Digitalni optički moduli rade u modernim sustavima

 

Što je zapravo unutar stvari

 

Otvorite primopredajnik (nemojte to zapravo učiniti; samo izlaganje laseru to čini lošom idejom) i pronaći ćete iznenađujuće gust raspored komponenti koje se u arhitekturi nisu bitno promijenile od kasnih 1990-ih. Odašiljač sadrži izvor svjetlosti-obično VCSEL za kratke-višemodne aplikacije, DFB laser za bilo što ozbiljno preko jedno-modnih vlakana. Prijemna strana sadrži fotodiodu i transimpedancijsko pojačalo. Između njih se nalazi bilo koji signal koji uvjetuje brzinu prijenosa podataka.

VCSEL zaslužuje poseban spomen jer je istovremeno heroj i negativac optike podatkovnih centara. Laseri s okomitom-površinom{2}}emitiranja šupljine riješili su problem proizvodnje koji je mučio rubne{3}}uređaje koji emitiraju: možete ih testirati na-vaferu prije rezanja, što znači da zapravo znate što šaljete. Jeftine su. Dovoljno su pouzdani. Rade cool.

Ali VCSEL-i imaju ograničenja udaljenosti koja su važna.

Svjetlost od 850 nm kroz multimodno vlakno pogađa modalne disperzijske zidove koje nijedan pametni DSP ne može u potpunosti nadvladati. Dobivate možda 100 metara na 25G prije nego dijagram očiju počne izgledati kao moderna umjetnost. OM4 vlakno u vašem podignutom podu nije dizajnirano za ono što od njega tražimo, a usvajanje OM5 ostaje negdje između "obećavajućeg" i "teorijskog" u većini poslovnih implementacija koje sam vidio.

 

Pitanje valne duljine nitko ne postavlja ispravno

1310nm smanjuje prigušenje na otprilike 0,4 dB/km u jednom-modu. Ovo je O-pojas, gdje kromatska disperzija doseže prikladan minimum i možete gurati signale 10 km bez pojačanja. Većina LR modula živi ovdje.

1550nm vas spušta na oko 0,3 dB/km-C-pojas "nulti-prozor gubitaka" koji svi u telekomu obožavaju. DWDM sustavi zbijaju desetke kanala u ovaj pojas jer vlaknasta pojačala dopirana erbijem-ovdje izvrsno rade. Ali ti EDFA uređaji koštaju, a za udaljenosti ispod 40 km, dodatni trošak rijetko ima smisla.

Pogreška koju stalno vidim: netko specificira module od 1550 nm za vezu kampusa od 2 km jer "manji gubici moraju biti bolji." Nije bolje. Skuplje je bez koristi, a sada imate složenost inventara koja vam nije potrebna.

 

Integritet signala i problem oporavka sata

 

Ovdje stvari postaju istinski zanimljive, a također i gdje mlađi inženjeri počinju činiti skupe greške.

Brzi-serijski podaci ne putuju sa signalom sata. Informacije o vremenu moraju se oporaviti iz samog toka podataka-to je ono što rade sklopovi za sat i oporavak podataka. Fazno-zaključana petlja unutar modula prati prijelaze u dolaznom bitstreamu, generira lokalni sat iz tih prijelaza i koristi taj obnovljeni sat za uzorkovanje sljedećih bitova na optimalnoj točki u oku.

Ovo radi izvanredno dobro dok ne prestane.

CDR zaključavanja zahtijevaju dovoljno prijelaza u podacima. 64B/66B kodiranje koje se koristi u 10G Ethernetu jamči dovoljno rubova da PLL bude zadovoljan. Ali ako netko pošalje patološki uzorak-ili još gore, dugu seriju identičnih simbola s uzvodnog uređaja koji se loše ponaša-CDR može izgubiti zaključavanje. Kada izgubi zaključavanje, aktivira se alarm LOL (gubitak zaključavanja), veza pada, a vi buljite u brojače grešaka pitajući se što je pošlo po zlu.

Ono što frustrira: ponašanje CDR-a razlikuje se među dobavljačima. Vidio sam da moduli proizvođača A održavaju zaključavanje kroz sekvence uzoraka koje su odmah uništile module proizvođača B. Oba su zadovoljila specifikacije. Oba su prošla testiranje sukladnosti. Jedan je radio u klijentovom stvarnom prometnom okruženju, jedan nije.

 

DDM zauvijek promijenio rješavanje problema (kada radi)

 

Prije nego što je digitalni dijagnostički nadzor postao standard, rješavanje problema s optičkom vezom značilo je povlačenje modula, zamjenu kabela i molitvu bilo kojem božanstvu koje upravlja vašim procesom kontrole promjena. Ako veza nije radila, znali ste da nešto nije u redu. Nisi imao pojma što.

