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En ingeniería de comunicaciones, los conectores de fibra óptica SC, FC y LC más comunes son interfaces de un solo núcleo, donde cada par de conectores completa la conexión de una sola fibra óptica. Sin embargo, en centros de datos, se utiliza ampliamente un conector multinúcleo, que permite que cada par complete la conexión centralizada de 2 a 32 fibras ópticas. Este es el conector de fibra óptica MPO (Multi-fiber Push-on) (en adelante, " conector MPO "). No solo aumenta la densidad de conexión, sino que también proporciona una base fundamental para interconexiones ópticas de alta capacidad.
Descripción general de la tecnología de conectores MPO
Estructura básica y principio de funcionamiento
El conector MPO es un conector multinúcleo enchufable, compuesto por un conector macho, un conector hembra y un adaptador. El conector macho cuenta con dos pines guía y el conector hembra con dos orificios guía correspondientes. La alineación precisa del conjunto de fibras se logra mediante la alineación de los orificios de los pines, y el adaptador completa el bloqueo. Esta estructura garantiza la alineación simultánea de múltiples fibras ópticas, lo cual es fundamental para lograr conexiones de alta densidad.
Especificaciones y características físicas
Los conectores MPO comunes tienen 8, 12, 16 y 24 núcleos, siendo el máximo actual de 32. La forma y el tamaño de los conectores con diferentes cantidades de núcleos son prácticamente iguales; solo difiere la disposición interna de las fibras. Su tamaño total es ligeramente mayor que el del conector SC común, pero la densidad de conexión por unidad de área ha mejorado significativamente.
Análisis del rendimiento de pérdida de inserción
Debido a la necesidad de alinear múltiples fibras ópticas simultáneamente, la pérdida de inserción de los conectores MPO suele ser mayor que la de los conectores unipolares. La pérdida de inserción típica de los conectores MPO multimodo es de aproximadamente 0,25 dB, mientras que la de los conectores MPO monomodo convencionales es de aproximadamente 0,6 dB. La diferencia de pérdida entre los núcleos de un mismo conector suele ser significativa, debido a la complejidad de la alineación multinúcleo.
Para satisfacer las necesidades de redes de alto rendimiento, la industria ha introducido conectores MPO monomodo de baja pérdida. Por ejemplo, los productos de Fibermart garantizan que la pérdida de inserción máxima no supere los 0,35 dB.
Aplicación de MPO en sistemas de cableado de centros de datos
Estructura de enlace óptico bajo arquitectura hoja-espina
A continuación se muestra el sistema de cableado del centro de datos basado en la arquitectura leaf-spine. Dado que los módulos ópticos de alta velocidad en servidores y equipos de conmutación suelen utilizar interfaces MPO, los cables de conexión, los cables horizontales y los repartidores correspondientes deben ser compatibles con conexiones MPO. A continuación se muestra la composición del enlace de fibra óptica desde el servidor hasta la matriz de conmutación, donde los conectores MPO permiten la interconexión de alto ancho de banda en nodos clave.
Análisis de componentes clave
Cable horizontal ( cable troncal MPO ): Normalmente se trata de un conjunto de cable de fibra óptica multinúcleo con conectores MPO preterminados en ambos extremos. Los recuentos de núcleos comunes son 8, 12, 16 y 24 núcleos, con un diámetro exterior del cable de aproximadamente 3 mm, lo que ofrece buenas ventajas de flexibilidad y densidad
Unidad de Distribución de Interfaz MPO: Como se muestra a continuación, el panel de la unidad está equipado con múltiples regletas adaptadoras, cada una con múltiples adaptadores MPO. Los conectores MPO de los cables horizontales se pueden insertar directamente en el interior de los adaptadores para una gestión centralizada.
Unidad de Distribución de Interfaz LC: Como se muestra a continuación, la unidad está configurada con módulos de conversión MPO-LC . Cada módulo puede convertir de 1 a 3 cables troncales MPO en múltiples interfaces LC. Por ejemplo, un cable MPO de 12 núcleos puede convertirse en 12 interfaces LC mediante un solo módulo, lo que equilibra la densidad y la compatibilidad de los equipos.
Esquema de selección de cables de conexión para equipos
Según el tipo de interfaz del equipo de red, la selección del cable de conexión se puede dividir en tres categorías:
● Si el equipo tiene una interfaz MPO, utilice un cable de conexión MPO-MPO;
● Si el equipo tiene una interfaz LC y se conecta al puerto LC del marco de distribución, utilice un cable de conexión LC-LC;
● Si el equipo tiene una interfaz LC pero se conecta al puerto MPO del marco de distribución, utilice un cable de conexión MPO-LC para lograr acceso agregado de múltiples dispositivos LC a un solo puerto MPO.
Valor de implementación de alta densidad de MPO en redes de comunicación
Mejorar la utilización del espacio del centro de datos
En los centros de datos, las conexiones MPO no solo cumplen con los requisitos de interfaz de los módulos ópticos MPO, sino que, gracias a su alta densidad, facilitan el cableado, ahorrando significativamente espacio en el centro de datos. Por el contrario, la gran cantidad de latiguillos unipolares de 2,0 mm de diámetro en las salas de equipos de comunicación tradicionales genera fácilmente un cableado desordenado. Al tender cables de fibra óptica de igual longitud a lo largo de la misma ruta, la carga de trabajo de un latiguillo MPO multipolar es similar a la de un latiguillo unipolar, pero el primero puede transportar de varias a decenas de veces más núcleos de fibra, lo que reduce significativamente los costes de instalación y la utilización del espacio en rack.
