MPO/MTP数据中心高密度布线解决方案

随着数据中心带宽和网络连接的不断提升,传统的双工光纤跳线(如LC跳线)已无法满足需求。为了解决这个问题,一个多纤MTP/MPO连接器中容纳了更多光纤的MTP/MPO光纤问世,这被证明是数据中心高密度布线的实用解决方案。本文介绍MPO/MTP产品和其组合布线方案。

MTP/MPO概述

MPO(多光纤推入式)是第一代夹式夹紧多芯光纤连接器。MTP是US Conec Ltd.的注册商标,它是MPO的高级版本,具有更好的机械和光学性能。它们看起来很相似,并且完全兼容且可互换。MTP/MPO光缆由MTP/MPO连接器和光纤组成。MPO/MTP光纤连接器包含了光纤、护套、耦合组件、金属环、引脚、防尘帽等,而且引脚部分分为公头和母头两种形式。另外,连接器主体的一侧有一个”键”,有”凹凸”之分,用于限制连接头的相对位置,即P1,P2等,通常,在连接器主体侧有一个称为”白点”的标记,用于指定连接器的插入侧。MTP/MPO连接器极大地提高了光缆密度,并节省了电路卡和机架空间,非常适合当前的数据中心布线和未来的网络速度升级。

MTP/MPO结构

MTP/MPO种类

根据功能、极性、光纤芯数、光纤类型和护套等级,有多种MTP/MPO光纤可用于不同的应用环境。

按功能

按功能可分为MPO/MTP跳线、MTP/MPO主干光缆、MTP/MPO分支光缆和MTP/MPO转换光缆,是高密度布线网络的理想选择,可提供更好的网络容量和灵活性。

MPO/MTP跳线

起浪光纤的MPO/MTP跳线广泛用于数据中心,连接MPO/MTP光口光模块,包括40G QSFP+ SR4光模块、40G QSFP+ PSM4光模块、120G CXP SR10/SR12光模块、100G QSFP28 SR4光模块、100G QSFP28 PSM4光模块、200G QSFP56 SR4光模块、200G QSFP56 DR4光模块、200G QSFP-DD SR8光模块、200G QSFP-DD PSM8光模块、400G QSFP-DD SR8光模块和400G QSFP-DD DR4光模块等等。

其中,SR系列光模块使用8芯、16芯、20芯或24芯的MPO/MTP OM3/OM4多模光纤跳线连接,而DR和PSM系列光模块采用8芯或16芯MPO/MTP单模光纤跳线连接。

使用MTP/MPO跳线的400G-400G直接连接

使用MTP/MPO跳线的400G-400G直接连接

MPO/MTP主干光缆

MPO/MTP主干光缆

在光纤连接非常密集的数据中心中,通常使用MPO/MTP主干光缆来集中布线。通过使用适配器面板,把主干光缆连接到多条MPO/MTP跳线。

像MPO/MTP跳线一样,MPO/MTP主干光缆也分为单模和多模,其中,多模在实际应用中更广泛。起浪光纤的MPO/MTP主干光缆最多可集成12条12芯或24芯MPO/MTP线缆,即最多144芯或288芯。

MTP/MPO分支扇出光缆

MPO/MTP分支扇出光缆主要用于低带宽升级到高带宽的场景。随着数据中心的扩展,基本带宽从10G升级到40G,或从25G升级到100G,甚至从50G升级到200G/400G。所有这些情况都需要使用MPO/MTP分支扇出光缆来将1个高速光模块连接到4个或8个低速光模块。

例如,可以通过8芯MPO/MTP转4个双工LC多模分支扇出光缆将1个100G QSFP28 SR4光模块连接到4个25G SFP28 SR光模块。同样,通过8芯MPO/MTP转4个双工LC单模分支扇出光缆将1个100G QSFP28 PSM4光模块连接到4个25G SFP28 LR光模块。

由于大多数数据中心的内部连接相对较短,因此多模在实际应用中得到了更广泛的使用。另外,当今的数据中心基本上将LC用作单芯光纤连接器,因此,扇出端的单芯光纤连接器基本上都采用LC连接器。起浪光纤可提供OM3和OM4多模MPO/MTP分支扇出光缆,以及8芯、12芯或24芯的单模版本,满足客户的各种常规和特殊需求。

使用MTP/MPO分支扇出光缆的25G-100G直接连接

使用MTP/MPO分支扇出光缆的25G-100G直接连接

MPO/MTP直接扇出光缆

MPO/MTP直接扇出光缆

MPO/MTP直接扇出光缆除了通常在MPO/MTP插入式盒中使用外,其应用场景与分支扇出光缆相似。

MTP/MPO转换光缆

MTP/MPO转换光缆与MTP/MPO扇出光缆具有相同的扇出设计,但光纤数量和类型不同。它们的两端都用MTP/MPO连接器端接。具体地,常用的MTP/MPO转换光缆有24芯转2×12芯、24芯转3×8芯、2×12芯转3×8芯。这些连接消除了光纤浪费,并大大增加了现有12芯和24芯MTP/MPO布线系统的灵活性。

