ماژول های نوری دیجیتال در سیستم های مدرن کار می کنند

 

چه چیزی در واقع در داخل چیز است

 

یک فرستنده گیرنده را باز کنید (در واقع این کار را انجام ندهید؛ نوردهی لیزر به تنهایی آن را ایده بدی می کند) و با آرایش غافلگیرکننده ای متراکم از اجزایی مواجه خواهید شد که از اواخر دهه 1990 اساساً در معماری تغییر نکرده اند. بخش فرستنده منبع نور را در خود جای می‌دهد-معمولاً یک VCSEL برای برنامه‌های کاربردی چند حالته کوتاه-، یک لیزر DFB برای هر چیز جدی روی فیبر یک حالته{4}. سمت گیرنده شامل یک فتودیود و تقویت کننده ترانس امپدانس است. بین آنها هر سیگنالی که نرخ داده را شرطی می کند قرار دارد.

VCSEL شایسته ذکر ویژه است زیرا به طور همزمان قهرمان و شرور اپتیک مرکز داده است. لیزرهای ساطع کننده-سطح حفره عمودی-مشکل تولیدی که دستگاه‌های ساطع کننده لبه{3}} را گرفتار می‌کرد را حل کرد: می‌توانید قبل از برش دادن آن‌ها را روی-ویفر آزمایش کنید، به این معنی که واقعاً می‌دانید چه چیزی را ارسال می‌کنید. آنها ارزان هستند. آنها به اندازه کافی قابل اعتماد هستند. باحال می دوند

اما VCSEL ها محدودیت های فاصله دارند که مهم است.

نور 850 نانومتری از طریق فیبر چند حالته به دیوارهای پراکندگی مودال برخورد می کند که هیچ مقدار DSP هوشمند نمی تواند به طور کامل بر آن غلبه کند. قبل از اینکه نمودار چشمی شبیه هنر مدرن به نظر برسد، شاید 100 متر در 25G داشته باشید. فیبر OM4 در طبقه مرتفع شما برای کاری که ما از آن می‌خواهیم طراحی نشده است، و پذیرش OM5 در اکثر استقرارهای سازمانی که من دیده‌ام بین "امیدبخش" و "تئوری" باقی می‌ماند.

 

سوال طول موج که هیچ کس درست نمی پرسد

1310 نانومتر تضعیف را به تقریباً 0.4 دسی بل در کیلومتر در حالت تک- کاهش می‌دهد. این باند O- است که در آن پراکندگی رنگی به حداقل مناسب می رسد و می توانید سیگنال ها را تا 10 کیلومتر بدون تقویت فشار دهید. اکثر ماژول های LR در اینجا زندگی می کنند.

1550 نانومتر شما را به حدود 0.3 دسی بل در کیلومتر{2}}باند C-«صفر-پنجره ضرر» می‌رساند که همه افراد مخابراتی آن را می‌پرستند. سیستم‌های DWDM ده‌ها کانال را در این باند پر می‌کنند، زیرا تقویت‌کننده‌های فیبر دوپ‌شده اربیوم در اینجا به زیبایی کار می‌کنند. اما این EDFA ها هزینه دارند و برای مسافت های کمتر از 40 کیلومتر، هزینه اضافی به ندرت منطقی است.

اشتباهی که من مکرراً می بینم: شخصی ماژول های 1550 نانومتری را برای یک پیوند پردیس 2 کیلومتری مشخص می کند زیرا "تلفات کمتر باید بهتر باشد." بهتر نیست. بدون هیچ سودی گران تر است، و اکنون پیچیدگی موجودی دارید که به آن نیاز نداشتید.

 

یکپارچگی سیگنال و مشکل بازیابی ساعت

 

اینجاست که همه چیز واقعاً جالب می شود، و همچنین جایی که مهندسان جوان شروع به اشتباهات پرهزینه می کنند.

داده‌های سریالی پرسرعت-با سیگنال ساعت حرکت نمی‌کنند. اطلاعات زمان‌بندی باید از خود جریان داده بازیابی شود-این کاری است که مدارهای Clock و Data Recovery انجام می‌دهند. یک حلقه قفل فاز-در داخل ماژول، انتقال‌ها را در جریان بیت ورودی مشاهده می‌کند، یک ساعت محلی از آن انتقال‌ها ایجاد می‌کند و از آن ساعت بازیابی شده برای نمونه‌برداری از بیت‌های بعدی در نقطه بهینه چشم استفاده می‌کند.

این تا زمانی که این کار را نکند به طرز قابل ملاحظه ای خوب کار می کند.

