MPOコネクタファイバーは、過去 20 年間におけるデータセンターのケーブル配線インフラストラクチャにおける最も重要な変化の 1 つを表しています。 IEC 61754-7 および TIA-604-5 (FOCIS-5) 国際規格に基づいて定義されたマルチファイバー プッシュオン インターフェイスは、8 ～ 72 本の個々の光ファイバーを単一の長方形フェルールに統合し、LC や SC などの従来の二重接続では物理的に不可能だった並列伝送アーキテクチャを可能にします。この技術は、1980 年代半ばに日本の消費者向け電話サービス向けに NTT が開発した MT (Mechanally Transferable) フェルールにまで遡りますが、MPO が現在の優位性を獲得したのは 2000 年代にハイパースケール データセンターが登場してからです。
マルチファイバー終端の機械的現実-
何がそうさせるのかMPOコネクタエンジニアリングの観点からファイバに特に要求されるのは、複数のファイバ コアにわたって同時に必要とされる精度です。ここで話しているのは 2 本のファイバーの端を揃えることについての話ではありません。-ここで話しているのは、12、16、24、またはそれ以上のファイバーがミクロン単位で測定される公差内で適切な物理的接触を確実に達成することについて話しているのです。 IEC PAS 61755-3-31 規格では、研磨角度、ファイバー突出高さ、アレイ内のすべてのファイバーにわたる最大ファイバー高さの差などの重要なパラメーターを指定しています。
ここからが興味深いことになります。接続ごとに 0.5 dB 以下の目標挿入損失を達成するには、ファイバ コアの総位置ずれが 1.6 μm 未満にとどまる必要があります。これは人間の髪の毛の直径の約50分の1に相当します。ファイバ位置とガイドピンの積み重ね可能な許容誤差は?フェルールあたり0.8μm程度。 12 芯の-ファイバー MPO にはファイバーの位置ごとに許容誤差が積み重なる可能性があることを考えると、{11}}端面の形状がシンプレックス コネクタの場合よりもはるかに重要であることがわかります。
MPO コネクタ ファイバー システムのオス/メスの指定は、テクノロジーに慣れていない人々に際限のない混乱を引き起こします。オスコネクタには 2 つの位置合わせピンが付いています。メスには対応するガイド穴があります。スイッチおよびトランシーバー上のすべての MPO 機器ポートはオスです。これは、アクティブな機器に接続するパッチ コードはメス コネクタで終端する必要があることを意味します。これを逆にすると繊維が傷ついてしまいます。誰かが調達時に間違った性別を指定したために、トランクの設備全体が作り直されたのを見てきました。
12 ファイバーがデフォルトになった理由 (そしてそれが変わりつつある理由)
12 ファイバ MPO 構成が初期の導入で主流となったのは単純な理由です。40G SR4 および初期の 100G SR4 トランシーバ アーキテクチャに適合していたからです。 4 つのレーンが送信、4 つのレーンが受信し、理論的には 4 つのファイバーが未使用のままになります。この無駄はネットワーク設計者を悩ませましたが、それは当然のことです。これらのリンクを何千も実行している場合、未使用のファイバーは資本の無駄になります。
8- ファイバー MPO コネクタ ファイバー アセンブリは、40G および 100G アプリケーションのより効率的な代替品として登場しました。同じデータレート、より低いコスト、より低い挿入損失。しかし、業界はそこで止まりませんでした。{5}現在、ファイバー MPO は 400G QSFP-DD および OSFP トランシーバーをサポートしています。一方、24 ファイバー構成は、それぞれ 100 Gbps の 8 つの送信レーンと 8 つの受信レーンを使用して 800G 導入をターゲットとしています。 24 ファイバー MPO が以前の 12 ファイバー MPO と本質的に同じ物理的設置面積を占めることを考えると、密度の増加は驚くべきものです。
