Zentrales Koppelelement im Rechenzentrum Was sind MTP/MPO-Steckverbinder?

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Der Mehrfaser-Steckverbinder MTP/MPO kam Anfang der 1990er Jahre auf den Markt und ist eines der zentralen Koppelelemente im Rechenzentrum bis heute. Und seine „Karriere“ wird auch im 400GBASE-Zeitalter weitergehen.

Glasfaser-Verbindungen sind in heutigen (Cloud-)Rechenzentrums-Architekturen praktisch ohne Alternative. Die neue Ethernet-Norm 400GBASE für Übertragungsraten von 400 Gbit in der Sekunde wurde daher überhaupt nur für Glasfaser-Kabel standardisiert. Und diese Glasfaser-Verbindungen werden über immer mehr Fasern parallel-optisch oder auch im Wellenform-Multiplex-Verfahren betrieben.

Freilich sind die Kabel nur ein Teil dieser Infrastruktur. Hinzu kommen Sender, Empfänger, Verstärker und nicht zuletzt die verschiedenen Formen der Steckverbinder, die die Kabelstrecken miteinander koppeln.

Koppelelemente haben großen Anteil an der Glasfaser-Erfolgsstory

Ohne die technischen Innovationen, die in diesen Koppelelementen seit Jahrzehnten umgesetzt werden, wären die großen Fortschritte in den Glasfaser-Architekturen der heutigen Rechenzentren nicht denkbar. Bei der Kopplung müssen die dünnen Fasern super präzise kontaktiert werden und die Signaldämpfung, die durch das Einfügen der Steckverbinder entsteht, muss auf ein absolutes Mindestmaß begrenzt werden. Gleiches gilt für den Signal-Rückfluss auf das Koppelelement, das gerade passiert worden ist. Um diesen Rückfluss zu minimieren, ist folglich eine möglichst hohe Rückfluss-Dämpfung notwendig.

Die Lichtwellen-Leiter-Steckverbinder sind von der Konstruktion her auf eine optimale Ausgestaltung der beiden gegensätzlichen Dämpfungswerte auszulegen, haben bei jedem einzelnen Steckvorgang gleichbleibenden Steck-Komfort und optimale Kontaktqualität zu liefern und sollen diese Parameter über möglichst viele Steck-Zyklen hinweg beibehalten.

Nicht zuletzt müssen die Koppel-Prozesse auf immer engerem Raum und mit immer mehr Fasern durchgeführt werden. Jede ungenaue Justierung der Faserkerne (und hier geht es natürlich um Mikro- und eventuell sogar Nanometer) führt zu einer Teilüberlappung und damit zu Leistungsverlusten und Übertragungsfehlern.

Der MTP/MPO- Stecker ist schon 30 Jahre im Dienst

Die Kopplung auf engstem Raum und mit einer Vielzahl von Fasern steht gewiss nicht erst jetzt ganz oben auf der To-Do-Liste, trotzdem sind heute durch Big Data-, KI- und Industrie-4.0-Anwendungen die entsprechenden Herausforderungen noch einmal deutlich größer geworden. Gleichwohl wird für die Lösung der beschriebenen Aufgaben auch heute noch weitgehend auf eine Stecker-Lösung zurückgegriffen, die in ihrer Grundkonstruktion in den 1980er Jahren entwickelt worden ist.

Es handelt sich dabei um das Steckverbinder-System MTP/MPO, ein Push-Pull-System mit einer 12-Fasern-Kabel-Führungs-Hülse (im Englischen Ferrule genannt) in Mechanical Transfer (MT)-Technik. Dieser „Multifiber Termination Push-On“-Stecker (MTP) beziehungsweise „Multifiber oder Multipath Push-On-Stecker (MPO) ist eine Entwicklung aus den frühen 1990er Jahren eines Konsortiums um die Firma US Connec auf Initiative und Nachfrage von IBM. Der MTP-Stecker basierte dabei auf Ideen des japanischen Telekom-Unternehmens NTT aus den 1980er Jahren, die das Konsortium um US Conec (IBM, Corning und Fujikura) weiterentwickelt hat.

