10GBASE LR primopredajnici zadovoljavaju standarde optičkih vlakana

 

Zašto je G.652 vlakno važnije nego što mislite

 

Gledajte, vidio sam dosta postavljanja gdje je netko zgrabio bilo koji optički kabel koji se slučajno nalazio u skladištu. Loš potez. 10gbase lrprimopredajnikposebno zahtijeva standardno jedno-modno vlakno u skladu s preporukama ITU-T G.652. Ovo nije proizvoljna birokratska besmislica-karakteristike kromatske disperzije G.652 vlakna izravno utječu na integritet signala pri linijskim brzinama od 10,3125 Gbps.

Vlakno G.652 ima konfiguraciju jezgra/oplata od 9/125 μm. Uzak promjer jezgre tjera svjetlost da se širi u jednom modu, eliminirajući probleme kašnjenja diferencijalnog moda koji muče višemodne instalacije. Gledate kromatsku disperziju od otprilike 18 ps/(nm·km) na 1310nm, koju DFB laserski izvor u vašem 10G LR optičkom modulu može podnijeti bez potrebe za vanjskom kompenzacijom disperzije. Pokušajte to izvesti s OM3 kabelom preko 300 metara.

Neki dobavljači guraju "premium" opcije vlakana. Devet puta od deset, standardni G.652D nosi sve što metro kampus baca na njega.

 

SFF-8431 i rukovanje fizičkog sloja

 

Što vam MSA ne govori: toplinske performanse jako variraju od proizvođača do proizvođača.

Loše dizajniran TO-can package ispušta toplinu u protok zraka glavnog sustava na načine koji mogu gurnuti susjedne priključke prema toplinskom prigušivanju. Legitimni dobavljači navode radne temperature od 0 stupnjeva do 70 stupnjeva za komercijalne-jedinice, s industrijskim varijantama kao što je SFP-10G-LR-I koje se protežu do -40 stupnjeva. Temperatura spoja unutar tog sićušnog optičkog podsklopa može porasti za 30 stupnjeva iznad ambijentalne. Rasipanje topline nije izborno - to je razlika između petogodišnjeg korištenja i zahtjeva za jamstvom nakon osamnaest mjeseci.

 

IEEE 802.3ae: Temeljni dokument

 

Kada je 802.3ae pao 2002. godine, svijet umrežavanja još je razmišljao o gigabitnim implementacijama. Radna grupa je uspjela nešto doista impresivno: definirali su varijante fizičkog sloja koje se protežu od 850nm višemodnog do 1550nm proširenog-jednostrukog-moda, a sve dijele zajedničku shemu kodiranja 64b/66b na PCS sloju.

Klauzula 49 obrađuje podsloj fizičkog kodiranja. Klauzula 52 specificira karakteristike PMD za LR module. Učinkovitost kodiranja značajno se poboljšala u odnosu na shemu 8b/10b, a troškovi gigabitnog Etherneta- pali su s 25% na otprilike 3%. To povećanje učinkovitosti djelomično objašnjava zašto 10G optika održava razumne proračune energije unatoč deseterostrukom povećanju propusnosti.

Minimalna udaljenost kablova navedena u 802.3ae je 2 metra. Čini se trivijalnim, ali iza toga postoji optički razlog. Na vrlo malim udaljenostima snaga prijema može premašiti pragove zasićenja detektora. Laserski izlaz lr primopredajnika 10gbase obično mjeri između -8,2 dBm i +0.5 dBm. Osjetljivost prijemnika seže do -14,4 dBm. Na patch kabelu od 3 metra gledate možda 0,5 dB unesenog gubitka - dosta margine prije nego što dosegnete donju razinu od -14,4 dBm, ali potencijalno problematično na visokoj razini bez odgovarajućeg inženjeringa veze.

 

Implementacija DOM-a: SFF-8472 u praksi

 

Rješavanje problema transformiranog primopredajnika digitalnim optičkim nadzorom. Specifikacija SFF-8472 utvrđuje dvo{3}}žično serijsko sučelje - u biti I²C na upravljačkim pinovima modula. Vaš 10G primopredajnik dugog dometa prijavljuje pet kritičnih parametara: TX izlaznu snagu, RX ulaznu snagu, lasersku prednaponsku struju, napon napajanja i unutarnju temperaturu.

Vrijednost-u stvarnom svijetu? Tijekom nedavnog postavljanja metro prstena, očitanja DOM-a označila su anomaliju struje prednaprezanja na jednom čvoru prije nego što su se pojavili fizički simptomi. Laser je bio ponižavajući-kompenzacija pristranosti pomaknula se s tipičnih 25 mA prema pragu alarma od 70 mA. Zamijenili smo modul tijekom planiranog održavanja umjesto da odgovorimo na poziv o ispadu u 2 ujutro.

