MPO/MTP ファイバー: 次のデータセンター構築の前に必要な本当の話

昨年の 11 月、フェニックスの顧客から電話がありました。彼らは、6 か月の計画、美しいケーブル管理、すべての色分けを経て、100G スパイン-リーフ ビルドアウト-を完成させたところです。-アップリンクの半分はネゴシエートできません。

誰かがタイプ A のデザインを求めてタイプ B のトランクの箱を盗んだことが判明しました。箱は同じに見えました。品番が一桁違いました。

4時間のトラブルシューティング。主任エンジニアのための午前 6 時のフライト。最終的な損害: 緊急作業員として 14,200 ドル、さらに直前の航空券代として 1,847 ドル。-。請求書のスクリーンショットがまだどこかに残っています。

だからこそ私はこれを書いています。 MPO/MTP ファイバーはロケット科学ではありませんが、注意を払わないと詳細に理解できなくなります。ペナルティはポート数に応じて変化します。-LC パッチを 1 つ失敗すると、リンクが 1 つ失われます。 1 つの MTP トランクを台無しにすると、12 個のトランクが失われます。

MPO 対 MTP: この混乱を解消しましょう

この質問は常に受けます。 「MTPは単に高価なMPOなのでしょうか？」

ある意味。しかし、それはレクサスがただの高価なトヨタなのかと問うようなものです。技術的にはイエスですが、実質的にはノーです。

MPO はコネクタ規格です。 IEC 61754-7、TIA-604-5 - 通常のアルファベットのスープ。フェルール金型を備えている工場であれば、MPO コネクタを打ち抜くことができます。

MTPは米国Conec社のブランドです。彼らはマルチ-ファイバー プッシュオン-形式を発明し、その後数十年をかけて改良しました。同じ設置面積、より厳しい公差、より優れた素材。

ほとんどの比較表ではここが見逃されています。プラスチック製クランプと金属製クランプの議論は忘れてください。{0}}それは気を散らすものです。

楕円形のガイドピンがボールゲームのすべてです。

標準MPOは丸型ガイドピンを使用しています。 2 つのコネクタを嵌合すると、丸いピンが位置合わせスリーブ内でわずかにぐらつくことがあります。-おそらくここでは 1 ミクロン、あそこでは 1 ミクロンです。大したことはないようです。しかし、これを 200 回繰り返すと、摩耗パターンが不均一になります。外側のファイバーの位置がずれ始めます。挿入損失が徐々に増加します。

MTPの楕円ピン？彼らは自己中心的です。-毎回。差し込むと違いを感じることができます。-ピンを固定すると明確なカチッという音がしますが、安価な MPO では漠然としたどろどろ感が生じます。

私たちは昨年、6 つの異なるコネクタ サンプルに対して 437 回の嵌合サイクルという拷問テストを実施しました。サイクル 300 までに、2 つの汎用 MPO が位置 1 と 12 で 0.15 dB の低下を示しました。MTP は?サイクル 400 までのフラット ライン。

この 0.15 dB は、マージンがゼロの 400G リンクに 3 つの嵌合点を積み重ねるまでは、それほど恐ろしいものではありません。

これらの中に何が入っているのか

内臓を理解しておくと、物が壊れたときに役立つので、簡単な解剖学のレッスン。

フェルール

約 1 ミクロンの精度で 12 個の穴が開けられた小さなセラミック レンガを想像してください。人間の髪の毛の幅は70ミクロンです。髪の毛の 70 分の 1 の話です。

MTP コネクタでは、フェルールはスプリング上で浮きます。なぜ？ 2 つのコネクタを押し合わせると、完全に位置が揃うことはありません。フロートによりフェルールが微調整できるため、接触圧力が均一に分散され、角を削って消し去るのではありません。-

このスプリング機構は、MTP コネクタを嵌合する際に強く握ってはいけない理由でもあります。{0}技術者が、ラグナットを締めるかのように、それらを筋肉で組み立てているのを見てきました。フロートの重要な点は、コネクタが独自の位置合わせを見つけられるようにすることです。カチッと音がするまで押し込むだけです。終わり。

