Digitalni optički moduli rade u modernim sistemima

 

Šta je zapravo unutar stvari

 

Otvorite primopredajnik (zapravo nemojte to raditi; samo izlaganje laseru ga čini lošom idejom) i naći ćete iznenađujuće gust raspored komponenti koje se nisu suštinski promijenile u arhitekturi od kasnih 1990-ih. Odjeljak odašiljača sadrži izvor svjetlosti-obično VCSEL za multimode aplikacije kratkog-dometa, DFB laser za bilo šta ozbiljno preko jednog-modnog vlakna. Na strani prijemnika nalazi se fotodioda i transimpedansno pojačalo. Između njih se nalazi bilo koji signal koji uslovljava brzinu prenosa podataka.

VCSEL zaslužuje posebnu pažnju jer je istovremeno i heroj i negativac optike centara podataka. Laseri koji emituju vertikalne-površinske šupljine-riješili su proizvodni problem koji je mučio uređaje koji emituju ivice{3}}: možete ih testirati na-vaferu prije rezanja, što znači da zapravo znate šta šaljete. Jeftini su. Dovoljno su pouzdani. Oni rade hladno.

Ali VCSEL-ovi imaju ograničenja udaljenosti koja su bitna.

Svetlost od 850 nm kroz multimodna vlakna pogađa zidove modalne disperzije koje nijedan pametan DSP ne može u potpunosti da prevaziđe. Pređete možda 100 metara pri 25G prije nego što dijagram oka počne izgledati kao moderna umjetnost. OM4 vlakno u vašem podignutom podu nije dizajnirano za ono što tražimo od njega, a usvajanje OM5 ostaje negdje između "obećavajućih" i "teoretskih" u većini poslovnih implementacija koje sam vidio.

 

Pitanje talasne dužine koje niko ne postavlja tačno

1310nm smanjuje slabljenje na otprilike 0,4 dB/km u jednom-modu. Ovo je O-opseg, gdje hromatska disperzija dostiže praktičan minimum i možete prenositi signale 10 km bez pojačanja. Većina LR modula živi ovdje.

1550 nm vas spušta na oko 0,3 dB/km-u C-opsegu "nulti-prozor gubitka" koji svi u telekomunikacijama obožavaju. DWDM sistemi uguraju desetine kanala u ovaj opseg jer pojačivači sa vlaknima dopiranim erbijumom- ovdje lijepo rade. Ali ti EDFA koštaju novac, a za udaljenosti ispod 40 km, dodatni trošak rijetko ima smisla.

Greška koju vidim više puta: neko specificira 1550nm module za 2km link kampusa jer "manji gubici moraju biti bolji." Nije bolje. Skuplje je bez koristi, a sada imate složenost inventara koja vam nije bila potrebna.

 

Integritet signala i problem oporavka sata

 

Evo gde stvari postaju zaista zanimljive, a takođe i gde mlađi inženjeri počinju da prave skupe greške.

Brzi{0}}serijski podaci ne putuju sa signalom sata. Informacije o vremenu moraju se oporaviti iz samog toka podataka-to je ono što kola za sat i oporavak podataka rade. Petlja{4}}zaključana faza unutar modula prati prelaze u dolaznom bitstreamu, generiše lokalni takt iz tih prijelaza i koristi taj oporavljeni sat za uzorkovanje sljedećih bitova na optimalnoj tački u oku.

Ovo radi izvanredno dobro dok ne radi.

CDR zaključavanja zahtijevaju dovoljno prijelaza u podacima. 64B/66B kodiranje koje se koristi u 10G Ethernetu garantuje dovoljno ivica da PLL bude zadovoljan. Ali ako neko pošalje patološki obrazac-ili još gore, dugi niz identičnih simbola sa neispravnog uređaja uzvodno-CDR može izgubiti zaključavanje. Kada izgubi zaključavanje, aktivira se LOL (gubitak zaključavanja) alarm, veza pada, a vi buljite u brojače grešaka pitajući se šta je pošlo po zlu.

Frustrirajući dio: ponašanje CDR-a varira između dobavljača. Vidio sam da moduli proizvođača A održavaju zaključavanje kroz sekvence uzoraka koje su odmah ubile module proizvođača B. Oba su ispunila specifikacije. Oboje su prošli testiranje usklađenosti. Jedan je radio u stvarnom prometnom okruženju korisnika, drugi nije.

 

DDM je zauvijek promijenio rješavanje problema (kada radi)

 

Prije nego što je digitalno dijagnostičko nadgledanje postalo standardno, rješavanje problema sa optičkom vezom značilo je povlačenje modula, zamjenu kablova i molitvu bilo kojem božanstvu koje je upravljalo vašim procesom kontrole promjena. Ako je veza prekinuta, znali ste da nešto nije u redu. Nisi imao pojma šta.

