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In der Nachrichtentechnik sind die gängigen Glasfasersteckverbinder SC, FC und LC Einzelader-Schnittstellen, bei denen jedes Steckverbinderpaar nur eine Glasfaser verbindet. In Rechenzentren hingegen werden häufig Mehrader-Steckverbinder eingesetzt, die es ermöglichen, mit jedem Paar 2 bis 32 Glasfasern zentral zu verbinden. Dies ist der MPO-Steckverbinder (Multi-Fiber Push-on), im Folgenden kurz „ MPO-Steckverbinder “ genannt. Er erhöht nicht nur die Verbindungsdichte, sondern bildet auch die Grundlage für optische Verbindungen mit hoher Kapazität.
Überblick über die MPO-Steckverbindertechnologie
Grundstruktur und Funktionsprinzip
Der MPO-Stecker ist ein mehradriger Steckverbinder, bestehend aus einem Stecker (männlich), einer Buchse (weiblich) und einem Adapter. Der Stecker verfügt über zwei Führungsstifte, die Buchse über zwei entsprechende Führungslöcher. Die präzise Ausrichtung des Faserarrays erfolgt über die Führungsstifte, der Adapter verriegelt die Verbindung. Diese Struktur gewährleistet die gleichzeitige Ausrichtung mehrerer optischer Fasern und ist somit die Grundlage für hochdichte Verbindungen.
Spezifikationen und physikalische Eigenschaften
Gängige MPO-Steckverbinder verfügen über 8, 12, 16 oder 24 Adern, wobei aktuell bis zu 32 Adern üblich sind. Form und Größe der Steckverbinder sind bei unterschiedlicher Adernanzahl im Wesentlichen gleich; lediglich die interne Faseranordnung unterscheidet sich. Die Gesamtgröße ist etwas größer als bei herkömmlichen SC-Steckverbindern, die Verbindungsdichte pro Flächeneinheit ist jedoch deutlich höher.
Analyse der Einfügungsdämpfung
Da mehrere Glasfasern gleichzeitig ausgerichtet werden müssen, ist die Einfügedämpfung von MPO-Steckverbindern in der Regel höher als die von Singlemode-Steckverbindern. Die typische Einfügedämpfung von Multimode-MPO beträgt etwa 0,25 dB, während der typische Wert für herkömmliche Singlemode-MPO bei etwa 0,6 dB liegt. Der Dämpfungsunterschied zwischen den Adern innerhalb desselben Steckverbinders ist oft erheblich, was auf die komplexe Ausrichtung mehrerer Adern zurückzuführen ist.
Um den Anforderungen leistungsstarker Netzwerke gerecht zu werden, hat die Branche verlustarme Singlemode-MPO-Steckverbinder eingeführt. Die von Fibermart angebotenen Produkte gewährleisten beispielsweise, dass die maximale Einfügedämpfung 0,35 dB nicht überschreitet.
Anwendung von MPO in Rechenzentrumsverkabelungssystemen
Optische Verbindungsstruktur unter Blattdornarchitektur
Das auf der Leaf-Spine-Architektur basierende Verkabelungssystem des Rechenzentrums ist unten dargestellt. Da Hochgeschwindigkeits-Optikmodule in Servern und Switching-Geräten üblicherweise MPO-Schnittstellen verwenden, müssen die zugehörigen Patchkabel, horizontalen Kabel und Verteilerrahmen MPO-Anschlüsse unterstützen. Die folgende Abbildung zeigt den Aufbau der Glasfaserverbindung vom Server zur Switching-Matrix, wobei MPO-Steckverbinder eine Hochgeschwindigkeitsverbindung an wichtigen Knotenpunkten ermöglichen.
Analyse der Schlüsselkomponenten
Horizontales Kabel ( MPO-Trunkkabel ): Dies ist typischerweise eine mehradrige Glasfaserkabelbaugruppe mit vorkonfektionierten MPO-Steckern an beiden Enden. Gängige Aderanzahlen sind 8, 12, 16 und 24 Adern bei einem Kabelaußendurchmesser von ca. 3,0 mm, was eine gute Flexibilität und Dichtevorteile bietet
MPO-Schnittstellenverteiler: Wie unten dargestellt, ist die Bedienblende mit mehreren Adapterleisten ausgestattet, die jeweils mehrere MPO-Adapter integrieren. Die MPO-Stecker der horizontalen Kabel können zur zentralen Verwaltung direkt in die Innenseite der Adapter gesteckt werden.