使用MTP/MPO转换光缆的40G-120G直接连接

使用MTP/MPO转换光缆的40G-120G直接连接

按极性

极性是指光纤链路两端的光发射器和接收器的匹配。在传统的布线系统中,LC/SC之类的连接器可以轻松匹配,因此没有极性问题。但是,由于MTP/MPO连接器的特殊设计,在高密度MTP/MPO布线系统中必须解决极性问题。为了确保正确的极性,TIA 568标准定义了三种连接方法,分别称为方法A,方法B,方法C。因此,根据这些方法,存在结构不同的A型,B型和C型MTP/MPO光缆。这些MTP/MPO光缆通常与不同的MTP/MPO暗盒和光纤跳线连接,以确保光路极性正确。

12芯MTP/MPO光缆极性

12芯MTP/MPO光缆极性

按光纤类型

MTP/MPO光缆分为多模OM3/OM4和单模OS2光缆。多模OM3/OM4 MTP/MPO光缆主要用于短距离,例如建筑物或校园内,在40Git/s的最大传输距离为100m(OM3)或150m(OM4)。OS2 MTP/MPO单模光缆适用于远距离传输,并广泛部署在运营商网络,城域网和PON(无源光网络)中。模态色散较小时,OS2的带宽高于OM3/OM4。

按护套等级

根据不同的防火等级要求,MTP/MPO护套分为LSZH(低烟零卤素),OFNP(光纤非导电性,夹层),CMP(通信多用途光缆,夹层)等。LSZH MTP/MPO光缆不含卤化物类材料(燃烧时有毒和腐蚀性),由于在火灾中对人员和设备提供了更好的保护,因此非常适合用于密闭场所。OFNP MTP/MPO光缆不包含导电元件,并且设计具有最高防火等级,可以安装在管道以及其他用于建筑物通风的空间中。CMP MTP/MPO光缆可以限制火灾中的火焰传播和烟气排放速率,适用于通风空间,在通风空间中,供暖和空调系统的空气流通十分便利。

按光纤芯数

常用MTP/MPO有8/12/24光纤。12光纤MTP/MPO光缆是10G-40G,40G-100G连接中最早开发和最常用的解决方案。但是,当使用它连接40G QSFP +模块或100G QSFP28模块时,将不使用中间的4根光纤,从而导致光纤利用率比8芯光缆低得多。8光纤MTP/MPO光缆系统可以传输与12光纤相同的数据速率,但成本和插入损耗更低,从而使其成为更具成本效益的解决方案。24芯MTP/MPO光缆通常用于在CFP和CFP光模块之间建立100GBASE-SR10连接或400G连接,它允许使用已批准的100GBASE-SR10光纤技术。

与MPO/MTP线缆配套使用产品

MPO/MTP转接盒配线盒

2x MPO/MTP to 12x Duplex LC Plug-in Cassette

2个MPO/MTP至12个双工LC转接盒

起浪光纤的MPO/MTP转接盒主要用于多芯光纤连接器(MPO/MTP)和单芯光纤连接器(LC/SC)之间相互转接(例如1个MPO12转12个LC、1个MPO24转24个LC、2个MPO12转24个LC),或高芯MPO/MTP和低芯MPO/MTP之间的转接(例如1个MPO24转3个MPO8、2个MPO12转3个MPO8)。

MPO/MTP配线架

1U 3 Slots MPO/MTP Patch Panel

1单元3插槽MPO/MTP配线架

起浪光纤的MPO/MTP配线架是标准的19英寸机架式设计,用于容纳MPO/MTP转接盒,以优化网络空间并实现MPO/MTP高密度布线的快速部署。机架正面提供3个、4个或12个插槽,每个插槽可容纳1个MPO/MTP转接盒。凭借高度集成的设计和制造能力,起浪光纤可以为客户定制具备最佳的性能和可靠性的MPO/MTP配线架。

MPO/MTP环回

MPO/MTP Loopback

MPO/MTP环回

起浪光纤的MPO/MTP环回组件用于MPO/MTP链路测试。通过在一个MPO/MTP连接头内创建从收发到接收的信号环路,形成完整的光链路,可以逐段测试光网络。该产品提供了一种测试网络设备的传输能力和接收器灵敏度的有效方法。

MPO/MTP极性检测仪

MPO/MTP Polarity Checker

起浪光纤的MPO/MTP极性检测仪用于检测MPO/MTP多模光缆(4芯、8芯和12芯)的极性和连接状态,通过用户界面(GUI)显示MPO/MTP光缆的连接状态。可以检测到的最大长度为450米。在近距离检查模式下,单次检测时间少于1秒;在远距离检查模式下,单次检测时间不到4秒。该产品可以在没有USB电源的情况下连续工作20多个小时。

