Nei data center, la domanda di connessioni a 40 Gbps ha raggiunto il picco nel 2018. Attualmente, si registra una crescita significativa per i collegamenti a 100 Gbps e una crescita parallela per quelli a 25 Gbps. Concentrandoci maggiormente sul segmento a 100 Gbps, i transceiver 100GBASE-SR4 e con portata di 2 km rappresentano la maggior parte della domanda.
La crescita sia dei collegamenti a 25 Gbps che a 100 Gbps è in gran parte dovuta alle nuove specifiche IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) e MSA (Multisource Agreement) per i collegamenti a 25 Gbps (IEEE 802.3bm, PSM4 e CWDM4). In precedenza, la soluzione preferita per i 100 Gbps era quella a 10 Gbps su 10 corsie (100GBASE-SR10), in conformità con le precedenti specifiche IEEE 802.3ba. L'adozione di 25 Gbps per corsia nello standard IEEE 802.3bm ha stimolato la crescita di nuove soluzioni a 100 Gbps ora disponibili sul mercato. Attualmente, esistono diversi transceiver a 100 Gbps che utilizzano connettori MPO.
Il tasso di adozione di velocità più elevate e di nuovi fattori di forma per i transceiver sta accelerando rapidamente. Con i gruppi che puntano a sviluppare collegamenti a 50 Gbps e 100 Gbps per transceiver a 400 e 800 Gbps, gli amministratori di rete devono essere pronti a lavorare con i connettori MPO. È importante mantenere flessibile l'infrastruttura di cablaggio, poiché l'adozione delle velocità di nuova generazione è più vicina di quanto si pensi e l'enorme numero di opzioni disponibili può rendere il percorso futuro tutt'altro che scontato.

Standard di connessione MPO:
Sebbene i data center stiano migrando attivamente verso velocità superiori, la maggior parte dei data center aziendali utilizza attualmente principalmente switch a 10 Gbps e server a 1 Gbps.
Le reti cloud hanno operato con uplink a 40 Gbps e server a 10 Gbps negli ultimi anni. Come accennato in precedenza, queste reti passeranno nel tempo a uplink a 100 Gbps e server a 25 Gbps. Il connettore MPO è diventato l'interfaccia comune per i transceiver a corto raggio da 40 e 100 Gbps.
Oltre ai già citati 100GBASE-SR4 e SR10, un'altra specifica popolare per i 100 Gbps è 100GBASE-PSM4. Utilizza un'infrastruttura in fibra monomodale parallela per supportare tratte di almeno 500 metri. Consente la compatibilità con diversi fattori di forma elettrici, tra cui QSFP, CFP e motori ottici integrati.

Con l'esplosione della diffusione della fibra ottica, la comunità del cablaggio si è affrettata a sviluppare nuovi standard per gestire velocità di trasmissione dati più elevate. Attualmente, per i transceiver da 200 Gbps, ne sono disponibili solo due: il monomodale 2x100-PSM4 e il multimodale 2x100-SR4, come evidenziato di seguito. Si tratta di soluzioni proprietarie introdotte da Cisco, entrambe basate su connettori MPO a 24 fibre.
Tra gli attuali transceiver da 400 Gbps che utilizzano connessioni MPO, i transceiver monomodali 400G-DR4 e multimodali 400G-SR4.2 diventeranno probabilmente i più comuni nei prossimi anni. Il 400G-DR4 utilizza quattro canali ottici (otto fibre), ciascuno in grado di erogare 100 Gbps. La soluzione BiDi 400G-SR4.2, originariamente introdotta da un produttore di MSA, è attualmente in fase di sviluppo da parte di IEEE P802.3cm, con una data di rilascio prevista per l'inizio del 2020.

Tabelle 1 e 2: Ricetrasmettitori che richiedono connessioni MPO

Differenze tra MPO e MTP

I cavi con terminazione MPO o MTP (push-on multifiber termination) sono ampiamente utilizzati in ambienti ad alta densità. I ​​termini MPO e MTP vengono spesso usati in modo intercambiabile
, ma esiste una differenza tecnica. MPO è un tipo di connettore in fibra ottica, mentre MTP è un marchio registrato di un connettore MPO prodotto da US Conec. Tutti i connettori MTP sono MPO, ma non tutti i connettori MPO sono MTP. Visivamente, la differenza tra i due connettori è minima e, a livello di cablaggio e interfacce con i ricetrasmettitori, sono compatibili.

