Cyfrowe moduły optyczne sprawdzają się w nowoczesnych systemach

 

Co właściwie kryje się w tej rzeczy

 

Rozbij transceiver (właściwie tego nie rób; samo narażenie na działanie lasera sprawia, że ​​jest to zły pomysł), a znajdziesz zaskakująco gęsty układ komponentów, które w architekturze nie zmieniły się zasadniczo od końca lat 90-tych. W sekcji nadajnika znajduje się źródło światła-zazwyczaj VCSEL do-zastosowań wielomodowych o krótkim zasięgu lub laser DFB do wszelkich poważnych zastosowań w przypadku światłowodu jednomodowego. Strona odbiornika zawiera fotodiodę i wzmacniacz transimpedancyjny. Pomiędzy nimi znajduje się sygnał warunkujący wymaganą szybkość transmisji danych.

VCSEL zasługuje na szczególną uwagę, ponieważ jest jednocześnie bohaterem i złoczyńcą optyki centrum danych. Lasery emitujące z pionową-powierzchnią-wnęki rozwiązały problem produkcyjny nękający-urządzenia emitujące krawędzie: możesz je przetestować na-waflach przed pokrojeniem w kostkę, co oznacza, że ​​naprawdę wiesz, co wysyłasz. Są tanie. Są wystarczająco niezawodne. Działają fajnie.

Ale VCSEL mają istotne ograniczenia odległości.

Światło o długości fali 850 nm przechodzące przez światłowód wielomodowy uderza w ściany dyspersji modalnej, których nie jest w stanie w pełni pokonać żaden sprytny procesor DSP. Przy 25G masz około 100 metrów, zanim diagram oka zacznie wyglądać jak sztuka współczesna. Światłowód OM4 w Twojej podłodze podniesionej nie został zaprojektowany do tego, o co go prosimy, a w większości wdrożeń w przedsiębiorstwach, jakie widziałem, przyjęcie OM5 pozostaje gdzieś pomiędzy „obiecującym” a „teoretycznym”.

 

Pytanie o długość fali, którego nikt nie zadaje poprawnie

Długość fali 1310 nm zmniejsza tłumienie do około 0,4 dB/km w trybie pojedynczym-. Jest to pasmo O-, w którym dyspersja chromatyczna osiąga dogodne minimum i można przesyłać sygnały na odległość 10 km bez wzmocnienia. Większość modułów LR mieszka tutaj.

Przy długości fali 1550 nm można uzyskać około 0,3 dB/km-„okna zerowej-strat” w-pasmie C, które uwielbiają wszyscy w branży telekomunikacyjnej. Systemy DWDM wpychają w to pasmo dziesiątki kanałów, ponieważ wzmacniacze światłowodowe domieszkowane erbem-sprawują się tutaj znakomicie. Ale te EDFA kosztują, a w przypadku odległości poniżej 40 km dodatkowy wydatek rzadko ma sens.

Błąd, który widzę wielokrotnie: ktoś specyfikuje moduły 1550 nm dla łącza kampusowego o długości 2 km, ponieważ „mniejsze straty muszą być lepsze”. Nie jest lepiej. Jest to droższe i nie przynosi żadnych korzyści, a teraz masz złożoność inwentarza, której nie potrzebujesz.

 

Integralność sygnału i problem odzyskiwania zegara

 

Tutaj sprawy stają się naprawdę interesujące i także tutaj młodsi inżynierowie zaczynają popełniać kosztowne błędy.

Dane szeregowe-o dużej szybkości nie są przesyłane zgodnie z sygnałem zegarowym. Informacje o taktowaniu muszą zostać odzyskane z samego strumienia danych-tym właśnie zajmują się obwody zegara i odzyskiwania danych. Pętla z synchronizacją fazową wewnątrz modułu obserwuje przejścia w przychodzącym strumieniu bitów, generuje lokalny zegar na podstawie tych przejść i wykorzystuje odzyskany zegar do próbkowania kolejnych bitów w optymalnym punkcie oka.

