Multi-Faser-Steckverbinder (MPO)

MPO-Steckverbinder sind in Rechenzentren unerlässlich

Multi-Faser-Aufsteckverbinder (Multi-Fiber Push on Connectors, MPOs) sind aus mehreren optischen Fasern bestehende Glasfaser-Steckverbinder. Diese Steckverbinder finden sich hauptsächlich in Rechenzentrumsumgebungen zur Konsolidierung mehrerer Fasern in Backbone-Verkabelung und zur Unterstützung von parallelen Optikanwendungen, bei denen Signale über mehrere Fasern übertragen und empfangen werden, um höhere Geschwindigkeiten zu erreichen.

Was ist ein MPO-Steckverbinder?

MPO-Steckverbinder wurden ursprünglich für die Verwendung mit Multifaser-Bandkabeln eingeführt und verfügen über eine lineare Anordnung von Fasern in einer einzigen Ferrule. Sie sind definiert als Array-Steckverbinder mit mehr als 2 Fasern; sie sind mit 8, 12, 16 oder 24 Fasern für gängige Anwendungen in Rechenzentren erhältlich. Höhere Glasfaserzahlen sind verfügbar wie 32, 48, 60 oder sogar 72 Glasfasern; diese werden üblicherweise für spezielle Super-High-Density-Multi-Fiber-Arrays in großen optischen Switches verwendet. MPOs mit 8 bis 16 Fasern weisen eine Reihe von Fasern auf, während MPOs mit höherer Dichte mit 24 oder mehr Fasern mehrere Reihen aufweisen.

MPO-Steckverbinder gibt es als Stecker (mit Stiften) und als Buchse (ohne Stifte), um eine Beschädigung der Fasern zu vermeiden. Beachten Sie, dass alle MPO-Geräteanschlüsse Stecker sind. Daher muss jedes MPO-Kabel, das an ein Gerät angeschlossen wird, eine Buchse aufweisen. MPO-Steckverbinder sind außerdem kodiert und verfügen über einen weißen Punkt, der die Position der ersten Faser kennzeichnet. Dadurch wird die richtige Polarität gewährleistet, bei der jede Sendefaser der richtigen Empfangsfaser entspricht. Die Position der Führungsnase ist bei den verschiedenen MPO-Steckern unterschiedlich; bei 8-, 12- und 24-Faser-MPOs befindet sich die Führungsnase in der Mitte, während sie bei 16- und 32-Faser-MPO-Steckverbindern nach links versetzt ist.

Das Diagramm zeigt, wie die MPO-Steckverbinder und -Buchsen durch die Position der Führungsnasen ausgerichtet werden

^{Struktur des MPO-Steckverbinders}

Der Begriff „MTP-Steckverbinder“ wird manchmal synonym für MPO-Steckverbinder verwendet. Der Begriff MTP ist eine eingetragene Marke des MPO-Connectors, der von US Conec angeboten wird. Der MTP Connector ist vollständig konform mit den MPO-Standards und wird von US Conec als MPO beschrieben, das zu sehr engen Toleranzen für verbesserte Ausrichtung, Haltbarkeit und Leistung entwickelt wurde. Für die Zwecke dieser Diskussion werden wir uns nur auf MPO-Steckverbinder beziehen, da MTPs technisch als solche gelten.

MPO-Zertifizierung und -Standards

Wie bei anderen normenbasierten Verbindungsschnittstellen müssen die Hersteller von MPO-Steckverbindern die Steckkompatibilität-Standards einhalten. Für die Multi-Fiber Push-on-Steckverbinder (MPOs) sind dies die IEC 61754-7 und EIA/TIA-604-5 (FOCSI 5)-Standards, die die physikalischen Attribute des Steckverbinders angeben, wie z. B. PIN und die Bohrung-Abmessungen für Stecker und Buchsen. Diese Standards stellen sicher, dass alle kompatiblen Stecker und Adapter mit einem gewissen Maß an Leistung gepaart werden können.

Zusätzlich zu der Steckkompatibilität müssen MPO-Steckverbinder auch bestimmte Stirnflächengeometrie-Parameter erfüllen, die durch den Faseroptikschnittstellen-Standard IEC PAS 61755-3-31 definiert sind. Diese beinhalten Polierwinkel, Glasfaser-Vorsprunghöhe und maximale Glasfaser-Höhendifferenz über alle Fasern im Array und für benachbarte Fasern. Die Gesamtleistung des Verbinders hängt von der genauen Kontrolle dieser mechanischen Eigenschaften ab. Wenn beispielsweise die Glasfaser-Höhendifferenz überschritten wird und Glasfasern im Array nicht die gleiche Höhe haben sind, werden einige Glasfasern keine richtige Paarung erreichen. Dies kann erhebliche Auswirkungen auf die Einfügungs- und die Rückflussdämpfung.