ガイドピン

楕円形のデザインについてはすでに暴言を吐いています。ピン自体は硬化合金です。-数千回の挿入にもマッシュルーム状になることなく耐えられます。

オスコネクタにはピンが付いています。メスコネクタには穴があります。当たり前のことのように聞こえますが、私は人々が午前 2 時に暗いキャビネットの中でオスとオスの交尾を試みているのを見てきました。-機能しません。どうやって知っているのか聞いてください。

住宅

標準の MTP ハウジングは一体型です。-ピース-極性と性別は工場で設定されています。注文を間違えました。ケーブルを返品するか、アダプター パネルを購入することになります。

データシートでは分からないことがあります。-気候-が管理されていないエッジ サイトや産業環境では、安価な MPO プラスチック ハウジングは数年後には脆くなります。当社のストレス テスト ラボでは、極端な熱サイクル下で純正の MTP ハウジングと一般的な模造品を比較しました。多くのメーカーは、筐体の金型に過剰なリサイクル材料を混合することでコストを削減しています。-これにより、肉眼では見えない分子鎖の劣化が発生します。しかし、熱サイクル試験(-40度から+75度)後は、ラッチ疲労耐性は40%以上低下します。当社は顧客から返品された「分解した」コネクタを受け取りましたが、分解分析では古典的な材料の脆化が一貫して示されています。だからこそ、当社は高スペックのバージン ポリエーテルイミド (PEI) 樹脂のみを使用することにこだわっています。紙に換算するとコストは高くなりますが、データセンターに 10 年設置された後でも、コネクタが同じカチッという音で嵌合することが保証されます。

MTP PRO は構成の問題を解決します (詳細は後ほど) が、現時点では、注文する前に仕様を 3 回確認してください。- 400 ドルのトランク ケーブルの RMA プロセスには 3 週間かかります。

極性。ここに注意してください。

私がこれまでに行った MPO のトラブルシューティング コールのおそらく 60% は極性エラーによるものであるため、このセクションにはあまりにも多くの時間を費やすつもりです。退屈だよ。面倒だ。そして、それを無視すると、木曜日の夜は完全に台無しになります。

二重ファイバーはシンプルです。送信から受信、受信から送信。幼児でも理解できるでしょう。

1 つのコネクタに 12 本のファイバー?どのポジションも重要です。メーカーがこれらのケーブルを配線する方法は 3 つあります。-3-

タイプA

一方の端でキーを押し、もう一方の端でキーを押します。ケーブルは内部でファイバーアレイをミラーリングします。ポジション 1 はポジション 1 に戻りますが、物理的な反転により、ペアがデュプレックス ブレークアウト用に正しく整列することになります。

タイプB

両端がキーアップします。ケーブルは、1↔2、3↔4、5↔6 などの隣接するペアを交換します。 SR4 トランシーバーに共通。

タイプC

私は個人的に Type C が嫌いです。確かに標準には Type C が含まれています。しかし実際には？それは罠です。

タイプ C は、タイプ A のフリップに加えてペア フリップを行います。これが正しく使用されているのを見たことがあったのは、非常に特殊なレガシー Cisco 構成の場合であり、そのときでさえ、それをインストールした技術者はドキュメントを残していませんでした。私たちは極性マップのリバース エンジニアリングに 2 日間を費やしました。-

私のアドバイス: 既存の Type C インフラストラクチャと一致しない限り、それは存在しないものとして考えてください。よく眠れるようになります。

これが実生活でなぜ重要なのか

一般的なスパイン-リーフのパスは次のとおりです。

スパイン スイッチ → タイプ B トランク → MTP パッチ パネル → タイプ A パッチ → リーフ スイッチ

すべてが機能します。ここで、誰かが-おそらく請負業者、おそらくは急遽夜勤の技術者--でタイプ B のトランクをタイプ A に交換したと想像してください。箱は似ていました。ラベルは小さかったです。

何が起こるのですか？部分的な接続。繊維1〜2が機能します。繊維 3 ～ 4 はそうではありません。繊維5〜6が機能します。等々。

この症状は、不良トランシーバーとまったく同じです。またはコネクタが汚れています。あるいはファイバーの断線。誰かが最終的に極性マッパーを破って本当の問題を発見するまで、幽霊を追いかけて何時間も無駄にすることになります。

