MPOポラリティ解説:Type A、B、Cと、400Gにおける8ファイバの罠

Type A/B/Cのファイバマッピングを端から端まで解説。8ファイバ400G DR4や16ファイバ800G DR8にType Bが適し、Base-8トランクが破綻する箇所を説明。

一言で言うと

2つの400G-DR4または800G-DR8ポートを1本のMPOケーブルで接続する場合、必要なのはType Bである。Type Aではない。たとえ「ストレート」が安全な既定値に聞こえても、である。パラレル光ポートにおいて、ストレートこそが故障の形態である。すべての送信器が向かい合う送信器に光を送り、すべてのレーンで受信電力は暗く表示され、リンクは訓練(トレーニング)されない。

役に立つ問いは「どのタイプが標準か」ではなく、「このチャネルには何回の反転が必要か」である。それを数えれば、ケーブルの選択はコイントスではなくなる。そして同じ計算が、12ファイバ、16ファイバ、パッチパネル、そして何も知らずにすべてを壊す8ファイバトランクにも当てはまる。

3種のケーブルタイプと、現場チェックとしてのキー

ANSI/TIA-568.3-Eは多ファイバアセンブリに対して3つのマッピングを定義している。名前はメソッド名と紛らわしく似ており、混乱の多くはここから始まる。Type A/B/Cはケーブルを、Method A/B/Cはチャネルを記述する。

アセンブリキー向き12ポジションのマッピングパラレルリンクへの影響
Type Akey-up ↔ key-downP1→P1 … P12→P12ストレート;クロスオーバは別の場所から来る必要がある
Type Bkey-up ↔ key-upP1→P12, P2→P11 … P6→P71回の完全反転;8Fおよび16Fパラレルリンクが求めるもの
Type Ckey-up ↔ key-downP1→P2, P2→P1, P3→P4 …ペアごと;デュプレックスおよびカセット設備のみ

キー向きはマッピングの定義というより結果であり、それでもラック内で最も早く確認できるものである。同一トランク上の2つのkey-up端は反転を意味する。Type Cでないトランク上のkey-upからkey-downへの接続はストレートを意味し、そのリンクの誰かが午後を台無しにすることになる。

裸のコネクタでポジション1を見つけるには:キーを上にして保持し、フェルールを見て、左から右へ数える。ハウジング上の白点は同じ側を示す。コネクタタイプごとに一度これを行い、書き留めておくこと。なぜならブーツ上の番号と図面上の番号が常に一致するとは限らないからである。

なぜ受信側が逆順に番号付けされるのか

Type Bが間違いに見え、突然意味をなすようになるまでの詳細である。400G-DR4ポートの8つのアクティブファイバは、4送信の後に順に4受信という並びではない。それらは1–4が送信、5–8がアイドル、9–12が受信であり、しかも受信レーンは逆方向に数えられる。ポジション12がRX1、ポジション9がRX4である。

ポートTXポジションRXポジションアイドル
400G-DR4 (MPO-12)1, 2, 3, 4 = TX1–TX412, 11, 10, 9 = RX1, 2, 3, 45–8
400G-SR8 (MPO-16)1–8 = TX1–TX816…9 = RX1–RX8なし
800G-DR8 (MPO-16)1–8 = TX1–TX816…9 = RX1–RX8なし
800G-DR8 as 2×MPO-12コネクタごとに1–4コネクタごとに12…95–8

この2つの事実を合わせれば、Type Bは単なる慣習ではなく、単なる算術になる。P1→P12はTX1をRX1に送る。P2→P11はTX2をRX2に送る。ファイバ順は反転していてもレーン順は保たれる。それこそがPAM4リンクに必要なことである。なぜなら一方のASICのレーン1は他方のレーン1と出会わなければならないからである。

Nポジションのアセンブリに対して、Type Bのマッピングは暗記できるほど短い:

P_far = N + 1 − P_near

12ポジション:1↔12。16ポジション:1↔16。8ポジション:1↔8 — 最後のものを覚えておくこと、すぐ後に再登場する。

実際のチャネルにわたる反転の数え方

2つのスイッチ間のリンクはめったに1本のケーブルではない。それはコード、トランク、おそらくパネル、別のコードである。各要素は反転するかしないかのいずれかであり、重要なのは総数の偶奇である。