了解了MPO/MTP线缆及其配套产品,不同的产品组合可以满足数据中心不同的传输需求,以下是基于常用的8/12/24光纤的MTP/MPO组合方案。

Base-8/12/24MTP/MPO光缆组合方案

Base-8 MTP/MPO光缆布线

有基于Base-8 MTP/MPO光缆的三个主要传输链路,即双工光纤传输链路,并行光纤传输链路,与双工并行光纤传输链路。在这里,我们将从三个方面分别说明其应用。

用于双工光纤连接的Base-8 MTP/MPO光缆

双工光纤传输链路通常使用双工互连解决方案。如下图所示,结构化布线解决方案允许在10G双工LC光网络的两端连接。该解决方案在链路的一端部署了8芯MTP/MPO-LC配线盒,MTP/MPO适配器面板和另一端的8芯MTP/MPO-LC分支光缆连接。

MTP/MPO适配器面板和8芯MTP/MPO-LC扇出光缆也可以替换为8芯MTP/MPO-LC配线盒和双工LC光纤跳线。中间部署的MTP/MPO主干光缆可与多个8芯连接器一起使用。也就是说,总光纤数可能是8、16、32等。使用MTP/MPO主干光缆提供了一种可靠的解决方案,允许将光缆放置在MPO/MTP配线架中,而不必担心主干光缆会被压碎,损坏光纤。使用这种结构化布线,可以轻松地在整个链路中删除或添加组件。由于链路的两端使用LC-LC双工连接,因此该解决方案可以视为Base-8 MTP/MPO光缆中的2芯到2芯解决方案。

用于并行光纤Base-8 MTP/MPO光缆

并行光纤传输链路可以分为两个主要解决方案。两端的链路可以使用8芯到8芯连接、20芯或24芯连接。

8芯到8芯连接

最简单的Base-8 MTP/MPO并行光纤传输链路是在跳线两端直接连接两个QSFP28光模块(如100G QSFP28 SR4)。(仅建议在给定的机架或机柜中短距离内使用这种类型的直接连接。)

当然,您可以使用MTP/MPO主干光缆和MTP/MPO适配器面板将其替换为8芯MTP/MPO光缆,从而将此升级为耐用的8芯解决方案,允许将光缆放置在MPO/MTP配线架中,而不必担心主干光缆被挤压。使用主干光缆,可以支持更多的QSFP28光模块和100G链路。

20芯或24芯连接

Base-8 MTP/MPO光缆还可以用于连接两个20芯或24芯的光模块,例如100G CFP SR10。下图为基于Base-8 MTP/MPO的分支光缆解决方案,该解决方案提供了从一个100G CFP到另一个100G CFP光模块的连接(或20芯到20芯连接)。它使用24芯MTP/MPO转3*8芯MTP/MPO分支光缆,以通过Base-8 MTP/MPO光缆传输信号。

用于双工并行光纤连接的Base-8 MTP/MPO光缆

并行到双工的光纤传输链路也可以分为两个主要解决方案。两端的链路可以使用8芯转2芯连接,20芯转2芯连接。

8芯转2芯连接

最常见的8芯转2芯连接是40G-10G和100G-25G传输。这是Base-8 MTP/MPO光缆的直接连接解决方案。

仅建议在同一机架或机柜中的短距离内使用这种直接连接。对于更长的距离,可以在链接的两端使用MTP/MPO适配器面板和MTP/MPO-LC配线盒,中间使用MTP/MPO主干光缆。

20芯转2芯连接

并行到双工的光纤传输链路可以通过20芯到2芯的连接来实现,如下所示:

在此解决方案中,使用24芯MTP/MPO分支光缆和MTP/MPO-LC配线盒连接100G CFP光模块和十个10G SFP+光模块。24根光纤分为三个MTP/MPO-8连接器,因此可以通过十根双工LC光缆进行传输,从而在整个链路中实现20芯到2芯的连接。

Base-8 MTP/MPO光缆能走多远?

