Conectores Push On multi-fibra (MPO)

Conectores MPO são essenciais em data centers

Conectores multi-fibra push-on, também conhecidos como MPO (Multi-fiber push on connectors), são conectores de fibra compostos de múltiplas fibras óticas. Esses conectores são encontrados principalmente em data center, para consolidar várias fibras em cabeamento de backbone e suportar aplicações ópticas paralelas, que transmitem e recebem sinais sobre várias fibras para alcançar velocidades mais altas.

O que é um conector MPO?

Originalmente introduzidos para uso com cabo de fita multi-fibra, os conectores MPO apresentam uma matriz linear de fibras em uma única ponteira. Embora definidos como conectores de matriz com mais de 2 fibras, MPOs normalmente estão disponíveis com 8, 12, 16 ou 24 fibras para aplicações comuns em data center. MPOs com mais fibra estão disponíveis, como 32, 48, 60 e até mesmo 72 fibras, que são usados tipicamente para matrizes especiais, de densidade super alta e de multi-fibra, em comutadores óticos de grande escala. MPOs com 8 a 16 fibras apresentam uma linha de fibras, enquanto MPOs de maior densidade, com 24 ou mais fibras, apresentam várias linhas.

Os conectores MPO têm lados macho (com pinos) e fêmea (sem pinos) para o acoplamento adequado, que evita danos às fibras. Observe que todas as portas de equipamentos MPO são macho, portanto, qualquer cabo MPO que se conecte ao equipamento deve ter um conector fêmea. Os conectores MPO também têm chave e apresentam um ponto branco para indicar a primeira posição da fibra, o que ajuda a garantir a polaridade adequada, onde cada fibra de transmissão corresponde à fibra de recepção correta. A localização da chave varia entre os diferentes conectores MPO; os MPOs de 8, 12 e 24 fibras têm a chave no centro, enquanto a chave fica à esquerda nos conectores MPO de 16 e 32 fibras.

Diagrama mostrando como os conectores MPO macho e fêmea se alinham com as posições do ponto principal

^{Estrutura do conector MPO}

Você também pode ver o termo “conector MTP” usado de forma intercambiável com conector MPO. O termo MTP é uma marca registrada do conector MPO oferecido pela US Conec. O conector MTP é totalmente compatível com padrões MPO e é descrito pela US Conec como um MPO projetado para tolerâncias muito justas, para melhor alinhamento, durabilidade e alinhamento. Para os fins desta discussão, vamos nos referir a apenas conectores MPO, já que MTPs são tecnicamente considerados como conectores MPO.

Certificação e padrões MPO

Assim como outras interfaces de conectores baseadas em padrões, os fabricantes de conectores MPO devem cumprir os padrões de correspondência com outros conectores. Para os conectores MPO, esses padrões incluem IEC 61754-7 e EIA/TIA-604-5 (FOCSI 5), que especificam os atributos físicos do conector, como as dimensões do pino e do orifício de guia para interfaces com macho e fêmea. Esses padrões garantem que qualquer plug e adaptador compatíveis podem ser interligados e atender a um determinado nível de desempenho.

Além da correspondência com outros conectores, os conectores MPO também devem atender a parâmetros específicos de geometria de face final, definidos pelo padrão de interface de fibra óptica IEC PAS 61755-3-31. Dentre eles estão o ângulo de polimento, altura da saliência da fibra e o diferencial máximo da altura de todas as fibras na matriz, considerando também fibras adjacentes. O desempenho geral do conector depende significativamente do controle dessas características mecânicas. Por exemplo, se o diferencial de altura da fibra for excedido e as fibras na array não forem de altura igual, algumas fibras não alcançarão a correspondência adequada. Isso pode afetar significativamente a perda de inserção e perda de retorno.

Aplicações MPO

Os conectores MPO são usados em aplicações de fibra duplex em todo o data center, como uma maneira de implantar cabos tronco de backbone plug-and-play pré-terminados entre equipamentos ativos. Os cabos tronco com terminação MPO usados em links de backbone duplex ocupam menos espaço na trajetória, facilitam o gerenciamento de cabos e permitem implementação mais rápida, em comparação com o uso de cabos duplex individuais. Quando usados em aplicações de backbone duplex, troncos de cabos com 12 ou 24 fibras com conectores MPO em ambas as extremidades formam a ligação backbone permanente e são então transferidos para conectores de fibra duplex 6 ou 12 em painéis de patch, através de cassetes MPO-a-LC ou cabos de patch híbridos MPO-a-LC.