十分に議論されていない点が 1 つあります。繊維数が増えると、形状の制御が大幅に難しくなります。ファイバーの高さの差の問題は、ファイバーが 12 個の場合と比べて 24 個になると、管理が大幅に難しくなります。アレイ全体でわずかな高さの違いがあるだけでも、クリーニングが不完全で嵌合が一貫しないリスクが高まります。これは理論上の話ではありません。-現場の技術者は、ハイパースケール環境で日常的にこの問題に悩まされています。
MTP と MPO: ブランディングの混乱
人々は MTP と MPO を同じ意味で使い回していますが、これは技術的には間違いではありませんが、重要なニュアンスが抜け落ちています。 MTP は、US Conec の拡張 MPO コネクタ設計の登録商標です。どちらも同じ IEC および TIA 規格に完全に準拠しています。どちらも問題なく相互接続します。しかし、MTP には、光学的および機械的性能を向上させるいくつかのエンジニアリング上の改良が組み込まれています。つまり、より厳しい公差、より良いアライメント、より一貫した挿入損失特性です。
ほとんどのデータセンター アプリケーションでは、標準の MPO コネクタ ファイバーが適切に機能します。 MTP がプレミアム価格を獲得できるのは、損失バジェットが非常に少ない超高速システム-400G および 800G リンク--}です。{7}}合計リンク バジェットが 1.5 dB で、トランシーバ間のマージンがおそらく 0.7 dB になると、コネクタの品質は良いものではなくなります。-
US Conec は、標準 MTP と比較して挿入損失を最大 50% 削減する MTP Elite コネクタも提供しています。実際にテストしてみるまでは、マーケティング上の誇張のように聞こえます。エリート-グレードのコンポーネントは、コネクタあたりの測定値が一貫して 0.25 dB 未満であり、-わずか数年前には単心ファイバー LC コネクタの優れた性能と考えられていた値に近づいています。-
MPO システムにおける極性管理
光ネットワークにおける極性とは、各送信ファイバーが受信側のファイバーに正しく対応していることを保証することを意味します。デュプレックス LC 接続では、これは簡単です。-リンクが起動しない場合は、ファイバを交換するだけです。 MPO コネクタ ファイバでは、ファイバの位置がフェルール内で固定されているため、極性管理が大幅に複雑になります。何か問題がある場合、単純にファイバーを移動することはできません。
TIA-568 は、タイプ A (ストレート-)、タイプ B (クロス-)、タイプ C (ペアフリップ) の 3 つの極性方式を定義しています。タイプ A は、キー アップ/キー ダウンの方向で、一方の端のファイバー 1 をもう一方の端のファイバー 1 にルーティングします。タイプ B はファイバーを交差するため、位置 1 は位置 12 に接続され、位置 2 は位置 11 に接続され、以下同様になります。タイプ C フリップフロップ- ペア、ファイバー 1 からファイバー 2、ファイバー 3 からファイバー 4。
業界は、トランシーバ間のリンクを簡素化するため、ほとんどの並列光導入においてタイプ B に移行しています。{0}{1}しかし、タイプ A または混合環境を使用する従来のインストールでは、継続的な問題が発生します。最近では、ANSI/TIA-568.3-E で、将来の設置を合理化することを目的としたユニバーサル極性方式 U1 および U2 が導入されました。これらが実際に実際の混乱を軽減するかどうかはまだ分からない。
多くの技術者がつまずくのは、二重ファイバの場合のように、単純な視覚的障害検出器では MPO の極性を確認できないことです。 VFL は光の通過を示しますが、すべてのファイバー位置にわたってマッピングが正しいかどうかは確認できません。適切な極性検証には、専門の MPO テスターか、ファンアウト コードを使用した系統的な導通チェックが必要です。-
挿入損失テスト: 思ったより複雑
MPO コネクタのファイバーをテストすると、単一ファイバーのコネクタには存在しない課題が生じます。{0} 12- ファイバ MPO アセンブリには、12 個の個別の挿入損失測定と各チャネルのリターンロスの測定が必要です。両方向を考慮すると、1 本のケーブルで 96 回の測定が行われる可能性があります。このプロセスの自動化はオプションではありません。適切なスループットを実現するには必要です。
