Viacvláknové pripojenie je jedným z najhorúcejších bodov v oblasti optického pripojenia. Mnohé biele knihy, webové semináre a blogy sa výrazne prikláňajú k prístupu založenom na 12 vláknach.
Ľahko možno prehliadnuť, že sú k dispozícii aj iné viacvláknové riešenia. Ako príklad lídra v tomto odvetví môžeme uviesť spoločnosť Cisco Systems, ktorá sa rozhodla vytvoriť niekoľko nových produktov založených na 24-vláknových konektoroch MPO. V tomto článku sa pozrieme na prepojenie, ktoré tvorí základ takéhoto systému.
Vývoj viacvláknového prístupu
V technologických oblastiach, a najmä v optických vláknach, vidíme výrazný vývoj, ktorý vyvoláva stále nové a nové otázky. Jedným z nich je: “Koľko vlákien naozaj potrebujeme na paralelné pripojenie?” Pri pohľade späť si spomíname, že na samom začiatku našej cesty miniaturizácie a aplikácií s vysokým počtom vlákien bolo k dispozícii riešenie len s dvoma vláknami v jednom puzdre konektora – konektor MTRJ. Išlo o prvý prístup ku kombinácii viacerých vlákien v jednej objímke, ktorý nahradil konvenčné riešenia keramických objímok na báze konektorov SC a LC.
S vyššími požiadavkami na šírku pásma a rýchlosť sa na trhu objavili aplikácie s viac ako 1G a riešenia prepojenia si vyžadovali väčšiu flexibilitu na jednej strane a priestorovú efektívnosť na strane druhej. To bol signál, aby na scénu vstúpil konektor MPO. Jeho prvé aplikácie boli založené na 8-vláknovom type, ktorý bol veľmi rýchlo nasledovaný 12-vláknovým typom, ktorý sa stal štandardom na mnoho rokov. Na začiatku boli vysielače a prijímače aktívnych zariadení založené najmä na module SFP. Pripojenie MPO sa použilo ako chrbticové riešenie a na prepojenie Plug-and-Play. S novými zvýšeniami rýchlosti z 10G na 40G a dokonca na 100G sa požadovalo skutočné paralelné pripojenie. Mnohí veľkí hráči začali vytvárať MSA (Multi-Source Agreements), kde sa snažili definovať “najlepší prístup”, ako pokryť tento nový dopyt na trhu. V prípade aplikácie 40G bola pomerne rýchlo definovaná ako rozhranie MPO s 12 vláknami: 4 vysielacie (4x10G), 4 prijímacie (4x10G) a 4 slepé vlákna uprostred. Moduly QSFP si našli cestu do aktívnych zariadení 40G. Ďalším logickým krokom bolo 100G. Prvý prístup spočíval v použití dvoch 12-vláknových konektorov MPO – jedného konektora výlučne na vysielanie signálu a druhého určeného na príjem. Každý kanál pracuje s rýchlosťou 10G, čo znamená 10 x 10 = 100G prenos. Výrobcovia konektorov to prijali ako novú výzvu a predstavili konektor MPO založený na 24-vláknovej koncovke, ktorá v tom istom konektore umožňuje umiestnenie oboch pruhov Tx a Rx. Bol to veľký skok vpred, pokiaľ ide o výzvu týkajúcu sa efektívnosti využitia priestoru. Zavedenie novej 24-vláknovej koncovky/konektora by spôsobilo rozkol vo svete optických vlákien a rozdelilo by ho na dve skupiny. Jedna skupina sa orientovala najmä na riešenia a aplikácie s 12 vláknami, druhá sa rozhodne priklonila k prístupu s 24 vláknami. Členovia oboch táborov majú svoje vlastné dôvody a argumenty, prečo sa držia svojho špecifického systému.
Človek môže byť z tohto “boja o vlákna” ľahko zmätený. Aby som to však uviedol na pravú mieru, hlavným faktorom je opäť použité aktívne zariadenie. V prípade riešení 100G sú hlavnými súčasnými modulmi CXP a CFP, pričom v prípade viacvláknového rozhrania je počet vlákien nastavený na 24. Na priame prepojenie dvoch takýchto aktívnych častí je potrebné použiť kmeňový alebo prepojovací kábel na báze 24-vláknového MPO. Väčšina aplikácií v dátových centrách je orientovaná na viacero režimov. Treba však spomenúť, že niektoré systémy s vysokou pridanou hodnotou alebo špeciálne špecializované systémy sú založené na jednovidovej verzii. Ako príklad môžeme uviesť vývoj smerovačov radu ASR 9000 vyvinutých spoločnosťou Cisco s modulárnymi linkovými kartami Ethernet vybavenými rozhraním CPAK. Po prvej generácii NPU (Network Processor Unit) s názvom Trident Class 120G nasledovala trieda Typhoon Class 360G a v súčasnosti ju nahrádza NPU Tomahawk Class 800G, ktorá je flexibilná v rôznych linkových kartách s podporou 10G, 40G a 100G. (pozri obr. 1).
