Полярность многоволоконных оптических трактов

При построении линий волоконно-оптической связи машинного зала ЦОДа широко применяется физическая параллельная передача. Суть этого технического приема в том, что исходный информационный поток разбивается на несколько одинаковых в известной аппаратуре составляющих, каждая из которых (или их ограниченная группа) передается по отдельному волокну. На приемном конце из сообщений, поступающих по отдельным субканалам, восстанавливается первоначальный сигнал. Параллельная передача технически выгодна тем, что позволяет снизить тактовую частоту линейного сигнала в каждом волокне и тем самым снять схемотехнические ограничения по быстродействию элементной базы, которая используется для построения электронной части оптических приемопередатчиков.

Физический уровень информационной инфраструктуры машинного зала ЦОДа в соответствии с требованиями профильных стандартов (ANSI/TIA-942D и ISO/IEC 11801-5:2017) реализуется как структурированная кабельная система. Кабельные тракты, формируемые на ее основе, предполагают применение разъемных соединителей, с помощью которых отдельные стационарные линии соединяются между собой и подключаются к активному сетевому оборудованию. В случае физической параллельной передачи их функции выполняет MPO/MTP.

При формировании тракта передачи должны быть выполнены требования по обеспечению полярности, т.е. к разным концам конкретного световода следует подключить передатчик и приемник сетевого интерфейса. Волоконно-оптическая аппаратура, в отличие от электропроводных линий, в силу разных причин не поддерживает опцию автоматической перекоммутации цепей передачи (волокон) в случае ошибки. Как следствие задача поддержания полярности решается на физическом уровне применением соответствующих правил, которые касаются выбора конфигурации коммутационного шнура и раскладки волокон линейных кабелей по отдельным розеткам оптического кросса.

В случае типичных для кабельной системы машинного зала ЦОДа многоволоконных трактов проблема порождается самой конструкцией группового оптического соединителя MPO/MTP. В дуплексных трактах она легко решается обращением к правилу трех скрещиваний. В разъеме MPO/MTP этот прием не работает из-за того, что при соединении их вилок в розетке нумерация волокон меняется на противоположную (рис. 1). 

Результатом конструктивных особенностей вилок становится принципиально несимметричная структура параллельного оптического тракта, что заметно затрудняет его эксплуатацию. В рамках частичной компенсации этого неудобства в стандартах предусмотрена возможность применения розеток, транковых предоконцованных кабелей и коммутационных шнуров двух основных разновидностей: А и В, которые отличаются друг от друга ориентацией ключевых (направляющих) элементов на противоположных сторонах (рис. 2). Функции таковых у MPO/MTP выполняют выступы на корпусе вилки и вырезы в гнезде розетки. Наличие этих элементов удобно с эксплуатационной точки зрения, так как они за счет механической блокировки жестко задают ориентацию элементов разъема при соединении.

 

Наличие элементов разновидностей А и В по механической конфигурации позволяет ввести формальные правила построения параллельных кабельных трактов, соблюдение которых гарантирует и соблюдение полярности. Пример такой конфигурации применительно к параллельной передаче показан на рис. 3. Сами тракты, аналогично входящим в них компонентам, делятся на разновидности А и В, а перечень компонентов по полярности, используемых для их формирования, представлен в таблице.

 

Особенность параллельной передачи – необходимость поддерживать не только функционирование многоволоконной схемы организации связи, но и нормальное функционирование дуплексных сетевых интерфейсов. Соответственно система обозначений А и В из соображений единообразия распространяется на дуплексные кабели, шнуры и розетки, как отмечено в таблице.

Из данных таблицы непосредственно вытекает, что стандартные параллельные тракты несимметричны по своему топологическому исполнению и за счет этого довольно сложны в текущей эксплуатации. Ситуацию не спасает даже относительная стабильность физического уровня информационной инфраструктуры по конфигурации из-за отсутствия физических потребителей ее ресурсов.

Из соображений удобства текущей эксплуатации кабельной системы целесообразно, в дополнение к мероприятиям по достижению правильной полярности, обеспечить одинаковое направление нумерации портов на коммутационных панелях с разных сторон линии, а также однотипную ориентацию вилок коммутационных шнуров при их подключении к розеткам коммутационного оборудования.

В технике СКС широко применяются адаптеры, с помощью которых с большей или меньшей степенью эффективности расширяются функциональные возможности стационарных линий. В результате кабельная система позволяет решать те задачи или даже классы задач, которые не предусматривались исходной конфигурацией.

Применительно к оптической подсистеме СКС для ЦОДа функции такого адаптера берет на себя кассета. Возможность ее применения, которая не предусматривается в явном виде в базовых нормативных документах, изначально закладывается производителем в элементную базу. Практически это значит, что стационарные линии информационной проводки машинного зала ЦОДа строятся преимущественно по модульно-кассетной схеме (рис. 4). Появление в цепи передачи дополнительных разъемов учитывается ужесточением допусков на те потери, которые вносятся отдельным соединителем. Выполнение этой процедуры не приводит к серьезным проблемам из-за относительно демократичных норм на потери, отводимых стандартами на отдельный разъем.

Практическая популярность модульно-кассетной схемы обусловлена простотой модернизации структуры линии. Она не требует прокладки нового транкового кабеля и осуществляется без нарушения герметизации путей подачи охлажденного воздуха к активному сетевому оборудованию. Собственно процедура модернизации сводится к простой замене кассет на одной или обеих сторонах линии.

