Mid-Board-Optik und Glasfaseranschlüsse

Was ist Mid-Board Fiber Optic Connectivity?

Mid-Board-Glasfaserverbindungen beziehen sich auf die Verwendung von Glasfaserverbindungen, die in eine Leiterplatte (PCB) eingebettet oder in der Nähe von aktiven Geräten innerhalb eines Systems platziert sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen optischen Schnittstellen, die an der Kante montiert werden, ermöglicht die Mid-Board-Konnektivität die Positionierung von Glasfaserkabeln oder -steckern tief in einem elektronischen System, um ein optisches Mid-Board-System zu unterstützen. Diese Technologie trägt dazu bei, die Signalintegrität zu verbessern, die Einfügungsdämpfung zu verringern und die Datenübertragungsgeschwindigkeit über große Entfernungen zu erhöhen, ohne dass elektromagnetische Störungen (EMI) auftreten.

 

Anwendungen und Notwendigkeit von Mid-Board-Glasfaserverbindungen

Da die Datenraten immer weiter ansteigen, benötigen Branchen wie Telekommunikation, Rechenzentren, High-Performance-Computing (HPC) und Luft- und Raumfahrt robuste Hochgeschwindigkeits-Konnektivitätslösungen. Mid-Board-Glasfaserverbindungen werden benötigt, um Ultra-High-Speed-Verbindungen für Server und Speichersysteme zu unterstützen, indem sie eine effiziente Glasfaserübertragung innerhalb optischer Hochgeschwindigkeitsnetzwerke sicherstellen.

Die meisten Umwandlungen von der elektronischen in die optische (E/O) Domäne auf Systemebene erfolgen auf der Frontplatte über steckbare Transceiver. Obwohl die steckbaren Transceiver eine bewährte Lösung sind, werden sie bei höherer Bandbreite und Faserdichte zum Engpass. Mid-Board-Optik bietet eine alternative Lösung für die E/O-Umwandlung außerhalb des Frontpanels.

Die Notwendigkeit von Mid-Board-Glasfaserverbindungen ergibt sich aus dem wachsenden Bedarf an höheren Datenraten, geringerem Stromverbrauch und geringerem Signalverlust im Vergleich zu herkömmlichen Kupferverbindungen. Da die Geschwindigkeiten 100 Gbps und mehr überschreiten, haben Kupferleitungen auf Leiterplatten Schwierigkeiten, die Signalintegrität über lange Strecken aufrechtzuerhalten. Glasfaserkabel hingegen bieten eine praktikable Lösung, da sie Probleme im Zusammenhang mit Dämpfung und EMI beseitigen. Darüber hinaus ist es für eine optimale Leistung entscheidend, die Glasfaser näher an den Chip heranzubringen, da dies die Signalverschlechterung minimiert und die Gesamteffizienz erhöht. Außerdem können die Chips im Falle einer Störung schnell getrennt und ausgetauscht werden, was Ausfallzeiten und Wartungskosten reduziert.

 

Vorteile der Mid-Board-Optik

Die Verwendung von Midboard-Optik für Switches in Rechenzentren bietet einen wesentlichen Vorteil: die Möglichkeit, im gesamten Rechenzentrum einen einzigen Switch-Typ zu verwenden. Der herkömmliche Ansatz mit Transceivern an der Vorderseite bietet diesen Vorteil nicht, was dazu führt, dass es auf dem Markt verschiedene Arten von Switches gibt: Leaf/Edge-Switches mit zahlreichen dünnen Ports (z. B. SFP+) und Spine/Core-Switches mit weniger, aber größeren Ports (z. B. QFSP). Mit optischen Midboard-Transceivern und unter Ausnutzung der Flexibilität, die ASIC-Hersteller bei der Zuweisung von Bandbreite über ihre Geräte hinweg bieten, ist es jedoch möglich, die Anzahl der Ports und deren Bandbreite pro Switch anzupassen. Folglich kann ein einziger Switch-Typ das gesamte Rechenzentrum bedienen. Dieser Switch kann per Software neu konfiguriert und angepasst werden, so dass er z. B. 128 Ports mit 10G, 32 Ports mit 40G oder eine Kombination aus verschiedenen Portzahlen und Geschwindigkeiten hat. Dies maximiert die Vorteile von Skaleneffekten und bietet Flexibilität bei der Anpassung und Verbesserung der Infrastruktur des Rechenzentrums.

