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En ingénierie des télécommunications, les connecteurs optiques SC, FC et LC couramment utilisés sont des interfaces monocœur, chaque paire de connecteurs assurant la connexion d'une seule fibre optique. Cependant, dans les centres de données, on utilise largement un connecteur multicœur, permettant à chaque paire de connecter de 2 à 32 fibres optiques. Il s'agit du connecteur optique MPO (Multi-fiber Push-on), ci-après dénommé « connecteur MPO ». Ce connecteur augmente non seulement la densité de connexion, mais constitue également un élément essentiel des interconnexions optiques à haute capacité.
Aperçu de la technologie des connecteurs MPO
Structure de base et principe de fonctionnement
Le connecteur MPO est un connecteur multiconducteur enfichable composé d'un connecteur mâle, d'un connecteur femelle et d'un adaptateur. Le connecteur mâle possède deux ergots de guidage, et le connecteur femelle deux trous de guidage correspondants. L'alignement précis du faisceau de fibres est assuré par l'alignement des ergots et des trous de guidage, et l'adaptateur garantit le verrouillage. Cette structure permet l'alignement simultané de plusieurs fibres optiques, condition essentielle à la réalisation de connexions haute densité.
Spécifications et caractéristiques physiques
Les connecteurs MPO courants comportent 8, 12, 16 ou 24 cœurs, le nombre maximal actuel atteignant 32 cœurs. La forme et la taille des connecteurs restent globalement identiques quel que soit le nombre de cœurs ; seule la disposition interne des fibres diffère. Leur taille globale est légèrement supérieure à celle d'un connecteur SC classique, mais la densité de connexion par unité de surface est nettement améliorée.
Analyse des performances en matière de perte d'insertion
Du fait de la nécessité d'aligner simultanément plusieurs fibres optiques, les pertes d'insertion des connecteurs MPO sont généralement supérieures à celles des connecteurs monomodes. Les pertes d'insertion typiques d'un connecteur MPO multimode sont d'environ 0,25 dB, tandis que celles d'un connecteur MPO monomode classique sont d'environ 0,6 dB. La différence de pertes entre les fibres d'un même connecteur est souvent significative, ce qui s'explique par la complexité de l'alignement multimode.
Pour répondre aux exigences des réseaux à hautes performances, l'industrie a introduit des connecteurs MPO monomodes à faibles pertes. Par exemple, les produits proposés par Fibermart garantissent une perte d'insertion maximale inférieure à 0,35 dB.
Application de MPO dans les systèmes de câblage des centres de données
Structure de liaison optique sous architecture feuille-épine
Le système de câblage du centre de données, basé sur l'architecture leaf-spine, est illustré ci-dessous. Les modules optiques haut débit des serveurs et des équipements de commutation utilisant généralement des interfaces MPO, les cordons de brassage, les câbles horizontaux et les baies de distribution correspondants doivent tous être compatibles avec les connexions MPO. La figure ci-dessous présente la composition de la liaison fibre optique entre le serveur et la matrice de commutation, où les connecteurs MPO permettent une interconnexion à haut débit au niveau des nœuds clés.
Analyse des composantes clés
Câble horizontal ( câble MPO principal ) : Il s’agit généralement d’un câble à fibres optiques multiconducteurs muni de connecteurs MPO pré-terminés à ses deux extrémités. Les modèles courants comportent 8, 12, 16 ou 24 conducteurs et présentent un diamètre extérieur d’environ 3,0 mm, offrant ainsi une grande flexibilité et une densité élevée.
Unité de distribution d'interface MPO : comme illustré ci-dessous, le panneau de l'unité est équipé de plusieurs barrettes d'adaptation, chacune intégrant plusieurs adaptateurs MPO. Les connecteurs MPO des câbles horizontaux peuvent être insérés directement dans la face interne des adaptateurs pour une gestion centralisée.
Unité de distribution d'interfaces LC : comme illustré ci-dessous, l'unité est configurée avec des modules de conversion MPO-LC . Chaque module peut convertir 1 à 3 câbles MPO en plusieurs interfaces LC. Par exemple, un câble MPO à 12 conducteurs peut être converti en 12 interfaces LC grâce à un seul module, optimisant ainsi la densité et la compatibilité des équipements.
Schéma de sélection des cordons de brassage d'équipement
En fonction du type d'interface de l'équipement réseau, le choix des cordons de brassage peut être divisé en trois catégories :
● Si l'équipement possède une interface MPO, utilisez un cordon de brassage MPO-MPO ;
● Si l'équipement possède une interface LC et se connecte au port LC du répartiteur, utilisez un cordon de brassage LC-LC ;
● Si l'équipement possède une interface LC mais se connecte au port MPO du répartiteur, utilisez un cordon de brassage MPO-LC pour permettre l'accès agrégé de plusieurs périphériques LC à un seul port MPO.
Valeur du déploiement haute densité de MPO dans les réseaux de communication
Améliorer l'utilisation de l'espace des centres de données
Dans les centres de données, les connexions MPO répondent non seulement aux exigences d'interface des modules optiques MPO, mais, grâce à leur haute densité, permettent également un câblage plus propre, optimisant ainsi l'espace disponible. À l'inverse, la présence de nombreux cordons de brassage monoconducteurs de 2 mm de diamètre dans les salles d'équipements de communication traditionnelles engendre facilement un encombrement important. Lors du déploiement de câbles à fibres optiques de même longueur sur un même chemin, la charge de travail d'un cordon de brassage MPO multiconducteur est similaire à celle d'un cordon monoconducteur, mais le premier peut transporter plusieurs à plusieurs dizaines de fois plus de fibres, réduisant considérablement les coûts d'installation et l'utilisation de l'espace en baie.