メーカーとして最も怖いのは複雑な配線計画ではなく、-「隠れた製造エラー」です。私たちは 10 年以上にわたる製造経験の中で、組み立てプロセスに適切な管理が欠けている場合に何が起こるかを見てきました。{2}最も一般的な故障モードは何ですか?終端中のファイバ リボンの回転による極性エラー。自動検証がないと、疲れた作業者がうっかりリボンを 180 度回転してしまう可能性があります。{6}この間違いは肉眼では見えませんが、リンクに壊滅的な影響を及ぼします。業界の障害分析レポートによると、これは確実な対策が講じられていない施設からのケーブルの約 1% を占めています。当社の生産ラインでは、完全に自動化された極性テストが実施されています。{10}すべてのケーブルは出荷前に固有の極性フィンガープリントを生成します。極性管理は設置者の運に依存すべきではありません。物理的なフールプルーフと自動検査を通じて工場でロックダウンする必要があります。

この悪夢の後、私たちは厳しいルールを設けました。大規模な導入では、トレイに入れる前にケーブルの 5% をランダムに抜き取りテストします。{0}ステッカーではなく、実際のファイバーマッピングを確認してください。ラベルを決して信用しないでください。

修正

書類。すべて。

1 本のケーブルを配線する前に、極性マップを作成します。スプレッドシート、Visio 図、ナプキンのスケッチ-気にしません。ただ書き留めてください：

どのタイプのケーブルをどこに接続するか

それぞれの端でキーがどの方向を向いているか

予想されるファイバー-対-のマッピングは何ですか

すべてのケーブルの両端に極性タイプのラベルを付けます。部品番号だけではなく-実際の極性も考慮します。私は色付きのテープを使用しています。A は青、B は黄色です。ローテクですが、うまくいきます。-

私が担当している顧客の 1 人は、ドキュメント データベースにリンクする QR コードを印刷しています。やりすぎ？多分。しかし、ここ3年間、極性事故は起きていません。

注: この 2 つのセグメント パスは、4×25G ブレークアウトの正しい極性を維持します。再計算せずにどちらかのケーブルを変更すると、真夜中にトラブルシューティングを行うことになります。

損失予算の計算

すべての光リンクには電力バジェットがあります。送信機は X dBm を出力します。受信機には少なくとも Y dBm が必要です。違いは、損失予算です。-これは、ファイバーの減衰、コネクタの損失、接続に費やす金額です。

10G では、損失バジェットは寛大でした。ガベージコネクタを使用してもまだ余裕があります。

100G では、計算はさらに厳しくなります。

400G では、ペニーを数える守銭奴のように 10 分の 1 dB を数えることになります。

100GBASE-SR4 の例

IEEE では、100 メートルの距離で OM4 を介した 100G SR4 の総チャネル損失が 1.9 dB とされています。

現実的なリンクを構築してみましょう。

100m OM4: 3.5 dB/km × 0.1 km=0.35 dB

2 つの MTP 嵌合 (スイッチ→パネル、パネル→パッチ)

一般的な MPO をそれぞれ 0.75 dB で使用する場合:

それはマージンではありません。それがテスト機器のエラーバーです。

端面にゴミが 1 つあるだけで、予算をオーバーしてしまいます。{0}}少し長いケーブルが 1 本あり、予算を超えています。金曜日の午後の工場勤務から来たコネクタが 1 つあり、予算を超えていました。

MTP Elite を使用した同じリンク (それぞれ 0.35 dB):

これで呼吸ができるようになりました。粉塵が発生します。温度がドリフトします。繊維は老化します。その 0.85 dB のマージンは現実世界を吸収します。

ロードトリップのたとえ

損失予算は、補充できないガソリンタンクで国境を越えて運転するようなものだと考えてください。{0}

一般的な MPO はタンクの半分から開始します。短期旅行ですか？大丈夫。しかし、フェニックスからデンバーまで行こうとすると、1マイルごとに汗をかきながら、ガソリンスタンドに向かってガソリンスタンドに向かって煙を吐きながら走ります。

