir deux fois plus de connexions avec le même nombre de ports qu’avec 12 fibres.
Par ailleurs, la densité engendre la congestion. Plus le nombre de connexions dans un même espace est élevé, plus la baie ou l’armoire est encombrée. Là encore, le câblage 24 fibres s’avère plus avantageux, car il nécessite deux fois moins de câbles. Une congestion réduite améliore également la circulation de l’air et diminue les coûts de refroidissement.
Ceci est encore plus évident dans les applications optiques à 8 fibres parallèles. Une infrastructure de câblage Base8 (8 fibres) utilise des connecteurs MPO à 12 fibres pour atteindre des débits de 40, 100, 200 ou 400 Gbit/s. Dans ce cas, seules 8 des 12 fibres sont utilisées, laissant un tiers de la capacité du connecteur inutilisé. Cette situation est très inefficace et contribue à la congestion des chemins de câbles et à la surcharge des solutions de gestion. Avec une infrastructure de câblage Base24 (24 fibres), vous bénéficiez de la flexibilité nécessaire pour faire fonctionner trois canaux de 8 fibres dans un seul connecteur. Cela garantit une utilisation optimale de la fibre dans le connecteur, réduit la congestion des chemins de câbles et assure un excellent retour sur investissement.
L'inconvénient potentiel du câblage à 24 fibres réside dans la planification préalable supplémentaire requise pour garantir une polarité et un routage corrects.
Cependant, les fabricants proposant une solution à 24 fibres collaboreront avec les concepteurs et administrateurs réseau pour assurer le succès de l'installation. Les centres de données devront inévitablement moderniser leurs réseaux pour prendre en charge les débits de 100, 200 et 400 Gbit/s, et le maintien de configurations MPO à 12 fibres pourrait s'avérer plus complexe et coûteux à long terme, les mises à niveau de la vitesse de commutation et autres modifications du réseau étant plus difficiles à réaliser.
En conclusion,
les connecteurs MPO constituent la méthode la plus fiable pour atteindre des débits de 100, 200 et 400 Gbit/s. Si les responsables et les prestataires n'optent pas pour la technologie MPO, ils seront limités aux applications d'émetteurs-récepteurs monomodes longue portée ou à certains types d'émetteurs-récepteurs WDM s'ils souhaitent maintenir la connectivité LC sur le réseau fibre optique principal. Ils devront également recourir à de longs cordons de brassage LC pour connecter les ports des émetteurs-récepteurs, ce qui ne permet pas une stratégie de câblage structuré évolutive et flexible.
Adopter la technologie MPO dès maintenant est un gage de réussite pour les entreprises, car les débits plus élevés de 40 et 100 Gbit/s deviendront la nouvelle norme. Les cassettes permettent de diviser facilement les fibres MPO en paires LC duplex, tant que les débits de 1 et 10 Gbit/s restent utilisés. Le connecteur MPO est une solution éprouvée sur le terrain, compatible avec tous les scénarios de déploiement. L'utilisation d'outils d'inspection et de techniques de nettoyage appropriés garantit une mise en œuvre et des performances optimales du réseau.
Les réseaux actuels doivent être rapides et fiables, avec la flexibilité nécessaire pour répondre à la demande croissante de données.
Leviton propose des solutions d'expédition rapides et personnalisées via son distributeur officiel, COFITEL, depuis ses usines aux États-Unis et au Royaume-Uni. L'entreprise développe même de nouveaux produits pour ses clients lorsque le produit dont ils ont besoin est indisponible.