Os conectores MPO também são a interface de facto para aplicações paralelas de fibra óptica que transmitem e recebem através de várias fibras, para aumentar a velocidade de transmissão. Uma das primeiras aplicações paralelas que exigiram MPOs foram as aplicações multimodo de 40 Gig e 100 Gig (40GBASE-SR4 e 100GBASE-SR4), que usam fibras 8 com transmissão 4 e recepção 4 a 10 Gbps ou 25 Gbps por pista. Observe que, embora essas aplicações de data center de 8 fibras sejam mais bem suportadas por conectores MPO de 8 fibras, os conectores MPOs de 12 fibras podem ser usados com as posições de fibra 4 intermediária não utilizadas.

Com avanços na tecnologia de codificação, que agora permitem 50 e 100 Gbps por pista, MPOs de 8 fibras também são usados para aplicações ópticas paralelas de 200 e 400 Gbps, com 4 fibras transmitindo e 4 recebendo a 50 ou 100 Gbps. Aplicações de 800 Gig usam MPOs de 16 fibras, com 8 fibras transmitindo e 8 recebendo, a 100 Gbps. A tecnologia de 200 Gbps por pista pode ser usada para suportar 800 Gig usando MPOs de 8 fibras, com 4 fibras transmitindo e 4 recebendo a 200 Gbps, e 1,6 Terabit pode usar MPOs de 16 fibras com 8 para transmissão e 8 para recepção, a 200 Gbps. Com velocidades cada vez maiores, a interface do conector MPO veio para ficar.

Cabos de divisão com um conector MPO em uma extremidade e conectores duplex na outra são ideais para aplicações de divisão, em que uma porta de comutador de alta velocidade se conecta a várias portas de servidor ou a um comutador duplex de baixa velocidade. As aplicações de divisão ajudam a reduzir custos, maximizando a densidade e a utilização da porta do comutador. Por exemplo, uma única porta de comutador com 100 Gig e interface MPO de 8 fibras pode se conectar a quatro servidores de 25 Gig.

MPOs muitos pequenos (Very Small Form Factor, VSFF)

Com a primeira iteração de aplicações de fibra óptica paralela de 800 Gig (e futuras aplicações de 1,6 Terabit) definida para usar MPOs de 16 fibras, os principais fabricantes de conectores introduziram MPOs de 16 fibras muito pequenos, que oferecem quase três vezes a densidade dos MPOs de 16 fibras tradicionais. Isso é fundamental para permitir maiores densidades de porta de comutador e painel de patch, economizando espaço em ambientes de computação de alto desempenho. Os conectores MPO VSFF de 16 fibras incluem o SN-MT da Senko e o MMC-16 da US Conec. Para contextualizar a diferença de tamanho, os conectores 216 SN-MT ou MMC-16 se encaixam no mesmo espaço que os tradicionais conectores MPO 80, de 16 fibras.

Imagens de comparação lado a lado de conectores MPO tradicionais e VSFF

^{Os novos conectores MPO VSFF de 16 fibras têm quase um terço do tamanho dos conectores MPO tradicionais de 16 fibras. Eles oferecem densidade aprimorada em estruturas de conectores MPO para computação de alto desempenho. Fonte: Senko e US Conec.}

Limpeza e inspeção de MPO

Cada extremidade da fibra deve ser inspecionada e limpa, se necessário, e os conectores MPO não são diferentes. Na verdade, a limpeza e a inspeção de conectores MPO podem ser ainda mais relevantes, devido à área de superfície maior. Ao limpar essas áreas de superfície maiores, os contaminantes podem passar de uma fibra para outra dentro da mesma matriz — e quanto maior a matriz, maior o risco.

Com um número maior de fibras, como com conectores MPO de 16 ou 24 fibras, o diferencial de altura das fibras é mais difícil de controlar. Mesmo as menores variações de altura entre as fibras podem aumentar o risco de que nem todas as fibras sejam limpas de forma adequada e por igual. Por isso, é fundamental inspecionar e, se necessário, limpar e inspecionar novamente.

Quando se trata de inspecionar as extremidades da fibra, a IEC 61300-3-35 "Testes e Procedimentos Básicos para Medição Padrão de Dispositivos Interconectados por Fibra Ótica e Componentes Passivos" contém critérios específicos de graduação de limpeza para avaliar a aprovação ou rejeição de certificação da inspeção da extremidade de uma fibra, removendo o fator de subjetividade humana e evitando conflitos. Para vários tipos de conectores e tamanhos da fibra, a IEC 61300-3-35 certifica a limpeza de uma extremidade de fibra com base no número e tamanho de arranhões e defeitos encontrados em cada região da extremidade, incluindo o núcleo, revestimento, camada adesiva e zonas de contato.