MTP Elite はあなたを全力でスタートさせます。目的地は同じですが、工事中の渋滞に遭遇してもパニックに陥ることなく、迂回してエアコンを作動させることができます。

宛先 (データ速度) は変わりません。驚きに対する余裕はあります。

MTP エリートとスタンダード: プレミアムを支払うタイミング

US Conec は 2 つのグレードを販売しています。

標準MTP:最大0.50dBの挿入損失。通常は約 0.35 dB です。

MTPエリート：最大0.35dB。通常は 0.15 ～ 0.25 dB です。

Elite のコストは、ファイバー数とベンダーに応じて 15 ～ 30% 高くなります。価値がある？

私はこう考えます。

次の場合にエリートに進みます。

損失の計算では、すべてを合計した後のマージンは 0.5 dB 未満になります。

パス内に 3 つ以上の交点があります

現在 400G を使用中、または 3 年以内に使用する予定

ケーブルは 10 年間壁内に設置されるバックボーン インフラストラクチャです

次の場合は標準で問題ありません。

わずか 1 ～ 2 個の嵌合で 50m 未満のリンク

40G または 100G で快適なマージン

どうせ毎年交換するパッチコード-なぜ消耗品に高いお金を払うのでしょうか？

本当に予算が限られていますが、それが機能することを証明するために計算を行ってきました

私の一般的なルールは、トランクにはエリート、パッチにはスタンダードです。

これがロジックです。トランクは天井、床の下、壁を通り抜けます。彼らはそこに7-10年間滞在します。これはネットワークの基盤です。10 年間触れないインフラストラクチャの損失マージンを安くすることは絶対にできません。

製造精度の観点から見ると、エリート グレードとスタンダード グレードの差は紙の上の 0.1 dB だけではありません。エリート-グレードのコネクタを製造するには、端面の超-研磨-と、頂点オフセットなどの境界線の形状パラメータを持つフェルールの拒否が必要です。お客様への私の最終的な推奨事項: トランクはエリートでなければなりません。トランク コネクタがケーブル トレイに埋め込まれると、嵌合点が固定されます。パッチコードは流動的であり、常に交換されます。トランク フェルールの形状が完璧でない場合、パッチ コードがどれほど優れていても関係ありません。{10}物理的な接触圧力は常に不均一になります。動かない精密部品にお金をかけましょう。これは製造業において実際に意味のあるコスト哲学です。

パッチ？それらは消耗品です。運用技術者はそれらを引っ張ったり、ルートを変更したり、踏んだり、誤って椅子を転がしたりします。交換されるまでの平均寿命はおそらく6か月から1年です。最低限のトランクを運用しながら、エリート パッチに高額な費用を費やすのは逆行です。-基礎に亀裂が入っている間にドアノブを磨いているようなものです。

例外が 1 つあります。コロラド内のミートミー ルームを通じて相互接続している場合は、どこでもエリートになります。{0}ハンドオフ パネルの反対側でケーブルの品質を制御することはできません。

MTP PRO: 実際に機能するフィールド修理

従来の MTP では、工場で極性と性別が固定されていました。注文を間違えましたか？それを返却し、3週間待って、プロジェクトマネージャーにスケジュールが遅れた理由を説明してください。

MTP PROでは極性（タイプA ↔ タイプB）と性別（男性 ↔ 女性）をフィールドで変更できます。極性を決めるための特別な工具は必要ありません。-ハウジングを取り外すだけです。性別の交換にはピン抽出ツールが必要ですが、それでも 30 秒の作業です。

プレミアムは標準 MTP より 20 ～ 40% 高くなります。険しいようですね。

しかし、失敗した場合の計算をしてみましょう。-

すでにインストールされているものについて曖昧なまま大規模な導入を行っている場合、MTP PRO は、図面と一致しないものが最初に発生した時点で料金を支払うことになります。

