Соблюдение полярности в СКС при использовании MPO соединителей

Растет использование претерминированных оптоволоконных сборок и многоволоконных кассет в центрах обработки данных (ЦОД), и уже не за горами массовое развертывание многоволокнных систем в дата центрах, в которых скорость передачи информации будет достигать 40 Гб/сек, а в ближайшей перспективе и 100 Гб/сек. Все большую важность приобретает соблюдение полярности в многоволоконных волоконно-оптических линиях, построенных с использованием претерминированных сборок. Полярность обеспечивает гарантированное соединение передатчика с приемником. В данной статье описываются существующие методы соблюдения полярности.

Соблюдение полярности в СКС в парах оптических волокон

Соблюдение полярности в дуплексных волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) является несложной задачей. Решения с использованием пары волокон (одно волокно работает на передачу, другое на прием) имеют простые, последовательные конфигурации пар волокон, далее будем в статье называть для простоты дуплексные конфигурации. К дуплексным конфигурациям относятся модули типа SFP, SFP+, XFP, SFF и XENPAK. Соблюдение полярности достигается с помощью создания перекрестного соединения в каждой паре волокон и использования патч-кордов с маркировкой A-B.

     При применении технологий с использованием многоволоконных соединений при передаче данных одновременно по нескольким волокнам возникают проблемы, связанные с тем, что количество волокон, используемых в приложениях больше 2-х.

Применение многоволоконных коннекторов MPO типа

Многоволоконный соединитель типа MPO является стандартизованным решением и широко применяется для обеспечения высоких скоростей передачи данных в центрах обработки данных с использованием параллельной передачи данных. К параллельным конфигурациям относятся модули QSFP типа,  использующиеся в высокоскоростных технологиях Fibre Channel и Ethernet. В этих конфигурациях применяются разнообразные комбинации различных типов многоволоконных кабельных сборок с однорядовыми (12 волокон) и/или двухрядовыми (24-ре волокна) MPO коннекторами. Соблюдение полярности в 12-и и 24-ех волоконных коннекторах MPO типа для различных приложений, использующих больше чем два волокна может представлять определенные трудности.

     Распределение волокон по номерам в MPO соединителе идет слева направо относительно ключа, расположенного сверху. Номера позиций 12-и волоконного соединителя MPO типа показаны на рисунке ниже.

Рисунок 1 «Обозначение позиций в 12-и волоконном MPO соединителе»

     Номера позиций 24-х волоконного соединителя MPO типа идут слева направо и сверху вниз относительно ключа, расположенного сверху.

Рисунок 2 «Обозначение позиций в 24-х волоконном MPO соединителе»

     Далее в статье мы рассмотрим различные приложения и решения с использованием MPO соединителей.

Применение 12-и волоконных соединителей MPO типа

Есть несколько вариантов создания 4-канальных параллельных конфигураций с использованием 12-и волокон. В 12-волоконном коннекторе по четырем многомодовым волокнам осуществляется передача, а по четырем другим волокнам будет идти прием данных. В системах с интерфейсом типа QSFP, InfiniBand 4X, Fibre Channel, OIF VSR4-03 и IEEE 802.3ba 40-Gbit/sec Ethernet, когда 12-волоконный коннектор MPO находится в положении ключом вверх, четыре левых волокна используются для передачи, а четыре правых волокна – для приема данных.

     В спецификации IEEE 40GBASE-SR4 не описывается распределение каналов между четырьмя передающими и четырьмя принимающими волокнами – смотрите рисунок 3.

Рисунок 3 «Распределение приемников и передатчиков в приложении 40GBASE-SR4»

     В других спецификациях описывается распределение каналов между восемью используемыми волокнами. Например, при использовании модуля QSFP четыре передающих волокна нумеруются, слева направо, от одного до четырех. Четыре принимающих волокна нумеруются, справа налево, от одного до четырех. В случае InfiniBand 4X, OIF VSR4-03 и Fibre Channel, четыре передающих волокна нумеруются от нуля до трех слева направо, а четыре принимающих волокна нумеруются от нуля до трех справа налево.