Escenarios de aplicación para la interconexión de equipos de comunicación y distribución óptica
Los módulos ópticos para equipos de comunicación suelen utilizar conectores LC. Si bien no se necesitan canales MPO directamente, las conexiones MPO pueden mejorar significativamente la densidad del cableado cuando hay una gran cantidad de latiguillos unipolares en la misma ruta. Por ejemplo, una bandeja integrada de empalme por fusión ODF con interfaz MPO de 48 núcleos cuenta con 8 interfaces MPO, cada una con 6 núcleos. El uso de este tipo de bandeja en una caja de distribución de fibra óptica convencional o una ODF puede aumentar la densidad de capacidad aproximadamente cuatro veces y reducir la cantidad de latiguillos en aproximadamente un tercio.
Análisis de escenarios aplicables
En teoría, en una sala de equipos de comunicación, si hay una gran cantidad de cables de conexión de interconexión de equipos entre las filas de rack M y N, entonces los componentes MPO son adecuados para las conexiones entre filas; en líneas de cable de fibra óptica u ODN, si A, B y C son unidades de distribución en diferentes ubicaciones, y es necesario enrutar una gran cantidad de núcleos de fibra entre A y C a través del punto B, entonces la unidad de distribución en el punto B debe usar componentes MPO para la conexión, como la caja de distribución de fibra óptica principal en una ODN
Resumen y perspectivas
Durante mucho tiempo, las conexiones activas de fibra óptica en las redes de comunicación se han basado principalmente en métodos unipolares. Con el desarrollo empresarial, el número de conexiones activas ha aumentado drásticamente, y las deficiencias de las conexiones unipolares se han vuelto cada vez más evidentes: las ODF de baja densidad ocupan mucho espacio en la sala de equipos, y el tamaño de los latiguillos a menudo supera la capacidad de los racks de cableado; el número y el tamaño de las cajas de distribución de fibra óptica en carretera aumentan constantemente.
Si bien el uso de conexiones de alta densidad basadas en MPO en redes de comunicación puede mejorar los problemas mencionados, estas redes utilizan principalmente fibras monomodo, y el precio de los conectores MPO monomodo es mayor que el de los conectores MPO multimodo, y su pérdida de inserción suele ser mayor que la de los conectores MPO multimodo y monomodo de un solo núcleo. Esto limita la promoción y aplicación de MPO en redes de comunicación. En el futuro, con los avances en los procesos de fabricación y las aplicaciones a gran escala, se espera que el coste y el rendimiento de los conectores MPO monomodo se optimicen aún más, lo que les permitirá desempeñar un papel más importante en áreas como las líneas troncales de alta velocidad, el fronthaul 5G y las interconexiones de centros de datos.
Preguntas frecuentes
1. ¿Qué conector MPO debo usar (MPO-8, MPO-12 o MPO-24)?
● MPO-8: Una opción heredada principalmente para transceptores QSFP de 40G/100G. Ofrece la menor densidad, lo que significa que se necesitan más componentes para redes de mayor velocidad
● MPO-12: El estándar heredado común. Es versátil y admite diversas configuraciones con diferentes módulos y abanicos de distribución.
● MPO-24: La opción más reciente y de mayor densidad. Se utiliza para cables troncales y módulos, garantiza la durabilidad de su red, reduce la cantidad de componentes y puede reducir los costos iniciales de instalación. Ofrece la mejor eficiencia de canalización.
2. ¿Cuál es la causa número uno de fallas en la red?
Conexiones sucias. El polvo o los contaminantes invisibles a simple vista pueden bloquear la transmisión de la luz debido al tamaño extremadamente pequeño de los núcleos de fibra (50 μm para multimodo, 9 μm para monomodo). La contaminación puede provenir de la grasa de la piel, el polvo o simplemente la exposición al aire. Las conexiones sucias aumentan la pérdida de inserción y las tasas de error de bit, lo que afecta directamente al rendimiento. La inspección y la limpieza periódicas son fundamentales.
3. ¿Qué es la polaridad y por qué es importante?
La polaridad garantiza que las señales de luz se transmitan correctamente desde un transmisor (Tx) en un extremo hasta un receptor (Rx) en el otro. En fibra dúplex (p. ej., 10G), esto implica conectar el transmisor con el receptor a través de dos fibras. En los cables multifibra MPO, el proceso es más complejo. Los estándares de la industria definen tres métodos de polaridad (A, B, C), cada uno de los cuales requiere tipos de cable específicos para mantener una correcta alineación entre transmisor y receptor.
4. ¿Cómo se inspecciona y limpia un conector MPO sin clavijas?
Inspeccione el conector de la misma manera que un MPO con pines, utilizando una sonda para localizar y analizar las fibras. Para la limpieza, los limpiadores tipo casete son eficaces. Los conectores sin pines a veces son más fáciles de limpiar que los que sí los tienen.
5. ¿Qué tipos de conectores se utilizan en las aplicaciones del centro de datos?
● Conector SC: Un conector push-pull con férula de cerámica, confiable para uso general.
Conector LC: Un conector push-pull más pequeño y de formato compacto. Su tamaño lo hace ideal para racks y paneles de alta densidad.
● Conector MPO: se utiliza para cables de cinta multifibra (normalmente de 8 a 24 fibras), lo que permite conexiones ópticas paralelas de alta densidad.
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