综上所述,在双工、并行以及双工并行光纤传输链路中,有各种Base-8 MTP/MPO光缆解决方案可用。Base-8连接可实现精简数据中心,而无需进行大量数据布线。通过使用多个配套连接的设备,它可以提高网络效率,并降低将Base-12系统转换为Base-8系统的成本。Base-8连接可以轻松用于双芯光模块系统(Base-2系统)。它为数据中心网络连接提供了更大的灵活性,进一步消除了的兼容性问题。

Base-12 MTP/MPO光缆布线

Base-12 MTP/MPO光缆使用基于12芯和12芯MTP光纤连接器增量的光纤链路。Base-12出现在Base-8之前。因此,它仍然是MTP布线系统中的主流。以下是两种典型的Base-12 MTP布线解决方案:

Base-12 MTP/MPO光缆通常用作双工主干,如下图,两个Base-12 MTP/MPO主干光缆组合在一起以支持24芯LC配线盒(12个双工端口)。

转换电缆可以代替配线盒,并直接与MPO-12主干光缆连接,以提供与配线盒相同的功能。它们可提供更高的面板密度并降低网络通道中的连接数,这与光缆管理要求吻合。MPO/MTP组件和配线盒可以按各种组合搭配以适配所支持的应用。

在相对较小的网络(例如10G连接)中,Base-12和Base-8 MTP光缆都可以无缝转换为Base-2光缆。但是,对于更大的网络(例如40G,100G甚至400G连接),由于使用8芯光模块部署了更多的40G和100G链路,Base-8解决方案将获得更广泛的市场认可。使用400G QSFP-DD光模块和MTP-16主干光缆的400G直接连接也是如此。此外,由于一个24芯MPO可以分解为三个8芯MPO,所以8芯光缆可以与24芯光缆配合使用,而Base-12连接对于8芯光模块系统并不是最佳选择。

Base-24 MTP/MPO光缆布线

Base-24 MTP/MPO光缆是基于24芯MTP光纤连接器或基于24芯增量的光纤链路的最佳解决方案。在Base-24系统中,每个Base-24连接器或MTP-24连接器都提供24根光纤,并提供了比三个MTP-8连接器或两个MTP-12连接器更高的密度。

随着网络需求增长到200G或400G,传统的Base-2光缆系统在某种程度上倾向于转换为Base-24 MTP光缆。由于双纤双工LC端口占用的空间与单个MTP端口的空间相同,而MTP端口最多可通过MTP-24连接器包含24条光纤,从而提供更高的连接密度。借助MTP-24连接器,可为数据中心提供各种Base-24 MTP光缆解决方案。以下是四种典型的Base-24 MTP布线解决方案:

解决方案1:具有MTP交叉连接的MTP-24双工应用

如下图所示,MTP-24主干光缆可以连接到24芯MPO-LC配线盒,从而实现从Base-24到Base-2的转换。使用这种MTP-24主干可以获得的端口密度分别是MTP-8和MTP-12主干的两倍和三倍。此外,使用MTP-24的144芯主干光缆所占的面积比MTP-12少约30%,这使得MTP-24主干在高密度应用中更受欢迎。

解决方案2:具有LC交叉连接的MTP-24双工应用

与具有MTP交叉连接的MTP-24双工应用不同,此Base-24光缆解决方案在中间使用两个附加的LC-LC跳线连接,在没有其他MTP-24主干光缆的条件下,可以提高网络灵活性。支持双工LC,此设计在光纤上提供双工和并行配置。

解决方案3:使用转换光缆连接MTP-24

实际上,解决方案1中的MTP-LC配线盒可以用MTP/MPO转换光缆代替,如下图所示。此更改大大增加了面板连接密度。在这种新解决方案中,可以用容纳8个MTP端口的适配器替换12端口双工LC模块(或MTP-24转12x LC双工MTP配线盒)。因此,8个MTP-24连接器/主体可以在同一模块空间中支持总共192条光纤。与相同模块空间中的MTP-8端口相比,MTP-24解决方案的面板密度是QSFP应用的三倍。

解决方案4:并行应用中的MTP-24 MTP布线

与MTP-8或MTP-12系统相比,MTP-24系统还可以支持更广泛的并行应用。例如,MTP-24为100G SR-10应用提供10*10G的直接连接。即使某些供应商已将100G SR-10应用扩展到120G(超过12x 10G),Base-24 MTP光缆也可以轻松处理。

在120G并行应用中,可以将120G端口配置为12条单独的10G链路,以通过MTP-24与12条双工LC扇出光缆进行连接。它们可以分为三个用于网络交换机连接的40G链路。这些应用最好由MTP-24主干和MTP-24扇出支持。

结论

综上所述,使用MTP-24连接器的Base-24 MTP/MPO光缆也许是部署并行和双工光纤应用的最经济有效的解决方案。与三个MTP-8连接器或两个MTP-12连接器相比,MTP-24连接器提供了更高的光纤密度,并缩短了有关MTP系统安装的清洁和检查时间。

MTP/MPO光缆在数据中心的高密度布线中广受好评,因为它们能够在单个接口中容纳多根光纤,从而大大增加了网络容量,节省了很多空间并简化了光缆管理。由于在光缆功能,极性,光纤芯数,光纤类型和护套等级方面有多种MTP/MPO光缆可用,因此在选择合适的MTP/MPO光缆解决方案时最好考虑特定的需求。

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