DDM-ponekad se naziva DOM, jer industrija voli suvišne akronime-to je promijenio. Svaki moderni primopredajnik izvještava-telemetriju u stvarnom vremenu preko I²C interfejsa: temperaturu, napon napajanja, struju laserskog bias-a, TX snagu, RX snagu. SFF-8472 specifikacija definira memorijsku mapu. Vaš prekidač ga automatski očitava.

Ovo zvuči kao čista strana, i uglavnom je tako. Ali dovoljno sam puta bio opečen DDM podacima da bih razvio zdrav skepticizam.

Očitavanje snage TX-a? Izvodi se od fotodiode monitora koja uzorkuje dio laserskog izlaza. Efikasnost spajanja između lasera i MPD varira s temperaturom. Podaci o kalibraciji upisani u EEPROM modula izmjereni su na 25 stepeni na klupi negdje u Shenzhenu. Vaše stvarno radno okruženje je 47 stepeni jer se modul nalazi između dva druga vruća primopredajnika u potpuno-napunjenom prekidaču.

Broj na vašem ekranu je približan. Obično je to dobra aproksimacija. Ali naučio sam da ne proglašavam pobedu samo na osnovu DDM očitavanja koja izgledaju normalno. Uzmite optički mjerač snage. Izmjerite stvarnu svjetlost koja udara u vlakno.

 

 

Temperatura je sve

 

Ne mogu precijeniti koliko temperatura dominira ponašanjem optičkog modula. Svaki parametar koji je važan mijenja se s temperaturom.

Struja praga lasera se povećava kako se moduli zagrijavaju-uređaju je potrebna veća struja pogona da postigne isti optički izlaz. Efikasnost nagiba se smanjuje, što znači da svaki dodatni miliamper prednapona proizvodi manje svjetla. Pomeranje talasne dužine, što je od ogromnog značaja u CWDM i DWDM sistemima gde je razmak kanala mali. Reakcija fotodiode se mijenja. Čak se i referentni naponi unutar kola za praćenje pomjeraju.

Proizvođači specificiraju radne opsege-obično od 0 stepeni do 70 stepeni za komercijalni nivo, -40 stepeni do 85 stepeni za industrijsku. Ono što oni ne prenose na adekvatan način je koliko je modul lošiji na rubovima tog raspona u odnosu na centar.

Izmjerio sam module na terenu koji rade 15 stepeni toplije nego što je navedeno u izvještaju o temperaturi okoline prekidača. Senzor temperature kućišta na primopredajniku očitao je 63 stepena, dok je kućište prekidača prijavilo "normalan protok vazduha" i "temperaturu 38 stepeni" u svom nadzoru okoline. Neslaganje je postojalo jer je prekidač mjerio temperaturu zraka na svom ulazu, dok je primopredajnik kuhao u termalnoj sjeni susjednog QSFP-DD koji je radio koherentnu optiku na 14 vati.

Niko nije dobio upozorenja. Veza je i dalje funkcionirala-jedva-sa povišenim pre-FEC greškama koje su povremeno preranjavale u gubitke okvira. Trebalo je tri mjeseca da shvatim zašto je ta specifična veza imala veće stope retransmisije od identičnih veza na drugim mjestima u mreži.

 

Pitanje{0}}treće strane

 

Svi žele znati o primopredajnicima{0}}treće strane. Delta cijene je teško zanemariti - 3x do 5x jeftiniji od OEM modula za naizgled identične specifikacije.

Više-Ugovor o izvorima postoji posebno da omogući interoperabilnost. Sukladan SFP-10G-LR kompanije X trebao bi biti funkcionalno ekvivalentan onom iz kompanije Y. Optički parametri su definirani. Mehaničke dimenzije su standardizovane. Električni interfejs prati specifikacije koje su objavili industrijski konzorcijumi.

Stvarnost, kao i obično, odstupa od specifikacije.

Prebacivanje dobavljača kodira EEPROM-ove primopredajnika sa nizovima ID-a dobavljača. Cisco provjerava ove nizove i greškom će-onemogućiti portove koji ne odgovaraju njihovoj listi odobrenih. Juniperove novije platforme bilježe upozorenja i odbijaju pozive podrške. HPE je napredovao u primjeni u zavisnosti od linije proizvoda i verzije firmvera.

Zaobilazna rješenja postoje. Ciscova usluga nepodržana-komanda primopredajnika je sačuvala bezbroj rasporeda implementacije. Prodavci trećih strana programiraju svoje EEPROM-ove da prijave kompatibilne kodove dobavljača. Uređaji kao što je FS Box vam omogućavaju da reprogramirate module na terenu.

