2018 — Lanset

Компания Лансет от всей души поздравляет Вас с наступающим Новым 2019 годом!
Желаем Вам уверенности в себе и успехов в Новом году!

Режим работы нашей компании в праздничные дни:

29 декабря - с 8:30 до 16:30
30 декабря - 8 января - выходные дни

Интерфейсы MTP/MPO в кабельной инфраструктуре ЦОДов

В кабельной инфраструктуре центров обработки данных все шире используются оптические кабельные системы. Увеличение количества прокладываемых в ЦОДе оптических волокон наряду с повышением компактности устанавливаемого сетевого оборудования привело к появлению новых типов многополюсных разъемов.

Стремительный рост объемов информации, поступающей в ЦОДы, перерабатываемой и хранимой ими, стал драйвером для создания высокопроизводительных протоколов передачи данных и систем на их основе. Сегодня можно выделить две «целевые» технологии Fibre Channel и InfiniBand, обе они основаны на последовательной передаче битов данных и позволяют эффективно организовать надежный обмен большими объемами информации между многими рабочими местами, суперкомпьютерами, серверами, системами хранения данных и другими периферийными сетевыми устройствами.

Эти технологии, использующие SCSI, IP и другие стандартизированные протоколы передачи данных, дают возможность получить системы с суммарной пропускной способностью несколько терабит в секунду.

Оптические каналы передачи

Вместе с тем необходимость обеспечивать эти самые несколько терабит в секунду предъявляет жесткие требования к передаточным параметрам канала связи на физическом уровне. Традиционные системы на основе медного кабеля в большинстве случаев не способны удовлетворить требованиям по ширине полосы пропускания и дальности передачи, поэтому для органи-зации кабельной инфраструктуры при развертывании систем хранения данных в ЦОДах практически идеальным выбором являются волоконно-оптические кабели, обеспечивающие существенно б'ольшую полосу пропускания при меньших потерях.



Безусловно, спецификации* физического уровня обеих технологий предусматривают возможность использования как кабелей с витыми парами, так и оптических кабелей. Однако системы хранения данных следующего поколения должны будут взаимодействовать на скоростях существенно выше 10 Гбит/с. Для поддержки таких скоростей передачи, вероятнее всего, придется перейти к параллельной передаче битов в каждом байте данных (рис. 1). В этом случае существующие медные кабельные системы просто не смогут обеспечить требуемую дальность передачи из-за высоких потерь.

Оптические многополюсные разъемы

Несколько параллельных независимых каналов можно организовать с помощью компактного оптического кабеля, содержащего требуемое количество волокон. Основная сложность при этом – непосредственное подключение оптических волокон к портам активного сетевого оборудования.

Такое подключение чаще всего реализуется на основе традиционных оптических разъемных соединителей (например, оптического интерфейса типа LC). Главное преимущество разъема LC по сравнению с другими типами стандартных интерфейсов – компактность. При диаметре ферула 1,25 мм интерфейс позволяет достичь вдвое большей плотности монтажа портов, чем наиболее распространенный интерфейс SC. Кроме того, размещение дуплексного порта на малой площади дает возможность сделать современные SFP-модули (подключаемые трансиверы) исключительно компактными, благодаря чему производители активного оборудования могут уменьшить его габариты при одновременном повышении плотности портов.

С другой стороны, следуя структурированному подходу к организации информационной кабельной проводки, для повышения гибкости системы и упрощения ее обслуживания стандарт TIA/EIA-568-B.1 предусматривает возможность использования нескольких точек кросс-коннекта*. С точки зрения экономии полезного пространства в помещении машинного зала или телекоммуникационной комнаты оборудование для организации кросс-коннекта должно поддерживать максимальную плотность подключений (см. п. 5.4.2 стандарта TIA/EIA-568-B.3**).

Поскольку оптические соединения в точках кросс-коннекта, создаваемых для систем хранения данных, имеют значительный объем, закономерно возник вопрос о возможности коммутации нескольких оптических волокон в одном элементарном разъемном соединении. Эта задача была решена с помощью нового типа оптического ферула – МТ-ферула, который представляет собой планарный многоволоконный ферул с выкладкой оптических волокон в V-образные канавки. Впоследствии на его основе был разработан и стандартизован новый многополюсный оптический интерфейс MPO (Multi-Fiber Push On) (рис. 2).