قفل های CDR به انتقال کافی در داده ها نیاز دارند. رمزگذاری 64B/66B مورد استفاده در اترنت 10G لبه های کافی را برای راضی نگه داشتن PLL تضمین می کند. اما اگر شخصی یک الگوی آسیب‌شناختی-یا بدتر از آن، تعداد طولانی نمادهای یکسان را از یک دستگاه بالادستی{6}} ارسال کند، ممکن است CDR قفل شود. وقتی قفل از دست می‌رود، زنگ هشدار LOL (از دست دادن قفل) به صدا در می‌آید، پیوند از بین می‌رود و شما به شمارنده‌های خطا خیره می‌شوید و می‌پرسید چه مشکلی رخ داده است.

بخش ناامید کننده: رفتار CDR بین فروشندگان متفاوت است. ماژول‌های سازنده A را دیده‌ام که از طریق دنباله‌های الگوی قفل را حفظ می‌کنند که بلافاصله ماژول‌های سازنده B را از بین می‌برد. هر دو با مشخصات مطابقت داشتند. هر دو تست انطباق را پشت سر گذاشتند. یکی در محیط ترافیک واقعی مشتری کار می کرد، یکی نه.

 

DDM تغییر عیب یابی برای همیشه (وقتی کار می کند)

 

قبل از اینکه مانیتورینگ تشخیصی دیجیتال استاندارد شود، عیب‌یابی یک پیوند فیبر به معنای کشیدن ماژول‌ها، تعویض کابل‌ها و دعا به خدایی بود که بر فرآیند کنترل تغییر شما حاکم بود. اگر لینک خراب بود، می‌دانستید که مشکلی وجود دارد. نمیدونستی چیه

DDM-گاهی اوقات DOM نامیده می‌شود، زیرا صنعت عاشق کلمات اختصاری اضافی است-این وضعیت را تغییر داد. هر فرستنده و گیرنده مدرن تله متری زمان واقعی را از طریق رابط I²C گزارش می کند: دما، ولتاژ منبع تغذیه، جریان بایاس لیزر، توان TX، توان RX. مشخصات SFF-8472 نقشه حافظه را تعریف می کند. سوئیچ شما آن را به طور خودکار می خواند.

این به نظر می رسد کاملاً مثبت است، و عمدتاً همینطور است. اما من به اندازه کافی توسط داده های DDM سوزانده شده ام که شک و تردید سالمی ایجاد کرده ام.

خواندن قدرت TX؟ این از یک فتودیود مانیتور گرفته شده است که کسری از خروجی لیزر را نمونه برداری می کند. راندمان کوپلینگ بین لیزر و MPD با دما متفاوت است. داده های کالیبراسیون سوزانده شده در EEPROM ماژول در 25 درجه روی یک نیمکت در جایی در شنژن اندازه گیری شد. محیط عملیاتی واقعی شما 47 درجه است زیرا ماژول بین دو فرستنده و گیرنده داغ دیگر در یک سوئیچ کاملاً-لود شده قرار می گیرد.

عدد روی صفحه نمایش شما یک عدد تقریبی است. معمولاً تقریب خوبی است. اما من یاد گرفته ام که پیروزی را تنها بر اساس خوانش های DDM که طبیعی به نظر می رسند اعلام نکنم. برق سنج نوری را بگیرید. نور واقعی که به فیبر برخورد می کند را اندازه گیری کنید.

 

 

دما همه چیز است

 

نمی توانم اغراق کنم که چقدر دما بر رفتار ماژول نوری غالب است. هر پارامتری که اهمیت دارد با دما تغییر می کند.

جریان آستانه لیزر با گرم شدن ماژول‌ها افزایش می‌یابد-دستگاه برای دستیابی به خروجی نوری یکسان به جریان درایو بیشتری نیاز دارد. بازده شیب کاهش می یابد، به این معنی که هر میلی آمپر بایاس اضافی نور کمتری تولید می کند. دریفت های طول موج، که در سیستم های CWDM و DWDM که در آن فاصله کانال ها تنگ است، اهمیت زیادی دارد. واکنش دیود نوری تغییر می کند. حتی ولتاژهای مرجع در مدارهای مانیتورینگ رانش می شوند.

تولیدکنندگان محدوده عملیاتی-معمولاً 0 درجه تا 70 درجه برای درجه تجاری، -40 درجه تا 85 درجه برای صنعتی را مشخص می‌کنند. چیزی که آنها به اندازه کافی بیان نمی کنند این است که عملکرد ماژول در لبه های آن محدوده نسبت به مرکز چقدر بدتر است.