Ali evo šta vam niko ne govori: kada stvari krenu po zlu-i na kraju će oni-podrška postaje suprotstavljena. Pozovite TAC sa problemom veze, spomenite optiku treće strane-, pogledajte kako se razgovor završava. "Zamijenite podržanim primopredajnicima i pozovite ponovo ako se problem nastavi." Oni nisu u krivu iz perspektive podrške. Takođe nisu od pomoći u 2 sata ujutro kada je vaša tkanina degradirana.

Moje lično pravilo, razvijeno kroz teško iskustvo: treća-strana u laboratoriji, OEM u proizvodnim putevima koji su važni. Ušteda je manje uvjerljiva kada vi rješavate povremene CRC greške koje mogu biti primopredajnik, možda vlakno, možda firmver, a ne možete ništa isključiti.

 

 

Kontaminacija će vas pronaći

 

Najveći uzrok problema optičke veze nema nikakve veze sa samim modulom. To je prljavština.

Zrnca prašine na krajnjoj strani vlakna može oslabiti signal dovoljno da gurne vezu preko njenog praga greške. Na 100G i više, margina više nije ono što je bila. Radite bliže granicama osjetljivosti prijemnika. Ta prašina koja bi bila nevidljiva na 1G Ethernetu sada uzrokuje gubitak paketa na 400G.

Jezgro jednog-modnog vlakna je prečnika 9 mikrometara. Ljudska kosa je oko 70 mikrometara. Čestice kontaminacije manje od bilo čega što možete vidjeti bez uvećanja mogu potpuno blokirati optički put.

Pregledajte prije povezivanja. Uvijek. Koristite optički niš, a ne vizualnu provjeru. Nije me briga da li je patch kabl izašao iz zatvorene vrećice prije pet sekundi-torba nije čista, prsti ste dodirnuli nešto, zrak u vašem centru podataka sadrži čestice. Pregledajte, očistite ako je potrebno, ponovo pregledajte, a zatim spojite.

Samo čišćenje predstavlja rizik. Suvo brisanje stvara statički naboj koji privlači više kontaminacije. Mokro čišćenje izopropil alkoholom može ostaviti talog ako ga pustite da ispari umjesto da ga odmah osušite. Čistači sa jednim-klikom rade dobro dok se ne potroše, a neko svejedno nastavi da klikće, preraspodijelivši zagađivače po ferulu.

Gledao sam tehničara kako provodi četiri sata rješavajući probleme s isprekidanom vezom. Dva puta zamijenjeni moduli. Provjereno vođenje kablova. Pregledana konfiguracija. Konačno sam provalio inspekciju i pronašao nešto što je ličilo na ostatak otiska prsta na adapteru za pregradu. Očišćeno kako treba. Link je bio čist i ostao budan.

Četiri sata. Za otisak prsta.

 

Šta je zapravo važno pri odabiru modula

 

Nakon svih tehničkih detalja, proces odabira se obično svodi na nekoliko praktičnih razmatranja koja se ne pojavljuju ni u jednoj tablici podataka.

Koja je vaša platforma za prebacivanje? Ako ste Cisco prodavnica, pitanje faktora forme je u velikoj meri odgovoreno za vas. Ako koristite Arista ili Juniper na listovima i nešto drugo na kičmi, možda imate opcije-ali korištenje tih opcija stvara složenost inventara. Dosljednost ima vrijednost.

Koju udaljenost zapravo trebate preći? Izmjerite kablove. Dodajte margine za patch panele i spojeve. Zatim odaberite najjeftiniji tip modula koji zadovoljava zahtjeve za udaljenost sa slobodnim prostorom. Određivanje LR modula za trčanje od 50 metara jer "možda će nam zatrebati domet kasnije" je gubitak novca.

Koja je tvoja biljka vlakana? Multimode unutar zgrada, jedan{0}}način između zgrada-to je još uvijek uobičajen obrazac. Borba protiv tog obrasca košta više od rada s njim.

Koliko vjerujete u kvalitet svoje instalacije? 400G ima manju marginu od 100G. Prljavi konektori koji su dobro radili pri nižim brzinama će uzrokovati probleme. Ako vaše strukturirano kabliranje datira iz vremena kada se Cat5e smatrao budućim-otpornim, očekujte probleme.

Dosadni savjet je obično ispravan: uskladite tehnologiju sa stvarnim zahtjevima, kupujte od dobavljača koji će vas podržati kada se stvari pokvare, očistite svaki konektor svaki put kada ga dodirnete. Sami moduli su postali izuzetno pouzdani. Problemi su skoro uvek negde drugde.