Progettazione con connettori MPO: considerazioni di base.
I connettori MPO sono generalmente disponibili con 8, 12 o 24 fibre per le comuni applicazioni nei data center e nelle reti LAN. Sono disponibili anche altri numeri di fibre, come 32, 48, 60 o 72, ma questi vengono solitamente utilizzati per array multifibra ad altissima densità in switch ottici di grandi dimensioni.
A differenza dei connettori a fibra singola, che sono tutti maschio, i connettori MPO sono maschio (con pin di allineamento) o femmina (senza pin di allineamento). Per accoppiare due connettori MPO tramite un adattatore, un connettore deve avere i pin e l'altro deve esserne privo (vedere Figura 2). La funzione dei pin di allineamento è quella di garantire che le fibre siano perfettamente allineate tra loro, assicurando un accoppiamento corretto.

I connettori MPO sono spesso codificati a colori per aiutare gli installatori a distinguere i diversi tipi di fibra e a rispettare le specifiche per le fibre monomodali. I connettori MPO sono progettati sia per cavi multifibra monomodali che multimodali.
Nelle applicazioni monomodali OS2, come specificato dalla Telecommunications Industry Association (TIA), la guaina del cavo è gialla.
Il colore del connettore varia a seconda del tipo. Anche i connettori Ultra Physical Contact (UPC) sono gialli, mentre i connettori Angled Physical Contact (APC) sono verdi. Con le fibre multimodali OM3/OM4, sia i connettori MPO che la guaina del cavo saranno color acquamarina, secondo le specifiche TIA.
Un'ulteriore complessità nell'implementazione dei connettori MPO risiede nella comprensione del numero di fibre presenti nei connettori che si stanno cercando di collegare. Grazie alla capacità di accoppiamento universale di alcuni connettori MPO, è possibile collegare un connettore MPO a 12 fibre a un connettore MPO a 24 fibre. Tuttavia, in questo modo non si otterrà un accoppiamento corretto e si potranno creare problemi durante traslochi, aggiunte o modifiche, oppure quando nuove installazioni di rete vengono collegate a un'installazione preesistente. Leviton ha introdotto una guaina con codice colore per facilitare questo compito (vedere Figura 3). Sia sui cavi monomodali che multimodali, una guaina rossa indica un connettore a 24 fibre, un connettore a 12 fibre è color acquamarina sui connettori multimodali o nero sui connettori monomodali, e una guaina grigia indica un connettore a 8 fibre. Analogamente, per gli adattatori, un adattatore o un connettore MTP rosso indica un connettore a 24 fibre, mentre uno nero indica una connessione a 12 fibre.

Per alcuni ricetrasmettitori di nuova generazione che utilizzano connettori MPO, è necessario considerare ulteriori livelli di complessità. In alcune specifiche per ricetrasmettitori a 400 GB/s, vengono introdotte nuove opzioni di connettori MPO, come i connettori a 16 e 32 fibre. I produttori di connettori stanno lavorando su caratteristiche di progettazione come l'offset della chiave per evitare l'accoppiamento involontario delle nuove opzioni con i connettori MPO preesistenti. Per alloggiare le quattro fibre aggiuntive tra i pin di allineamento nella ghiera, i fori dei pin vengono spostati più vicino al bordo del connettore. Ciò significa che i nuovi connettori MPO a 16 e 32 fibre non possono accoppiarsi correttamente con i connettori esistenti a 8, 12 e 24 fibre.

Concetti di base per la pulizia dei connettori MPO
: Un aspetto importante da considerare quando si utilizzano i connettori MPO è che sono notoriamente più difficili da mantenere puliti. L'interfaccia del connettore ha molte più fibre rispetto a un connettore LC. Mantenere pulite 8, 12 o 24 fibre sulla superficie terminale di un singolo connettore può essere una sfida.
Tuttavia, è essenziale che i connettori MPO siano puliti. Quando sono puliti, i nuclei delle fibre possono allinearsi e la luce li attraversa in modo ordinato e agevole. Ma se lo sporco si infiltra nella ghiera, le particelle di sporco si staccheranno e migreranno sulla superficie terminale della ghiera quando si tenta di effettuare una connessione. Lo sporco crea spazi d'aria, retroriflessione e perdita di inserzione, come mostrato nella Figura 4.

