在数据中心,40 Gbps 的需求在 2018 年达到顶峰。如今,100 Gbps 链路的需求显著增长,25 Gbps 链路的需求也同步增长。在 100 Gbps 领域,100GBASE-SR4 和 2 公里传输距离的收发器占据了 100 Gbps 需求的大部分。25
Gbps 和 100 Gbps 链路的增长主要归功于 IEEE(电气与电子工程师协会)和 MSA(多源协议)针对 25 Gbps 链路制定的新规范(IEEE 802.3bm、PSM4 和 CWDM4)。此前,100 Gbps 的首选方案是 10 通道 10 Gbps(100GBASE-SR10),遵循早期的 IEEE 802.3ba 规范。但IEEE 802.3bm标准中每通道25 Gbps的采用,推动了市场上新型100 Gbps解决方案的增长。目前,市面上已有不少采用MPO连接器的100 Gbps收发器。
更快的速度和新型收发器外形尺寸的普及速度正在迅速加快。随着一些机构致力于为400 Gbps和800 Gbps收发器开发50 Gbps和100 Gbps链路,网络管理员必须做好使用MPO连接器的准备。保持布线基础设施的灵活性至关重要,因为下一代高速技术的普及比您想象的要快,而大量的选择也可能使未来的发展道路充满不确定性。

MPO连接标准:
尽管数据中心正在积极向更高速度迁移,但目前大多数企业数据中心主要使用10 Gbps交换机和1 Gbps服务器。
过去几年,云网络一直以40 Gbps上行链路和10 Gbps服务器运行。如前所述,这些网络最终将升级到100 Gbps上行链路和25 Gbps服务器。MPO连接器已成为短距离40 Gbps和100 Gbps收发器的通用接口。
除了前面提到的100GBASE-SR4和SR10之外,100GBASE-PSM4是另一种流行的100 Gbps规范选项。它使用并行单模光纤基础设施,支持至少500米的传输距离。它兼容多种电气外形尺寸,包括QSFP、CFP和集成光引擎。
但随着光纤的爆炸式增长,布线行业一直在努力寻找新的标准来应对更高的数据速率。目前,200 Gbps 收发器选项中只有两种:如下文所述的 2x100-PSM4 单模和 2x100-SR4 多模。这些都是思科推出的专有选项,均基于 24 芯 MPO 连接器。
在目前采用 MPO 连接的 400 Gbps 收发器中,400G-DR4 单模和 400G-SR4.2 多模收发器很可能在未来几年成为最常见的选择。400G-DR4 使用四个光通道(八根光纤),每个通道可提供 100 Gbps 的传输速率。最初由 MSA 制造商推出的双向 400G-SR4.2 解决方案目前正在由 IEEE P802.3cm 进行开发,计划于 2020 年初发布。
表 1 和表 2:需要 MPO 连接的收发器
MPO 和 MTP 之间的区别
MPO 或 MTP(推入式多芯光纤端接)端接光缆广泛应用于高密度环境。MPO 和 MTP 这两个术语经常被混用,
但它们之间存在技术差异。MPO 是一种光纤连接器类型,而 MTP 是美国 Conec 公司生产的 MPO 连接器的注册商标。所有 MTP 连接器都是 MPO 连接器,但并非所有 MPO 连接器都是 MTP 连接器。从外观上看,这两种连接器几乎没有区别,并且在布线和收发器接口方面也完全兼容。
MPO连接器设计:基本注意事项。MPO
连接器通常有8芯、12芯或24芯三种规格,适用于常见的数据中心和局域网应用。也有其他芯数规格,例如32芯、48芯、60芯或72芯,但这些规格通常用于大型光开关中特殊的高密度多芯光纤阵列。
与所有单芯光纤连接器均为公头不同,MPO连接器分为公头(带对准针)和母头(不带对准针)。要使用适配器连接两个MPO连接器,其中一个连接器必须带对准针,另一个连接器必须不带对准针(参见图2)。对准针的作用是确保光纤彼此完美对齐,从而保证连接成功。