Scénarios d'application pour l'interconnexion d'équipements de communication et la distribution optique
Les modules optiques des équipements de communication utilisent généralement des connecteurs LC. Bien que les canaux MPO ne soient pas indispensables, les connexions MPO permettent d'améliorer considérablement la densité de câblage lorsqu'un grand nombre de cordons de brassage monoconducteurs sont présents sur un même chemin. Par exemple, un plateau intégré de fusion par épissure pour ODF à 48 cœurs, doté d'interfaces MPO, comporte 8 interfaces MPO, chacune contenant 6 cœurs. L'utilisation de ce type de plateau dans un boîtier de distribution optique standard ou un ODF permet de quadrupler la densité de capacité et de réduire d'environ un tiers le nombre de cordons de brassage.
Analyse de scénarios applicables
En théorie, dans une salle d'équipements de communication, s'il existe un grand nombre de cordons de brassage d'interconnexion d'équipements entre les rangées de racks M et N, alors les composants MPO conviennent aux connexions inter-rangées ; dans les lignes de câbles à fibres optiques ou les ODN, si A, B et C sont des unités de distribution situées à différents endroits, et qu'un grand nombre de fibres doivent être acheminées entre A et C via le point B, alors l'unité de distribution au point B doit utiliser des composants MPO pour la connexion, comme par exemple le boîtier de distribution principal à fibres optiques dans un ODN.
Résumé et perspectives
Pendant longtemps, les connexions actives par fibre optique dans les réseaux de communication ont principalement utilisé des méthodes monocœur. Avec le développement du secteur, le nombre de connexions actives a considérablement augmenté, et les inconvénients des connexions monocœur sont devenus de plus en plus évidents : les ODF à faible densité occupent un espace important dans les salles d’équipements, et la longueur des cordons de brassage dépasse souvent la capacité des baies de câblage ; le nombre et la taille des boîtiers de distribution de fibre optique en bord de route ne cessent d’augmenter.
Bien que l'utilisation de connexions haute densité basées sur la technologie MPO dans les réseaux de communication puisse atténuer les problèmes susmentionnés, ces réseaux utilisent principalement des fibres monomodes. Or, le prix des connecteurs MPO monomodes est supérieur à celui des connecteurs MPO multimodes, et leurs pertes d'insertion sont généralement plus élevées que celles des connecteurs MPO multimodes et des connecteurs monomodes monocœur. Ceci constitue un frein à la promotion et à l'application de la technologie MPO dans les réseaux de communication. À l'avenir, grâce aux progrès des procédés de fabrication et au développement d'applications à grande échelle, le coût et les performances des connecteurs MPO monomodes devraient être optimisés, leur permettant ainsi de jouer un rôle plus important dans des domaines tels que les liaisons inter-réseaux à haut débit, le fronthaul 5G et l'interconnexion des centres de données.
FAQ
1. Quel connecteur MPO dois-je utiliser (MPO-8, MPO-12 ou MPO-24) ?
● MPO-8 : Solution traditionnelle principalement destinée aux émetteurs-récepteurs QSFP 40G/100G. Elle offre la plus faible densité, ce qui signifie que davantage de composants sont nécessaires pour les réseaux à haut débit.
● MPO-12 : La norme historique courante. Elle est polyvalente et peut prendre en charge diverses configurations utilisant différents modules et distributions.
● MPO-24 : L’option la plus récente et la plus dense. Utilisée pour les câbles principaux et les modules, elle pérennise votre réseau, réduit le nombre de composants et peut diminuer les coûts d’installation initiaux. Elle offre une efficacité de cheminement optimale.
2. Quelle est la principale cause de panne de réseau ?
Connexions sales. La poussière et les contaminants invisibles à l'œil nu peuvent bloquer la transmission de la lumière, car le cœur des fibres est extrêmement fin (50 µm pour les fibres multimodes, 9 µm pour les fibres monomodes). La contamination peut provenir du sébum, de la poussière ou simplement de l'air ambiant. Des connexions sales augmentent les pertes d'insertion et le taux d'erreur binaire, ce qui impacte directement les performances. Un contrôle et un nettoyage réguliers sont donc essentiels.
3. Qu'est-ce que la polarité et pourquoi est-elle importante ?
La polarité garantit la bonne transmission des signaux lumineux de l'émetteur (Tx) à un récepteur (Rx) à l'autre extrémité. Dans le cas de la fibre duplex (par exemple, 10G), cela implique de connecter l'émetteur (Tx) au récepteur (Rx) via deux fibres. Pour les câbles multifibres MPO, le processus est plus complexe. Les normes industrielles définissent trois méthodes de polarité (A, B et C), chacune nécessitant des types de câbles spécifiques pour assurer un alignement correct entre l'émetteur et le récepteur.
4. Comment inspecter et nettoyer un connecteur MPO non câblé ?
Inspectez-le de la même manière qu'un connecteur MPO à broches, en utilisant une sonde pour localiser et analyser les fibres. Pour le nettoyage, les produits de nettoyage en cassette sont efficaces. Les connecteurs non à broches sont parfois plus faciles à nettoyer que ceux à broches.
5. Quels types de connecteurs sont utilisés dans les applications de centres de données ?
● Connecteur SC : Un connecteur push-pull avec une virole en céramique, fiable pour une utilisation générale.
● Connecteur LC : Connecteur push-pull compact. Sa taille le rend idéal pour les racks et panneaux haute densité.
● Connecteur MPO : Utilisé pour les câbles ruban multifibres (généralement de 8 à 24 fibres), permettant des connexions optiques parallèles haute densité.
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