Viaceré staršie dátové centrá boli navrhnuté pre 10G aplikácie, kde bola chrbticová sieť založená na 12-vláknových konektoroch MPO. V predchádzajúcej verzii normy TIA (TIA-568-C3) boli opísané tri základné metódy pripojenia A, B a C, ktoré všetky spoločnosti časom prijali a implementovali do svojich projektov. Situácia sa skomplikovala, keď spoločnosti navrhli dátové centrá pre 40G a 100G a navrhli chrbticové siete s konektormi MPO s 24 vláknami.
Definície a pojmy TIA
TIA-568-C3 opisuje typy komponentov a spôsoby pripojenia len pre konektory MPO s 12 vláknami, nie pre konektory MPO s 24 vláknami. Preto si spoločnosti vymysleli vlastné typy zväzkov a štandardy metód pripojenia, ktoré nie sú navzájom kompatibilné. V októbri 2016 vydala Asociácia telekomunikačného priemyslu (TIA) novú aktualizáciu normy TIA 568.3-D, ktorá okrem iného definuje pravidlá pre konektory MPO s 24 vláknami.
Norma TIA 568.3-D špecifikuje tieto komponenty: Typ adaptéra poľa, typ kábla poľa a typ prepojovacieho kábla poľa. Sú špecifikované dva typy adaptérov: Typ A (KEY UP/KEY DOWN) a typ B (KEY UP/KEY UP), ktoré určujú pripojenie vlákien v rámci dvoch spárovaných konektorov MPO. Na obrázku 1 sú znázornené pripojenia vlákien na spárovaných 12-vláknových a 24-vláknových konektoroch MPO.
Káblové zväzky typu array a zväzky typu array patch cord sú na oboch koncoch ukončené konektormi MPO. Rozdiel je len v použití v rámci optického kanála. Sieťový kábel sa používa ako chrbticový kábel – slúži na prepojenie medzi stojanmi, patch panelmi a modulmi MPO-LC. Na začatie alebo ukončenie optického prepojenia z vysielača a do vysielača sa používa typ prepojovacieho kábla. Ich kombinácia sa používa na pripojenie rôznych typov vysielačov, pričom každý z nich má špecifický dizajn a polohu Tx a Rx kanálov. Pre správnu funkčnosť sa musia používať určené typy káblov a prepojovacích káblov, ako je definované v norme TIA 568.3-D a uvedené na obrázku 2.
V prvých troch riadkoch sú uvedené označenia káblov poľa a prepojovacích káblov s 12-vláknovými konektormi MPO a ďalšie tri riadky sú venované káblom poľa a prepojovacím káblom na jednom konci s 24-vláknovými konektormi MPO a na druhom konci s dvoma 12-vláknovými konektormi MPO. Posledné tri riadky opisujú označenia, pri ktorých sa na oboch koncoch káblov poľa alebo prepojovacích káblov používajú konektory MPO s 24 vláknami. Zatiaľ čo v prípade systémov založených na 12F (používaných pre aplikácie 10G) existuje jasné prepojenie medzi známymi spôsobmi pripojenia A, B, C a novými označeniami Typ-A: 1-1, Typ-B: 1-1 a Typ-C: 1-1, pri použití 24-vláknových konektorov MPO sa to začína komplikovať. V tejto bielej knihe sa ďalej zameriame na polia a prepojovacie káble s 24-vláknovými konektormi MPO na oboch koncoch.
Neporiadok v názvosloví
Konektory MPO s 24 vláknami sú známe a používané už mnoho rokov, ale ako už bolo spomenuté, kvôli chýbajúcej norme popisujúcej typy káblov a spôsoby pripojenia si spoločnosti vymysleli vlastné normy. Používali rôzne názvy, napríklad priamy, krížový, vertikálne krížený a horizontálne priamy, alebo jednoducho používali označenia ako typ A, B, C, Z, Y, X atď… Žiadny z týchto názvov alebo označení nebol pre zákazníkov dostatočne zrozumiteľný a vzniklo veľa nejasností.
