Modul Optik Digital Bekerja dalam Sistem Modern

 

Apa yang Sebenarnya Ada di Dalam Benda itu

 

Buka transceiver (jangan lakukan ini; paparan laser saja menjadikannya ide yang buruk) dan Anda akan menemukan susunan komponen yang sangat padat yang belum berubah secara mendasar dalam arsitektur sejak akhir 1990-an. Bagian pemancar menampung sumber cahaya-biasanya VCSEL untuk aplikasi multimode-jangka pendek, laser DFB untuk hal serius melalui serat-mode tunggal. Sisi penerima berisi fotodioda dan penguat transimpedansi. Di antara keduanya terdapat pengondisian sinyal apa pun yang diminta kecepatan data.

VCSEL patut mendapat perhatian khusus karena sekaligus merupakan pahlawan dan penjahat optik pusat data. Laser yang memancarkan-permukaan rongga-vertikal memecahkan masalah manufaktur yang mengganggu perangkat pemancar-tepi: Anda dapat mengujinya pada-wafer sebelum memotongnya, yang berarti Anda benar-benar tahu apa yang Anda kirim. Harganya murah. Mereka cukup bisa diandalkan. Mereka berjalan dengan baik.

Namun VCSEL memiliki batasan jarak yang penting.

Cahaya 850nm melalui serat multimode menghantam dinding dispersi modal yang tidak dapat diatasi sepenuhnya oleh DSP pintar mana pun. Anda mungkin mendapatkan jarak 100 meter pada 25G sebelum diagram mata mulai terlihat seperti seni modern. Serat OM4 di lantai atas Anda tidak dirancang sesuai permintaan kami, dan penerapan OM5 masih berada di antara "menjanjikan" dan "teoretis" di sebagian besar penerapan perusahaan yang pernah saya lihat.

 

Pertanyaan Panjang Gelombang Tidak Ada yang Bertanya dengan Benar

1310nm menurunkan redaman menjadi sekitar 0,4 dB/km pada mode-tunggal. Ini adalah pita O-, di mana dispersi kromatik mencapai titik minimum yang sesuai dan Anda dapat mendorong sinyal sejauh 10 km tanpa amplifikasi. Sebagian besar modul LR ada di sini.

1550nm menurunkan kecepatan Anda menjadi sekitar 0,3 dB/km-C-jendela kerugian-zero-band yang dipuja semua orang di bidang telekomunikasi. Sistem DWDM menjejalkan lusinan saluran ke dalam pita ini karena penguat serat yang didoping erbium-berfungsi dengan baik di sini. Namun EDFA tersebut membutuhkan biaya, dan untuk jarak di bawah 40 km, biaya tambahan tersebut jarang masuk akal.

Kesalahan yang saya lihat berulang kali: seseorang menentukan modul 1550nm untuk sambungan kampus 2 km karena "kerugian yang lebih rendah pasti lebih baik." Itu tidak lebih baik. Ini lebih mahal tanpa manfaat, dan sekarang Anda memiliki kompleksitas inventaris yang tidak Anda perlukan.

 

Integritas Sinyal dan Masalah Pemulihan Jam

 

Di sinilah segalanya menjadi benar-benar menarik, dan juga di mana para insinyur junior mulai membuat kesalahan yang mahal.

Data serial-berkecepatan tinggi tidak dikirimkan dengan sinyal jam. Informasi pengaturan waktu harus dipulihkan dari aliran data itu sendiri-itulah yang dilakukan sirkuit Jam dan Pemulihan Data. Loop terkunci fase-di dalam modul mengawasi transisi dalam aliran bit yang masuk, menghasilkan jam lokal dari transisi tersebut, dan menggunakan jam yang dipulihkan tersebut untuk mengambil sampel bit berikutnya pada titik optimal di mata.

Ini bekerja dengan sangat baik sampai tidak berhasil.

Kunci CDR memerlukan transisi data yang memadai. Pengkodean 64B/66B yang digunakan dalam Ethernet 10G menjamin edge yang cukup untuk membuat PLL senang. Namun jika seseorang mengirimkan pola patologis-atau lebih buruk lagi, simbol identik jangka panjang dari perangkat upstream yang bermasalah-CDR dapat kehilangan kuncinya. Ketika kehilangan kunci, alarm LOL (kehilangan kunci) menyala, tautan terputus, dan Anda menatap penghitung kesalahan sambil bertanya-tanya apa yang salah.

Bagian yang membuat frustrasi: Perilaku CDR bervariasi antar vendor. Saya telah melihat modul dari pabrikan A mempertahankan kunci melalui urutan pola yang segera mematikan modul dari pabrikan B. Keduanya memenuhi spesifikasi. Keduanya lulus uji kepatuhan. Yang satu berfungsi di lingkungan lalu lintas pelanggan yang sebenarnya, yang satu lagi tidak.

 

DDM Mengubah Pemecahan Masalah Selamanya (Saat Berfungsi)

 

Sebelum Pemantauan Diagnostik Digital menjadi standar, memecahkan masalah tautan fiber berarti menarik modul, menukar kabel, dan berdoa kepada dewa apa pun yang mengatur proses kontrol perubahan Anda. Jika tautannya tidak aktif, Anda tahu ada sesuatu yang salah. Anda tidak tahu apa.

