Rambler's Top100
Статьи ИКС № 03 2010
Денис МОРГУНОВ  10 марта 2010

Проектирование оптических кабельных систем высокой плотности

Оптический интерфейс МТР/МРО открывает новые возможности по организации обслуживаемых разъемных соединений в кабельных системах, которые заставляют пересмотреть существующие подходы к их проектированию.

Развитие кабельной инфраструктуры центров обработки данных во многом связано с прогрессом оптических технологий, так как оптическое волокно – основной каналообразующий элемент системы – обладает существенно большей пропускной способностью по сравнению с традиционными системами на основе медножильной кабельной проводки. Расширение использования оптики в кабельных системах ЦОДов, повышение сложности и количества активного сетевого оборудования, устанавливаемого на единице площади машинных залов, а также сама ограниченность доступной полезной площади в ЦОДах привели к созданию нового оптического многополюсного интерфейса МТР/МРО. Главное его достоинство – возможность существенно увеличить площадь монтажа оптических портов в точках кросс-коннекта за счет размещения до 12 оптических волокон в ряд или до 24 волокон в два ряда и соответственно снизить нагрузку на лотковые системы, а также обеспечить развертывание системы в режиме plug & play. Таким образом, элементарная единица кабельной проводки перестает быть просто компонентом, но становится целой подсистемой, обладающей своими функциональными и эксплуатационными характеристиками.


Структурированный подход


Регламентирующий стандарт для инфраструктуры ЦОДов* определяет разделение площади машинного зала на несколько функциональных зон (рис. 1):


- главную зону распределения (Main Distribution Area, MDA);


- горизонтальную зону распределения (Horizontal Distribution Area, HDA);


- промежуточную зону распределения (Zone Distribution Area, ZDA);


- зону размещения вычислительного оборудования (Equipment Distribution Area, EDA).


Выделение нескольких функциональных подсистем отражает стремление разработчиков стандарта использовать единый структурированный подход к описанию кабельной проводки, так как ЦОД является составной частью общей корпоративной сетевой инфраструктуры.


С точки зрения физического уровня в машинном зале ЦОДа можно выделить две функциональные подсистемы пассивной кабельной проводки. Согласно TIA-942, в зоне MDA располагается центральный кросс-коннект, который является центром всей кабельной проводки машинного зала. В зоне MDA размещены оптические кроссовые поля, обслуживающие все соединения между двумя любыми оптическими портами в пределах машинного зала. Учитывая концентрацию оптических подключений в одной точке сетевой инфраструктуры, можно говорить о магистральной кабельной подсистеме зала.


Горизонтальная зона (HDA) на физическом уровне содержит поля кросс-коннекта для обслуживания следующей в иерархической цепочке зоны – EDA, в которой располагаются основные вычислительные ресурсы и массивы хранения данных (Network Attached Storage, NAS). Таким образом, можно выделить вторую кабельную подсистему – горизонтальную.


Кабельные системы высокой емкости


Затраты на развертывание кабельной инфраструктуры в рамках комплексного проекта создания ЦОДа обычно составляют 5–10% общего объема требуемых инвестиций в оборудование. Эта доля кажется небольшой, но стоимость монтажа и сертификации может превышать стоимость самих компонентов кабельной проводки. Поэтому все популярнее становятся кабельные системы на основе претерминированных (оконцованных в заводских условиях) кабельных сборок и модульных кроссовых панелей для организации кросс-коннекта. Применение таких систем plug & play существенно сокращает время монтажа и общую стоимость работ, а также позволяет сделать инфраструктуру гибкой с точки зрения возможности изменения конфигурации кабельной проводки или расположения оборудования в машинном зале.


С появлением многополюсных оптических разъемов и кабельных систем на их основе организовывать магистральные и горизонтальные кабельные подсистемы стало еще проще, так как пользователь получил возможность организации большого количества линий на той же единице площади монтажа (рис. 2).


Претерминированные кабельные сборки MTP/MPO


Магистральная кабельная подсистема ЦОДа предназначена для организации подключения одной или нескольких горизонтальных зон HDA к центральному кросс-коннекту в зоне MDA. Вследствие звездообразной топологии кабельной проводки в зоне MDA создается высокая концентрация оптических волокон, которые необходимо подключить к коммутационным полям центрального кросс-коннекта. Таким образом, использование магистральной кабельной проводки на основе многополюсных разъемов оправданно (рис. 3).