コロケーション環境またはサードパーティが管理する環境の場合は、通常、お客様に MTP PRO を直接指定することをお勧めします。{0}相手の極性や性別を予測できない「ブラック ボックス」シナリオでは、PRO の現場で変更可能な機能は-便利なだけでなく、-保険にもなります。両端がオスであることが判明したために、お客様が 1 万件のファイバー プロジェクト全体を 1 週間で停止したのを目にしました。{6}メーカーとして、当社は設定権限を現場に戻すための PRO- シリーズ コネクタを製造しています。-初期段階のコミュニケーション ギャップによって引き起こされるサプライ チェーンのリスクを排除します。-

すべての変数を制御する小規模で十分に文書化されたビルドの場合は、-標準で大丈夫です。

MTP-16: 繊維の無駄をなくす

12 ファイバー MTP に関する秘密: 8 レーンのアプリケーションではファイバーの 3 分の 1 が無駄になります。

40G は 4 レーン (8 ファイバー) を使用します. 100G は 4 レーン (8 ファイバー) を使用します. 400G は 8 レーン (16 ファイバー) を使用します. 800G は 8 レーン (16 ファイバー) を使用します。

MTP-16 はこれを修正します。 16 本のファイバー、8 つのデュプレックス ペア、廃棄物ゼロ。

400G-SR8 および今後の 800G ウェーブでは、MTP-16 がネイティブ フォーム ファクタです。新しい AI トレーニング インフラストラクチャを構築している場合、-各ノード間に 400G または 800G を必要とする GPU クラスタは、今すぐ MTP-16 で標準化してください。コストの差はごくわずかであり、2 年間で 12 ファイバーのトランクを廃止することはありません。

先月、ハイパースケーラーの連絡先から聞いたところによると、彼らはすでにすべての新しいビルドに対して MTP-16 にコミットしているとのことです。ファイバー利用率の向上だけでも、ツールの変更が正当化されます。

終了-顔の検査: あなたを救う退屈な部分

あまり興味のないトピックなので短くします。しかし、それをスキップするために人々は2,000ドルのトランシーバーを燃やすのです。

MTP コネクタには、1 つのフェルールに 12、16、または 24 本のファイバがあります。 1 本のファイバ上の 1 つの汚染粒子がコネクタ全体をタンクします。汚染の確率は繊維数に応じて変化します。

IEC 61300-3-35 ではクリーンを定義しています。要約は次のとおりです。

そのコアゾーン-25ミクロンは残酷です。塵の粒子が 1 つ。 1つ。そして、400G リンクが CRC エラーをスローし始めます。

すべてのケーブルのコネクタごと、端ごとに 12+ 本のファイバーを手動で検査することはできません。自動 MTP プローブを入手します (4,000 ～ 8,000 ドル)。トランシーバーを交換した後ではなく、嵌合前に初めて汚染を発見すれば、元は取れます。

洗浄プロトコル:

1. まず検査してください。いつも。
2. 汚れた場合：乾拭きしてください。 80% の時間は機能します。
3. まだ汚れています: IPA ウェットクリーニング。
4. 嵌合前に再検査してください。{0}
5. ウェットクリーニング後に故障しましたか?コネクタが破損する可能性があります。無理強いしないでください。

初心者が間違っていることの 1 つは、ドライクリーニングよりもウェットクリーニングの方が常に徹底していると思っていることです。 MTP コネクタでは、これは大惨事が待っています。完全に蒸発しなかった IPA 残留物は、-ガイド ピンの穴に粘着性のあるマイクロ トラップ-を生成し、それらのトラップが最初よりも多くの塵を引き寄せます。

工場の 400 倍の顕微鏡では、「ウェット クリーニング」によって残された目に見えないキラー、つまり IPA 残留膜がよく観察されます。多くのお客様はボード クリーナーや高濃度アルコールを使用していますが、混合比が間違っていたり、蒸発が不完全だったりすると、液体の表面張力によって文字通り微粒子が MTP ガイドのピンホールに「ロック」されます。-そのため、一部のケーブルは、箱から取り出したばかりの状態では正常にテストできても、わずか数回の嵌合サイクル後にスパイク損失が発生することがあります。現場での推奨事項: 90% の場合はドライクリーニングで対応します。どうしても湿式洗浄が必要な場合は、残留物のない特殊な洗浄溶剤を使用し、その後高圧窒素パージを行ってください。-目標は、過剰な処理によってファイバー端面を化学的に劣化させずに、ファイバー端面の「初期の完全性」を維持することです。{9}}