MPO连接器通常采用颜色编码,以帮助施工人员区分不同的光纤类型并符合单模光纤规范。MPO连接器设计用于单模和多模多芯光纤电缆。
在电信行业协会 (TIA) 规定的单模OS2应用中,电缆护套为黄色。
连接器的颜色会根据连接器类型而有所不同。超物理接触 (UPC) 连接器也为黄色,而倾斜物理接触 (APC) 连接器为绿色。对于多模OM3/OM4光纤,根据TIA规范,MPO连接器和电缆护套均为浅绿色。MPO
连接器实施过程中的另一个复杂之处在于,需要了解您要连接的连接器中的光纤数量。由于某些MPO连接器具有通用插接能力,因此可以将12芯MPO连接器连接到24芯MPO连接器。但是,这样做无法正确插接,并且在移动、添加或更改网络,或者将新网络安装连接到旧网络时,可能会造成混淆。 Leviton公司引入了颜色编码的护套来辅助这项任务(见图3)。在单模和多模光缆上,红色护套表示24芯连接器,多模光缆的12芯连接器为浅绿色,单模光缆的12芯连接器为黑色,灰色护套表示8芯连接器。同样,对于适配器,红色MTP适配器或耦合器表示24芯连接器,黑色表示12芯连接器。

对于一些采用MPO连接器的下一代收发器而言,需要考虑更多复杂因素。在一些正在开发的400 GB/s收发器规范中,引入了新的MPO连接器选项,例如16芯和32芯连接器。连接器制造商正在通过诸如键槽偏移等设计特性,来防止新选项与旧款MPO连接器意外连接。为了在插芯的定位销之间容纳额外的四根光纤,定位销孔的位置也会更靠近连接器的边缘。这意味着新的16芯和32芯MPO连接器无法与现有的8芯、12芯和24芯连接器正确连接。.
MPO连接器清洁基本概念
:使用MPO连接器时,一个重要的考虑因素是它们极难保持清洁。MPO连接器的接口包含比LC连接器多得多的光纤。保持单个连接器端面上8根、12根甚至24根光纤的清洁可能极具挑战性。
然而,保持MPO连接器的清洁至关重要。清洁时,光纤纤芯可以对齐,光线可以顺畅地通过。但如果污垢进入插芯,在尝试连接时,污垢颗粒会脱落并迁移到插芯端面上。如图4所示,污垢会造成气隙、反射和插入损耗。