図で全体の議論を示す。2本のType Bコードと1本のType Bトランクは3回の反転に見えるが、電気的には1回と同じように振る舞う。

flowchart LR
    A["TX1 pos 1"] --> B["Cord B: 1 to 12"]
    B --> C["Trunk B: 12 to 1"]
    C --> D["Cord B: 1 to 12"]
    D --> E["RX1 pos 12"]
    A2["TX2 pos 2"] --> B2["Cord B: 2 to 11"]
    B2 --> C2["Trunk B: 11 to 2"]
    C2 --> D2["Cord B: 2 to 11"]
    D2 --> E2["RX2 pos 11"]

その偶奇規則は、そうでなければ見捨てられた現場の習慣を説明する。Method Bでは1種類のコードを買い、両端で使う。なぜなら3回の反転でも正しいレーンに着地するからである。Method Aではトランクはストレートであるため、正確に1本のコードが交差し、もう1本は交差してはならない — 同じトラックに2つの異なる部品番号があり、誰かが間違った袋を掴むたびにコイントスである。

チャネル構成正味反転数8ファイバパラレルリンクへの結果
Type Aトランク、両端Type Aコード0光なし;TXがTXと向き合う
Type Aトランク、1本Type Bコードと1本Type Aコード1正しい
Type Bトランク、両端Type Bコード3、1と等価正しい
Type Bトランク、パッチコードなし1正しい
Type CトランクにType Cコードペアごと、完全反転なし400Gでレーン順が誤り

2回の反転は旗を立てる価値のある罠である。それは、Type Bコード1本と交換して「修正」し、もう1本のType Bをそのままにしたとき、あるいはパネルが内部で反転し、誰もそれを数えなかったときに発生する。そのリンクは再びストレートになり、元の故障と全く同じように失敗する。

8ファイバの罠、2つの形態

1つ目の形態はMPO-8コネクタである。Base-8配線は8ポジションのフェルールを使用し、そのType Bマッピングは1→8, 2→7, 3→6, 4→5である。MPO-8トランクを400G-DR4ポートに接続すると、TX1はポジション8(アイドル)に到達する。4つの暗いレーン、正常な送信電力、そしてケーブルを指さない診断が得られる。

2つ目の形態はより微妙である。「8ファイバMPO-12」として販売されるアセンブリは2通りに構築できる。中央を空けてポジション1–4および9–12に8ファイバを配置するか、ポジション1–8に連続して8ファイバを配置するかである。400G-DR4ポートに合うのは前者のみである。部品番号には「8F MPO」としか書かれていないことが多く、マッピングは図面またはベンダから文書で得る必要がある。

これが、12ファイバトランクが100Gでは動作し、400Gでは失敗するように見える理由でもある。100G-SR4リンクも1–4および9–12を使用するため、同じ8ポジションである。しかしカセット上に構築された100Gリンクでは、ポラリティがカセット内部で修正されていた可能性があり、その修正は直接の400G接続への移行では維持されない。

16ファイバ、より大きな数で同じ論理

400G-SR8、800G-SR8、800G-DR8は全16ポジションを使用する。8送信、8受信、アイドルファイバなし。Type Bは依然として1回の正味反転を提供し、1→16および2→15にマッピングし、受信側も依然として逆順に番号付けされるため、レーン順は維持される。

800G-DR8は2コネクタ版としても出荷され、通常2×DR4または2DR4と記述される。各MPO-12 APCポートは4送信および4受信レーンを担ぎ、DR4コネクタと全く同じように振る舞う。これはプラントが400G向けに構築され、ポートごとにアップグレードされる場合に便利である。両端key-upの8ファイバコードを再利用し、遠端が整理すると想定してよい場所ではない。

発注前に知っておく価値があること:400G-SR8はマルチモードUPC、400G-DR4および800G-DR8はシングルモードAPCである。APCアダプタへのUPCプラグは、PAM4アイを台無しにするほど高い後方反射をもたらす。その症状 — 受信電力はきれい、pre-FEC BERは不安定 — はモジュールのせいにされる。このように多くのmated pairを持つチャネルの損失計算が必要なら、リンクバジェットの解説がDR4およびDR8のコネクタおよびスプライス許容値を扱っている。

故障が実際にどのように見えるか

ポラリティ故障は、署名を知っていれば奇妙なほど一貫している。それらが決して見せないのは、ぎりぎりのリンクの姿である。光はリスニングレーンに乗るか、乗らないかのいずれかである。