Ne implementiraju svi dobavljači DOM jednako. Neki izvješćuju o optičkoj snazi ​​s točnošću od ±3 dB; kvalitetni proizvođači postižu ±1 dB. Razlika je bitna kada pokušavate izolirati proizlazi li problem s performansama od odašiljača, prijamnika ili postrojenja za vlakna. Podaci o kalibraciji nalaze se u modulu EEPROM-jeftini klonovi ponekad se isporučuju s generičkim vrijednostima koje imaju malo veze sa stvarnim ponašanjem komponente.

 

 

Pitanje valne duljine: Zašto 1310nm

 

Inženjerske odluke koje stoje iza odabira 1310nm vuku se unatrag do karakteristika prigušenja vlakana od silicijevog dioksida. Jedno{2}}modno vlakno pokazuje dva prozora prijenosa: približno 1310 nm i 1550 nm. Oba se nalaze u područjima niskog -prigušenja, ali 1310 nm podudara se s valnom duljinom nulte-disperzije za standardni SMF.

Varijante 10GBASE-ER i 10GBASE-ZR koriste 1550nm jer duži dometi zahtijevaju manje prigušenje (oko 0,2 dB/km u odnosu na 0,35 dB/km na 1310nm). Kompromis uključuje upravljanje kromatskom disperzijom - prijenos od 1550 nm preko 40 km G.652 vlakna akumulira značajno širenje pulsa bez kompenzacijskih mehanizama.

Za veze od 10 km, matematika ide u korist 1310nm. Vaš 10gbase lr primopredajni modul izbjegava disperzijsko-zahtjeve za vlaknima dok još uvijek pruža prihvatljive margine gubitaka. Okosnice kampusa, mreže područja za pohranu podataka, pristupni prstenovi metroa-ove aplikacije rijetko opravdavaju dodatnu cijenu 1550nm-optike proširenog dosega.

 

Scenariji praktične primjene

 

Podatkovni centar povezuje susjedne zgrade. Agregacija kampusa poduzeća. Ovo predstavlja kruh{2}}i-maslac 10GBASE-LR aplikacije. Udaljenosti veze obično su između 500 metara i 5 kilometara-dobro unutar specifikacije, ali izvan ograničenja višemodnog dometa.

Vodim proračunsku tablicu koja prati izračune proračuna veze za uobičajene scenarije. Trčanje od 6 km korištenjem OS2 vlakana (0,4 dB/km na 1310 nm) s četiri LC patch panela (0,3 dB po spojenom paru) predstavlja:

Prigušenje vlakana: 6 × 0.4=2.4 dB Gubitak konektora: 4 × 0.3=1.2 dB Dopuštenje za spajanje: 0,5 dB Ukupno: 4,1 dB

U odnosu na proračun snage 10G LR modula od približno 6,2 dB (minimum odašiljača -8,2 dBm do osjetljivosti prijemnika -14,4 dBm), održavate marginu od 2 dB. Prikladno za većinu okolišnih uvjeta, iako bih želio bliže 3 dB ako vlakno prolazi kroz prostore s promjenjivom temperaturom poput parkirnih objekata.

 

Stvarnost kompatibilnosti u mrežama više-dobavljača

 

SFP+ MSA trebao je jamčiti plug-and-interoperabilnost. Stvarnost se pokazala neurednijom.

Cisco moduli sadrže vlasničke identifikacijske podatke koje neki sklopovski programi provjeravaju prije omogućavanja portova. 10gbase-lr sfp+ primopredajnici treće strane zahtijevaju specifično kodiranje dobavljača da bi prošli ove provjere. Generički moduli dobro rade na platformama Juniper, Arista ili Ubiquiti koje ne provode OEM ograničenja.

Testiranje je važno. Ugledni alternativni proizvođači održavaju laboratorije kompatibilnosti s opremom velikih dobavljača. Oni će navesti koje su modele preklopnika i revizije firmvera potvrdili-a ne samo tvrditi da su "Cisco kompatibilni" bez dokaza. Razlika u cijeni između OEM-a i treće-strane može premašiti 80%. Ta ušteda financira mnogo rezervnog inventara, pod pretpostavkom da ste prvo provjerili operativnu kompatibilnost.

Osobno sam pokretao module FS.COM i StarTech zajedno s optikom marke Cisco-u proizvodnim okruženjima. Funkcionalno identični. DOM izvješćivanje radi. Mrežni hardver ne može uočiti razliku tijekom normalnog rada. Implikacije jamstva ovise o politici dobavljača opreme.

 

 

Temperatura i okoliš

 

Standardni SFP+ moduli-komercijalne razine navode radni raspon od 0-70 stupnjeva. Industrijske varijante protežu se do -40 stupnjeva do +85 stupnjeva. Razlika je važna za daljinsku implementaciju, telekomunikacijske zatvorene prostore ili bilo koju instalaciju bez kontrole klime.