Se il connettore MPO è collegato a un ricetrasmettitore (porta di commutazione), la connessione del trasmettitore diventa difficoltosa e la durata del ricetrasmettitore può risentirne.
Fortunatamente, la soluzione è semplice: ispezionare prima del collegamento. È importante disporre di un buon strumento di ispezione visiva per il connettore MPO. Molti microscopi di ispezione sono disponibili presso i fornitori di apparecchiature di test ottiche. Fluke, VIAVI ed Exfo sono tra i più diffusi.

Se il connettore risulta pulito dopo l'ispezione, procedere con il collegamento dell'MPO. In caso contrario, pulire e ricontrollare. Per le ferrule in ceramica a fibra singola, si consiglia di iniziare la procedura con la pulizia a secco e, in caso di incrostazioni, procedere con la pulizia a umido, per poi terminare con la pulizia a secco. Con gli MPO, la pulizia a umido è necessaria più frequentemente per mantenere pulito un lato dell'estremità della ferrule. Poiché diverse fibre sono ravvicinate, fattori come contaminanti, elettricità statica o umidità, che attraggono i contaminanti in superficie, rendono più difficile ottenere una pulizia uniforme. La pulizia a umido deve essere eseguita con soluzioni detergenti per fibre adatte, poiché anche l'alcol isopropilico ad alta purezza può lasciare residui d'acqua che non evaporano. Applicare una piccola quantità di soluzione detergente con un panno privo di lanugine all'estremità della sonda di pulizia MPO a un clic è un metodo adatto per pulire l'estremità del connettore di una cassetta pre-collegata.

Considerazioni sulla polarità in MPO:
Ottenere la polarità corretta è un'altra sfida con MPO. La polarità definisce la direzione del percorso o del flusso della luce, in modo simile alla direzione di una corrente elettrica. Nelle fibre ottiche, questa viene chiamata polarità AB-CS. Per inviare dati tramite segnali luminosi, il segnale trasmesso su un collegamento in fibra ottica a un'estremità del cavo deve corrispondere al segnale ricevuto all'altra estremità. Sebbene questo concetto possa sembrare semplice, diventa più complesso con cavi e connettori MPO multifibra.
Lo standard industriale TIA-568.3-D elenca tre diversi metodi di polarizzazione per MPO: Metodo A, Metodo B e Metodo C. Ciascun metodo utilizza diversi tipi di cavi MPO.

Esaminando 12 configurazioni di fibre, il Metodo A (o metodo diretto) utilizza un connettore con chiave rivolta verso l'alto a un'estremità e un connettore con chiave rivolta verso il basso all'altra estremità, in modo che la fibra in Posizione 1 raggiunga la Posizione 1 all'altra estremità. Il Metodo B (metodo inverso) utilizza connettori con chiave rivolta verso l'alto a entrambe le estremità per ottenere l'inversione tra ricetrasmettitore e ricevitore, in modo che la fibra in Posizione 1 raggiunga la Posizione 12 all'estremità opposta, la fibra in Posizione 2 raggiunga la Posizione 11 all'estremità opposta e così via. Il Metodo C (metodo a doppino intrecciato) utilizza un connettore con chiave rivolta verso l'alto a un'estremità e un connettore con chiave rivolta verso il basso all'altra estremità, come nel Metodo A, ma l'inversione avviene all'interno del cavo stesso, dove ogni coppia di fibre viene invertita in modo che la fibra in Posizione 1 raggiunga la Posizione 2 all'estremità opposta e la fibra in Posizione 2 raggiunga la Posizione 1.