Pri verziách s dlhým dosahom (ako napríklad CPAK-10x10G-LR) sa používa jednovidová alternatíva, čo znamená, že aj rozhranie musí byť jednovidové s 24 vláknami.
Výzvy, očakávania a obmedzenia
Samozrejme, pre výrobcov káblových zväzkov je to nová výzva – s 24-vláknovou koncovkou (najmä s jednovláknovou verziou) je spojená oveľa zložitejšia manipulácia, ukončovanie a merania ako s jej 12-vláknovým náprotivkom.
Spoločnosť Sylex si túto výzvu stanovila ako kľúčovú prioritu hneď na začiatku éry 24 vlákien. Vďaka nášmu silnému zameraniu na technológiu MT môžeme v súčasnosti ponúknuť najkvalitnejšie 24-vláknové prepojovacie káble, kmeňové káble a zostavy fanout, ktoré sa v súčasnosti vyrábajú – v jednomódovej aj viacmódovej verzii. Tie možno použiť pri realizácii rozbočovacích káblov alebo rozbočovacích patch panelov (pozri obr. 2 a obr. 3).
Použité materiály založené na vláknach Corning a kovaniach USConec MTP (ktoré využívajú prispôsobené a vyladené patentované procesy leštenia) poskytujú vynikajúce výsledky.
Rôzni koncoví používatelia, inštalatéri, manažéri dátových centier a systémoví integrátori hľadajú rôzne pridané hodnoty zakúpených produktov, ale v konečnom dôsledku je jedným z hlavných faktorov rozpočet na straty, ktorý obmedzuje prevádzku celého systému. Oficiálne deklarované limity pre viacvláknové ferule 24F sú na úrovni 0,6 dB na spárovaný pár konektorov pre viacmodové a 0,75 dB pre jednovidové. Zaujímavejšia je samozrejme takzvaná verzia s nízkymi stratami, kde je pre oba typy vlákien stanovená hraničná hodnota 0,35 dB v ideálnom stave a 0,75 dB v najhoršom prípade. Tu je potrebné poznamenať, že v prípade 24-vláknových MT ferulí je vložný útlm veľmi citlivý na dosiahnuté fyzické kontakty medzi dvoma ferulami. Prítlačná sila použitá medzi spárovaným párom jednomódových konektorov je obmedzená vďaka šikmému lešteniu na ferule. Z tohto dôvodu možno uvedenú úroveň vložného útlmu pre jednovidové feruly 24F dosiahnuť len v ideálnych situáciách, čo v reálnom živote nie je vždy pravda.
Spoločnosť Sylex tento bod komplexne vyhodnotila a vyladila výrobný proces na takú úroveň, aby maximálna úroveň vložných strát pre jednovidové nízkoúbytkové ferule v žiadnom prípade neprekročila 0,5 dB. Zo všetkých hodnôt je len 6 percent, ktoré sú vyššie ako 0,35 dB, ale stále nižšie ako 0,5 dB. Tu musíme zdôrazniť, že tieto hodnoty sa nemerajú v porovnaní s dokonalým štartovacím konektorom, ako to zvyčajne robia výrobcovia zväzkov. Merania sa uskutočnili v reálnych podmienkach, keď obidva spájané konektory pochádzajú z rovnakej výrobnej linky a prešli rovnakými kritériami kvality.
Na grafe (obr. 4) je viditeľné skutočné rozloženie nameraných hodnôt, čo dokazuje, že rozpočet výkonu pre aplikácie založené na SM je určite možné dodržať. Sme presvedčení, že vďaka takýmto vynikajúcim parametrom najzložitejších viacvláknových konektorov môže spoločnosť Sylex ponúknuť všetkým našim partnerom zväzky s najvyšším výkonom, ktoré dokážu pripojiť najnovšie moderné prepínače a smerovače inštalované v dátových centrách.
Eduard Koza – manažér výskumu a vývoja – Kontakt
Eduard Koza je manažér výskumu a vývoja v spoločnosti Sylex. Začínal ako projektový inžinier pre vysoko výkonné medené zväzky. V roku 2000 rozšíril svoje aktivity o pasívne produkty na prepojenie optických vlákien a systémy na snímanie optických vlákien. Na začiatku tohto obdobia viedol najmä viaceré technologické transfery a zastrešoval implementáciu nových produktov do portfólia spoločnosti.
Neskôr v spoločnosti zastával funkciu manažéra pre inžinierstvo a viedol technologické a inžinierske činnosti zodpovedné za prenos nápadov zákazníkov do finálnych produktov. Jeho súčasná pozícia zahŕňa riadenie novozavedených technických riešení, pričom využíva svoje poradenské schopnosti týkajúce sa prispôsobených produktov optických prepojení.