 

Herausforderungen der Mid-Board-Konnektivität

Der Einsatz optischer Midboard-Konnektivität in Netzwerk-Switches stellt eine Reihe von Herausforderungen dar, vor allem aufgrund der anspruchsvollen thermischen und räumlichen Bedingungen in diesen Umgebungen. Da Switches erhebliche Wärme erzeugen, sind zuverlässige und langlebige optische Steckverbinder unabdingbar, um die Leistung und Langlebigkeit unter ständiger thermischer Belastung zu gewährleisten. Darüber hinaus ist eine hohe Glasfaserdichte eine wichtige Voraussetzung, um die steigenden Bandbreitenanforderungen in Rechenzentren zu erfüllen, was kompakte und dennoch effiziente optische Schnittstellen erforderlich macht.

Ein weiterer kritischer Faktor ist die leichte Zugänglichkeit für die Wartung - die Steckverbinder müssen sich schnell ein- und ausstecken lassen, um den Austausch defekter Optiken ohne Unterbrechung des Netzbetriebs zu ermöglichen. Diese Anforderungen in Einklang zu bringen und gleichzeitig die Signalintegrität und mechanische Stabilität zu gewährleisten, bleibt eine große technische Herausforderung bei der Weiterentwicklung optischer Midboard-Konnektivitätslösungen.

 

Verfügbare Lösungen mit Schwerpunkt auf dem Angebot von SENKO

Mehrere Unternehmen bieten Lösungen für die Glasfaserverbindung auf der mittleren Platine an, aber SENKO Advanced Components hebt sich mit seinem innovativen Ansatz ab. Die Mikro-Ferrule-Technologie von SENKO verbessert die Leistung weiter, indem sie eine präzise Faserausrichtung in einem ultrakompakten Formfaktor ermöglicht, die Einfügungsdämpfung reduziert und die Zuverlässigkeit der Verbindungen insgesamt verbessert.

Für Lösungen mit hoher Faseranzahl bietet SENKO den Mid-Board Multi-Connector (MBMC) MT-Steckverbinder mit einer stapelbaren MT-Lösung, wenn mehrere MT-Ferrulen benötigt werden. Es gibt auch eine Option für den Einsatz von AirMT-Ferrulen für eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Ferrule-Verschmutzung.

Wenn der Platz für Glasfaserverbindungen sehr begrenzt ist, ist der Metallic PIC Connector (MPC) von SENKO ebenfalls eine Option. Der MPC besteht aus gestanzten optischen Metallbänken mit Mikrospiegelarrays, die Lichtstrahlen von der Glasfaser auf die Midboard-Optik fokussieren.

Schlussfolgerung

Mid-Board-Glasfaserverbindungen revolutionieren die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung, indem sie die Einschränkungen von Kupferverbindungen überwinden. Da die Industrie nach höherer Leistung und geringerem Signalverlust strebt, bieten in Leiterplatten eingebettete Glasfasern eine ideale Lösung. Unternehmen wie SENKO ebnen den Weg mit fortschrittlichen Midboard-Glasfaserlösungen, die eine nahtlose Integration, Zuverlässigkeit und hervorragende Leistung gewährleisten. Da die Nachfrage nach Hochgeschwindigkeitsverbindungen steigt, wird die Mid-Board-Glasfasertechnologie weiterhin eine entscheidende Rolle in den Datenkommunikationsinfrastrukturen der nächsten Generation spielen.