アダプター上のマルチ-ファイバー プッシュ-は、日常的であると同時にミッション クリティカルでもあるデータセンター インフラストラクチャにおいて特殊な位置を占めています。-これらのコンパクトなプラスチック ハウジングにより、ミクロン単位で測定される公差を保持する必要がある正確な位置合わせ機構を介して、8、12、16、または 24 個のファイバを搭載した MPO コネクタの嵌合が可能になります。
単一のラックで何千ものファイバ ストランドが終端される可能性があるハイパースケール環境では、アダプタは、400G リンクが問題なく動作するかどうか、または 1 時間あたり数十万ドル相当の GPU トレーニング ジョブ中にパケットがドロップされるかどうかを判断する、目に見えないゲートキーパーになります。世界の MPO コネクタ市場は 12 億ドルを超え、5 年前には素晴らしいと思われた帯域幅密度を要求する AI クラスターの構築によって主に加速し続けています。
その住宅の中で実際に何が起こっているのか
MPO アダプターを開けると、驚くほど少ないものしか見つかりません。 2 つの位置合わせスリーブ-通常はリン青銅または精密ポリマー-がフェルールを相互にガイドします。基本的にはそれだけです。魔法は複雑な機構にあるのではなく、スリーブの位置を約 0.5 ミクロンの公差内に保つ製造精度にあります。
しかし、ここからが興味深いことになります。アダプターはキーの向きを決定し、極性を直接制御します。{1}これを間違えると、送信ファイバーが受信機ではなく他の送信ファイバーと並んでしまいます。リンク全体が暗いままで、トランシーバーの故障のように見えるものの、実際には 3 ドルのアダプターが逆に取り付けられているため、トラブルシューティングに追われています。
タイプ A アダプタはキーの向きを維持します-キー-キーアップはキーアップに変わります。-タイプ B アダプターはそれを反転します。 TIA-568 規格では 3 つの極性方式 (A、B、および C) が定義されており、それぞれの極性方式ではアダプター タイプとケーブル構成の特定の組み合わせが必要です。これらを混ぜ合わせると、解くのに何時間もかかる極性パズルが完成します。
汚染の悪夢
これについては誰も十分に語っていません。 1 ミクロンの単一の塵粒子により、ファイバ コア全体に 0.5 dB の挿入損失が発生する可能性があります。 12 または 24 個のファイバーが 1 つのフェルールに詰め込まれているため、確率の計算は過酷になります。
VIAVI はこれについてテストを行いました。個々の繊維が清浄である確率が 90% である場合、12- 繊維の MPO では、すべての繊維が汚染されていない確率はわずか約 28% です。 28パーセントです。 24 心コネクタでこれらの番号を実行すると、アレイ内のどこかで汚染が発生することが基本的に保証されます。
フェルールの材質が問題をさらに複雑にします。 MT フェルールは、LC または SC コネクタに見られるセラミックではなく、熱可塑性ポリマーを使用します。素材が柔らかいため、傷がつきやすくなります。-そしてガイドピンは？オスコネクタから突き出た小さな金属製のシリンダーは、メス側の対応する穴に破片を集めるのが大好きです。
当然のことながら、クリーニング手順は存在します。カセット-スタイルのクリーナー、IPA を使用した糸くずの出ないワイプ-、ガイド ピン穴用の専用ブラシ。問題は時間です。 144- ファイバ トランク ケーブルのすべての接続に対して適切な検査-クリーン-検査サイクルを実行している技術者は、2 分かかるはずのパッチ適用作業に 20 分を費やしています。
挿入損失: ペニーがドルに変わる場所
仕様によれば、高品質の MPO コネクタの嵌合ペアの最大挿入損失は 0.35 dB です。エリート-グレードの製品では、これが 0.15 dB 未満に抑えられます。髪の毛が裂けるような音ですね？
総損失バジェットが 2.5 dB の 400G DR4 リンクでの計算を見てみましょう。トランシーバーは両端で約 0.3 dB の電力を消費します。ファイバー自体は-OM4 が 100 メートルあると、さらに 0.35 dB 程度消費します。これで、すべての接続ポイントに約 1.5 dB が残っています。
構造化されたケーブル配線には、トランク ケーブル コネクタからパッチ パネル アダプタ (1 つの嵌合ペア)、パッチパネル アダプタからカセット (もう 1 つの嵌合ペア)、カセットの内部接続、機器のパッチ コードが含まれる場合があります。これは潜在的に 4 つの交尾ペアになります。それぞれ 0.35 dB では、接続だけで 1.4 dB になります。実行可能ですが、何か問題が発生した場合のマージンはゼロです。
汚れたコネクタを差し込むと 0.5 dB 増加しますか?アダプタがわずかに摩耗しているため、フェルールの位置がずれていませんか?突然リンクに失敗し、なぜ新品のトランシーバーがエラーを出し続けるのか不思議に思います。