DDM-koji se ponekad naziva i DOM, jer industrija voli suvišne kratice-to je promijenilo. Svaki moderni primopredajnik javlja-telemetriju u stvarnom vremenu putem I²C sučelja: temperaturu, napon napajanja, lasersku prednaponsku struju, TX snagu, RX snagu. Specifikacija SFF-8472 definira mapu memorije. Vaš prekidač to automatski očitava.

Ovo zvuči kao čisto dobro, i uglavnom je tako. Ali dovoljno sam se puta opekao DDM podacima da sam razvio zdrav skepticizam.

Očitavanje TX snage? Izvodi se iz fotodiode monitora koja uzorkuje djelić laserskog izlaza. Učinkovitost spajanja između lasera i MPD-a varira s temperaturom. Kalibracijski podaci snimljeni u EEPROM modula izmjereni su na 25 stupnjeva na klupi negdje u Shenzhenu. Vaše stvarno radno okruženje je 47 stupnjeva jer se modul nalazi između dva druga vruća primopredajnika u potpuno-opterećenom prekidaču.

Broj na vašem ekranu je približan. Obično je to dobra aproksimacija. Ali naučio sam da ne proglašavam pobjedu samo na temelju DDM očitanja koja izgledaju normalno. Zgrabite mjerač optičke snage. Izmjerite stvarnu svjetlost koja pada na vlakno.

 

 

Temperatura je sve

 

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

Struja praga lasera raste kako se moduli zagrijavaju-uređaj treba više pogonske struje da postigne isti optički izlaz. Učinkovitost nagiba se smanjuje, što znači da svaki dodatni miliamper biasa proizvodi manje svjetla. Odstupanja valne duljine, što je iznimno važno u CWDM i DWDM sustavima gdje je razmak između kanala mali. Odziv fotodiode se mijenja. Čak se i referentni naponi unutar nadzornih krugova pomjeraju.

Proizvođači navode radne raspone-obično od 0 stupnjeva do 70 stupnjeva za komercijalnu razinu, -40 stupnjeva do 85 stupnjeva za industrijsku. Ono što ne pokazuju na odgovarajući način je koliko lošije radi modul na rubovima tog raspona u odnosu na središte.

Izmjerio sam module na terenu koji rade 15 stupnjeva više nego što je navedeno u izvješću o temperaturi okoline prekidača. Senzor temperature kućišta na primopredajniku očitao je 63 stupnja, dok je šasija prekidača prijavila "normalan protok zraka" i "temperaturu 38 stupnjeva" u svom nadzoru okoliša. Neusklađenost je postojala jer je prekidač mjerio temperaturu zraka na svom ulazu, dok je primopredajnik kuhao u toplinskoj sjeni susjednog QSFP-DD koji je pokretao koherentnu optiku od 14 vata.

Nitko nije dobio upozorenja. Veza je i dalje radila-jedva-s povišenim pre-FEC pogreškama koje su povremeno prelazile u gubitke okvira. Trebalo je tri mjeseca da se shvati zašto je ta specifična veza imala veće stope retransmisije nego identične veze drugdje u strukturi.

 

Pitanje-treće strane

 

Svatko želi znati o-primopredajnicima trećih strana. Teško je zanemariti deltu cijene - 3x do 5x jeftiniji od OEM modula za naizgled identične specifikacije.

Multi{0}}Source Agreement postoji posebno kako bi se omogućila interoperabilnost. Sukladni SFP-10G-LR tvrtke X trebao bi biti funkcionalno ekvivalentan onom tvrtke Y. Optički parametri su definirani. Mehaničke dimenzije su standardizirane. Električno sučelje slijedi specifikacije koje su objavili industrijski konzorciji.

Stvarnost, kao i obično, odudara od specifikacije.

Dobavljači prekidača kodiraju EEPROM primopredajnika nizovima ID-a dobavljača. Cisco provjerava te nizove i greškom će-onemogućiti priključke koji se ne podudaraju s njihovim odobrenim popisom. Juniperove novije platforme bilježe upozorenja i odbijaju pozive podrške. HPE je išao naprijed-nazad na provedbu ovisno o liniji proizvoda i verziji firmvera.

Zaobilazna rješenja postoje. Naredba primopredajnika Ciscove usluge nepodržane-spremila je nebrojene rasporede postavljanja. Dobavljači-trećih strana programiraju svoje EEPROM-ove za prijavu kompatibilnih kodova dobavljača. Uređaji poput FS Boxa omogućuju vam reprogramiranje modula na terenu.