     В некоторых протоколах передачи данных используются 12-канальные варианты в 12-волоконном коннекторе, и они мало чем отличаются от 4-канальных вариантов. Например, в таких приложениях как SNAP 12, OIF VSR4-01 и OIF VSR5-01 волокна нумеруются от 1 до 12 справа налево, когда разъем MPO расположен ключом вверх. Все 12-ть волокон используются для передачи или для приема. В протоколе HIPPI-6400 используются два 12-волоконных коннектора, один из MPO используется для передачи, а другой используется для приема. В передающем коннекторе волокна нумеруются от 12 до 1 слева направо, а в принимающем коннекторе волокна нумеруются от 1 до 12 слева направо, нумерация с учетом того, что ключ находится сверху. В протоколе InfiniBand 12X также используются два 12-волоконных коннектора, один из которых используется для передачи, а другой – для приема. Здесь, волокна передающего разъема нумеруются от 0 до 11 слева направо, а волокна принимающего разъема нумеруются от 11 до 0 слева направо, нумерация осуществляется с учетом того , что ключ расположен сверху.

Применение многоволоконных коннекторов MPO типа в 100GBASE-SR4

В спецификации IEEE 802.3ba для 100 Gbit Ethernet рекомендуется использовать вариант А (option A) с использованием двухрядных 24-х волоконных соединителей MPO  типа. В 24-х волоконном коннекторе задействуются 20 центральных многомодовых волокон (крайние волокна в рядах остаются не задействованными), в сумме образующих 10 каналов на передачу и 10 каналов на прием (смотрите рисунок 4). В положении коннектора ключом вверх, верхний ряд волокон используется для приема, а нижний ряд используется для передачи сигналов. В спецификации IEEE 100GBASE-SR4 отсутствует распределение каналов между этими 10 принимающими волокнами и 10 передающими волокнами.

Рисунок 4 «Рекомендуемый вариант интерфейса 100GBASE-SR4 – option A»

     В варианте B (option B) предусматривает использование двух 12-волоконных коннекторов, расположенных горизонтально, рядом друг с другом, в каждом из которых используются 10 центральных волокон, при этом левому MPO коннектору назначена функция передачи, а правому MPO коннектору – функция приема. Смотрите рисунок ниже.

Рисунок 5 «Альтернативный вариант интерфейса 100GBASE-SR4 – option B»

     В варианте С (option C) предусматривает использование двух 12-и волоконных MPO коннекторов, расположенных друг над другом, в каждом из которых используются 10 центральных волокон, при этом принимающие каналы располагаются сверху, а передающие каналы — снизу.

Рисунок 6 «Альтернативный вариант интерфейса 100GBASE-SR4 – option С»

Соблюдение полярности в дуплексных конфигурациях с использованием MPO соединителей и претерминированных кабелей MPO типа

В стандарте TIA/EIA-568-C дается описание трех возможных методов соблюдения полярности волокон в дуплексных конфигурациях с использованием соединителей и претерминированных кабелей MPO типа.

     В методе А (Method A) необходимо на одном конце канала использовать дуплексный патч-корд с маркировкой A-B, подключаемый к волоконно-оптическому адаптеру типа A. Адаптер типа A выполнен с противоположным ключом, потому что он ориентирован в пространстве таким образом, что образуется соединение с одной стороны ключом вверх, а с другой стороны ключом вниз.

     В качестве кабельной линии должна использоваться многоволоконная кабельная сборка типа A, которая также должна иметь ориентацию типа ключом вверх-ключом вниз, так она подключается к двум адаптерам с двух сторон кабельной линии. Дуплексный патч-корд с маркировкой A-A должен устанавливаться на другом конце кабельной линии.

     В методе B (Method B) используются мноволоконные кабельные сборки и волоконно-оптические адаптеры только типа B, которые имеют ориентацию в пространстве ключами вверх с двух сторон адаптера. В данном методе используются дуплексные патч-корды только с маркировкой A-B.

     В методе С (Method C) используются многоволоконные кабельные сборки, которые имеют ориентацию в пространстве с одной стороны ключом вверх, а с другой стороны ключом вниз и попарное перекрещивание волокон внутри кабельной сборки. Попарное перекрещивание волокон означает, что волокна в каждой паре меняются местами на разных концах кабеля. Таким образом, волокно, которое находится в позиции 1 на одном конце кабеля, перемещается в позицию 2 на другом конце кабеля, и наоборот. В методе C также используются адаптеры типа A и дуплексные патч-корды с маркировкой A-B.