Pred vydaním normy TIA 568.3-D spoločnosť Sylex použila logiku pripojenia z 12-vláknových konektorov MPO a aplikovala ju na 24-vláknové konektory MPO. Ako príklad si zoberme prepojovací kábel typu A 12F: vlákno z pozície ONE na blízkom konci je pripojené do pozície ONE na vzdialenom konci. Spoločnosť Sylex použila túto logiku aj na 24-vlákna MPO, takže vlákno z pozície ONE na blízkom konci (horný riadok) bolo pripojené k pozícii ONE na vzdialenom konci (horný riadok); všetky ostatné vlákna boli pripojené rovnakým spôsobom – až po vlákno z pozície 24 na blízkom konci (spodný riadok), ktoré bolo pripojené k pozícii 24 na vzdialenom konci (spodný riadok). Spoločnosť Sylex toto spojenie pomenovala Typ A pre sieťové káble a prepojovacie káble s 24-vláknovými konektormi MPO.
Na správne prepojenie rozhraní CXP/CFP/CPAK spoločnosť Sylex predstavila prepojovací kábel typu X , v rámci ktorého je horný rad na blízkom konci prepojený so spodným radom na vzdialenom konci (pozícia 1 je prepojená s pozíciou 13, pozícia 12 s pozíciou 24).
Nová definícia normy TIA 568.3-D pre káble a prepojovacie káble s 24-vláknovými konektormi MPO je podrobne znázornená na obrázkoch 3, 4 a 5. Ako vidíte, Typ A:2-2 sa nehodí pre Sylex Typ A, ale pre Sylex Typ X. Sylex Typ A pre 24-vláknové polia MPO a prepojovacie káble nie je zahrnutý ani v norme TIA 568.3-D.
Na záver môžeme povedať, že aby sa predišlo problémom s pripojením výrobkov založených na 24-vláknových konektoroch MPO, spoločnosti by sa mali buď riadiť normou TIA 568.3-D, alebo jasne definovať schému zapojenia na výkrese. Metódy polarizácie Sylex pre 12- alebo 24-vláknové zostavy MTP® nájdete na https://www.sylex.sk/documents/technical-support-documents.html
Metódy pripojenia vs. protokoly
Norma TIA 568.3-D definuje okrem rôznych typov prepojovacích káblov aj rôzne metódy pripojenia (polarizácie), ktoré ukazujú kombináciu prepojovacích káblov, káblov a adaptérov na vytvorenie spojenia medzi vysielačmi. Označenie spôsobov pripojenia sa riadi rovnakým prístupom ako v prípade typov šnúr: Na prvý pohľad to vyzerá jasne, ale v prípade, že sa vyberú 24-vláknové konektory MPO, je tu skrytý potenciálny problém.
Hlavným problémom je pochopiť, ktoré kanály Tx a Rx v rámci vysielačov by mali byť prepojené. Ako je znázornené na obrázku 6, typický 24F transceiver má všetky Rx kanály v hornom riadku a všetky Tx kanály v dolnom riadku.
Číslovanie kanálov je sprava doľava. To sa riadi pravidlom číslovania konektora MPO/MTP. Pri pohľade na prednú stranu konektora MPO s kľúčom hore je pozícia TOP LEFT označená ako č. 1. (pozri obrázok 1) Po otočení prednej strany konektora smerom k adaptéru v transceiveri sa pozícia č. 1 konektora zhoduje s pozíciou (vlákna) č. 1 transceivera.
Prepojenie vysielačov sa riadi základným princípom: prepojiť kanál Tx0 na blízkom konci s kanálom Rx0 na vzdialenom konci. Príklad dvojbodového pripojenia pre vysielače 24F je na obrázku 7, kde je Tx0 – pozícia č. 13 na blízkom konci pripojená k Rx0 – pozícii č. 1 na vzdialenom konci pomocou patch kábla typu A:2-2.
