应用分享丨MPO连接器检查解决方案：数据中心管理与维护利器

4/12/2024，光纤在线讯，随着数字化转型的加速和新技术的广泛应用，全球数据中心IP流量和带宽需求呈现出爆发式的增长态势，为行业带来了前所未有的机遇与挑战。在云计算、大数据分析和人工智能等新技术的推动下，企业对数据存储和处理能力的需求不断攀升。

然而，网络带宽需求的急剧增长使得网络设施承受着巨大的压力，数据中心管理人员需要不断升级和优化网络设备，这包括提高端口密度、支持更高的通道速度（如200G、400G甚至更高），以及实现更低的延迟。此外，IT网络管理员和运营商还需密切关注客户需求，因为客户对网络宕机的容忍度极低。据庞曼研究所数据显示，数据中心停机成本持续上升，这进一步加剧了网络稳定性和可靠性的重要性。

为应对这些挑战，多光纤推入式（MPO）连接器凭借其独特的优势成为数据中心基础设施的优选方案。然而，我们也需要认识到MPO连接器存在的潜在网络故障风险，需谨慎应对。

为何采用 MPO 连接？

迄今为止，MPO 连接器是唯一能够支持从 40G 到 400G 的所有 TIA 和 IEEE 标准的连接器解决方案，同时还能够满足数据中心对高光纤密度的重要需求。MPO 连接的其他优势包括：
① 支持双工 LC-MPO 和并行光学 MPO-MPO 应用。
② 具备可扩展性，能够为所有新兴高速网络提供服务。
③ 兼容多种光纤几何结构（如SMF、OM2、OM3、OM4 和 OM5）以及波分复用(WDM)技术。
④ 优化配线架和机架空间布局，防止拥挤，提升空气流通和冷却效率。
⑤ 减少与单光纤安装以及移动、添加和更改 (MAC) 相关的时间和人工成本。

在实际应用中，当互联距离在150米（约500英尺）或更短时，多模光纤通常会替代单模光纤，特别是在配线架和机架内需要放置大量端口和数千个光纤链路和连接器的区域。在主机代管设施和多租户楼宇中，MPO中继和交叉连接也常用于设施远端的两个会客室，这些区域是数据中心与多个电信运营商/服务提供商连接的枢纽，随后直接连通客户套房。

当今不断发展的数据中心需要快速、简便和高效的解决方案。在 EXFO 推出新型（无扫描旋钮）自动多光纤连接器检测解决方案之前，MPO检测主要依赖手动操作，不仅过程繁琐、耗时，而且容易出错，或者通常根本不进行检测。通过探究 MPO 连接的原因、潜在连接器故障的原因以及这种多光纤检测工具的多功能特性，网络管理员能够确保其数据中心的连接基础设施运行正常，实现零停机时间性能。

传统多光纤检测的问题

具有讽刺意味的是，MPO连接器虽然能在与单光纤连接器相同的空间内安装多达12、24甚至32根光纤，但这种能力同时也带来了不小的困扰。业界普遍认同，连接器污染和损坏是导致光纤网络故障的主要根源，下图中著名的 NTT Advanced Technology 研究证实了这一点。微小的灰尘、污垢、颗粒，甚至是在连接器操作过程中不经意间留下的指尖油污，都可能对连接器造成污染，进而严重损害连接器端面和光纤，阻碍其正常配接。这种物理连接不良不仅会导致高误码率，还可能引发潜在的数据包丢失和延迟，最终造成严重的停机事故和网络故障。


光纤网络停机和故障的主要原因（Source: NTT Advanced Technology Study）

基本上，最流行的MPO连接器可以分为两种光纤排MT插芯配置：
① 12芯排（1x12总共12根光纤和2x12总共24根光纤）
② 16芯排（1x16总共16根光纤和2x16总共32根光纤）；32芯MPO支持IEEE当前的400G标准。

在这些MPO连接器配置中，遭遇连接器故障的几率高达12至32倍，这无疑会大幅加剧严重停机或网络故障的风险。

为确保多光纤连接器的性能稳定，必须对所有连接器端面以及阵列中的每一根光纤（包括未使用的光纤）进行全面检查。正如图所示，MPO连接器中的光纤间距仅有几微米，这就要求检查精度必须达到微米级别。遗憾的是，传统的检查工具通过旋钮扫描连接器的方式，往往无法达到这样的精度标准，这让技术和安装人员对手动扫描每根光纤的耗时和已经容易出错的过程感到沮丧。而且在许多数据中心已经拥挤不堪的面板前，技术人员往往难以找到足够的空间来操作扫描旋钮。


12芯和24芯的MPO连接器，光纤之间的间距非常紧密

在实践中，EXFO发现技术和安装人员经常会跳过耗时、繁琐和不可靠的传统MPO检测流程，直接进行链路损耗测试，并假设只要插入损耗结果良好且在损耗预算范围内，则无需检查。