Działa to wyjątkowo dobrze, dopóki nie przestanie działać.

Blokady CDR wymagają wystarczających przejść w danych. Kodowanie 64B/66B stosowane w sieci Ethernet 10G gwarantuje wystarczającą liczbę krawędzi, aby zapewnić zadowalającą PLL. Jeśli jednak ktoś wyśle ​​patologiczny wzór-lub, co gorsza, długą serię identycznych symboli z nieprawidłowo działającego urządzenia nadrzędnego,-CDR może utracić kontrolę. Kiedy utraci blokadę, włącza się alarm LOL (utrata blokady), łącze zostaje zerwane, a ty wpatrujesz się w liczniki błędów i zastanawiasz się, co poszło nie tak.

Frustrująca część: zachowanie CDR różni się w zależności od dostawcy. Widziałem moduły producenta A utrzymujące blokadę sekwencji wzorców, które natychmiast zabijały moduły producenta B. Obydwa spełniały specyfikację. Obydwa przeszły testy zgodności. Jeden działał w rzeczywistym środowisku ruchu klienta, drugi nie.

 

DDM na zawsze zmienił sposób rozwiązywania problemów (jeśli działa)

 

Zanim cyfrowe monitorowanie diagnostyczne stało się standardem, rozwiązywanie problemów z łączem światłowodowym oznaczało ciągnięcie modułów, zamianę kabli i modlenie się do dowolnego bóstwa zarządzającego procesem kontroli zmian. Jeśli łącze nie działało, wiedziałeś, że coś jest nie tak. Nie miałaś pojęcia co.

DDM-czasami nazywany DOM, ponieważ branża uwielbia zbędne akronimy,-zmieniłem to. Każdy nowoczesny transceiver zgłasza telemetrię w czasie rzeczywistym-za pośrednictwem interfejsu I²C: temperaturę, napięcie zasilania, prąd polaryzacji lasera, moc TX, moc RX. Specyfikacja SFF-8472 definiuje mapę pamięci. Twój przełącznik odczytuje to automatycznie.

Brzmi to jak czysta zaleta i w większości taka jest. Jednak dane DDM wystarczająco mnie irytowały, aby nabrać zdrowego sceptycyzmu.

Odczyt mocy TX? Pochodzi z fotodiody monitorującej, która próbkuje ułamek mocy lasera. Skuteczność sprzęgania pomiędzy laserem i MPD zmienia się w zależności od temperatury. Dane kalibracyjne zapisane w pamięci EEPROM modułu zostały zmierzone w temperaturze 25 stopni na ławce gdzieś w Shenzhen. Rzeczywiste środowisko pracy wynosi 47 stopni, ponieważ moduł znajduje się pomiędzy dwoma innymi gorącymi transiwerami w całkowicie-obciążonym przełączniku.

Liczba na ekranie jest przybliżona. Zwykle jest to dobre przybliżenie. Ale nauczyłem się nie ogłaszać zwycięstwa wyłącznie na podstawie odczytów DDM, które wyglądają normalnie. Chwyć miernik mocy optycznej. Zmierz rzeczywiste światło padające na włókno.

 

 

Temperatura jest wszystkim

 

Nie mogę przecenić tego, jak bardzo temperatura dominuje w zachowaniu modułu optycznego. Każdy istotny parametr zmienia się wraz z temperaturą.

Prąd progowy lasera wzrasta w miarę nagrzewania się modułów.-Urządzenie potrzebuje większego prądu sterującego, aby uzyskać tę samą moc optyczną. Wydajność nachylenia maleje, co oznacza, że ​​każdy dodatkowy miliamper polaryzacji wytwarza mniej światła. Dryfty długości fali, które mają ogromne znaczenie w systemach CWDM i DWDM, gdzie odstępy między kanałami są małe. Zmienia się czułość fotodiody. Nawet napięcia odniesienia wewnątrz obwodów monitorujących dryfują.