من ماژول‌هایی را در میدان اندازه‌گیری کرده‌ام که 15 درجه گرمتر از گزارش دمای محیط سوئیچ نشان داده شده است. سنسور دمای کیس روی فرستنده و گیرنده 63 درجه را نشان می دهد در حالی که شاسی سوئیچ در مانیتورینگ محیطی خود "جریان هوا عادی" و "دمای 38 درجه" را گزارش می دهد. این اختلاف به این دلیل وجود داشت که سوئیچ دمای هوا را در ورودی‌اش اندازه‌گیری می‌کرد، در حالی که فرستنده و گیرنده در سایه حرارتی یک QSFP-DD مجاور که از اپتیک همدوس 14 وات استفاده می‌کرد، پخت می‌کرد.

هیچکس هشدار دریافت نکرد پیوند همچنان کار می‌کرد-به سختی-با خطاهای پیش-FEC افزایش یافته که گهگاه به افت فریم منجر می‌شد. سه ماه طول کشید تا بفهمیم چرا آن پیوند خاص نرخ ارسال مجدد بیشتری نسبت به پیوندهای مشابه در سایر نقاط بافت دارد.

 

سؤال شخص سوم-

 

همه می‌خواهند درباره فرستنده‌های گیرنده- شخص ثالث بدانند. نادیده گرفتن قیمت دلتا سخت است - 3 برابر تا 5 برابر ارزان تر از ماژول های OEM برای مشخصات ظاهراً یکسان.

قرارداد چند منبع{0}به طور خاص برای فعال کردن قابلیت همکاری وجود دارد. یک SFP{3}}10G-LR سازگار از شرکت X باید از نظر عملکردی معادل یکی از شرکت Y باشد. پارامترهای نوری تعریف شده‌اند. ابعاد مکانیکی استاندارد شده است. رابط الکتریکی از مشخصات منتشر شده توسط کنسرسیوم های صنعتی پیروی می کند.

واقعیت، طبق معمول، با مشخصات متفاوت است.

فروشندگان سوئیچ، EEPROM های فرستنده گیرنده را با رشته های شناسه فروشنده رمزگذاری می کنند. Cisco این رشته‌ها را بررسی می‌کند و درگاه‌هایی را که با فهرست تأیید شده‌شان مطابقت ندارند-خطاً غیرفعال می‌کند. پلتفرم‌های جدیدتر Juniper هشدارها را ثبت می‌کنند و تماس‌های پشتیبانی را رد می‌کنند. HPE بسته به خط تولید و نسخه سفت‌افزار، در مورد اجرا پیش و جلو رفته است.

راه حل ها وجود دارد. فرمان فرستنده گیرنده پشتیبانی نشده-سیسکو، برنامه‌های استقرار بی‌شماری را ذخیره کرده است. فروشندگان شخص ثالث EEPROM های خود را برای گزارش کدهای فروشنده سازگار برنامه ریزی می کنند. دستگاه‌هایی مانند FS Box به شما امکان می‌دهند ماژول‌ها را مجدداً در میدان برنامه‌ریزی کنید.

اما این چیزی است که هیچ کس به شما نمی گوید: وقتی همه چیز اشتباه می شود-و در نهایت{1}}پشتیبانی به دشمن تبدیل می شود. با مشکل پیوند با TAC تماس بگیرید،{3}}نوری شخص ثالث را ذکر کنید، پایان مکالمه را تماشا کنید. "فرستنده های پشتیبانی شده را جایگزین کنید و اگر مشکل ادامه داشت تماس بگیرید." آنها از منظر پشتیبانی اشتباه نمی کنند. آنها همچنین در ساعت 2 صبح که پارچه شما تحلیل رفته است مفید نیستند.

قانون شخصی من که از طریق تجربه سخت ایجاد شده است: شخص ثالث-در آزمایشگاه، OEM در مسیرهای تولید مهم است. صرفه جویی در هزینه زمانی که شما یکی از عیب یابی خطاهای متناوب CRC هستید که ممکن است فرستنده گیرنده، ممکن است فیبر، ممکن است سیستم عامل باشد، کمتر قانع کننده است و شما نمی توانید چیزی را رد کنید.

 

 

آلودگی شما را پیدا خواهد کرد

 

تنها بزرگترین علت مشکلات لینک نوری ربطی به خود ماژول ندارد. خاک است.

یک ذره گرد و غبار روی سطح انتهایی فیبر می تواند سیگنال را به اندازه ای کاهش دهد که یک پیوند را به فراتر از آستانه خطای خود برساند. در 100G و بالاتر، حاشیه آن چیزی نیست که قبلا بود. شما به محدودیت های حساسیت گیرنده نزدیک تر عمل می کنید. آن لکه گرد و غباری که در اترنت 1G نامرئی بود، اکنون باعث از دست دادن بسته در 400G می شود.