800Gになると状況はさらに激しくなります。 SR8 を実行する OSFP モジュールの予算はさらに厳しく、-70 メートルの到達距離で 2 dB 未満になる場合もあります。 10 分の 1 デシベルが貴重になります。
極性によってキャリアの選択に疑問が生じる
3 つの方法、3 つのケーブル タイプ、2 つのアダプターの方向、オスとメスのコネクタ。順列の空間は驚くほど大きく、単一の要素を間違うと、インストール全体に波及する可能性があります。
方式 B は、北米のデータセンターで最も広く採用されています。タイプ B トランク ケーブルはタイプ A アダプタに接続し、並列光トランシーバが期待するクロスオーバー アラインメントを生成します。理論的には十分シンプルです。
ただし、誰かがタイプ A のケーブルをタイプ B のインフラストラクチャに必然的に接続する場合は別です。ケーブルが 1 本間違っていると、リンク全体の極性が変わります。ファイバーは依然として物理的に接続しています-光は通過します-が、送信-と送信の位置合わせはデータが通過しないことを意味します。コミュニケーションがなくても継続性はあります。
検査装置は存在します。 Fluke MultiFiber Pro は、12 または 24 のファイバー位置すべてを同時に検証し、正しい極性マッピングを確認できます。非常に貴重なツールですが、時間がかかり、ほとんどの設置予算はうまくいくと想定しているため、包括的に導入されることはほとんどありません。
新しいソリューションとして、現場で変更可能なコネクタが登場しています。- US Conec の MTP Elite Pro を使用すると、技術者はシンプルなツールを使用して極性を反転でき、基本的に現場でタイプ A をタイプ B に変換できます。- SENKO は、180 度回転できる取り外し可能なキーインサートを備えたアダプターを提供しています。これらの技術革新は極性の混乱を排除するものではありませんが、試運転中に必然的に不一致を発見した場合の避難口を提供します。
400G/800G への移行により困難な会話が余儀なくされる
長年にわたり、12- ファイバー MPO コネクタが主流でした。これらは 40G および 100G の並列光アプリケーションに完全に適合しており、-8 つのファイバーがアクティブ、4 つのダークがあり、事実上の標準になりました。
その後、競合するアプローチで 400G が登場しました。 DR4 は、それぞれ 100 Gbps で 8 本のファイバーを使用し、未使用のファイバー位置が 4 つある MPO-12 インフラストラクチャ内に快適に適合します。 SR4.2も同様です。生活はほとんど変わらず続いた。
ただし、SR8 および DR8 アプリケーションでは、8 本のファイバーすべてがレーンあたり 100G で動作する必要があり、技術的には MPO-12 に適合します。本当の混乱は、800G 導入向けに登場した MPO-16 コネクタから生じます。ピンの間隔が違う。アダプター要件が異なります。既存のインフラストラクチャと互換性がありません。
AI クラスターはこの圧力を劇的に加速させます。単一の NVIDIA DGX H100 システムには、大規模なファブリック帯域幅が必要です。-GPU ごとに複数の 400G または 800G 接続が必要です。数千の GPU に拡張すると、数万の高密度ファイバー接続を設置することになります。すべての接続には、長年の嵌合サイクルにわたって 0.2 dB 未満の損失を維持するプレミアム グレードのアダプターが必要です。-
浸漬冷却によりさらにシワが増えます。従来のアダプターは、誘電性の液体に浸すように設計されていませんでした。汚染の挙動が変化します。熱膨張特性が異なります。一部のハイパースケーラーは密閉されたアダプター アセンブリを評価していますが、標準化は依然として限られています。
密度のトレードオフ-誰も警告しなかった
-高密度のアダプター パネルは理論的には優れたサウンドを実現します。 1U パネルに 48 個の MPO ポート?-?実際に取り組んでみるまで、サインアップしてください-。
特定の濃度を超えると、指でのアクセスが問題になります。隣のコネクタに迷惑をかけずに 1 つのコネクタを引き抜くには、外科的精度が必要です。 MPO コネクタのラッチ機構は役に立ちません。意図的な接続と解除が必要ですが、狭いスペースでは複雑になります。
ケーブルの曲げ半径により制約が追加されます。 MPO パッチコードには通常、ケーブル直径の 10 倍の最小曲げ半径が必要です。 48 ポートを備えた 1U パネルで、曲げ要件に違反することなくこれらすべてのケーブルを配線するには、慎重な計画が必要であり、通常、正当な密度の利点よりも煩雑な設置が必要になります。
検査の問題もあります。顕微鏡でフェルールの状態を確認するには、高密度パネルでは物理的にアクセスできないことがよくあります。-一部の設備では、密度のコストとして高い故障率を受け入れ、検査を完全に省略しています。
超小型フォーム ファクタ コネクタ -SN、CS、MDC- への業界の傾向は、最終的にはこうした力関係を再構築することになるでしょう。これらのコネクタを使用すると、より小さな設置面積でさらに多くのポート数を実現できますが、異なるアダプタ エコシステムが必要であり、現時点では特殊なアプリケーションに集中したままです。