私たちのルールは、必ず最初に乾拭きすることです。湿式クリーニングは、技術者の指からの皮脂や接着剤の残留物などの頑固な汚れのために取っておきます。{1}ウェットクリーニングを行った場合は、すぐに乾拭きを 2 回行ってください。 MTP は精密光学部品のようなものであり、より乾燥したものほど安全になります。

見落とされがちな詳細の 1 つは、ダスト キャップのデザインが人々が思っている以上に重要であるということです。キャップをしっかりと握りすぎると、技術者は取り外しの際にブーツを引っ張る必要があり、フェルール アセンブリにストレスがかかる可能性があります。ダスト キャップを設計する際、汚れからの保護と取り外しの容易さのバランスをとるようにグリップの張力を特別に設計しました。-取り扱い中に外れないよう十分にしっかりし、午前 2 時に暗いキャビネットで格闘しなくても済むように十分に緩めます。そのような小さなことはどのデータシートにも記載されていません。

意思決定の枠組み

これがチートシートです。ただし、アスタリスクを読んでください。-そこが本当の指針です。

アスタリスク:

⚠️ HVAC 機器またはコンプレッサーの近くにありますか?振動により時間の経過とともに接続が緩みます。たとえ損失の計算からジェネリックが問題ないとしても、MTP (金属クランプ) を使用してください。

⚠️ ラボ環境は常に再構成されますか?MTP PRO、極性が「わかっている」場合でも。計画は変更されます。頭痛の種を避けてください。

⚠️ 既存の汎用 MPO トランクに接続しますか?Elite パッチにお金を無駄にしないでください。{0}まずトランクをアップグレードしてください。チェーンの強さは最も弱いリンクと同じです。

⚠️ コロに会いましょう?{0}?どこにでもいるエリート。コロケーションについては次のとおりです。境界パネルの反対側にあるものを検査することはできません。高品質のジャンパーを使用しているのか、それとも調達部門が見つけた中で最も安価なものを使用しているのかわかりません。あなたがコントロールできるのは、接続のあなた側です。エンド側で Elite にすると、さらに 0.3 dB のマージンが構築されます。-リンクの半分が見えない「ブラック ボックス」環境では、そのマージンが緑色の点灯と黄色の点滅アラームの差になることがよくあります。

この範囲全体をカバーする MPO/MTP ファイバー トランク、カセット、ブレークアウト モジュールについては、詳細な仕様と在庫状況を次のページで確認できます。エボルックスカタログ。当社の光ファイバー コネクタ セクションには、MTP-12、MTP-16、および PRO バリアントが含まれており、すべてこのガイド全体で説明されている品質管理と検査プロトコルに従って製造されています。

MPO/MTP ファイバーは、次の 3 つのことを理解すれば、複雑ではありません。

コネクタの品質は速度に応じて変化します。40G はだらしなさを許します. 400G は許しません。

極性エラーは極性エラー以外はすべて同じように見えます。インストールする前に文書化します。

損失の予算は思っているよりも小さいです。計算してみましょう。近い場合は、コネクタの仕様をアップグレードしてください。

個人的な意見を 1 つ挙げると、バックボーン トランク上の MTP Elite は、ほとんどの場合、プレミアムの価値があります。データセンターの構築における合計コストの差は、一晩の緊急トラブルシューティングと比較した場合の四捨五入誤差です。

参考文献

1. US Conec MTP 仕様: https://www.usconec.com/
2. FS.com MTP コネクタ ガイド: https://www.fs.com/blog/a-mtp-connector-958.html の-総合-ガイド-
3. TIA-568.3-D: 光ファイバーケーブルコンポーネント標準
4. IEC 61754-7: MPO コネクタ ファミリの仕様
5. IEC 61300-3-35: 端面検査基準
6. IEEE 802.3bm/cm: 100G および 400G 光規格