LC-Schnittstellenverteiler: Wie unten dargestellt, ist die Einheit mit MPO-LC-Konvertierungsmodulen ausgestattet . Jedes Modul kann 1–3 MPO-Trunkkabel in mehrere LC-Schnittstellen umwandeln. Beispielsweise kann ein 12-adriges MPO-Kabel über ein Modul in 12 LC-Schnittstellen umgewandelt werden, wodurch ein optimales Verhältnis zwischen Dichte und Gerätekompatibilität erreicht wird.
Auswahlschema für Patchkabel für Geräte
Je nach Schnittstellentyp der Netzwerkgeräte lassen sich Patchkabel in drei Kategorien unterteilen:
● Verfügt das Gerät über eine MPO-Schnittstelle, verwenden Sie ein MPO-MPO-Patchkabel;
● Verfügt das Gerät über eine LC-Schnittstelle und ist es mit dem LC-Anschluss des Verteilerrahmens verbunden, verwenden Sie ein LC-LC-Patchkabel;
● Verfügt das Gerät über eine LC-Schnittstelle, ist es aber mit dem MPO-Anschluss des Verteilerrahmens verbunden, verwenden Sie ein MPO-LC-Breakout-Patchkabel, um den gemeinsamen Zugriff mehrerer LC-Geräte auf einen einzigen MPO-Anschluss zu ermöglichen.
Nutzen von MPO bei hoher Bereitstellungsdichte in Kommunikationsnetzen
Verbesserung der Raumausnutzung in Rechenzentren
In Rechenzentren erfüllen MPO-Anschlüsse nicht nur die Schnittstellenanforderungen von MPO-Optikmodulen, sondern ermöglichen dank ihrer hohen Packungsdichte auch eine übersichtlichere Verkabelung und sparen so erheblich Platz. Im Gegensatz dazu führt die große Anzahl von 2,0 mm dicken Einzelader-Patchkabeln in herkömmlichen Serverräumen schnell zu einem Kabelsalat. Bei der Verlegung von Glasfaserkabeln gleicher Länge entlang desselben Pfades ist die Belastung für ein Mehrader-MPO-Patchkabel vergleichbar mit der eines Einzelader-Patchkabels. Allerdings kann das Mehrader-MPO-Patchkabel ein Vielfaches bis Zehnfache an Faserfasern übertragen, was die Installationskosten und die Rackplatznutzung deutlich reduziert.
Anwendungsszenarien für die Verbindung von Kommunikationsgeräten und die optische Verteilung
Optische Module in Kommunikationsgeräten verwenden typischerweise LC-Steckverbinder. Obwohl MPO-Kanäle nicht direkt erforderlich sind, können MPO-Verbindungen die Verdrahtungsdichte deutlich verbessern, wenn viele einadrige Patchkabel auf demselben Pfad verlaufen. Beispielsweise verfügt ein 48-adriges MPO-Interface-ODF-Spleißverteiler über acht MPO-Schnittstellen mit jeweils sechs Adern. Der Einsatz eines solchen Verteilers in einem herkömmlichen Glasfaserverteiler oder ODF kann die Kapazitätsdichte um etwa das Vierfache erhöhen und die Anzahl der Patchkabel um etwa ein Drittel reduzieren.
Anwendbare Szenarioanalyse
Theoretisch eignen sich in einem Kommunikationsgeräteraum MPO-Komponenten für Verbindungen zwischen den Rackreihen M und N, wenn eine große Anzahl von Geräteverbindungs-Patchkabeln zwischen den Rackreihen M und N vorhanden ist; in Glasfaserkabelleitungen oder ODNs, wenn A, B und C Verteileinheiten an verschiedenen Standorten sind und eine große Anzahl von Glasfaserkernen zwischen A und C über Punkt B geroutet werden muss, sollte die Verteileinheit an Punkt B MPO-Komponenten für die Verbindung verwenden, wie z. B. der Hauptglasfaserverteilerkasten in einem ODN
Zusammenfassung und Ausblick
Lange Zeit wurden aktive Glasfaserverbindungen in Kommunikationsnetzen hauptsächlich mit Einzelader-Verfahren realisiert. Mit der Geschäftsentwicklung hat die Anzahl aktiver Verbindungen jedoch drastisch zugenommen, und die Nachteile von Einzeladerverbindungen sind immer deutlicher geworden: Glasfaserverteiler mit geringer Dichte beanspruchen viel Platz in den Serverräumen, und die Größe der Patchkabel übersteigt oft die Kapazität der Verteilerschränke; zudem nehmen Anzahl und Größe der Glasfaserverteilerkästen am Straßenrand stetig zu.