アダプターの品質は予想以上に異なります
すべての MPO アダプターが同じように作られているわけではありません。アライメントスリーブの材質、ハウジングの精度、ガイドピンの互換性はメーカーによって異なり、場合によっては大幅に異なります。
US Conec や SENKO などの企業のプレミアム アダプタは、挿入損失の寄与が 0.1 dB 未満であると規定しています。海外サプライヤーが提供する低価格の代替品では、仕様が 0.2 dB である可能性がありますが、特に嵌合サイクルを繰り返した後の実際の測定値はかなり高くなります。リン青銅のスリーブが摩耗します。ポリマーハウジングはわずかに曲がります。何百もの接続を繰り返すと、劣化が蓄積されます。
一部のアダプターには、実際に取り付けられたままになるダスト キャップが含まれています。他の人は常にそれらを脱ぎ捨てます。空のアダプター ポートの半分が周囲の破片にさらされている設置環境全体の汚染問題を追跡するまでは、細かい詳細を説明します。
シングルモード APC アプリケーションの場合、アダプターの品質はさらに重要になります。 8 度の角度を付けた研磨には、正確な角度調整が必要です。そうしないと、リターンロスが著しく低下します。安価なマルチモード アダプタでも十分なパフォーマンスを発揮する可能性があります。安価なシングルモード APC アダプターは、多くの場合、そうではありません。
フィールドの現実と仕様書
メーカーは、実験室条件で管理された環境、新鮮なコンポーネント、手順に正確に従った訓練を受けた技術者に基づいた美しい仕様を公表しています。{0}現場での設置は、予測可能な方法でこの理想から乖離します。
ほこり。建設残骸。納期に間に合うよう急ぐ技術者。取り付け時にパッチコードを踏んでしまった。アダプター自体が許容誤差をわずかに超えたパネルに取り付けられていました。
あるデータセンター オペレーターは内部指標を共有しました。-MPO トランク設置の初回合格認定率は約 87% です。 13% は何らかの修復を必要とします。-クリーニング、コネクタの交換、場合によってはアダプタの交換も必要です。 10,000 接続のインストールでは、調査が必要な問題点は 1,300 個になります。
賢明なオペレーターは、故障を例外として扱うのではなく、検査と清掃の時間を設置スケジュールに直接組み込むようになりました。予備のアダプターとコネクターを在庫しています。一般的なファイバートレーニングとは別に、MPO の取り扱いに特化した技術者トレーニングを行っています。
このテクノロジーがどこへ向かうのか
MPO-16 の採用は 800G に合わせて加速し、最終的には 1.6T が主流になるでしょう。 16 ファイバ単列フォーマットは、従来の 12 ファイバ配置よりも新しいトランシーバ インターフェイスに適合します。アダプタ パネルを通じて下位互換性がある程度存在しますが、新規設置では 16 ファイバ インフラストラクチャでの標準化が進んでいます。
極性管理の簡素化は引き続き活発な開発分野です。現場で変更可能な性別と極性の製品により、広範なコネクタの在庫の必要性が軽減されます。{1}一部のメーカーは、メソッド A/B/C の区別を完全に排除するユニバーサル極性システムを検討していますが、標準化の課題は依然として残っています。
超{0}}低損失-要件は引き続き厳しくなっています。データ レートの向上に伴って光リンクの予算が縮小するにつれて、チャネル内のすべてのコンポーネントが精査に直面しています。現在 0.1 dB の影響を与えるアダプターでも、明日には 0.05 dB に達する必要がある可能性があり、製造精度がコストに大きな影響を与える限界に向かって押し上げられます。
自動化された検査および洗浄システムは、おそらく最も現実的な短期的な改善となります。{0}}顕微鏡検査とアルゴリズムによる合否判定を組み合わせたハンドヘルドユニットが標準装備になりつつあります。一部のベンダーは、大量の終端施設向けにロボット クリーニング ステーションを提供しています。-
この謙虚なアダプターがファイバーインフラストラクチャからすぐに消えることはありません。世界の通信の大部分は信頼性の高い嵌合ペア接続に依存しており、実証済みの機械的インターフェースを放棄する危険があります。{1}しかし、「許容できる品質」の基準は上昇し続けており、アダプターを日用品として扱っていた設置環境では、そのアプローチが現代の帯域幅の需要に対応できないことに気づきつつあります。
大規模な設置を指定している人への注意: 大量購入を約束する前に、アダプターのサプライヤーに物理サンプルを要求し、特定のコネクタ ブランドでテストしてください。相互嵌合性規格により基本的な互換性が保証されていますが、挿入損失性能はメーカーの組み合わせによって大幅に異なります。導入前にコンポーネントのペアリングを検証するのにかかる時間は、数千のポートにわたる限界接続のトラブルシューティングに比べれば、ほんのわずかです。