MPO-Anwendungen

MPO-Steckverbinder werden in Duplex-Glasfaseranwendungen im gesamten Rechenzentrum verwendet, um vorkonfektionierte Plug-and-Play-Backbone-Trunk-Kabel zwischen aktiven Geräten bereitzustellen. MPO-konfektionierte Trunk-Kabel, die in Duplex-Backbone-Verbindungen verwendet werden, benötigen weniger Platz im Kabelkanal, erleichtern die Kabelverwaltung und bieten eine schnellere Bereitstellung als die Verwendung einzelner Duplex-Kabel. Bei der Verwendung für Duplex-Backbone-Anwendungen bilden Trunk-Kabel mit 12- oder 24-Faser-MPO-Steckverbindern an beiden Enden die permanente Backbone-Verbindung und gehen dann entweder über MPO-zu-LC-Kassetten oder MPO-zu-LC-Hybrid-Patchkabel zu 6- oder 12-Duplex-Fasersteckern an Patchpanels über.

MPO-Steckverbinder sind auch die de facto Schnittstelle für parallele Glasfaseranwendungen, die über mehrere Fasern senden und empfangen, um die Übertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Eine der ersten parallelen Anwendungen, die MPOs erforderten, waren 40-Gig- und 100-Gig-Multimode-Anwendungen (40GBASE-SR4 und 100GBASE-SR4), die 8 Glasfasern mit 4 Sende- und 4 Empfangsgeschwindigkeiten von entweder 10 Gbit/s oder 25 Gbit/s pro Bahn verwenden. Beachten Sie, dass diese 8-Faser-Rechenzentrumsanwendungen zwar am besten von 8-Faser-MPO-Steckverbindern unterstützt werden, dass aber auch 12-Faser-MPO-Steckverbinder verwendet werden können, wobei die mittleren 4 Glasfaserpositionen unbenutzt bleiben.

Mit den Fortschritten in der Kodierungstechnologie, die jetzt 50 und 100 Gbit/s pro Bahn ermöglichen, werden 8-Faser-MPOs auch für 200- und 400-Gbit/s-Paralleloptikanwendungen verwendet, bei denen 4 Fasern entweder 50 oder 100 Gbit/s übertragen und 4 empfangen. 800 Gig-Anwendungen verwenden 16-Faser-MPOs mit 8 Fasern, die mit 8 Gbit/s senden und mit 100 Gbit/s empfangen. Die 800-Gbps-pro-Lane-Technologie kann 200 Gigabyte unterstützen, indem 8-FaserMPOs mit 4 Fasern zum Senden und 4 Fasern zum Empfangen bei 200Gbit/s verwendet werden, und 1,6 Terabit können 16-Faser-MPOs mit 8 Fasern zum Senden und 8 Fasern zum Empfangen bei 200 Gbit/s verwenden. Da die Geschwindigkeiten immer höher werden, ist die MPO-Steckverbinderschnittstelle nicht mehr wegzudenken.

Breakout-Kabel mit einem MPO-Steckverbinder an einem Ende und Duplex-Steckern am anderen Ende sind ideal für Breakout-Anwendungen, bei denen ein Hochgeschwindigkeits-Switch-Anschluss mit mehreren Duplex-Switch- oder Server-Ports mit niedrigerer Geschwindigkeit verbunden wird. Breakout-Anwendungen tragen zur Kostensenkung bei, indem sie die Switch- Anschlussdichte und die Anschlussnutzung maximieren. So kann beispielsweise ein einzelner 100-Gig-Switch-Anschluss mit einer 8-Faser-MPO-Schnittstelle an vier 25-Gig-Server angeschlossen werden.

