La conception d’un système de fibre optique est un exercice d’équilibre. Comme pour tout système, il est important d’avoir défini des critères de performance, avec des contrôles en place pour déterminer comment répondre à ces critères. Il est important de se rappeler que nous parlons d'un système qui est la somme de ses parties. Le calcul de la capacité de fonctionnement d'un système est basé sur une liste d'éléments cruciaux pour garantir le succès de la longévité d'un système de câblage à fibre optique. Voici plusieurs éléments à considérer :

Le budget des pertes est le modèle de base à partir duquel un itinéraire de système de fibre optique peut être conçu et est crucial pour le succès. Le budget des pertes fait référence au montant des pertes qu'une installation de câble devrait subir si elle est installée correctement et est calculé en additionnant les pertes moyennes estimées de tous les composants utilisés dans l'installation de câble pour obtenir la perte totale estimée de bout en bout. 

La perte a deux utilisations 1) pendant la phase de conception, elle est utilisée pour s'assurer que le câblage en cours de conception fonctionnera avec les liaisons destinées à être utilisées dessus et 2) après l'installation, le budget de perte pour le câblage est comparé aux résultats de test réels pour Assurez-vous que l'installation de câblage est correctement installée. 

Les bilans de perte de liaison sont mesurés en fonction de la quantité d'atténuation, ou de réduction de signal, liée à la distance et au nombre de connecteurs dans une liaison à fibre optique. Avant de concevoir ou d'installer une liaison, le chemin et les connexions doivent être calculés pour la perte maximale ou la plus défavorable. 

Certains facteurs pouvant affecter la liaison incluent : la conception des câbles à fibres optiques/l'infrastructure de câblage/la contrainte du câble, absorption, diffusion ou impuretés dans le verre, distance d'un bout à l'autre du lien, le nombre de connecteurs, d'épissures et de systèmes de coupleurs dans une liaison, dégradation des émetteurs-récepteurs/composants actifs, conception de produit inférieure, contamination frontale, vieillissement des composants passifs et dépassement des rayons de courbure.

Comme mentionné ci-dessus, il est crucial pour le succès de votre système de fibre optique de le pérenniser en effectuant une analyse du bilan de perte de liaison des composants qui composent les liaisons fibre optique de bout en bout du système. Il est recommandé d’être prudent lors de la réalisation de cette analyse du bilan de perte de liaison. Les différentes spécifications de budget de perte de liaison Ethernet, Fibre Channel et InfiniBand sont facilement disponibles et fournissent des chiffres de perte maximale (voir Figure 1 ci-dessous). Il est recommandé de concevoir le lien jusqu'à seulement 70 % du budget de perte maximum indiqué. Cette approche permettra de garantir que l'équipement connecté fonctionnera sur la liaison à fibre optique installée.

Les budgets acceptables de perte de liaison fibre optique sont définis par les différentes normes de vitesse publiées par des groupes tels que l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) et la Fibre Channel Industry Association (FCIA). Ces deux normes couvrent des vitesses de 1 Go à 400 Go pour Ethernet et de 4 Go à 128 Go Fibre Channel. 

 De nouvelles normes sont introduites à un rythme rapide. La norme IEEE 802.3ba et sa version mise à jour, IEEE 802.3bm, ont introduit l'Ethernet 100G dans l'espace des centres de données il y a plus de dix ans. La prochaine norme Ethernet IEEE, 802.3cd, prenait en charge des vitesses de 50/100/200 Go. Peu de temps après, le 802.3bs est arrivé, qui permettait des vitesses Ethernet de 200 Go et 400 Go. En 2018, Fibre Channel est passé de la génération 6 à la génération 7, avec des vitesses de 64 Go sur les connexions duplex à 256 Go sur les connexions parallèles. La nécessité de prendre en charge des vitesses plus élevées est déjà apparue. 

 Figure 1 ci-dessous indique les budgets de perte de liaison spécifiés pour Ethernet et Fibre Channel à différentes vitesses :

Les directives de développement et de réplication de ports publiées dans la norme de topologie de centre de données TIA-942-B créeront une solution de câblage structurée. Cette norme sert de référence à toute personne souhaitant concevoir et construire un centre de données fiable et efficace. Pour répondre aux besoins de cette norme, le système doit disposer d'interconnexions, essentielles à la gestion des exigences de densité de ports élevées des centres de données actuels. Il est recommandé d'éliminer tous les facteurs contributifs susceptibles d'introduire une perte dans une liaison qui n'est pas native de l'installation de câblage à fibre optique installée ou de ses connecteurs, épissures ou de l'un des composants. Même de petits points de perte de 0.1 et 0.2 dB s'additionnent très rapidement.

Les normes industrielles en matière de perte d'interconnexion (TIA-568) stipulent que le connecteur LC a une norme de 0.5 dB par paire accouplée et que le MPO a une norme de 0.75 dB par paire accouplée. Si une liaison de base de deux modules de cassette MPO-LC entre un tronc à fibre optique MPO à MPO se produit, la perte maximale en dB équivaudra à -2.5 dB. C'est 1 dB au-dessus de la spécification pour les interconnexions dans la liaison pour prendre en charge 100G. Il est facile de comprendre qu'il ne faut pas beaucoup d'interconnexions pour atteindre ou dépasser de manière significative les exigences minimales de perte de spectre de 40 Go, sans l'espoir d'atteindre un jour 400 Go (voir Figure 1).