Producenci określają zakresy robocze-zwykle od 0 stopni do 70 stopni w przypadku zastosowań komercyjnych i od -40 stopni do 85 stopni w przypadku zastosowań przemysłowych. Nie oddają jednak odpowiednio tego, o ile gorzej moduł radzi sobie na brzegach tego zakresu w porównaniu z centrum.

Zmierzyłem moduły w terenie, które były o 15 stopni cieplejsze niż podano w raporcie temperatury otoczenia przełącznika. Czujnik temperatury obudowy w radiotelefonie wskazał 63 stopnie, podczas gdy obudowa przełącznika zgłaszała w ramach monitorowania środowiska „normalny przepływ powietrza” i „temperaturę 38 stopni”. Rozbieżność istniała, ponieważ przełącznik mierzył temperaturę powietrza na wlocie, podczas gdy transceiver gotował się w cieniu termicznym sąsiedniego modułu QSFP-DD o spójnej optyce o mocy 14 watów.

Nikt nie dostał alertów. Łącze nadal działało-ledwie-z podwyższonymi błędami-FEC, które czasami powodowały utratę klatek. Trzy miesiące zajęło ustalenie, dlaczego to konkretne łącze ma wyższą szybkość retransmisji niż identyczne łącza w innych miejscach sieci szkieletowej.

 

Pytanie strony trzeciej

 

Każdy chce wiedzieć-nadawczo-odbiorcze innych firm. Trudno zignorować różnicę cen – 3–5 razy tańsze niż moduły OEM przy pozornie identycznych specyfikacjach.

Umowa dotycząca wielu-źródeł istnieje specjalnie po to, aby umożliwić interoperacyjność. Zgodny SFP-10G-LR firmy X powinien być funkcjonalnie równoważny SFP firmy Y. Zdefiniowano parametry optyczne. Wymiary mechaniczne są znormalizowane. Interfejs elektryczny jest zgodny ze specyfikacjami opublikowanymi przez konsorcja branżowe.

Rzeczywistość jak zwykle odbiega od specyfikacji.

Dostawcy przełączników kodują pamięci EEPROM transceiverów za pomocą ciągów identyfikacyjnych dostawcy. Cisco sprawdza te ciągi i błędnie-wyłącza porty, które nie pasują do zatwierdzonej listy. Nowsze platformy firmy Juniper rejestrują ostrzeżenia i odrzucają połączenia z pomocą techniczną. HPE stale monitoruje egzekwowanie zasad w zależności od linii produktów i wersji oprogramowania sprzętowego.

Istnieją obejścia. Polecenie Cisco Service Unsupported-nadawczo-odbiorczego pozwoliło zaoszczędzić niezliczone harmonogramy wdrażania. Zewnętrzni{{3}dostawcy programują swoje pamięci EEPROM tak, aby raportowały zgodne kody dostawców. Urządzenia takie jak FS Box umożliwiają przeprogramowanie modułów w terenie.

Ale oto, czego nikt ci nie powie: kiedy coś pójdzie nie tak,-i w końcu-wsparcie stanie się kontradyktoryjne. Zadzwoń do firmy TAC, jeśli masz problem z łączem, wspomnij-optykę innej firmy i obejrzyj zakończenie rozmowy. „Wymień na obsługiwane transiwery i zadzwoń, jeśli problem będzie się powtarzał”. Nie mylą się z punktu widzenia wsparcia. Nie są również pomocne o 2 w nocy, gdy tkanina jest zniszczona.

Moja osobista zasada wypracowana na podstawie ciężkiego doświadczenia:-firma trzecia w laboratorium, OEM w ważnych ścieżkach produkcyjnych. Oszczędności wydają się mniej przekonujące, gdy to ty rozwiązujesz sporadyczne błędy CRC, które mogą być spowodowane transiwerem, światłowodem, oprogramowaniem sprzętowym i nie możesz niczego wykluczyć.

 

 

Zanieczyszczenie Cię znajdzie

 

Największa przyczyna problemów z łączem optycznym nie ma nic wspólnego z samym modułem. To brud.