Этот интерфейс первоначально был разработан компанией NTT. Сегодня он поддерживается стандартами FOCIS 5, TIA 604-5B и IEC-61754-7. Его достоинства заключаются в компактности и высокой плотности монтажа – он позволяет разместить до 12 оптических волокон в ряд или до 24 волокон в два ряда. Наиболее часто используется вариант с 12 волокнами, так как повышение емкости интерфейса до 16 или 24 волокон приводит к ухудшению передаточных свойств разъемного соединения из-за сложности обеспечения точного расположения волокон в феруле.

Оптический многополюсный разъем MTP

Однако интерфейс МРО обладает и целым рядом конструктивных недостатков, которые ограничивают его применение в системах, требующих высокой производительности. Основное ограничение – невозможность достичь таких же передаточных характеристик, как у разъемного соединения на основе типовых соединителей, например LC или SC. Вследствие этого при проектировании кабельной системы необходимо заранее оценить, насколько плотность монтажа важна по сравнению с ограничением допустимого бюджета потерь системы из-за большого вносимого затухания (рис. 3).



Низкие передаточные характеристики разъемного соединения на основе интерфейса MPO вызваны главным образом отсутствием фиксации центрирующих штырьков внутри МТ-ферула и плотной посадкой самого ферула в корпусе разъема. В первом случае после нескольких соединений ответные центрирующие отверстия разбиваются и взаимное расположение волокон двух коммутируемых разъемов рассогласовывается. Во втором случае, при боковых нагрузках на разъемное соединение в процессе монтажа или обслуживания, нарушается юстировка разъема, что приводит к еще более высоким вносимым потерям.



Чтобы устранить эти проблемы, американская компания US Conec внесла существенные конструктивные изменения в стандартный разъем MPO. Свою разработку она запатентовала под торговой маркой MTP. Разъем МТР не имеет описанных выше конструктивных недостатков, и при его использовании вносимые потери могут быть снижены до уровня, сопоставимого с потерями в соединении на основе стандартных интерфейсов LC, SC и т.д. Дополнительное преимущество разъемов MTP заключается в возможности установки или удаления центрирующих штырьков в полевых условиях, что позволяет менять «пол» разъема без ухудшения его параметров.

Интеграция интерфейса МРО/MTP

Высокая плотность монтажа, которую обеспечивает интерфейс МРО/МТР, привлекла внимание разработчиков активного оборудования. В высокопроизводительных системах, где требуются каналы с пропускной способностью около сотни гигабит в секунду, параллельное расположение волокон дает возможность элегантно организовать параллельные интерфейсы. В случае оптического тракта речь идет о системах передачи на основе параллельной оптики. Например, при интеграции интерфейса МРО/МТР в корпус оптического трансивера СХР в оборудовании InfiniBand (рис. 4) в основу положен разъем с 24 волокнами в МТ-феруле. Разработчики рассчитывают организовать 12 дуплексных параллельных каналов с пропускной способностью 10 Гбит/с каждый. Таким образом, применив оптические волокна категорий ОМ3 или ОМ4 (ОМ3+), предполагается получить суммарную пропускную способность порядка 120 Гбит/с.



Принимая во внимание возможность использования в составе кабельных систем высокой емкости компактных оптических кабелей (например, емкостью 24 волокна при наружном диаметре кабеля 4,5 мм), допустимо говорить о том, что удельное количество каналов на единицу площади поперечного сечения несущих кабельных систем (сетчатых лотков, пластиковых коробов и т.д.) возрастает в 20 раз. За счет этого можно оптимизировать количество прокладываемых кабелей в подпольном пространстве машинного зала современного ЦОДа и повысить эффективность циркуляции холодного и горячего воздуха, поступающего от оборудования. В результате мощность, потребляемая системой вентиляции и кондиционирования, снизится. А это пусть маленький, но верный шаг к «зеленому» ЦОДу (читай – дружелюбному к окружающей среде).

Итоги

Оптический интерфейс МРО/МТР упрощает организацию обслуживаемых разъемных соединений в кабельных системах. Благодаря возможности развертывания в режиме plug & play и снижению нагрузки на лотковые системы и точки оптического кросс-коннекта, многополюсный интерфейс занял достойное место среди технологий, применяемых сегодня при создании элементов инфраструктуры и активного оборудования для высокопроизводительных систем передачи, хранения и обработки информации.

 

*Fibre Channel – Physical Interface-4 (FC-PI-4); InfiniBand Architecture Specification Volume 2.