MPOs mit sehr kleinem Formfaktor (Very Small Form Factor, VSFF)

Da die erste Iteration von parallelen 800-Gigabit-Glasfaseranwendungen (und zukünftige 1,6-Terabit-Anwendungen) 16-Faser-MPOs verwenden wird, haben führende Steckerhersteller sehr kleine 16-Faser-MPOs eingeführt, die fast die dreifache Dichte herkömmlicher 16-Faser-MPOs bieten. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um eine höhere Dichte von Switch-Anschlüssen und Patch-Panels zu ermöglichen und so Platz in Hochleistungs-Computing-Umgebungen zu sparen. Zu den VSFF 16-Faser-MPO-Steckverbindern gehören der SN-MT von Senko und der MMC-16 von US Conec. Um den Größenunterschied zu verdeutlichen: 216 SN-MT- oder MMC-16-Steckverbinder passt in denselben Raum wie 80 herkömmliche 16-Faser-MPO-Steckverbinder.

Gegenüberstellung von traditionellen und VSFF MPO-Steckverbindern

^{Die neuen VSFF 16-Faser-MPO-Steckverbinder sind fast ein Drittel der Größe der herkömmlichen 16-Faser-MPO-Steckverbinder. Sie bieten eine verbesserte Dichte in MPO-Verbindungsstrukturen für Hochleistungsrechner. Quelle: Senko und US Conec.}

Reinigung und Inspektion von MPOs

Jede Faserendfläche sollte vor dem Anschluss inspiziert und gegebenenfalls gereinigt werden, und das gilt auch für MPO-Steckverbinder. Tatsächlich kann die Reinigung und Inspektion bei MPO-Steckverbindern aufgrund ihrer größeren Oberfläche sogar ein noch größeres Problem darstellen. Bei der Reinigung dieser größeren Flächen können Verunreinigungen von einer Faser zu einer anderen innerhalb desselben Arrays wandern – und je größer das Array ist, desto größer ist das Risiko.

Bei einer größeren Anzahl von Fasern, wie z. B. bei 16- oder 24-Faser-MPO-Steckverbindern, ist der Höhenunterschied der Fasern schwieriger zu kontrollieren. Selbst kleinste Höhenunterschiede zwischen den Fasern können das Risiko erhöhen, dass nicht alle Fasern ordnungsgemäß und gleichmäßig gereinigt werden. Deshalb ist es wichtig, dass Sie das Gerät inspizieren und, falls nötig, reinigen und erneut inspizieren.

Bezüglich der Inspektion von Faserendflächen enthält die Norm „Grundlegender Standard für Prüf- und Messverfahren für Geräte im Optikfaserverbund und passive Elemente“ von IEC 61300-3-35 spezifische Einstufungskriterien für Sauberkeit zum Beurteilen von PASS/FAIL-Zertifizierung für die Inspektion einer Faserendfläche, Entfernen des menschlichen Subjektivität-Faktors und Vermeiden von Streitigkeiten. Für verschiedene Steckertypen und Fasergrößen bescheinigt IEC 61300-3-35 die Sauberkeit einer Faser-Endfläche, basierend auf der Anzahl und Größe der Kratzer und Mängel in den einzelnen Regionen der Endfläche, einschließlich Kern, Verkleidung, Klebeschicht und Kontaktzonen.

Wenn Sie bei der Reinigung und Inspektion von MPO-Steckern einen Reiniger und Inspektionsgeräte verwenden, die speziell für MPOs entwickelt wurden, sparen Sie Zeit und verbessern die Genauigkeit. Der Fluke Networks FI-3000 FiberInspector Ultra prüft MPO-Steckverbinder und liefert ein automatisiertes PASS/FAIL-Ergebnis gemäß IEC 61300-3-35. Wir bieten auch MPO Quick Clean™ Fiber Optic Cleaning Kits an, mit denen Sie einfacher denn je sicherstellen können, dass Ihre MPO-Steckverbinder sauber sind.

Bilder eines Fluke Networks FI-3000 FiberInspector Ultra und eines Quick Clean-Reinigungsgeräts

^{Der FI-3000 FiberInspector Ultra (links) prüft MPO-Steckverbinder und liefert ein automatisiertes PASS/FAIL-Ergebnis gemäß IEC 61300–335-Verfahren. Ein MPO Quick Clean Cleaner (rechts) wurde speziell für die Reinigung von MPO- Steckverbindern entwickelt.}

MPO-Polarität

Damit Faser-Links ordnungsgemäß Daten senden können, muss das Senden-Signal (Tx) an einem Ende des Kabels mit dem entsprechenden Empfänger (Rx) am anderen Ende übereinstimmen. Der Zweck einer Polaritätsregelung ist, diese kontinuierliche Verbindung zu gewährleisten – was etwas komplexer wird, wenn Sie es mit MPO-Komponenten mit mehreren Fasern zu tun haben.