هسته یک فیبر تک حالته 9 میکرومتر قطر دارد. موی انسان حدود 70 میکرومتر است. ذرات آلودگی کوچکتر از هر چیزی که می توانید بدون بزرگنمایی ببینید، می تواند مسیر نوری را به طور کامل مسدود کند.

قبل از اتصال بررسی کنید. همیشه. از یک دامنه فیبر استفاده کنید، نه یک بررسی بصری. برای من مهم نیست که سیم پچ پنج ثانیه پیش از کیسه مهر و موم شده خارج شده باشد-کیسه تمیز نیست، انگشتان شما چیزی را لمس کرده اند، هوای مرکز داده شما حاوی ذرات است. بررسی کنید، در صورت لزوم تمیز کنید، دوباره بررسی کنید، سپس وصل کنید.

تمیز کردن خود ریسک را معرفی می کند. پاک کردن خشک بار ساکن ایجاد می کند که آلودگی بیشتری را جذب می کند. تمیز کردن مرطوب با الکل ایزوپروپیل می‌تواند باقیمانده‌ای باقی بگذارد اگر به جای خشک کردن فوراً اجازه دهید تبخیر شود. پاک‌کننده‌های یک کلیک تا زمانی که تمام نشده‌اند به خوبی کار می‌کنند و به هر حال کسی به کلیک کردن ادامه می‌دهد و آلاینده‌ها را در سرتاسر فرول توزیع می‌کند.

من یک تکنسین را تماشا کردم که چهار ساعت را صرف عیب یابی یک پیوند متناوب کرد. ماژول ها دوبار تعویض شد. مسیریابی کابل بررسی شد. پیکربندی بررسی شد. در نهایت محدوده بازرسی را شکست و چیزی شبیه به اثر انگشت باقی مانده در آداپتور بالک را پیدا کرد. آن را به درستی تمیز کرد. لینک تمیز آمد و بالا ماند.

چهار ساعت برای اثر انگشت

 

آنچه در هنگام انتخاب ماژول ها اهمیت دارد

 

پس از تمام جزئیات فنی، فرآیند انتخاب معمولاً به چند ملاحظات عملی ختم می شود که در هیچ دیتاشیتی دیده نمی شوند.

پلت فرم سوئیچ شما چیست؟ اگر شما یک فروشگاه سیسکو هستید، سوال فاکتور فرم تا حد زیادی برای شما پاسخ داده شده است. اگر Arista یا Juniper را روی برگ‌ها و چیز دیگری در ستون فقرات اجرا می‌کنید، ممکن است گزینه‌هایی داشته باشید-اما اعمال این گزینه‌ها پیچیدگی موجودی را ایجاد می‌کند. سازگاری ارزش دارد.

واقعاً چه مسافتی را باید طی کنید؟ مسیر کابل خود را اندازه بگیرید برای پچ پنل ها و اسپلایس ها حاشیه اضافه کنید. سپس ارزان‌ترین نوع ماژول را انتخاب کنید که نیاز فاصله را با فضای خالی برآورده می‌کند. مشخص کردن ماژول های LR برای دوهای 50 متری زیرا "ممکن است بعداً به دسترسی نیاز داشته باشیم" باعث هدر رفتن پول می شود.

گیاه فیبر شما چیست؟ چند حالته در داخل ساختمان‌ها، حالت تکی-بین ساختمان‌ها-که هنوز الگوی رایج است. هزینه مبارزه با آن الگو بیشتر از کار کردن با آن است.

چقدر به کیفیت نصب خود اعتماد دارید؟ 400G حاشیه کمتری نسبت به 100G دارد. کانکتورهای کثیف که در سرعت های پایین تر به خوبی کار می کردند باعث ایجاد مشکل می شوند. اگر تاریخ کابل‌کشی ساختاریافته شما به زمانی برمی‌گردد که Cat5e در آینده{5}}در نظر گرفته می‌شد، منتظر مشکل باشید.

توصیه خسته کننده معمولاً درست است: فناوری را با نیازهای واقعی مطابقت دهید، از فروشندگانی بخرید که در صورت خرابی از شما پشتیبانی می کنند، هر کانکتور را هر بار که آن را لمس می کنید تمیز کنید. خود ماژول ها به طور قابل توجهی قابل اعتماد شده اند. مشکلات تقریبا همیشه جای دیگری هستند.