Ali evo što vam nitko ne govori: kada stvari krenu po zlu-i na kraju će-podrška postaje neprijateljska. Nazovite TAC s problemom s vezom, spomenite optiku treće-strane, pogledajte kraj razgovora. "Zamijenite podržanim primopredajnicima i nazovite ako se problem nastavi." Nisu u krivu iz perspektive podrške. Također nisu od pomoći u 2 ujutro kada je vaša tkanina degradirana.

Moje osobno pravilo, razvijeno kroz teško iskustvo: treća-strana u laboratoriju, OEM u proizvodnim stazama koje su važne. Ušteda troškova čini se manje uvjerljivom kada vi rješavate povremene CRC pogreške koje mogu biti primopredajnik, vlakna, firmware i ništa ne možete isključiti.

 

 

Kontaminacija će vas pronaći

 

Jedini najveći uzrok problema s optičkom vezom nema nikakve veze sa samim modulom. To je prljavština.

Mrvica prašine na kraju vlakna može oslabiti signal dovoljno da gurne vezu preko praga pogreške. Na 100G i više, marža nije što je bila. Radite bliže granicama osjetljivosti prijemnika. Ta mrlja prašine koja bi bila nevidljiva na 1G Ethernetu sada uzrokuje gubitak paketa na 400G.

Jezgra jedno-modnog vlakna promjera je 9 mikrometara. Ljudska vlas duga je oko 70 mikrometara. Čestice kontaminacije manje od svega što možete vidjeti bez povećanja mogu potpuno blokirati optički put.

Provjerite prije spajanja. Uvijek. Koristite fiber opseg, a ne vizualnu provjeru. Nije me briga je li patch kabel izašao iz zapečaćene vrećice prije pet sekundi-vrećica nije čista, vaši su prsti nešto dotakli, zrak u vašem podatkovnom centru sadrži čestice. Pregledajte, očistite ako je potrebno, ponovno pregledajte, zatim spojite.

Samo čišćenje predstavlja rizik. Suho brisanje stvara statički naboj koji privlači više onečišćenja. Mokro čišćenje izopropilnim alkoholom može ostaviti ostatke ako pustite da ispari umjesto da ih odmah osušite. Sredstva za čišćenje jednim-klikom rade dobro dok se ne potroše, a netko svejedno nastavi klikati, redistribuirajući zagađivače po čahuri.

Gledao sam tehničara kako provodi četiri sata rješavajući problem isprekidane veze. Dva puta zamijenjeni moduli. Provjereno usmjeravanje kabela. Pregledana konfiguracija. Napokon sam izbacio preglednik i pronašao nešto što je izgledalo kao otisak prsta na adapteru pregrade. Očistio ga kako treba. Link je došao čist i ostao budan.

Četiri sata. Za otisak prsta.

 

Što je zapravo važno pri odabiru modula

 

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

Koja je vaša switch platforma? Ako ste Cisco trgovina, pitanje o faktoru oblika uvelike je odgovoreno za vas. Ako koristite Aristu ili Juniper na lišću i nešto drugo na kralježnici, možda imate mogućnosti-ali korištenje tih opcija stvara složenost inventara. Dosljednost ima vrijednost.

Koju udaljenost zapravo trebate prijeći? Izmjerite svoje kabele. Dodajte marginu za patch panele i spojeve. Zatim odaberite najjeftiniji tip modula koji udovoljava zahtjevima za udaljenost s slobodnim prostorom. Određivanje LR modula za trčanja od 50 metara jer "možda će nam kasnije trebati doseg" je uzalud bačen novac.

Koja je vaša biljka vlakana? Multimode unutar zgrada, single{0}}mode između zgrada-to je još uvijek uobičajeni obrazac. Borba protiv tog uzorka košta više od rada s njim.

Koliko vjerujete svojoj kvaliteti instalacije? 400G ima manju marginu od 100G. Prljavi konektori koji su dobro radili pri nižim brzinama uzrokovat će probleme. Ako vaše strukturirano kabliranje datira iz vremena kada se Cat5e smatrao otpornim-na budućnost, očekujte nevolje.

Dosadan savjet obično je točan: prilagodite tehnologiju stvarnim zahtjevima, kupujte od dobavljača koji će vas podržati kad se nešto pokvari, očistite svaki konektor svaki put kad ga dodirnete. Sami moduli postali su iznimno pouzdani. Problemi su gotovo uvijek negdje drugdje.