Digitálne optické moduly fungujú v moderných systémoch

 

Čo je vlastne vo vnútri veci

 

Rozbite transceiver (v skutočnosti to nerobte; už len samotná expozícia laserom z toho robí zlý nápad) a nájdete prekvapivo husté usporiadanie komponentov, ktoré sa v architektúre od konca 90. rokov zásadne nezmenili. V časti vysielača je umiestnený svetelný zdroj-zvyčajne VCSEL pre aplikácie s krátkym-dosahom s viacerými režimami, laser DFB pre čokoľvek vážne cez jedno-vlákno. Prijímacia strana obsahuje fotodiódu a transimpedančný zosilňovač. Medzi nimi sedí akýkoľvek signál upravujúci rýchlosť prenosu dát.

VCSEL si zaslúži osobitnú zmienku, pretože je súčasne hrdinom a darebákom optiky dátového centra. Lasery vyžarujúce vertikálny-dutinový povrch-vyriešili výrobný problém, ktorý trápil zariadenia s hranami-vyžarovania: môžete ich otestovať na-platni pred krájaním, čo znamená, že skutočne viete, čo posielate. Sú lacné. Sú dostatočne spoľahlivé. Bežia v pohode.

Ale VCSEL majú obmedzenia vzdialenosti, na ktorých záleží.

850nm svetlo cez multimódové vlákno dopadá na steny modálneho rozptylu, ktoré žiadne množstvo inteligentného DSP nedokáže úplne prekonať. Získate možno 100 metrov pri 25G, kým diagram oka začne vyzerať ako moderné umenie. Vlákno OM4 vo vašej zvýšenej podlahe nebolo navrhnuté na to, čo od neho požadujeme, a prijatie OM5 zostáva niekde medzi „sľubným“ a „teoretickým“ vo väčšine podnikových nasadení, ktoré som videl.

 

Otázka vlnovej dĺžky sa nikto nepýta správne

1310nm znižuje útlm na približne 0,4 dB/km v jednom-režime. Toto je pásmo O-, kde chromatická disperzia dosahuje vhodné minimum a signály môžete posúvať na vzdialenosť 10 km bez zosilnenia. Väčšina LR modulov žije tu.

1 550 nm vás dostane až na približne 0,3 dB/km-„nulové{4}}stratové okno pásma C-, ktoré všetci v telekomunikáciách uctievajú. Systémy DWDM vtesnajú do tohto pásma desiatky kanálov, pretože erbiom-dopované vláknové zosilňovače tu skvele fungujú. Ale tie EDFA stoja peniaze a pri vzdialenostiach pod 40 km majú extra výdavky len zriedka zmysel.

Chyba, ktorú vidím opakovane: niekto špecifikuje 1550nm moduly pre 2 km kampusové spojenie, pretože „nižšia strata musí byť lepšia“. Nie je to lepšie. Je to drahšie bez výhod a teraz máte zložitosť zásob, ktorú ste nepotrebovali.

 

Integrita signálu a problém s obnovou hodín

 

Tu sú veci skutočne zaujímavé a tiež, kde začínajúci inžinieri robiť drahé chyby.

Vysokorýchlostné{0}}sériové dáta sa neprenášajú s hodinovým signálom. Informácie o načasovaní sa musia obnoviť zo samotného toku údajov-to je to, čo robia obvody hodín a obnovy údajov. Fázová-slučka vo vnútri modulu sleduje prechody v prichádzajúcom bitovom toku, generuje z týchto prechodov lokálne hodiny a využíva tieto obnovené hodiny na vzorkovanie nasledujúcich bitov v optimálnom bode oka.

Toto funguje pozoruhodne dobre, kým to tak nie je.

Zámky CDR vyžadujú dostatočné prechody v údajoch. Kódovanie 64B/66B používané v 10G Ethernete zaručuje dostatok hrán na to, aby bol PLL spokojný. Ak však niekto odošle patologický vzorec-alebo niečo horšie, dlhý rad identických symbolov z nesprávne fungujúceho nadradeného zariadenia-môže CDR stratiť uzamknutie. Keď stratí zámok, spustí sa alarm LOL (strata zámku), spojenie sa preruší a vy čumíte na počítadlá chýb a premýšľate, čo sa stalo.

Frustrujúca časť: Správanie CDR sa medzi jednotlivými predajcami líši. Videl som, že moduly od výrobcu A udržiavajú uzamknutie cez sekvencie vzorov, ktoré okamžite zabili moduly od výrobcu B. Oba spĺňali špecifikáciu. Obaja prešli testovaním zhody. Jedna pracovala v aktuálnom dopravnom prostredí zákazníka, druhá nie.

 

DDM navždy zmenilo riešenie problémov (keď to funguje)

 

Predtým, ako sa digitálne diagnostické monitorovanie stalo štandardom, riešenie problémov s optickým spojením znamenalo ťahanie modulov, výmenu káblov a modliť sa k akémukoľvek božstvu, ktoré riadilo váš proces kontroly zmien. Ak odkaz nefungoval, vedeli ste, že niečo nie je v poriadku. Netušili ste čo.