Unutar 10G optičkog primopredajnika, struja praga DFB lasera pokazuje značajnu temperaturnu osjetljivost. Hladno okruženje smanjuje struju praga, ali može izazvati-nestabilnost skakanja moda. Vruće okruženje povećava strujni prag, ubrzavajući mehanizme starenja. Krugovi za automatsku kontrolu snage kompenziraju unutar projektiranih ograničenja-premašuju ta ograničenja i optički izlaz odluta izvan specifikacije.

Vanjski ormarići u Arizoni ljeti rutinski dosegnu unutarnju temperaturu od 50 stupnjeva. Bez industrijskih-modula, kockate se na dugovječnost primopredajnika. Inkrementalni trošak za I-privremene dijelove-možda 20$-30 po modulu-kupuje značajno poboljšanje pouzdanosti.

 

FCoE i podrška za protokol

 

Evo nešto što privlači pažnju ljudi: ne podržavaju svi 10GBASE-LR moduli Fibre Channel preko Etherneta. Podatkovna tablica Cisco SFP-10G-LR-S izričito navodi FCoE nekompatibilnost. Ako vaša mreža prostora za pohranu zahtijeva FCoE enkapsulaciju, provjerite podršku za protokol prije nabave.

Standardno 10GbE uokvirivanje razlikuje se od FC primitivnih sekvenci. Moduli optimizirani isključivo za Ethernet možda neće podnijeti različite obrasce prometa i zahtjeve vremena protokola za pohranu. To je manje važno u čistim IP mrežama, kritično u konvergentnim strukturama podatkovnih centara.

 

Integritet veze i stopa pogreške u bitovima

 

IEEE 802.3ae navodi 10^-12 BER kao donju vrijednost performansi. Moderne implementacije 10gbase lr primopredajnika rutinski postižu bolje-10^-15 nije neobično pod povoljnim uvjetima. Stope pogrešaka na ovoj razini čine Ethernet učinkovito bez gubitaka u praktične svrhe.

Gdje vidite degradaciju BER-a: prljavi konektori vlakana (pregledajte prije svakog umetanja), prekoračeni radijus savijanja, loši spojevi ili starenje odašiljača. Jedan otisak prsta na LC feruli može dovesti do dodatnog gubitka od 0,5-1,0 dB. Umnožite preko staze s više skokova i iznenada će vaš proračun za vezu nestati.

IPA maramice držim u svakom alatu. Pet sekundi čišćenja konektora sprječava sate rješavanja problema.

 

Referenca za naručivanje i specifikaciju

 

Prilikom nabave 10G LR optičkih modula, ovi parametri bi se trebali pojaviti na vašem popisu zahtjeva:

IEEE 802.3ae 10GBASE-LR usklađenost

SFF-8431 mehanička/električna usklađenost

Podrška za SFF-8472 DOM (poželjna verzija 12.0 ili novija)

Specificirani raspon radne temperature

Snaga odašiljanja: -8,2 do +0.5 dBm minimalne spec

Osjetljivost prijema: -14,4 dBm ili bolja

Valna duljina: 1260-1355nm (1310nm nominalno)

Konektor: duplex LC/UPC

Razlike u osjetljivosti prijemnika između proizvođača mogu se kretati od nekoliko dB. Premium moduli mogu ponuditi osjetljivost od -17 dBm, povećavajući praktične udaljenosti veze iznad nominalne specifikacije od 10 km. Je li to važno ovisi o vašoj specifičnoj biljci vlakana.

 

Završna zapažanja

 

10GBASE-LR primopredajnik zauzima zrelu tehnološku nišu. Petnaest godina optimizacije proizvodnje proizvelo je pouzdane, jeftine module iz desetaka kvalificiranih izvora. Usklađenost sa standardima osigurava interoperabilnost; Digitalni optički nadzor osigurava vidljivost; toplinska tehnika određuje životni vijek.

Ono što me i dalje iznenađuje: koliko često korisnici nedovoljno iskoriste postojeći kapacitet optičkih vlakana. Jedno-postrojenje koje danas podržava 10G-LR može nositi 25G-LR ili čak 100G-DR signale s odgovarajućim nadogradnjama primopredajnika. Samo vlakno traje više generacija opreme. Ulaganje u kvalitetnu praksu instalacije-pravilno upravljanje kabelima, dokumentirani gubitak spojnice, provjerena čistoća konektora-isplaćuje se kroz desetljeća-plus životni ciklus infrastrukture.

Odaberite primopredajnike koji odgovaraju vašim stvarnim zahtjevima. Provjerite kompatibilnost treće-strane prije postavljanja. Pratite DOM parametre. Očistite konektore. Ostalo se uglavnom pobrine samo za sebe.