     В альтернативном методе Method A используются мноволоконные кабельные сборки типа A, переходники типа A (ключом вверх-ключом вниз) и дуплексные патч-корды, с маркировками A-A и A-B. В альтернативном методе Method B используются мноволоконные кабельные сборки и переходники типа B, и дуплексные патч-корды с маркировкой A-B. В альтернативном методе Method C используется патч-корд с маркировкой A-B на обоих концах, многоволоконная кабельная сборка типа C и переходники типа A.

Соблюдение полярности в паралелльных конфигурациях с использованием MPO соединителей и претерминированных кабелей MPO типа

Теперь рассмотрим методы соблюдения полярности волокон в параллельных линиях. В стандарте TIA/EIA-568-C описываются три возможных метода с использованием однорядных 12-и волоконных MPO соединителей.

     В методе А (Method A) используется многоволоконая кабельная сборка типа A с адаптерами типа A, а также патч-корды типа A и типа B.

     В методе B (Method B) используются только элементы типа B — многоволоконная кабельная сборка типа B, адаптеры типа B и патч-корды типа B. Так как в данном методе используются одинаковые типы адаптеров и одни и те же типы патч-кордов, то данный метод рекомендуется для использования лв паралельных конфигурациях.

     В методе С (Method C) будет использоваться многоволоконная кабельная сборка типа C, которая имеет ориентацию типа ключом вверх / ключом вниз с попарной перестановкой волокон, а также переходники типа A и патч-корды типа C и типа B.

     Для обеспечения совместимости с параллельным расположением коннекторов с приложением IEEE 100-Gbit Ethernet предполагается использование двух 12-волоконных кабелей и  Y-патч-кордов с одним 24-волоконным коннектором на одном конце и двумя 12-волоконными коннекторами на другом.

     Можно также соблюдать полярность многорядовых коннекторов в системах, использующих 24-волоконные кабели и патч-корды, например протоколы 100-Gbit/sec Ethernet и 120-Gbit/sec InfiniBand. В спецификации IEEE отсутствует информация о распределении каналов в протоколе 100-Gbit/sec Ethernet, но в ней описан протокол распределения каналов, с помощью которого выполняется определение каналов на стороне приемника. В случае протокола 120-Gbit/sec InfiniBand, в соответствующей спецификации дается описание распределения каналов. Однако, используемый в спецификациях стандарта IEEE 100 Гбит/сек протокол расщепления каналов является необязательным в спецификациях стандарта 120-Gbit/sec InfiniBand.

     В конфигурации, которая поддерживает обе технологии 100-Gbit Ethernet и 120-Gbit Fiber Channel используются адаптеры и кабели типа A. В этой конфигурации полярность соблюдается путем перестановки трансиверов на противоположных концах линий. То есть устанавливается трансивер на одной стороне прямо, и перевернутым на другой стороне.

Заключение

Соблюдение полярности с помощью использования кабельных сборок требует тщательного планирования кабельных волоконно-оптических линий в СКС.  Использование разного количества волокон и рядов в MPO соединителе (сейчас уже появились спецификации с 16 и 32 волокнами), типов адаптеров и патч-кордов, используемых приложений только увеличивают число вариантов.

     Свои рекомендации по проектированию кабельных линий с использованием MPO соединителей и претерминированных кабельных сборок автор подробно изложил в обновленной версии руководства “Проектирование и расчет СКС уровень 2


Поделиться информацией

Вы можете послать эту статью или новость коллеге или знакомому по email со своим комментарием, пригласить обсудить ее. Просто нажмите на иконку конверта --->


Сообщения, вопросы и ответы

Вы можете задать вопрос, написать комментарий, обсудить данную новость или статью.

Ваше сообщение (вопрос, ответ, комментарий)

  1. Дмитрий Ершов 14.12.2016 в 18:41

    В статье описаны требования к коммутации для 100GBaseSR10!!! При этом ссылки на 100GbaseSR4, несовместимый с ним по физике, он использует MPO12, а не 24!