Ao limpar e inspecionar conectores MPO, o uso de um equipamento de limpeza e inspeção projetado especificamente para MPOs economiza tempo e melhora a precisão. O Fluke Networks FI-3000 FiberInspector Ultra inspeciona conectores MPO e fornece um resultado APROVADO/REPROVADO automatizado e compatível com IEC 61300-3-35. Também oferecemos Quick Clean™ Fiber Optic Cleaning Kits para tornar mais fácil do que nunca garantir que as extremidades do conector MPO estejam limpas.

Imagens de um Fluke Networks FI-3000 FiberInspector Ultra e uma ferramenta de limpeza Quick Clean

^{O FI-3000 FiberInspector Ultra (esquerda) inspeciona conectores MPO e fornece resultado APROVADO/REPROVADO automatizado, de acordo com os procedimentos IEC 61300-3-35. O limpador MPO Quick Clean (direita) foi projetado especificamente para limpar conectores MPO.}

Polaridade do MPO

Para que links de fibra enviem dados corretamente, o sinal de transmissão (TX) em uma extremidade do cabo deve bater com o receptor correspondente (RX) na outra extremidade. O objetivo de qualquer esquema de polaridade é garantir essa conexão contínua, que se torna um pouco mais complexa ao lidar com componentes multi-fibra MPO.

Para cabos MPO, os padrões do setor identificam 3 métodos de polaridade:

• O Método A usa cabos de tronco MPO de passagem direta do Tipo A, com um conector "key up" em uma extremidade e um conector "key down" na outra, para que a fibra localizada na posição 1 chegue à posição 1 na outra extremidade. Ao usar o método A para aplicações duplex, inverter o transceptor-receptor é exigido em um cabo patch em uma extremidade.

• O Método B usa os conectores "key up" em ambas as extremidades para inverter o transceptor-receptor, de modo que a fibra situada na posição 1 chegue na posição 12 na extremidade oposta, a fibra situada na posição 2 chegue na posição 11, na extremidade oposta, e assim por diante. Para aplicações duplex, o método B utiliza cabos patch retos A-B nas duas extremidades.

• O Método C usa um conector "key up" em uma extremidade e um "key down" na outra, como o método A, mas a inversão acontece dentro do próprio cabo, onde cada par de fibras é invertido de modo que a fibra na posição 1 chegue à posição 2 na extremidade oposta e a fibra na posição 2 chegue na posição 1. Embora esse método funcione bem ao usar cabos de tronco MPO para conexões de backbone em aplicativos duplex, ele não suporta aplicações de fibras paralelas e, portanto, não é recomendado.

Diagrama representando os 3 métodos de polaridade usados para cabos MPO

^{Os 3 métodos de polaridade usados para cabos MPO.}

Com 3 métodos de polaridade e a necessidade de usar o tipo correto de cabos patch para cada método, os erros de implementação podem ser comuns. Felizmente, o MultiFiber™ Pro da Fluke Networks permite que os usuários testem a polarização correta de cada cabo de patch, links permanentes e canais.

Como testar o cabo do MPO

Assim como qualquer link de fibra no data center, aqueles que usam conectores MPO ainda precisam ser testados para garantir que permaneçam dentro da perda de inserção estimada. Isso é especialmente verdadeiro para aplicações de fibra óptica de alta velocidade, com 40, 100, 200 e 400 Gig em paralelo, que requerem o uso de MPOs. Como estas aplicações também têm estimativas de perda muito menores, é importante garantir a maior precisão possível no teste.

Antes que o testador MultiFiber Pro com conectores integrados MPO estivesse disponível, links de fibra baseados em MPO eram testados com um testador de fibra duplex tradicional. Isso era extremamente demorado, exigindo o uso de cabos "fan-out" MPO-a-LC, que separam as fibras em canais de fibra única, e a verificação dos cabos de referência de teste antes de conectar cada um dos pares de fibra a ser testado em ambas as extremidades. Este teste complexo também causava grandes incoerências, e dificultou manter as fibras limpas durante o processo.

Com a capacidade de digitalizar todas as fibras de um MPO simultaneamente, é altamente recomendável usar um testador como o MultiFiber Pro com um conector MPO integrado, que elimina a complexidade e testa 90% mais rápido do que um testador duplex. Na verdade, o guia de projeto IEC TR 61282-15, "Planta de cabos e link – testando a planta de cabos óticos multi-fibra com terminação em conectores MPO", edição 1, requer que os testadores tenham interface MPO ao testar esses sistemas.