V prílohe C normy TIA 568.3-D je však definovanámetóda pripojenia “”A””, ktorá spája dve rôzne pozície/porty vlákien: Tx0 – pozícia 13 na blízkom konci s Rx11 – pozícia 12 na vzdialenom konci.
Pre porovnanie:
Pripojenie definované podľa normy TIA: Tx0 -> Rx11
Pripojenie založené na základnom princípe: Tx0 -> Rx0
Použitie ďalších dvoch metód pripojenia opísaných v TIA 568.3-D, metódy pripojenia B a C, bude mať za následok rovnakú situáciu – Tx0 na pozícii 13 na blízkom konci je prepojený s Rx11 na pozícii 12 na vzdialenom konci.
Tento rozdiel môže viesť k vážnym problémom pri definovaní káblov a prepojovacích káblov, ktoré sa majú použiť v plánovanej inštalácii, pretože protokoly ETHERNET a INFINIBAND fungujú odlišne, pokiaľ ide o smerovanie signálu.
V prípade protokolu Ethernet má mapovanie signálu určitú inteligenciu, ktorá zabezpečuje, že signál vysielaný z blízkeho konca bude správne prijatý na vzdialenom konci. V praxi stačí nastaviť iba krížové spojenie medzi horným (Rx) a dolným (Tx) radom vysielačov. Keď sa signál fyzicky prepne z TOP na BOTTOM a naopak, inteligencia spojenia prevezme správne smerovanie z Tx0 na Rx0.
Na druhej strane, protokol INFINIBAND takúto inteligenciu nemá a mapovanie sa musí vykonávať priamo na úrovni hardvéru. To znamená, že medzi Tx0 a Rx0 by sa malo vytvoriť skutočné fyzické spojenie.
Z tejto skutočnosti vyplýva záver, že v prípade systémov založených na sieti Ethernet možno použiť ktorúkoľvek z metód pripojenia definovaných v norme TIA 568.3-D, zatiaľ čo v prípade systémov Infiniband Tx0 až Rx0 musia byť kanály fyzicky prepojené – pozri obrázok 7.
Na základe tohto zistenia je oveľa bezpečnejšie zvoliť metódu pripojenia podľa obrázku 7, pretože nie v každom prípade je známe, či sa v reálne fungujúcej službe používa Ethernet alebo Infiniband.
Okrem toho vytvorenie typického dvojbodového spojenia definovaného podľa TIA (obrázok 8) vyžaduje:
- dva kusy šnúr typu A:2-2
- jeden kus kábla typu B:2-2
- dva kusy adaptérov typu A
Vytvorenie rovnakého spojenia na základe základného princípu (fyzické spojenie z Tx0 do Rx0) vyžaduje:
- tri kusy šnúr typu A:2-2
- dva kusy adaptérov typu A
Je zrejmé, že druhá možnosť je vhodnejšia z hľadiska inventarizácie a plánovania.
Matice a skrutky
- Vždy kontaktujte dodávateľa postroja a dohodnite sa na:
- terminológia používaná pre káble poľa
- terminológia používaná pre adaptéry
- terminológiu spôsobov zapojenia a pripojenia
- Majte na pamäti celú trasu optických vlákien od vysielača k prijímaču:
- prepojovacie káble
- Moduly PnP a ich vnútorná konektivita
- prepojovacie káble a káble poľa
- produkty fanout / hydra
- adaptéry – kláves hore / kláves dole alebo kláves hore / kláves hore
- Pohlavie konektora MPO
- Uvedomte si rozdiel v multimódovom a jednovidovom pripojení. Jednovidový konektor MPO (leštený pod uhlom) možno použiť len s adaptérmi Key UP / Key Down
- Zvážte potenciálny prechod na siete novej generácie
- Nezabudnite na odlišné prístupy pre siete Ethernet a Infiniband
Najlepšie je konzultovať s nami všetky podrobnosti o vašej sieti a my vám odporučíme kompletné riešenie, ktoré je ľahko nasaditeľné a odolné voči budúcnosti.