DDM-niekedy nazývaný DOM, pretože toto odvetvie miluje nadbytočné skratky,-to zmenilo. Každý moderný transceiver hlási telemetriu v reálnom čase- prostredníctvom rozhrania I²C: teplotu, napájacie napätie, laserový skreslený prúd, TX výkon, RX výkon. Špecifikácia SFF-8472 definuje mapu pamäte. Váš prepínač ho prečíta automaticky.

Znie to ako čistá výhoda a väčšinou to tak je. Údaje DDM ma však spálili dosťkrát na to, aby som si vytvoril zdravý skepticizmus.

TX výkon čítanie? Je odvodený od fotodiódy monitora, ktorá odoberá časť laserového výstupu. Účinnosť spojenia medzi laserom a MPD sa mení v závislosti od teploty. Kalibračné údaje vypálené do EEPROM modulu boli namerané pri 25 stupňoch na lavici niekde v Shenzhene. Vaše skutočné operačné prostredie je 47 stupňov, pretože modul je umiestnený medzi dvoma ďalšími horúcimi vysielačmi a prijímačmi v plne -nabitom prepínači.

Číslo na vašej obrazovke je približné. Zvyčajne je to dobrá aproximácia. Ale naučil som sa nevyhlasovať víťazstvo len na základe údajov DDM, ktoré vyzerajú normálne. Vezmite merač optického výkonu. Zmerajte skutočné svetlo dopadajúce na vlákno.

 

 

Teplota je všetko

 

Nemôžem preceňovať, koľko teploty dominuje správaniu optického modulu. Každý dôležitý parameter sa mení s teplotou.

Prahový prúd lasera sa zvyšuje, keď sa moduly zahrievajú-zariadenie potrebuje väčší prúd pohonu na dosiahnutie rovnakého optického výstupu. Účinnosť sklonu klesá, čo znamená, že každý ďalší miliampér predpätia produkuje menej svetla. Posun vlnových dĺžok, ktorý má obrovský význam v systémoch CWDM a DWDM, kde je rozstup kanálov tesný. Zmení sa citlivosť fotodiódy. Dokonca aj referenčné napätia vo vnútri monitorovacích obvodov sa menia.

Výrobcovia špecifikujú prevádzkové rozsahy-zvyčajne 0 stupňov až 70 stupňov pre komerčnú triedu, -40 stupňov až 85 stupňov pre priemyselné. To, čo dostatočne nevyjadrujú, je, o koľko horšie má modul výkon na okrajoch tohto rozsahu v porovnaní so stredom.

Nameral som moduly v teréne, ktoré bežia o 15 stupňov teplejšie, ako uvádza správa o okolitej teplote prepínača. Snímač teploty puzdra na transceiveri čítal 63 stupňov, zatiaľ čo šasi spínača pri monitorovaní prostredia hlásilo „normálne prúdenie vzduchu“ a „teplotu 38 stupňov“. Nezrovnalosť existovala, pretože prepínač meral teplotu vzduchu na svojom vstupe, zatiaľ čo vysielač s prijímačom varil v tepelnom tieni susedného QSFP-DD, ktorý používal koherentnú optiku s výkonom 14 wattov.

Nikto nedostal upozornenia. Prepojenie stále fungovalo-sotva{2}}so zvýšenými chybami pred{3}}FEC, ktoré občas spôsobili straty snímok. Trvalo tri mesiace, kým sa zistilo, prečo má toto konkrétne spojenie vyššie prenosové rýchlosti ako rovnaké odkazy inde v štruktúre.

 

Otázka tretej strany-

 

Každý chce vedieť o vysielačoch a prijímačoch- tretích strán. Cenový rozdiel je ťažké ignorovať – 3x až 5x lacnejšie ako OEM moduly pre zdanlivo identické špecifikácie.

Dohoda o viacerých{0}}zdrojoch existuje špeciálne na umožnenie interoperability. Vyhovujúci SFP-10G-LR od spoločnosti X by mal byť funkčne ekvivalentný s od spoločnosti Y. Optické parametre sú definované. Mechanické rozmery sú štandardizované. Elektrické rozhranie sa riadi špecifikáciami zverejnenými priemyselnými konzorciami.

Realita sa ako obvykle líši od špecifikácie.

Dodávatelia prepínačov kódujú EEPROM transceivera pomocou reťazcov ID dodávateľa. Cisco skontroluje tieto reťazce a chybne-zakáže porty, ktoré nezodpovedajú ich schválenému zoznamu. Novšie platformy Juniper zaznamenávajú varovania a odmietajú telefonáty podpory. HPE prešlo tam a späť na presadzovanie v závislosti od produktovej rady a verzie firmvéru.

Existujú riešenia. Príkaz transceivera spoločnosti Cisco, ktorý nie je podporovaný,{1}}uložil nespočetné množstvo plánov nasadenia. Dodávatelia tretích strán programujú svoje EEPROM tak, aby hlásili kompatibilné kódy dodávateľov. Zariadenia ako FS Box vám umožňujú preprogramovať moduly v teréne.