如果MPO连接器连接到收发器(交换端口),则发射器连接会变得困难,并且收发器的使用寿命可能会受到影响。
幸运的是,解决方法很简单:连接前进行检查。拥有一款好的MPO连接器目视检查工具至关重要。许多光学测试设备供应商都提供各种检查显微镜。Fluke、VIAVI和Exfo是其中最受欢迎的品牌。
如果检查后连接器清洁,则继续连接MPO。否则,清洁并重新检查。对于单芯陶瓷插芯,建议先进行干洗,如果发现结垢,则进行湿洗,最后再进行干洗。对于MPO,需要更频繁地进行湿洗,以保持插芯端面一侧的清洁。由于多根光纤紧密排列,污染物、静电或湿度等因素会吸附污染物到表面,从而增加清洁均匀性的难度。湿洗应使用合适的光纤清洁液,因为即使是高纯度的异丙醇也会留下无法蒸发的残留水分。对于预连接盒式光纤连接器的端面,可以使用无绒布蘸取少量清洁液,涂抹在单次点击式MPO清洁探针的末端。.
MPO中的极性考量:
实现极性是MPO的另一项挑战。极性定义了光路或光流的方向,就像电流的方向一样。在光纤中,这被称为光纤AB-CS极性。要通过光信号传输数据,光纤链路一端的发送信号必须与另一端的接收信号相匹配。虽然这个概念看似简单,但对于多芯MPO光缆和连接器而言,情况就变得复杂起来。
行业标准TIA-568.3-D规定了三种不同的MPO极性方法:方法A、方法B和方法C。每种方法都使用不同类型的MPO光缆。
在检查12芯光纤配置时,方法A(或直接法)在一端使用向上键连接器,另一端使用向下键连接器,使得位置1的光纤到达另一端的位置1。方法B(反向法)在两端都使用向上键连接器来实现收发器位置的翻转,使得位置1的光纤到达另一端的位置12,位置2的光纤到达另一端的位置11,依此类推。方法C(双绞线法)与方法A类似,在一端使用向上键连接器,另一端使用向下键连接器,但翻转发生在光缆内部,每对光纤的位置互换,使得位置1的光纤到达另一端的位置2,位置2的光纤到达位置1。.
虽然这在理论上看起来可能很复杂,但实际上并非如此。只要承包商在规划中坚持使用单一极性,一切都会顺利进行。一旦确定了极性方案,持续验证极性维护情况也至关重要,以确保发射器能够向接收器发送信号,反之亦然。这应该不难,但系统每次配置或升级后都应该进行测试。验证极性的方法有很多种,可以在主干链路(已安装的链路部分)上进行测试,也可以在单个信道上进行测试。
8芯、12芯和24芯光纤布线(MPO):
使用24芯光纤布线与12芯光纤布线各有优缺点。就密度而言,24芯光纤布线优于12芯光纤布线,因为机箱内更高的连接密度可以释放更多机架空间用于其他设备,从而减少跳线所需的机架空间。与12芯机箱相比,24芯机箱在相同端口数量下可以实现两倍的连接数。
此外,密度越高,拥塞率就越低。在相同空间内运行的连接越多,机架或机柜就越拥挤,因此24芯光纤布线更具优势,因为所需的线缆数量仅为12芯布线的一半。减少拥塞还可以改善空气流通,降低冷却成本。
在并行8芯光纤应用中,这一点尤为明显。Base8(即8芯)布线基础设施使用12芯MPO连接器来实现40、100、200或400 GB/s的通道速率。在这种情况下,12根光纤中仅使用了8根,连接器三分之一的容量被闲置。这效率极低,会导致线槽拥堵,并增加管理解决方案的压力。而在Base24(即24芯)布线基础设施中,您可以灵活地在单个连接器中运行三个8芯通道。这可以实现连接器中光纤的100%利用率,减少线槽拥堵,并确保基础设施投资获得丰厚回报。.

24芯光纤布线的潜在缺点在于需要额外的前期规划来确保正确的极性和路由。
然而,提供24芯光纤解决方案的制造商会与网络设计师和管理员合作,以确保项目成功。数据中心不可避免地需要升级网络以适应100、200和400 Gbps的传输速率,而从长远来看,坚持使用12芯MPO配置可能会更加困难且成本更高,因为交换机速度升级和其他网络改造都更具挑战性。
总之,
MPO连接器是实现100、200和400 GB/s传输速度的最可行方案。如果管理人员和承包商不使用MPO连接器,他们最终将只能使用长距离单模收发器应用,或者如果想要在光纤骨干网中保持LC连接,则只能使用某种类型的WDM收发器;或者他们必须使用长LC跳线连接收发器端口,但这无法提供可扩展且灵活的结构化布线策略。
现在开始使用MPO连接器将为企业的成功奠定基础,因为40和100 GB/s的更高速度将成为企业的新标准。只要1 GB/s和10 GB/s的速度仍然在使用,就可以轻松部署盒式模块将MPO光纤拆分为双工LC光纤对。MPO连接器是一种经过现场验证的设计,可以支持所有部署场景。使用合适的检测工具和清洁技术将确保网络的最佳部署和性能。
如今的网络必须快速可靠,并且具备处理日益增长的数据需求所需的灵活性。.
Leviton 通过其官方经销商 COFITEL ,从其位于美国和英国的工厂提供快速、定制化的发货解决方案。当客户所需产品缺货时,他们甚至会为客户开发新产品。