損失仕様自体は注目に値します。 EIA/TIA 568 によると、MPO コネクタの最大挿入損失は 0.75 dB です。-これは、接着研磨されたシンプレックス コネクタで一般的に指定されている 0.3 dB よりも大幅に高くなります-。エリート- グレードのコンポーネントは、これを 0.35 dB 以上に抑えます。リンク損失バジェットを計算する場合、これらの差異は複数の接続ポイントにわたって重なります。
人々を魅了する微妙なテストの 1 つは、参照方法が非常に重要であるということです。 3 つのケーブル リファレンス方式（起動コード、リファレンス コード、受信コード）には、ゼロ リファレンスに 2 つのコネクタ インターフェースが含まれます。-テスト対象のデバイスをテストする場合、それらの接続は測定結果にカウントされません。別の参照方法を使用すると、数値が変わります。ドキュメントには、どの参照アプローチが使用されたかを明記する必要があります。そうしないと、テスト データは比較の意味を持たなくなります。
リターンロスの仕様も研磨の種類によって異なります。 UPC（ウルトラ フィジカル コンタクト）研磨は通常、ほとんどのマルチモード アプリケーションに十分な約 -50 dB のリターン ロス-を達成します。 APC (角度付き物理的接触) 研磨は、-60 dB 以上を達成します。これは、後方反射によって測定可能なパフォーマンス低下が生じるシングルモード アプリケーションや DWDM システムにとって重要です。 UPC コネクタと APC コネクタを嵌合すると、両方が損傷することがあります。
データセンター アプリケーション: トランク ケーブルとブレークアウト構成
データセンターにおける MPO コネクタ ファイバーの主な使用例は、終端処理済みのバックボーン トランク ケーブル配線です。{0}個々の二重ケーブルを引き抜いて現場で終端処理するのではなく、-現場で-労働集約的プロセスが行われ、品質に大きなばらつきが生じる-代わりに、工場で終端処理された MPO トランクを設置します。-{6}}導入時間が大幅に短縮されます。ケーブル管理が改善されます。通路の渋滞が減ります。
パッチ パネルでは、これらの MPO トランクは通常、カセットまたはハイブリッド ファンアウト パッチコードを介して LC デュプレックスに移行します。{0}} 12- ファイバー トランクは 6 つの二重 LC 接続になります。 24 芯のトランクでは 12 芯のファイバーが得られます。カセット方式により、よりすっきりとしたラック構成が実現します。ファンアウト コードにより、機器を直接接続するための柔軟性が向上します。
並列光アプリケーションの場合-40G SR4、100G SR4、400G SR8 - MPO コネクタはトランシーバーと直接接続します。 LC への移行はありません。これがこのテクノロジーの真価を発揮するところです。40G リンク用の 8 つの個別の LC コネクタが、単一の 12 ファイバ MPO に置き換わります。高密度スイッチ導入ではスペースが大幅に節約されます。
ブレークアウト アプリケーションについては特に言及する価値があります。単一の 400G QSFP-DD スイッチ ポートは、MPO---LC ブレークアウト コードを使用して 4 台の 100G サーバーに接続できます。これにより、ネイティブ 400G をまだサポートしていないサーバーに対応しながら、高価なスイッチ ポートの使用率が最大化されます。多くの場合、経済的な観点から、ケーブルがさらに複雑になることが正当化されます。
400G/800G への移行とその先へ
現在の MPO コネクタ ファイバーの進化は、ほぼ完全に 400G と新たな 800G の要件によって推進されています. 400G SR8 は 1 方向あたり 8 ファイバーを使用し、通常は 16 個のファイバー MPO で配備されています. 800G はその密度をさらに 2 倍にします。トランシーバーのロードマップでは、MPO ベースの並列伝送がデフォルトの相互接続方法として想定されることが増えています。