В точках центрального и горизонтального кросс-коннекта применяются модульные коммутационные панели, имеющие стандартные оптические розетки с интерфейсом LC на лицевой стороне и розетки MTP/MPO на задней стороне для подключения магистральных кабельных сборок высокой емкости.


Используемые кабельные сборки выполнены на основе компактного оптического кабеля круглого сечения. Существует два основных варианта организации стационарных линий – на базе компактных сборок MTP-MTP (называемых также jumper cable) или многоволоконных сборок с разъемами MTP емкостью от 48 до 144 волокон (trunk cable). Здесь необходимо отметить, что изначально многополюсные разъемы были разработаны для оконцевания ленточного оптического волокна. Традиционные кабели с таким волокном имели овальную форму, что требовало дополнительного контроля оси, относительно которой возникает пространственный изгиб в процессе прокладки кабельной проводки по лотковым кабельнесущим системам. Внесение некоторых изменений в конструкцию разъема позволило адаптировать его для применения с кабелем круглого сечения – благодаря циркулярной симметрии обеспечивается постоянство радиуса изгиба, а также возможность использования компактных кабелей (24 волокна при наружном диаметре менее 4 мм).


Часто организовать несколько точек кросс-коннекта невозможно, например когда доступный бюджет по потерям мал. В этих случаях можно использовать «переходные» кабельные сборки: на одной стороне разъем МТР/МРО, на другой – разъем стандартного типа (рис. 4а). Таким образом пользователь одновременно получает компактную кабельную проводку высокой емкости и возможность прямого подключения к портам активного оборудования.


В ситуациях, когда парк активного оборудования в машинном зале развивается постепенно или дополнительные платы в коммутаторах устанавливаются по мере подключения портов на существующих платах, еще на этапе проектирования горизонтальной кабельной системы целесообразно заложить некоторую избыточность проводки, сделав запас с расчетом на полное использование ресурса портов активного сетевого оборудования.


В реальных условиях в шкаф, где размещается коммутатор или любое другое оборудование с высокой емкостью по портам, прокладываются претерминированные сборки типа MTP-MTP (jumper или trunk cable), а подключение к портам активного оборудования выполняется при помощи короткой кабельной сборки MTP-LC Fan-out (рис. 4б) без использования коммутационных модулей и панелей на их основе. В качестве дополнительного преимущества здесь можно отметить максимальное использование полезного объема шкафа под размещение активного оборудования.


Соблюдение полярности соединений в интерфейсах МТР/МРО


В отличие от традиционного подхода на основе внутриобъектового оптического кабеля и стандартных интерфейсов типа SC или LC, использование интерфейса MTP/MPO накладывает целый ряд ограничений, которые необходимо учитывать при проектировании. В частности, необходимо соблюдать полярность соединений.


Поскольку в МТ-феруле многополюсного разъема волокна расположены в ряд, при соединении двух разъемов нарушается соответствие порядковых номеров соединяемых волокон (рис. 5).


Для обеспечения правильной полярности тракта и исключения перекручивания волокон рекомендуется использовать не прямые, а логически обращенные розетки, в которых ключи соединяемых разъемов расположены по схеме «вверх–вниз». При таком подходе волокно с порядковым номером 1 соединяется с волокном 1 в другом разъеме (подробнее о соблюдении полярности в оптических трактах с использованием интерфейса MTP/MPO см. в стандарте TIA/EIA 568-B.1-7).


  


Повышение плотности монтажа и объема прокладываемой оптики в ЦОДе приводит к увеличению числа портов в зоне MDA, что затрудняет их обслуживание общепринятыми методами. Поэтому все более широкое распространение получают полноценные комплектные решения на базе центральных коммутационных стоек высокой емкости, которые предлагают пользователю не только большое количество портов, но и уже интегрированные в шкаф конструктивно продуманные вертикальные и горизонтальные органайзеры.  икс

________________________________________

*ANSI/TIA-942 – Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers.

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!