Sebbene sulla carta possa sembrare un'impresa ardua, in pratica non lo è. Finché gli installatori si attengono a una singola polarità in fase di progettazione, tutto funzionerà correttamente. Una volta scelto un piano di polarità, è fondamentale verificarne costantemente il corretto funzionamento per garantire che i trasmettitori trasmettano ai ricevitori e viceversa. Questa operazione non dovrebbe essere complessa, ma i sistemi devono essere testati ogni volta che vengono configurati o aggiornati. Esistono diversi metodi per verificare la polarità e i test possono essere eseguiti sul trunk (la parte installata del collegamento) o sui singoli canali

8 fibre vs. 12 fibre vs. 24 fibre con MPO:
l'utilizzo di un cablaggio a 24 fibre rispetto a uno a 12 fibre presenta vantaggi e svantaggi. In termini di densità, il cablaggio a 24 fibre è vantaggioso rispetto a quello a 12 fibre perché la maggiore densità di connettività all'interno del box libera più spazio nel rack per le apparecchiature attive, riducendo lo spazio complessivo necessario per il patching. Con 24 fibre, i box possono avere il doppio delle connessioni con lo stesso numero di porte rispetto ai box a 12 fibre.
Inoltre, l'opposto della densità è la congestione. Maggiore è la connettività nello stesso spazio, più affollato sarà il rack o l'armadio, rendendo ancora una volta il cablaggio a 24 fibre più vantaggioso, poiché è necessario solo la metà dei cavi rispetto al cablaggio a 12 fibre. La riduzione della congestione migliora anche il flusso d'aria e riduce i costi di raffreddamento.

Questo è ancora più evidente nelle applicazioni ottiche parallele a 8 fibre. Un'infrastruttura di cablaggio Base8, ovvero a 8 fibre, utilizza connettori MPO a 12 fibre per ottenere canali da 40, 100, 200 o 400 GB/s. In questi casi, vengono utilizzate solo 8 delle 12 fibre, lasciando inutilizzato un terzo della capacità del connettore. Ciò è altamente inefficiente e contribuisce alla congestione dei canali portacavi e al sovraccarico delle soluzioni di gestione. In un'infrastruttura di cablaggio Base24, ovvero a 24 fibre, si ottiene la flessibilità di utilizzare tre canali da 8 fibre in un singolo connettore. Questo garantisce un utilizzo del 100% della fibra nel connettore, riduce la congestione dei canali portacavi e assicura un elevato ritorno sull'investimento nell'infrastruttura.

Il potenziale svantaggio del cablaggio a 24 fibre risiede nella maggiore pianificazione preliminare necessaria per garantire la corretta polarità e l'instradamento.
Tuttavia, i produttori che offrono soluzioni a 24 fibre collaboreranno con progettisti e amministratori di rete per garantirne il successo. I data center dovranno inevitabilmente aggiornare le proprie reti per supportare velocità di 100, 200 e 400 Gbps, e attenersi a configurazioni MPO a 12 fibre potrebbe rivelarsi più difficile e costoso a lungo termine, poiché gli aggiornamenti della velocità di commutazione e altre modifiche alla rete risultano più complessi.

In conclusione,
i connettori MPO rappresentano la soluzione più efficace per raggiungere velocità di 100, 200 e 400 GB/s. Se manager e appaltatori non adottano la tecnologia MPO, saranno limitati ad applicazioni con ricetrasmettitori monomodali a lungo raggio o a ricetrasmettitori WDM per mantenere la connettività LC nella dorsale in fibra, oppure dovranno utilizzare lunghi cavi patch LC per collegare le porte dei ricetrasmettitori, una soluzione che non offre una strategia di cablaggio strutturato scalabile e flessibile.
Iniziare a utilizzare la tecnologia MPO fin da ora consentirà alle organizzazioni di raggiungere il successo, poiché le velocità più elevate di 40 e 100 GB/s diventeranno il nuovo standard aziendale. Le cassette possono essere facilmente installate per suddividere le fibre MPO in coppie LC duplex, a condizione che le velocità di 1 GB/s e 10 GB/s rimangano in uso. Il connettore MPO è un design collaudato sul campo, in grado di supportare tutti gli scenari di implementazione. L'utilizzo di strumenti di ispezione e tecniche di pulizia appropriate garantirà la migliore implementazione e le massime prestazioni della rete.

Le reti odierne devono essere veloci e affidabili, oltre che flessibili per gestire la crescente domanda di dati. 

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