MTP/MPO-Stecker für maximal 72 Fasern ausgelegt

Da der MTP als Warenzeichen geschützt ist, deshalb sieht man auch die Schreibweise „MTP®/ MPO“, wird die „allgemeine Variante“, die von einer großen Zahl von Herstellern gefertigt wird, unter der Bezeichnung MPO („Multifiber Push-on“ oder auch „Multipath Push-On) ´geführt. Der MPO-Stecker wurde vom internationalen Standardisierungs-Gremium IEC genormt (IEC 61754-79 und ist in der Norm ISO 11801 sowie EN-50173-5 neben dem Lucent-Connector (LC-Stecker) für Anwendungen im Bereich Rechenzentren standardisiert.

Er hat im Lauf der Jahrzehnte einige Ergänzungen und Erweiterungen erfahren, etwa in speziellen Formen der Anschluss-Stifte, verbessertes Feder-Design und abnehmbares Gehäuse, in seiner Grund-Architektur ist er aber bis heute gleichgeblieben. Die Stecker-Bezeichnungen MTP und MPO werden eigentlich immer im Duo genannt, weil die Konstruktion in ihren wesentlichen Prinzipien gleich ist.

Es kann aber durchaus sein, dass ein MPO-Stecker eines bestimmten Herstellers eine nicht ganz so gute Qualität hat als der MPO-Stecker eines anderen Herstellers oder als der MTP-Stecker von US Conex. Die oben genannten Erweiterungen und Verbesserungen beziehen sich in erster Linie auf den MTP -Stecker.

Der verlustarme Mehrfaser-Stecker wird heute mit bis zu 72 Fasern auf Basis von n mal 12 Faser-Hülsen mit Kabelabfangung und Knickschutz angeboten. Typischerweise sind in den MTP-Steckverbindern bis zu 16 Fasern pro Reihe (mit einem Faserabstand von 250 bis 750 Mikrometer) untergebracht. Exakt ausgerichtet werden die Hülsen durch seitlich angebrachte Führungsstifte, die sich entweder im Stecker oder in der „Steckdose“ befinden, je nachdem wie die Gesamt-Konstruktion angelegt ist.

MTP/MPO wird noch lange im Einsatz sein

Mit dem MTP/MPO-Stecker reduzierten sich seinerzeit die Installationszeiten von Glasfaserverbindungen von Tagen auf wenige Stunden. Vieles war auf einmal nur noch „Plug-und Play“ und konnte deshalb auch von weniger geschultem Personal sauber und sicher durchgeführt werden. Und die MTP/MPO-Stecker der neuen Generation werden jetzt auch Schluss machen mit einigen Misshelligkeiten, die in den letzten 30 Jahren immer wieder zutage traten.

Manchmal wussten nämlich bisher die „Installateure im Feld“ bei Tausenden von Fasern nicht immer, wie die Polaritäten zu handhaben waren oder ob sie einen weiblichen oder einen männlichen Stecker benötigen. Mit den MTP/MPO-Steckern der neuesten Generation sind solche Probleme weitgehend ausgestanden: diese machen es einfach, Steckertyp oder Polarität direkt im Feld zu ändern, ohne dass man gleich Elektro-Ingenieur sein muss.

Auch wenn sich mittlerweile mit ganz wenigen Fasern hohe Übertragungsraten realisieren lassen, wird das hier beschrieben Mehrfaser-Stecksystem MTP/MPO noch einige Zeit, vielleicht sogar noch ein weiteres Jahrzehnt oder länger, gebraucht; vor allem in Situationen, wo es räumlich eng ist (also sehr oft) und Systeme mit wenigen Fasern aus Platzgründen nicht geeignet sind.

Darüber hinaus sprechen nicht zuletzt auch Investitionsschutz-Aspekte für das Fortdauern von MTP/MPO, weil beispielsweise die vielen existierenden und noch nicht abgeschriebenen Trunk-Kabel dank MTP/MPO-Anschlusstechnik nicht verschrottet, sondern weiter genutzt werden können, und das mit sehr guter Performance. In vielen 400GBASE-Ethernet-Installation wird man jedenfalls mit ziemlicher Sicherheit künftig MTP/MPO-Stecker finden.

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