СКС (структурированная кабельная система)

Рынок центров обработки данных (ЦОД) растет быстрыми темпами. Типовая конфигурация СКС центра обработки данных характеризуется большим числом соединителей на относительно короткой длине тракта и часто базируется на претерминированных решениях с соединителями типа MPO и LC или SC. Смонтированный на их базе кабельный тракт (канала) должен отвечать требованиям по производительности мультигигабитных приложений. Увеличение количества соединителей влечет за собой рост вносимых потерь (затухания) и увеличению отражений от линии в сторону оптического передатчика. При этом энергетический потенциал (бюджет мощности) сетевого оборудования ЦОД, использующего в качестве оптического передатчика лазеры типа VCSEL, небольшой — всего 2,6 дБ.

     Стандарты на приложения определяют бюджет мощности, основываясь на модели линии Gigabit Ethernet, включающей только 2 соединителя на линию. Согласно стандартам, затухание соединителя не должно превышать 0,75 дБ на одно соединение и возвратные потери должны быть не менее 20 дБ на один соединитель. Требование ограничения бюджета мощности вступает в противоречие с необходимостью увеличения числа соединителей. Некоторые производители оборудования СКС разрешают данное противоречие путем использования оптических волокон с улучшенной широкополосностью, где выделенный на межсимвольную интерференцию бюджет «передается» на затухание соединителей.

     Отличие решения AMP NETCONNECT MPOptimate состоит в том, что оно ориентировано на стандартные оптические волокна типа OM3, а уменьшение потерь достигается за счет повышения качества соединителей. Система MPOptimate является модернизацией модульной системы MPO, предназначенной для быстрого и простого развертывания оптических кабельных трактов в центрах обработки данных.

     Низкий уровень затухания системы MPOptimate (менее 0,35 дБ на кассету) был достигнут благодаря контролю характеристик оптических волокон в соединителе: соответствия размеров сердцевин, поперечного смещения, округлости сердцевины, числовой аппертуры. Помимо этого, контролировался ряд характеристик многоволоконного соединителя MPO: угловая соосность, поперечное смещение, смещение по направлению оси.     

Рис.1:Сделанное интерферометром изображение торца наконечника, демонстрирующее лунки в 12 сердцевинах

     Оптимизация возвратных потерь была произведена путем внедрения усовершенствованных процессов заводской полировки и ужесточения допусков. В случае одноволоконных соединителей это не представляет трудностей. Полировка многоволоконных соединителей MPO – процесс более сложный, чем полировка соединителей LC или SC типа. Задачу усложняет то, что все 12 волокон в таком соединителе находятся в одном наконечнике и все они должны обеспечить физический контакт с 12 волокнами стыкуемого с ним наконечника. Документ IEC PAS 61755-3-31 специфицирует характеристики наконечников соединителей MPO. Более мягкий материал сердцевины волокна обычно легче удаляется, чем более твердый материал его оболочки. Лунки на торцах оптических волокон препятствуют требуемому физическому контакту стыкуемых волокон. Благодаря внедренным AMP NETCONNECT методам полировки и тестирования лунки не имеют места, что позволяет обеспечить физический контакт между всеми стыкуемыми волокнами как в одноволоконных соединителях SC и LC (возвратные потери более 35 дБ), так и многоволоконных соединителях MPO (возвратные потери более 28 дБ).

     Одним из ключевых требований к системе MPOptimate является соответствие стандартам на производительность. Производительность будет подтверждаться инсталлятором в соответствии с требованиями стандарта на полевое тестирование ISO 14763-3 (метод трех тестовых шнуров). Результаты лабораторного, производственного и полевого тестирования могут быть идентичны только, если условия ввода излучения одинаковы (характеризуются параметром Encircled Flux). По этой причине условия ввода должны быть близкими к переполнению, чтобы быть уверенными в том, что источники на базе VCSEL, используемые в приложениях, дадут во время тестирования такую же или меньшую величину затухания. В соответствии с требованиями МЭК и IEEE, при производственных испытаниях системы MPOptimate были использованы источники с наихудшим значением параметра Encircled Flux для VCSEL, вызывающими в соединителе повышенное затухание.

Результаты испытаний системы MPOptimate

Продукты MPOptimate с улучшенными геометрическими параметрами, прошедшие полировку по усовершенствованной технологии, были подвергнуты измерениям в новых стандартных условиях ввода излучения на соответствие требованиям бюджета мощности в 2,6 дБ, определяемого спецификацией 10Gigabit Ethernet.

     В лаборатории AMP NETCONNECT были собраны две различные кабельные линии на базе системы MPO и MPOptimate (Рис.2), обеспечивающие проектировщикам центров обработки данных максимальную гибкость.

Рис.2 Различные кабельные линии на базе системы MPO и MPOptimate

     На рис.3 слева приведены результаты измерения затухания кабельного тракта, состоящего из восьми кассет MPOptimate и 216 метров кабеля типа OM3. На рис.3 справа приведены данные измерения затухания кабельного тракта, состоящего из четырех стандартных кассет MPO и 26 метров кабеля типа OM3. Голубым цветом показаны результаты, полученные для условий нового гармонизированного ввода излучения (Encircled Flux), а красным – для стандартного лазера VCSEL. Каждая из использованных в эксперименте кассет содержала по одному соединителю типа MPO и одному LC.

Рис.3 Измеренное затухание для оптимизированных и стандартных кассет

     Результаты показывают, что обе конфигурации кабельного тракта на основе модульных компонентов находятся в пределах бюджета мощности 2,6 дБ. Возвратные потери восьми кассет системы MPOptimate не превышают минимально допустимого уровня, определенного стандартом на приложения.

Тест «глаз-диаграмма» 

Рис.4 Тест «глаз-диаграмма»

Хорошим способом продемонстрировать производительность системы является тест «глаз-диаграмма» (Рис.4). Данный тест предоставляет качественную оценку передачи по активной линии. Зазор между шаблоном и сигналом является мерой качества передачи.

Шаблон задается соответствующим стандартом на приложение, в данном случае на линию 10 GBASE–SR Ethernet, состоящую из восьми оптимизированных кассет (с общим числом соединителей, равным 16) и 216 метров кабеля типа OM3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Согласно данным измерения затухания линии и глаз-диаграммы можно заключить, что использование модульной системы MPOptimate, основанной на претерминированных распределительных кассетах и соединительных кабелях MPO нового поколения, позволяет реализовать многоволоконный тракт с большим количеством соединителей и при этом обеспечить удовлетворение требования по бюджету мощности для 10Gigabit Ethernet.

     Результаты показывают, что требования по бюджету мощности в 2,6 дБ могут быть удовлетворены как в тракте с четырьмя стандартными кассетами MPO на длинах 26 метров, так и восемью кассетами MPOptimate на расстоянии 216 метров. Кроме того, результаты измерений демонстрируют, что новые условия гармонизированного ввода излучения (Encircled Flux) , используемые в лабораторных, производственных и полевых тестах, будут обеспечивать удовлетворение кабельным трактом требований по затуханию излучения.