シングルモード MPO アプリケーションも同様に成長しており、特に FR4 や DR4 などの長距離 400G バリアント向けに成長しています。{{1}シングル-モードには、アライメント公差の厳格化、コネクタのコストの上昇、反射を最小限に抑えるための APC 研磨の優先など、独自の課題が伴います。マルチモード MPO アセンブリに対する価格プレミアムは依然として大幅であり、マルチモードの到達距離が十分であるアプリケーションでの採用が制限されています。
さらに先を見据えて、-パッケージ化された光学素子とオンボード光学素子-は、フォトニック コンポーネントをスイッチ シリコンの近くに移動することを目的としています。これにより、チップ レベルでの相互接続要件が変わる可能性がありますが、ラック間、ラック間および列間、および列間ケーブル配線では、当面は MPO コネクタ ファイバに大きく依存し続けることになります。密度の利点は無視するにはあまりにも重要です。
実際の考慮事項: 洗浄、検査、および取り扱い
端面の汚染は、他のどの要因よりも多くの MPO 障害を引き起こします。{0} 1 ミクロン以上の単一の塵粒子により、信号品質が著しく低下する可能性があります。検査とクリーニングが簡単なシンプレックス コネクタとは異なり、MPO コネクタ ファイバには、マルチ ファイバ フェルール フォーマット用に設計された特殊な顕微鏡とクリーニング装置が必要です。-
洗浄プロトコルは、ほとんどの人が思っている以上に重要です。軽度の汚れの場合は、糸くずの出ないワイプを使用したドライクリーニングが効果的です。-汚れがひどい場合は、イソプロピル アルコールによる湿式クリーニングが必要になる場合がありますが、これにはリスクが伴います。-濡れた表面では粒子が移動しやすくなり、適切に乾燥していないと繊維に傷が付く可能性があります。技術者の中には、MPO/MTP フェルール専用に設計されたクリーニング カートリッジを好む人もいます。
IEC 61300-3-35 は、ファイバー端面検査のための特定の清浄度評価基準を定義しています。この規格は合否判定から主観を排除し、コア、クラッド、接着層、接触ゾーン全体の欠陥を検査します。受入検査と設置後の検証に関してこの基準に従うことで、コネクタの品質に関する多くの紛争が排除されます。
MPO ケーブルは、標準のパッチコードよりも慎重に扱ってください。マルチファイバー フェルールは本質的により壊れやすいため、ガイド ピンやガイド ホールが損傷すると、コネクタ内のすべてのファイバーにわたって位置合わせの問題が発生します。接続するまでダストキャップを取り付けたままにしてください。アセンブリは清潔で保護された環境に保管してください。これらの基本的な実践により、現場でのほとんどの失敗を防ぐことができます。
正しい選択をする
特定のアプリケーションに適切な MPO コネクタ ファイバを選択するには、ファイバ数をトランシーバ要件に一致させ、ファイバ モードに適切な研磨タイプを選択し、ケーブル配線に性別を正しく指定する必要があります。これらの分野のいずれかで調達エラーが発生すると、リンクが機能しなくなるか、在庫が無駄になる可能性があります。-
100G 以上をサポートする新規導入の場合、8 ファイバおよび 16 ファイバ MPO 構成は、通常、従来の 12 ファイバ形式よりも優れたファイバ利用率を提供します。 400G SR8 の場合、16 ファイバーが明確な選択です。 800G の場合、24 ファイバーにより最高の密度が可能になりますが、インフラストラクチャの互換性には検証が必要です。
マルチモードとシングルモードの決定は、主に距離によって決まります。{0} OM4 ファイバーは、100 メートルまでの 100G SR4 をサポートしています。-ほとんどの建物内リンクには十分です。-これより長い場合は通常、シングルモードが必要となり、コネクタとトランシーバーのコストが高くなります。{9}}
MPO コネクタ ファイバーの導入におけるコストの最適化は、実際の要件に合わせてコンポーネントのサイズを適切に設定することから始まります。{0}}十分な損失予算を備えたアプリケーション向けにエリート-グレードのコネクタを過剰に指定すると、コストが無駄になります。予算が限られている 400G/800G リンクの仕様を過少にすると、運用上の問題が発生します。{4}特定のトポロジのリンク損失の計算を理解すると、適切なコンポーネントを選択できます。