Obwohl der Einsatz hochdichter Verbindungen auf Basis von MPO in Kommunikationsnetzen die oben genannten Probleme verbessern kann, verwenden diese hauptsächlich Singlemode-Fasern. Singlemode-MPO-Steckverbinder sind teurer als Multimode-MPO-Steckverbinder und weisen im Allgemeinen eine höhere Einfügedämpfung auf als Multimode-MPO- und Singlemode-Singlecore-Steckverbinder. Dies schränkt die Verbreitung und Anwendung von MPO in Kommunikationsnetzen ein. Zukünftig dürften sich Kosten und Leistung von Singlemode-MPO-Steckverbindern durch Fortschritte in den Fertigungsprozessen und großflächige Anwendungen weiter optimieren lassen, sodass sie in Bereichen wie Hochgeschwindigkeits-Trunkleitungen, 5G-Fronthaul und Rechenzentrumsverbindungen eine wichtigere Rolle spielen können.
FAQs
1. Welchen MPO-Connector sollte ich verwenden (MPO-8, MPO-12 oder MPO-24)?
● MPO-8: Eine ältere Option, hauptsächlich für 40G/100G QSFP-Transceiver. Er bietet die geringste Dichte, was bedeutet, dass für schnellere Netzwerke mehr Komponenten benötigt werden
● MPO-12: Der gängige Legacy-Standard. Er ist vielseitig und unterstützt verschiedene Konfigurationen mit unterschiedlichen Modulen und Fanouts.
● MPO-24: Die neueste und dichteste Option. Sie wird für Trunkkabel und Module verwendet, macht Ihr Netzwerk zukunftssicher, reduziert die Anzahl der Komponenten und kann die anfänglichen Installationskosten senken. Sie bietet die beste Effizienz der Übertragungswege.
2. Was ist die häufigste Ursache für Netzwerkausfälle?
Verschmutzte Verbindungen. Staub oder Verunreinigungen, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, können die Lichtübertragung blockieren, da die Faserkerne extrem klein sind (50 µm bei Multimode, 9 µm bei Singlemode). Verunreinigungen können durch Hautfett, Staub oder einfach durch Luftkontakt entstehen. Verschmutzte Verbindungen erhöhen die Einfügedämpfung und die Bitfehlerrate und beeinträchtigen somit die Leistung direkt. Regelmäßige Inspektion und Reinigung sind daher unerlässlich.
3. Was ist Polarität und warum ist sie wichtig?
Die Polarität gewährleistet die korrekte Übertragung von Lichtsignalen von einem Sender (Tx) an einem Ende zu einem Empfänger (Rx) am anderen. Bei Duplex-Glasfaser (z. B. 10G) bedeutet dies die Verbindung von Sender (Tx) und Empfänger (Rx) über zwei Fasern. Bei MPO-Mehrfaserkabeln ist dies komplexer. Industriestandards definieren drei Polaritätsmethoden (A, B, C), die jeweils spezifische Kabeltypen erfordern, um die korrekte Ausrichtung von Sender (Tx) und Empfänger (Rx) zu gewährleisten.
4. Wie prüft und reinigt man einen MPO-Stecker ohne Pins?
Untersuchen Sie den Stecker genauso wie einen gepinnten MPO-Stecker, indem Sie eine Sonde verwenden, um die Fasern zu finden und zu analysieren. Zur Reinigung eignen sich Kassettenreiniger. Ungepinnte Stecker lassen sich mitunter leichter reinigen als gepinnte.
5. Welche Arten von Steckverbindern werden in Rechenzentrumsanwendungen verwendet?
● SC-Steckverbinder: Ein Push-Pull-Steckverbinder mit Keramikhülse, zuverlässig für den allgemeinen Einsatz.
● LC-Stecker: Ein kleiner Push-Pull-Stecker im „Small Form-Factor“-Format. Dank seiner kompakten Bauweise eignet er sich ideal für Racks und Panels mit hoher Packungsdichte.
● MPO-Stecker: Wird für Mehrfaser-Flachbandkabel (typischerweise 8 bis 24 Fasern) verwendet und ermöglicht hochdichte, parallele optische Verbindungen.
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