Ale tu je to, čo vám nikto nepovie: keď sa veci pokazia-a nakoniec sa-podpora stane protivníkom. Ak máte problém s odkazom, zavolajte spoločnosti TAC, spomeňte-optiku tretej strany a sledujte koniec konverzácie. "Vymeňte za podporované transceivery a zavolajte späť, ak problém pretrváva." Z hľadiska podpory sa nemýlia. Nie sú užitočné ani o 2:00, keď je vaša látka znehodnotená.

Moje osobné pravidlo vyvinuté na základe tvrdých skúseností: tretia-strana v laboratóriu, OEM vo výrobných cestách, na ktorých záleží. Úspory nákladov sú menej presvedčivé, keď ste to vy, kto rieši občasné chyby CRC, čo môže byť transceiver, vlákno, firmvér a nemôžete nič vylúčiť.

 

 

Kontaminácia si vás nájde

 

Jediná najväčšia príčina problémov s optickým spojením nemá nič spoločné so samotným modulom. Je to špina.

Zrnko prachu na koncovej ploche vlákna môže zoslabiť signál natoľko, že posunie linku za hranicu chyby. Pri 100G a viac už marža nie je taká, ako bývala. Pracujete bližšie k limitom citlivosti prijímača. Prachová škvrna, ktorá by bola neviditeľná pri 1G Ethernet, teraz spôsobuje stratu paketov pri 400G.

Jadro jednovidového vlákna{0} má priemer 9 mikrometrov. Ľudský vlas má asi 70 mikrometrov. Častice kontaminácie menšie ako čokoľvek, čo môžete vidieť bez zväčšenia, môžu úplne zablokovať optickú dráhu.

Pred pripojením skontrolujte. Vždy. Použite optický ďalekohľad, nie vizuálnu kontrolu. Je mi jedno, či prepojovací kábel vyšiel zo zapečateného vrecka pred piatimi sekundami-taška nie je čistá, vaše prsty sa niečoho dotkli, vzduch vo vašom dátovom centre obsahuje častice. Skontrolujte, v prípade potreby vyčistite, znova skontrolujte a potom pripojte.

Samotné čistenie predstavuje riziko. Suché utieranie vytvára statický náboj, ktorý priťahuje viac nečistôt. Mokré čistenie izopropylalkoholom môže zanechať zvyšky, ak ho necháte vypariť, namiesto toho, aby ste ho okamžite utreli do sucha. Čistiace prostriedky na jedno kliknutie fungujú dobre, kým sa nespotrebujú a niekto aj tak neprestane klikať, čím sa nečistoty rozložia cez objímku.

Sledoval som, ako technik strávil štyri hodiny riešením prerušovaného spojenia. Dvakrát vymenené moduly. Skontrolované vedenie káblov. Skontrolovaná konfigurácia. Nakoniec vylomil inšpekčný ďalekohľad a našiel niečo, čo vyzeralo ako zvyšky odtlačkov prstov na prepážkovom adaptéri. Vyčistilo to poriadne. Link vyšiel čistý a zostal hore.

Štyri hodiny. Na odtlačok prsta.

 

Na čom skutočne záleží pri výbere modulov

 

Po všetkých technických detailoch sa výberový proces zvyčajne obmedzí na niekoľko praktických úvah, ktoré sa nenachádzajú v žiadnom údajovom liste.

Aká je vaša platforma prepínača? Ak ste obchodom Cisco, otázka týkajúca sa tvarového faktora je z veľkej časti zodpovedaná za vás. Ak používate Arista alebo Juniper na listoch a niečo iné na chrbtici, môžete mať možnosti-, ale uplatňovanie týchto možností vytvára zložitosť inventára. Dôslednosť má hodnotu.

Akú vzdialenosť vlastne potrebujete prejsť? Zmerajte dĺžku káblov. Pridajte okraj pre patch panely a spoje. Potom vyberte najlacnejší typ modulu, ktorý spĺňa požiadavku na vzdialenosť s rezervou miesta. Špecifikovanie LR modulov pre 50-metrové trate, pretože „dosah môžeme potrebovať neskôr“, sú zbytočne vyhodené peniaze.

Aká je tvoja vláknina? Multimód vo vnútri budov, jeden{0}}režim medzi budovami-, to je stále bežný vzor. Boj s týmto vzorom stojí viac ako práca s ním.

Ako veľmi dôverujete kvalite vašej inštalácie? 400G má menšiu rezervu ako 100G. Znečistené konektory, ktoré fungovali dobre pri nižších rýchlostiach, spôsobia problémy. Ak sa vaša štruktúrovaná kabeláž datuje do obdobia, keď sa Cat5e považovalo- za odolné voči budúcnosti, očakávajte problémy.

Nudná rada je zvyčajne správna: prispôsobte technológiu skutočným požiadavkám, nakupujte od predajcov, ktorí vás podporia, keď sa veci pokazia, vyčistite každý konektor vždy, keď sa ho dotknete. Samotné moduly sa stali pozoruhodne spoľahlivými. Problémy sú takmer vždy niekde inde.