Drobinka kurzu na czole światłowodu może osłabić sygnał na tyle, że wypchnie łącze poza próg błędu. Przy wartościach 100G i większych margines nie jest już taki jak dawniej. Działasz bliżej granic czułości odbiornika. Ta drobinka kurzu, która byłaby niewidoczna w sieci Ethernet 1G, powoduje teraz utratę pakietów w sieci 400G.

Rdzeń światłowodu jednomodowego-ma średnicę 9 mikrometrów. Ludzki włos ma około 70 mikrometrów. Cząsteczki zanieczyszczeń mniejsze niż cokolwiek, co można zobaczyć bez powiększenia, mogą całkowicie zablokować ścieżkę optyczną.

Sprawdź przed podłączeniem. Zawsze. Użyj lunety światłowodowej, a nie kontroli wzrokowej. Nie obchodzi mnie, czy patchcord został wyjęty z zapieczętowanej torebki pięć sekund temu-torba nie jest czysta, Twoje palce czegoś dotknęły, powietrze w centrum danych zawiera cząsteczki. Sprawdź, w razie potrzeby wyczyść, sprawdź ponownie, a następnie podłącz.

Samo czyszczenie stwarza ryzyko. Wycieranie na sucho powoduje powstawanie ładunków statycznych, które przyciągają więcej zanieczyszczeń. Czyszczenie na mokro alkoholem izopropylowym może pozostawić osad, jeśli pozwolisz mu odparować, a nie natychmiast wytrzesz do sucha. Środki czyszczące jednym-kliknięciem działają dobrze, dopóki się nie zużyją, a ktoś i tak będzie klikał, ponownie rozprowadzając zanieczyszczenia po tulejce.

Widziałem, jak technik spędził cztery godziny na rozwiązywaniu problemów z przerywanym łączem. Dwa razy wymieniane moduły. Sprawdzone prowadzenie kabla. Sprawdzona konfiguracja. W końcu wyłamałem zakres inspekcji i znalazłem coś, co wyglądało jak pozostałości odcisków palców na adapterze grodzi. Wyczyściłem prawidłowo. Link wyszedł czysty i pozostał.

Cztery godziny. Na odcisk palca.

 

Co właściwie ma znaczenie przy wyborze modułów

 

Po wszystkich szczegółach technicznych proces selekcji zwykle sprowadza się do kilku praktycznych względów, które nie pojawiają się w żadnym arkuszu danych.

Jaka jest Twoja platforma przełączająca? Jeśli prowadzisz sklep Cisco, w dużej mierze znajdziesz odpowiedź na pytanie dotyczące kształtu. Jeśli używasz Aristy lub Junipera na liściach i czegoś innego na grzbiecie, możesz mieć opcje,-ale korzystanie z tych opcji powoduje złożoność inwentarza. Spójność ma wartość.

Jaki dystans tak naprawdę musisz pokonać? Zmierz przebiegi kabli. Dodaj margines na panele krosowe i złącza. Następnie wybierz najtańszy typ modułu, który spełnia wymagania dotyczące odległości i zapewnia wolne miejsce. Określanie modułów LR dla biegów na 50 metrów, ponieważ „możemy potrzebować zasięgu później”, to strata pieniędzy.

Jaka jest Twoja roślina włóknista? Tryb wielomodowy wewnątrz budynków, tryb pojedynczy-między budynkami-to wciąż powszechny schemat. Walka z tym wzorcem kosztuje więcej niż praca z nim.

Jak bardzo ufasz jakości swojej instalacji? 400G ma mniejszy margines niż 100G. Brudne złącza, które działały dobrze przy niższych prędkościach, będą powodować problemy. Jeśli Twoje okablowanie strukturalne powstało w czasach, gdy Cat5e uznawano za przyszłościowe,-spodziewaj się problemów.

Nudna rada jest zwykle słuszna: dopasuj technologię do rzeczywistych wymagań, kupuj od dostawców, którzy wesprą Cię, gdy coś się zepsuje, czyść każde złącze za każdym razem, gdy go dotkniesz. Same moduły stały się niezwykle niezawodne. Problemy prawie zawsze są gdzie indziej.