然而，这种简化操作的方法存在一定风险。由于链路损耗预算相对有限，并且MPO连接器具有"push on"功能，它们对不良反射的敏感度较高。特别是在10G以上的速率下，MPO连接器更容易出现故障。在下文所示的单模光纤示例中，技术人员在操作连接器时手指上的油污染导致回波损耗发生显著变化（在10G时从10dB增加到12dB）。虽然油污染在10G时不会产生气隙，因此不会影响插入损耗，但在25G速率下，这种回波损耗的增加足以导致严重的网络故障，因为它会显著降低比特误码率测试（BERT）的性能。


清洁与油污连接器的回波损耗（回波损耗平均相差10dB-12dB）

值得注意的是，对MPO连接器进行正确的检查能够生成连接器端面和所有光纤的清晰图像，这使得技术人员能够准确识别出传统插入损耗测试中可能遗漏的问题，无论是污垢还是损伤。

一些技术人员已经养成了在没有先进行检查的情况下系统地清洁每个连接器的习惯，即使该连接器可能并不需要清洁。通过先进行检查，可以节省数千美元的清洁用品开支。例如，若按每次清洁器点击$0.50来计算，系统清洁10,000个连接器将产生高达$5,000的额外成本。此外，不同的污染物可能需要使用特定的清洁方法，如溶剂等。但重要的是，损坏的连接器无法通过清洁来修复，清洁仅能保证其表面清洁，而非功能正常。检查是确保良好连接器质量的关键步骤。

 MPO和所有连接器的最佳实践程序如下：
① 首先，进行检查以识别是否存在污染物或损坏。
② 若发现有污垢或污染物，应使用制造商的清洁产品和流程彻底清洁连接器。
③ 再次进行检查，重复以上过程，直至连接器（包括所有光纤和端面）完全清洁。
④ 根据您的特定应用程序恢复链路损耗测试或其他测试。

过去，MPO连接器的最佳实践程序往往复杂、耗时且易出错。然而，EXFO推出的新型自动多光纤连接器检查解决方案彻底改变了这一现状，为技术人员提供了更为高效、准确的检查手段。

现在可以进行自动多光纤检测

通过与数据中心客户密切合作并倾听他们的需求，EXFO推出了自动多光纤连接器检查头，从而解决了传统多光纤连接器检查所面临的诸多限制。


FIP-500 - 光纤端面检测器

这种多光纤解决方案具有诸多令人瞩目的功能和优点，能够显著提升光纤检测的效率和准确性。以下是详细的功能和优点介绍：
1、可迅速检测：对于MPO-12连接器，可在10秒内完成从连接到分析的整个过程（业内最快）。

2、更好成像质量：通过定制专门大型透镜，提供更好的检测图像质量。


3、最佳分辨率 ：2 CMOS 检测器, 大镜头孔径（500W像素，1/2.5英寸大底），感光能力强。


4、2个405nm处的紫光LED：通过配合改进的照明技术，提供更好的视野和对比度。


5、窄Key设计：兼容key在中间的MPO-12连接器及其变体与KEY在边上的MPO-16连接器及变体。


6、面向未来的MPO检测：兼容MPO-12、MPO-16、MPO-24多种连接器，支持自定义编辑纤芯，最多可检测4排，每排8/12/16个纤芯 。为未来可能的新MPO连接器测试提供保障。


7、零按钮检测：使用自动重置功能，实现 100%自动的检测——从插入连接器到保存数据（自动检测、自动调节亮度、自动对焦、自动对中图像、自动抓图、自动分析、自动保存结果和自动重置) 。


8、SmarTips：只需用适配头清扫FIP-500识别区，通过nfc识别适配头类型，自动切换被检测连接器类型&阈值。防止一线工作人员选择错误单纤/多纤、单模/多模等设置，使光纤检测更容易！


9、快速连接的适配头与优秀防呆设计：只需转动四分之一圈便可以更换适配头，如果需要，可单手完成适配头更换工作。提供多种适配头，适用于单纤芯和多纤芯连接器（如LC、 SC、 ST、 OptiTap?、 OptiTip?、 MPO）。


10、触屏易操作：配备智能手机级2.4英寸彩色触摸屏，提供直观GUI，支持蓝牙、WIFI，通过移动设备提供PDF报告。

11、持久无间断测试：
电池寿命长：FIP-500采用锂聚合物可充电电池，足够支持一整天的不间断使用。
提供高存储容量 ：本地可存储多达2000条MPO测试结果或10000条单纤芯测试结果，无需停止和卸 载结果。提供蓝牙连接，确保可以轻松共享结果。

12、现场易用性：
集成闪光灯：可照亮被检测端口。
增加覆盖距离：FIP-500被设计成覆盖更长的距离并具备更好的处理能力，便于在光纤密集的环境里或在电信信号发射塔上开展检测。

MPO或MTP连接器一直是数据中心管理人员的好朋友，因为它们节省了机架空间并符合40/400G迁移规范。如今，由于每次进行多光纤连接器检查时都能最大限度地减少令人担忧的停机时间或网络故障的可能性，它们很可能也会成为安装人员和技术人员的亲密伙伴。这一创新的多光纤解决方案不仅提升了检测效率，还确保了光纤网络的稳定性和可靠性，为数据中心的高效运行提供了有力保障。