Príloha
Krížová tabuľka medzi prepojovacími káblami Sylex a TIA 568.3-D a typmi prepojovacích káblov.
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.
Array cable type and array patch cord type harnesses are terminated on both ends by MPO connectors. The difference is only in the usage within an optical channel. An array cable is used as a backbone cable – used for connection between racks, patch panels and MPO-LC modules. An array patch cord type is used to start or end an optical patch from and to the transceivers. A combination of them is used to connect different types of transceivers, where each of them has a specific design and position of Tx and Rx channels. For proper functionality, designated types of array cables and patch cords have to be used as defined in TIA 568.3-D and listed in Figure 2.
The first three rows show designations for array cables and patch cords with MPO 12-fibre connectors, and the next three rows are dedicated to array cables and patch cords on one end with MPO 24-fibre connectors, and on the other end with two MPO 12-fibre connectors. The last three rows describe designations where MPO connectors with 24-fibres are used on both ends of the array cables or patch cords. While in the case of 12F based systems (used for 10G applications) , there is a clear link between the well-known connectivity methods A, B, C and new designations Type-A: 1-1, Type-B: 1-1 and Type-C: 1-1, it starts to get more complicated when MPO 24-fibre connectors are used. In this white paper we will focus further on arrays and patch cords with MPO 24-fibre connectors on both ends.
Nomenclature mess
MPO connectors with 24 fibres have been known and used for many years, but as mentioned previously, due to the lack of a standard describing types of cables and connectivity methods, companies invented their own standards. They used different names like Straight, Cross, Vertically crossed and Horizontally straight, or they just simply used designations like Type A, B, C, Z, Y, X, etc… None of these names or designations was clear enough for customers and a great deal of confusion was created.
Before the release of the TIA 568.3-D standard, Sylex used the connection logic from 12-fibre MPO connectors and applied it to 24-fibre MPO connectors. As an example, let’s take the 12F Type A patch cord: a fibre from position ONE on the near end is connected to position ONE on the far end. Sylex also applied this logic to MPO 24-fibres, so a fibre from position ONE on the near end (top row) was connected to position ONE on the far end (top row); all other fibres were connected in the same way – up to the position 24 fibre on the near end (bottom row), which was connected to position 24 on the far end (bottom row). Sylex named this connection Type A for array cables and patch cords with 24-fibre MPO connectors.
To properly interconnect the CXP/CFP/CPAK interfaces, Sylex introduced the Type X patch cord, within which the top row on the near end is connected to the bottom row on the far end (position 1 is connected to position 13, position 12 to position 24).
The new TIA 568.3-D standard definition for array cables and patch cords with MPO 24-fibre connectors is shown in detail in Figures 3, 4 and 5. As you can see, Type-A:2-2 does not fit to Sylex Type A, but to Sylex Type X. Sylex Type A for MPO 24-fibre arrays and patch cords is even not covered in TIA 568.3-D.
As a conclusion, we can say that in order to prevent any connectivity issues with products based on MPO 24-fibre connectors, companies should either refer to the TIA 568.3-D standard or clearly define a wiring diagram on a drawing. Sylex polarity methods, either for 12- or 24-fibre MTP® assemblies, can be found at https://www.sylex.sk/documents/technical-support-documents.html
Connectivity methods vs. protocols
Besides different array and patch cord cable types, the TIA 568.3-D standard also defines the different connectivity methods (polarities), which show a combination of array patch cords, array cables and adapters to create a connection between transceivers. The designation of the connectivity methods follows the same approach as in the case of types of array cords: A, B and C. At first sight it looks clear, but there is hidden a potential problem in case MPO 24-fibre connectors are chosen.
The main problem is in understanding which Tx and Rx channels within the transceivers should be interconnected. As shown in Figure 6, the typical 24F transceiver has all the Rx channels in the TOP row and all the Tx channels in the BOTTOM one.
The numbering of the channels is from RIGHT to LEFT. This follows the numbering rule of the MPO / MTP connector. Looking at the front face of the MPO connector with its key up, the TOP LEFT position is marked as No.1. (see Figure 1) Once the connector’s front face is turned towards the adapter in the transceiver, position No.1 of the connector matches the position (fibre) No.1 of the transceiver.