Одна из функций, которую можно без проблем возложить на кассету, – обеспечение полной симметрии линии по пользовательским разъемам. Из анализа данных таблицы непосредственно вытекает, что для этого достаточно изменить раскладку волокон по отдельным розеткам пользовательской стороны, причем в кассете только на одной стороне линии.

Пример подобного решения показан на рис. 5. Удобство эксплуатации в данном случае покупается переходом на несимметричную по кассетам структуру стационарной линии, что несколько усложняет процесс реализации кабельной системы. Для проектной реализации требуется повышенное внимание к конфигурированию отдельных линий, а производитель СКС вынужден расширять номенклатуру выпускаемой элементной базы.

 

Отдельно укажем, что кроме корпусного исполнения в виде кассеты адаптер может быть реализован по шнуровой схеме, что дополнительно устраняет по меньшей мере один разъем из цепи передачи сигнала с соответствующим уменьшением вносимых потерь. Такой элемент известен под названием разветвительного шнура или шнура-гидры. Из-за некоторого неудобства в процессе эксплуатации он не получил на практике широкого применения и значимо уступает по распространенности кассетам.

Как видно из рис. 1, первопричина появления проблемы полярности в физических параллельных трактах на основе соединителя MPO/MTP – это линейный характер раскладки отдельных волокон в армирующем наконечнике. Для устранения этого недостатка достаточно выполнить следующие несложные процедуры:

Использовать комплекс этих мероприятий возможно даже в разъеме MPO/MTP, однако его результирующая эффективность будет довольно мала. Сказывается то, что при двухрядной схеме расположения волокон для надежного физического контакта оптически активных поверхностей приходится увеличивать усилие нажимной пружины плавающего наконечника практически вдвое, доводя его примерно до 20 Н, что вызывает быстрый механический износ этих поверхностей.

Рассмотренные выше обстоятельства форсированно приводят к необходимости новых разработок. Впервые в серийной технике описанный комплекс мероприятий был полностью реализован в соединителе типа MXC компании Corning. Он в основном повторяет идею MPO/MTP, с тем отличием, что в нем изначально применяется двухрядная схема раскладки волокон с делением передающих и приемных световодов на две группы. На рис. 6 показана иллюстрирующая подобное деление схема соответствия приемников и передатчиков по отдельным волокнам в вилке этого разъема.

 

Групповые разъемы следующего поколения MDC (Mini Duplex Connector), разработанные американской компанией US Conec, и SN (Senko Nano), созданные известным японским производителем оптической коммутационной техники компанией Senko, в части полярности де-факто используют описанные выше принципы. Эти разъемы относятся к группе VSFF-изделий и ориентированы на реализацию кабельных трактов по схеме Base8. Их можно рассматривать как развитие соединителя URM, созданного еще в начале века немецкой компанией Euromicron и нормированного на международном уровне стандартом IEC 61754-34. Изделия конструктивно очень похожи друг на друга, хотя и несовместимы по посадочным местам.

MDC и SN реализованы на индивидуальных наконечниках LC-стиля с внешним диаметром 1,25 мм, которые установлены в корпусе по плавающей схеме. За счет такого подхода достигаются существенно меньшие гарантированные потери и стабильность по обеспечиваемым обратным отражениям.

Существенным шагом вперед по сравнению с MXC является возможность формирования спаренной и счетверенной вилки из дуплексных. Она обеспечивается за счет применения боковой защелки по образцу телефонных разъемов английского стиля. Вилки вставляются в пластиковую крепежную оправку-держатель, которая оборудована собственной групповой защелкой.

Двухрядное расположение отдельных волокон в соединителе, что важно с точки зрения полярности, достигается за счет вертикальной установки отдельных дуплексных вилок в оправку-держатель.

Вилки для установки на транковый кабель без проблем могут выполнены в механически более жестком моноблочном варианте. При сборке стационарной линии такие вилки просто вставляются в обычную проходную розетку с внутренней стороны корпуса оптической полки, что позволяет обойтись без дополнительного разъема и уменьшает потери сигнала в тракте передачи. При этом за счет фактически модульного характера разъема можно построить различные варианты трактов, которые схематично показаны на рис. 7. Сильная сторона техники состоит в том, что адаптация конфигурации линии выполняется непосредственно на объекте установки кабельной системы.

 

При необходимости адаптации шнура под конкретную конфигурацию транкового кабеля или сетевое оборудование, в том числе в процессе изменения полярности, используется перестановка вилки на другое гнездо групповой пластиковой обоймы либо изменение полярности отдельно взятой вилки. В последнем случае защелка просто переворачивается на 180°, для чего достаточно утопить пластиковый фиксатор в гнездо корпуса и снять ее движением назад.

Возможность индивидуального применения вилки широко востребована при построении структур на основе агрегации каналов (пример показан на рис. 8) и построения отказоустойчивых конфигураций.

 

* * *

Известная проблема полярности при переходе на физические параллельные оптические тракты объективно существенно усложняется по сравнению с дуплексными линиями. Методы решения этой проблемы, описанные в стандартах, не отличаются высокой эффективностью, могут рассматриваться не более как удовлетворительные и создают обслуживающему персоналу существенные неудобства в процессе эксплуатации информационной проводки.

Частичное решение проблемы полярности в случае применения разъемов MPO/MTP достигается за счет использования корпусных адаптеров, что, однако, расширяет номенклатуру элементной базы, усложняет проектирование и затрудняет комплектацию проекта.

Полное решение проблемы полярности возможно только при использовании в качестве разъемного соединителя изделий из группы VSFF, в которую в настоящее время входят MDC и SN.

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

<< Предыдущая статья   Вернуться к содержанию   Следующая статья >>