*TIA/EIA-568-B.1 Commercial Building Telecommunications Cabling Standard. Part 1: General requirements.

**TIA/EIA-568-B.3 Optical Fiber Cabling Components Standard.

 

Автор статьи Денис МОРГУНОВ
Источник ИКС Медиа

Одномодовые кабели OS1 и OS2.

В чём между ними разница?

Принципиальная разница между ними сказывается для более высоких скоростей и увеличенных расстояний, а главное, для широкополосной передачи. Разница вытекает из истории изменения требований к одномодовым световодам.

Требования к волокну OS1 были прописаны еще в девяностые годы. Тогда передача осуществлялась только на длинах волн 1310 и 1550 нм, поскольку именно они соответствуют окнам прозрачности кварцевого стекла, в которых значение затухания существенно меньше, чем в окрестностях. Предельно допустимое затухание для таких кабелей составляет 1 дБ/км. При этом между окнами прозрачности имеется пик, скачок затухания, где его значение выше. Фактическое значение затухание в окнах прозрачности меньше, чем 1 дБ/км, но в стандартах прописаны именно такие требования, документы ITU-T G.652A и G.652B.

В настоящее время все большее распространение приобретает широкополосная передача сигналов по одномодовому волокну. Она задействует не одну-две длины волны, а непрерывный диапазон. Чтобы такая передача стала возможной, волокна пришлось доработать, чтобы избавиться от пика между 1310 и 1550 нм, по возможности добившись постоянно низкого значения затухания. Такие волокна назвали LWP – Low Water Peak. И именно они стали теперь называться классом OS2. Вода в названии LWP совершенно ни при чем. Максимум, что можно притянуть за уши, чтобы оправдать такое неудачное название – что пик затухания объясняли наличием в кварцевом стекле посторонних включений и загрязнителей, одним из которых называли гидроксильные группы -OH. Но не воду как таковую – об этом и речи не было. Да и вообще в последние годы от подобных посторонних включений удалось избавиться всем производителям световодов, так что значение 1 дБ/км в качестве предела стало восприниматься как неоправданно завышенное. В результате для волокон OS2 установили в качестве предела значение 0.4 дБ/км. Причем оно распространяется на весь диапазон от 1310 до 1550 нм, и даже шире. Диапазон можно разбить на параллельные каналы передачи, с определенным шагом по длине волны, и вести за счет этого широкополосную передачу.

Нормативные требования к одномодовым световодам класса OS2 прописаны в документах ITU-T G.652C и G.652D. Инженеров в первую очередь интересовал диапазон 1360-1460 нм – пик затухания находился именно в этой области. Но после того, как от него удалось избавиться, выяснилось, что технологически применимым стало даже более широкое окно, примерно от 1280 до 1625 нм. Кстати, не удивляйтесь, если в каких-то материалах найдете диапазоны от 1310 до 1625 нм, от 1270 до 1620 нм или другие сочетания значений – разработки в этой области продолжаются, цифры еще могут корректироваться. В качестве примера можно привести данные по одномодовым кабелям OS2, предлагаемым компанией Siemon:



Как видите, затухание в одномодовых кабелях Siemon класса OS2 не просто меньше 0.4 дБ/км, но на некоторых участках еще и ниже 0.3 дБ/км. На самом деле у многих производителей еще до официального принятия требований к OS2 уже были волокна с такими характеристиками, но по стандарту на них можно было наносить только официально действующее на тот момент обозначение OS1.

Для проектировщиков, а также для пользователей будет полезна приведенная ниже таблица предельных расстояний, на которых гарантируется работоспособность различных сетевых приложений. Гигабитное приложение выделено цветом.
 

Как видите, 1 гигабит в волокне OS2 будет работать до 5 км. Но и в волокне OS1 гарантированное расстояние для 1 гигабита составляет те же самые 5 км! Для вашего 1-километрового расстояния использование одномодовой среды гарантирует работоспособность высокоскоростных приложений даже для волокна OS1. И только если в будущем вы будете переходить на широкополосную передачу, стоит озаботиться тем, чтобы выбрать и установить сейчас OS2. Кстати, многие производители одномодовых кабелей, предлагающие многолетние фирменные гарантии, уже практически полностью перешли на световоды OS2, справедливо полагая, что будущее за ними и спрос на OS2 будет только расти.

Источник  Группа ICS