The transceivers’ interconnection follows a fundamental principle: to connect channel Tx0 on the near end to channel Rx0 on the far end. An example of a two-point connection for the 24F transceivers is visible in Figure 7, where Tx0 – position No.13 on the near end is connected to Rx0 – position No.1 on the far end, using a Type A:2-2 patch cord.
However, in Annex C the TIA 568.3-D standard defines connectivity method ““A””, which links two different fibre positions /ports together: Tx0 – position 13 on the near end with Rx11 – position 12 on the far end.
To compare:
TIA standard defined connection: Tx0 -> Rx11
Fundamental principle based connection: Tx0 -> Rx0
Using two other connectivity methods described in TIA 568.3-D, connectivity method B and C, will result in the same situation – Tx0 in position 13 on the near end is interconnected with Rx11 in position 12 on the far end.
This difference can lead to serious issues during the definition of the array cables and patch cords that should be used in the planned installation, as ETHERNET and INFINIBAND protocols work differently as regards signal routing.
In the case of Ethernet protocol, the signal mapping has a kind of intelligence which ensures that the signal transmitted from the near end will be properly received on the far end. In practice it is sufficient to set up only a cross connection between the TOP (Rx) and BOTTOM (Tx) rows of the transceivers. Once the signal is physically switched from TOP to BOTTOM and vice versa, the link intelligence takes over the proper routing from Tx0 to Rx0.
On the other hand, the INFINIBAND protocol does not have this kind of intelligence and the mapping has to be done directly on the hardware level. It means a real physical connection should be created between Tx0 and Rx0.
This fact implies the conclusion that in the case of Ethernet based systems, any of the TIA 568.3-D defined connectivity methods can be used, while for Infiniband Tx0 to Rx0, channels have to be physically connected – see Figure 7.
Based on this observation, it is much safer to choose the connectivity method according Figure 7 as it is not known in every instance whether Ethernet or Infiniband is used in the real running service.
On top of that, establishing a typical 2-point connection defined by TIA (Figure 8) requires the following:
- two pieces of Type-A:2-2 array cords
- one piece of Type-B:2-2 array cord
- two pieces of Type-A adapters
Establishing the same connection based on fundamental principle (physical connection from Tx0 to Rx0) requires:
- three pieces of Type-A:2-2 array cords
- two pieces of Type-A adapters
It is obvious that the second option is more suitable from the inventory and planning point of view.
Nuts and bolts
- Always contact the harness supplier and agree on:
- the terminology used for array cables
- the terminology used for the adapters
- the terminology of wiring and connectivity methods
- Have in mind the complete fibre path from the transmitter to the receiver:
- patch cables
- PnP modules and their inside connectivity
- array patch cords and array cables
- fanout / hydra products
- adapters – Key Up / Key Down or Key Up / Key Up
- MPO connector genders
- Be aware of difference in multimode and singlemode connectivity. Singlemode MPO connector (angle-polished) can be used only with the Key UP / Key Down adapters
- Consider the potential migration to next-generation networks
- Keep in mind the different approaches for Ethernet and Infiniband
The best way is to consult all details of your network with us and we will recommend a complete solution for you which is both easily deployable and futureproof.
Annex
Cross table between Sylex and TIA 568.3-D array patch cords and array cable types.
Eduard Koza – R&D Manager – Contact
Eduard Koza is R&D manager at Sylex. He started as a project engineer for high-performance copper harnesses. In 2000, he widened his activities to passive fiber optic interconnection products and fiber optic sensing systems. At the beginning of this period, he mainly led multiple technology transfers and covered the implementation of new products into the company portfolio.
Later, he held the role of Engineering manager in the company and headed the technology and engineering activities responsible for transferring customer ideas to the final products. His current position covers the management of newly introduced technical solutions, utilizing his consultancy skills related to customized fiber optic interconnection products.