観察示唆するところ
Tx電力正常、全レーン最小Rx偶数回の反転;ケーブルマッピングはストレート
4レーン点灯、4レーン暗、常に同じ群MPO-8トランク、または1–8配線の8Fアセンブリ
全レーンでRx電力、FECがロックしないレーン順乱れ、多くは誤配線のハーネス
同じトランクで100Gはアップ、400Gはダウン直接接続には適用されないカセットポラリティ修正
きれいなRx電力、再ケーブル後にBER上昇UPC→APC、またはポラリティ反転用の追加アダプタ

最後の2行は誤診されがちなものであり、両方ともポラリティ自体から分けて考える価値がある。一方向のみで失敗するリンクは、ポラリティ故障ではまったくない — 反転は両方向に同一に影響する。なぜならパラレルリンクでは同じファイバが両方向を担うからである。一方向の失敗は、破断ファイバまたは死んだレーンを意味し、それは別の調査である。

全体を通るより早い経路がある。ファイバに触れる前に、モジュールがready状態に達しているかを確認し、次にレーンごとの受信電力を送信電力と比較すること。 リンクダウンのトリアージ順序はその順序を実行し、802.3マップは、与えられたPMDが8ファイバか16ファイバかを数える前に確認する場所である。

ケーブル発注が出る前に

最もお金を節約する順序の短いチェックリスト。

これらはいずれも難しくない。ただ容赦がなく、リンクが本番トラフィックを運ぶはずのまさにその瞬間に失敗するだけである。

まとめ

ANSI/TIA-568.3-Eのポラリティ手法、IEEE 802.3bs、802.3cm、802.3dfのPMDレーン割り当て、QSFP-DDハードウェア仕様のコネクタ定義、および公開済みコネクタ文書をもとに編集;マッピング表は本稿で再計算、独自の合成、原文の複製なし。

FAQ

400G-DR4にはType AとType Bのどちらが正しいか?
リンクが2つのトランシーバ間の1本のケーブルの場合、Type Bである。400GBASE-DR4はTX1–TX4をポジション1–4に、RX1–RX4をポジション12から9へと配置するため、チャネル全体で正確に1回の反転が必要である。Type Aはストレートであり、各送信器を向かいの送信器に向けさせる。そのためDR4ポートでのType Aパッチは通常の送信電力を出しつつ、受信光をまったく得られない。
なぜ両端で同じType Bパッチコードが使えるのか?
反転は modulo 2 で足し合わせられるからである。Type Bトランクは1回の反転であり、各Type Bコードはさらに1回なので、チャネルは3回の反転、すなわち1回分として振る舞う。Method Aはこれができない。そのトランクはストレートであるため、2本のパッチコードのうち正確に1本が交差し、もう1本は交差してはならない。
8ファイバのMPO-8トランクはMPO-12トランシーバポートに給電できるか?
直接はできない。MPO-8フェルールは8ポジションを持ち、そのType Bマッピングは1→8、2→7、3→6、4→5であるため、TX1はポジション8、すなわち400G-DR4ポートの4つのアイドルポジションの1つに着地する。1–4を12–9へ再マップする変換ハーネス、または8本のアクティブファイバで作られたBase-12トランクが必要である。
ポラリティ誤りは挿入損失を変えるか、何かを損傷するか?
ファイバを通る損失は変わらない。光は単に聴いていないレーンに到達し、ホストは極めて低い受信電力を報告し、リンクは訓練されない。損傷のリスクは故障そのものではなく修正から生じる。ポラリティを反転させるためにアダプタやジェンダチェンジャを積み重ねるとmated pairごとに0.35〜0.75 dBを消費し、UPCプラグをAPCアダプタに混ぜることが実際に端面を傷つける原因である。
ライブリンクなしでポラリティを確認するには?
ポラリティテスタ、あるいは光源と電力計をファンアウトとともに使い、トランクごとにマッピングを表として記録する。視覚的に作業する場合は、コネクタ本体の白点またはフェルールをkey-upで左から右へ見てポジション1を確認すること。ケーブルジャケットの印刷からポジション1を推測してはならない。
400GでType Cが正しいことはあるか?
チャネルがデュプレックスまたはカセットベースで、ペアごとの反転が文書化された設計の一部である場合のみである。Type Cトランクは隣接ペアを入れ替えるため、8ファイバパラレルリンクではTX1はポジション2、すなわち別の送信器に到達する。それはレガシー10Gデュプレックス設備やプリターミネーテッドカセットシステムに属し、直接の400Gや800Gパラレルリンクには属さない。