Les budgets de perte sont très faibles, avec une perte totale de liaison de 2.6 dB pour Ethernet 10 Go et 8 Go pour Fibre Channel. Ces pertes chutent à 1.9 dB de perte totale de liaison avec une perte de connecteur de 1.5 dB à 1.0 dB à mesure que vous progressez dans le spectre jusqu'à 256 Go Fibre Channel et 400 Go Ethernet. 

Ces vitesses plus élevées laissent très peu de marge d'erreur dans les composants de l'infrastructure à fibre optique, et la perte d'insertion est un paramètre de performance critique dans les mesures de câblage des centres de données. La perte totale de connecteurs et le budget de perte global mettent le centre de données à rude épreuve pour fonctionner sans erreur et fonctionner sur des distances supportables. La distance supportable pour ces nouvelles exigences de haut débit pour Ethernet et Fibre Channel se réduit entre 100 et 150 mètres sur fibre multimode. La plupart des liaisons de centres de données ne dépasseront pas cette distance. 

Selon la norme TIA-568, l'atténuation de l'OM4 à 850 nm est de 3.5 dB/KM. Par conséquent, la perte standard estimée est de 0.4 dB selon la spécification de distance de la liaison. Cette perte de distance peut être ajustée davantage dans des circonstances atténuantes si la liaison est plus courte que la norme maximale, ce qui nous donne plus de marge dans le budget de perte de liaison pour la vitesse.

Lors de la création de la conception du lien, la recherche est essentielle. Les valeurs de perte standard attribuées aux composants nécessaires ne devraient pas à elles seules constituer la ligne directrice finale pour la sélection des produits. Les normes offrent une exigence minimale recommandée en matière de performance et un point de référence de départ. Pour garantir une conception qui laisse une marge dans le budget de liaison, des produits doivent être utilisés qui dépassent ces normes industrielles. 

Un câble passe par plusieurs étapes de construction et points de contrôle avant d'être terminé. Pourtant, même lors du test final, si les performances ne répondent pas aux attentes, il n'y a pas grand-chose à faire. La plupart de ce sous-ensemble « défectueux » devra avoir le connecteur retiré et le processus redémarré. Permettre une perte de dB plus élevée signifiera moins de gaspillage et des coûts inférieurs. Des attentes plus élevées augmentent le coût des produits plus performants. 

Recherchez des entreprises qui proposent des produits de qualité avec une faible perte de dB et une documentation pour vérifier ces résultats de performances. Recherchez les produits offrant 0.15 à 0.25 dB pour LC et 0.20 à 0.35 pour MPO par paire couplée. Vous serez en mesure de déployer une infrastructure fibre gérable qui durera les 10 à 15 prochaines années et dépassera considérablement les normes de l'industrie.

La première étape consiste à trouver le budget de perte de liaison autorisé par vitesse de transmission (à l'aide de la figure 1 ci-dessus) et à calculer la perte de liaison totale attendue typique à partir de la longueur de la liaison à fibre optique. Additionnez ensuite toutes les interconnexions. Les épissures devront également être calculées, mais elles sont très inhabituelles dans un centre de données. 

Figure 2 ci-dessous donne un calcul estimé de ce que pourrait être le budget de perte de liaison. Lors de la mise en œuvre de cette liaison à la vitesse requise dans un scénario réel, d'autres considérations liées à la perte peuvent améliorer les performances réelles :

D'autres considérations liées aux pertes qui peuvent améliorer les performances comprennent : des composants de qualité fabriqués pour des performances et une fiabilité ; meilleures pratiques d'installation de la conception de l'infrastructure en maintenant des rayons de courbure appropriés et un acheminement efficace des câbles ; inspection des faces d'extrémité des fibres et nettoyage si nécessaire avant l'installation ; prévoyez un tampon dB acceptable dans le calcul et l'efficacité de l'émetteur-récepteur. 

Les allocations budgétaires de perte pour les équipements réseau/SAN/InfiniBand peuvent dépendre de la différence entre la sensibilité du récepteur et la sortie de l'émetteur-récepteur dans la fibre. Au fil du temps, la dégradation des sources ou de l'émetteur-récepteur est un facteur que beaucoup oublient ou ne connaissent pas. Assurez-vous qu'il y a suffisamment de marge dans le budget de perte de liaison et dans la conception, jusqu'à un maximum de 70 % du budget de liaison standard. 

Une dégradation de la qualité des connecteurs de fibre optique et des terminaisons d'épissure dans l'infrastructure peut également se produire au fil du temps. Certains connecteurs installables sur site et épissures mécaniques s'usent et le gel d'adaptation d'indice se dégrade, ce qui peut contribuer à des pertes plus élevées. 

Même si les meilleures pratiques sont suivies, les connecteurs peuvent se salir ou être contaminés. Avec un diamètre de fibre inférieur à celui d’un cheveu humain, la contamination n’est pas facilement évitée. Envisagez des centres de données situés dans des endroits à très faible humidité où les charges statiques sur les ferrules des connecteurs attirent les particules et la saleté, même après le nettoyage. 

Figure 3 à droite, les meilleures pratiques pour le nettoyage des extrémités des fibres optiques.

La prise en compte de tous les facteurs impliqués dans la contribution à la perte, ou l'élimination de la perte, vous permettra à terme de construire un système de câblage structuré en fibre optique conformément aux normes TIA-942 et de respecter confortablement l'exigence de budget de perte de 400 G. Mélangez des composants fabriqués les plus performants, en respectant la distance de câblage maximale calculée pour la liaison à une vitesse définie, et appliquez les « valeurs maximales les plus défavorables » lors des calculs de perte, et une infrastructure de centre de données durera pendant des générations.