Für MPO-Kabel gibt es in den Industriestandards 3 verschiedene Polaritätsmethoden:

• Methode A verwendet ein direktes MPO-Trunk-Kabel Typ A mit Passfeder oben-Stecker an einem Ende und Passfeder unten-Stecker am anderen Ende, so dass die Faser in Position 1 sich an Position 1 am anderen Ende befindet. Bei der Verwendung von Methode A für Duplex-Anwendungen wird die Transceiver-Receiver-Umschaltung in einem Patchkabel an einem Ende benötigt.

• Methode B verwendet für beide Enden Passfeder oben-Stecker, um den Transceiver-Receiver-Flip zu erreichen, sodass die in Position 1 befindliche Faser am gegenüberliegenden Ende an Position 12 ankommt, die Faser in Position 2 an der Position 11 am gegenüberliegenden Ende ankommt und so weiter. Bei Duplex-Anwendungen verwendet Methode B an beiden Enden gerade A/B-Patchkabel.

• Methode C verwendet einen Passfeder oben-Stecker an einem Ende und einen Passfeder unten-Stecker am anderen Ende wie Methode A, aber der Flip geschieht innerhalb des Kabels selbst, wo jedes Faserpaar umgekehrt wird, so dass die Faser in Position 1 in Position 2 am gegenüberliegenden Ende und die Faser in Position 2 an Position 1 ankommt. Diese Methode funktioniert zwar gut, wenn Sie MPO-Trunkkabel für Backbone-Verbindungen in Duplex-Anwendungen verwenden, unterstützt aber keine parallelen Glasfaseranwendungen und wird daher nicht empfohlen.

Diagramm, das die 3 verschiedenen Polaritätsmethoden für MPO-Kabel zeigt

^{Die 3 verschiedenen Polaritätsmethoden für MPO-Kabel.}

Mit 3 verschiedenen Polaritätsmethoden und der Notwendigkeit, die jeweils korrekte Art von Patchkabel zu verwenden, können häufig Fehler bei der Bereitstellung auftreten. Mit dem Fluke Networks MultiFiber™ Pro können Sie einzelne Patchkabel, permanente Verbindungen und Kanäle einfach auf die richtige Polarität testen.

Testen des MPO-Kabels

Genau wie jede Glasfaserverbidung im Rechenzentrum, müssen diejenigen, die MPO Connectors verwenden, weiterhin getestet werden, um sicherzustellen, dass Sie innerhalb der Einfügedämpfungs-Budgets verbleiben. Dies gilt insbesondere für parallele Glasfaseranwendungen mit höheren Geschwindigkeiten von 40, 100, 200 und 400 Gig, die die Verwendung von MPOs erfordern. Da diese Anwendungen auch viel niedrigere Dämpfungsbudgets haben, ist es wichtig, die höchstmögliche Prüfgenauigkeit beizubehalten.

Bevor der MultiFiber Pro-Tester von Fluke Networks mit integriertem MPO-Stecker verfügbar war, wurden MPO-basierte Faser-Links mit einem herkömmlichen Duplex-Fasertester geprüft. Das war eine extrem zeitaufwendige Aufgabe, die die Verwendung von MPO-zu-LC-Fanout-Kabeln erforderte, die die verschiedenen Fasern in einzelne Faserkanäle trennen, sowie die Überprüfung von Testreferenzkabeln, bevor jedes der zu testenden Faserpaare an beiden Enden angeschlossen wurde. Diese komplexe Prüfung führte auch zu größeren Inkonsistenzen und machte es schwieriger, alle Fasern während des Prozesses sauber zu halten.

Mit seiner Fähigkeit, alle Fasern eines MPO- Steckverbinders gleichzeitig zu scannen, wird dringend empfohlen, einen Tester wie den Multifiber Pro mit einem integrierten MPO-Stecker zu verwenden, der die Komplexität und Tests 90 % schneller als bei der Verwendung eines Duplex-Testers erledigt. In der Tat erfordert der Gestaltungsleitfaden IEC TR 61282-15 ED1 „Kabelanlage und Link – Testen von Mehrfaseroptikkabelanlage mit MPO-Steckverbindern“, dass Tester eine MPO-Schnittstelle haben müssen, wenn sie diese Systeme testen.