DDM-terkadang disebut DOM, karena industri menyukai akronim yang berlebihan-mengubahnya. Setiap transceiver modern melaporkan telemetri-waktu nyata melalui antarmuka I²C: suhu, tegangan suplai, arus bias laser, daya TX, daya RX. Spesifikasi SFF-8472 mendefinisikan peta memori. Sakelar Anda membacanya secara otomatis.

Ini kedengarannya seperti keuntungan murni, dan sebagian besar memang demikian. Namun saya sudah cukup sering terpesona oleh data DDM sehingga mengembangkan beberapa skeptisisme yang sehat.

Pembacaan kekuatan TX? Ini berasal dari fotodioda monitor yang mengambil sampel sebagian kecil dari keluaran laser. Efisiensi penggabungan antara laser dan MPD bervariasi menurut suhu. Data kalibrasi yang dimasukkan ke dalam EEPROM modul diukur pada 25 derajat di sebuah bangku di suatu tempat di Shenzhen. Lingkungan pengoperasian Anda yang sebenarnya adalah 47 derajat karena modul berada di antara dua transceiver panas lainnya dalam-saklar yang terisi penuh.

Angka di layar Anda merupakan perkiraan. Biasanya ini merupakan perkiraan yang bagus. Namun saya belajar untuk tidak mendeklarasikan kemenangan hanya berdasarkan pembacaan DDM yang terlihat normal. Ambil pengukur daya optik. Ukur cahaya sebenarnya yang mengenai serat.

 

 

Suhu Adalah Segalanya

 

Saya tidak dapat melebih-lebihkan seberapa besar suhu mendominasi perilaku modul optik. Setiap parameter penting berubah seiring suhu.

Arus ambang batas laser meningkat seiring pemanasan modul-perangkat memerlukan lebih banyak arus drive untuk mencapai keluaran optik yang sama. Efisiensi lereng menurun, yang berarti setiap tambahan miliamp bias menghasilkan lebih sedikit cahaya. Penyimpangan panjang gelombang, yang sangat penting dalam sistem CWDM dan DWDM yang jarak salurannya sempit. Respons fotodioda berubah. Bahkan tegangan referensi di dalam rangkaian pemantauan pun melayang.

Produsen menentukan rentang pengoperasian-biasanya 0 derajat hingga 70 derajat untuk kelas komersial, -40 derajat hingga 85 derajat untuk industri. Apa yang tidak mereka sampaikan secara memadai adalah seberapa buruk kinerja modul di tepi kisaran tersebut dibandingkan di tengah.

Saya telah mengukur modul di lapangan yang suhunya 15 derajat lebih panas daripada yang ditunjukkan dalam laporan suhu lingkungan sakelar. Sensor suhu casing pada transceiver membaca 63 derajat sedangkan sasis sakelar melaporkan "aliran udara normal" dan "suhu 38 derajat" dalam pemantauan lingkungannya. Perbedaan ini terjadi karena sakelar mengukur suhu udara pada saluran masuknya, sementara transceiver memasak dalam bayangan termal dari QSFP-DD yang berdekatan yang menjalankan optik koheren dengan daya 14 watt.

Tidak ada yang mendapat peringatan. Tautan masih berfungsi-hampir-dengan peningkatan kesalahan pra-FEC yang terkadang menyebabkan hilangnya bingkai. Butuh waktu tiga bulan untuk mencari tahu mengapa tautan spesifik tersebut memiliki tingkat transmisi ulang yang lebih tinggi dibandingkan tautan serupa di tempat lain.

 

Pertanyaan-Pihak Ketiga

 

Semua orang ingin mengetahui-transceiver pihak ketiga. Delta harga sulit untuk diabaikan-3x hingga 5x lebih murah dibandingkan modul OEM untuk spesifikasi yang tampak sama.

Perjanjian Multi-Sumber dibuat khusus untuk memungkinkan interoperabilitas. SFP-10G-LR yang sesuai dari perusahaan X harus memiliki fungsi yang setara dengan perusahaan Y. Parameter optiknya telah ditentukan. Dimensi mekanis distandarisasi. Antarmuka kelistrikan mengikuti spesifikasi yang diterbitkan oleh konsorsium industri.

Realitas, seperti biasa, menyimpang dari spesifikasi.

Ganti vendor yang menyandikan EEPROM transceiver dengan string ID vendor. Cisco memeriksa string ini dan akan melakukan kesalahan-menonaktifkan port yang tidak cocok dengan daftar yang disetujui. Platform Juniper yang lebih baru mencatat peringatan dan menolak panggilan dukungan. HPE telah melakukan bolak-balik dalam penegakan hukum tergantung pada lini produk dan versi firmware.

Ada solusinya. Perintah transceiver-layanan Cisco yang tidak didukung telah menyimpan banyak sekali jadwal penerapan. Vendor-pihak ketiga memprogram EEPROM mereka untuk melaporkan kode vendor yang kompatibel. Perangkat seperti FS Box memungkinkan Anda memprogram ulang modul di lapangan.

Namun ada satu hal yang tidak diberitahukan kepada Anda: ketika ada masalah-dan pada akhirnya mereka-dukungan menjadi permusuhan. Hubungi TAC jika ada masalah tautan, sebutkan-optik pihak ketiga, lihat percakapannya berakhir. "Ganti dengan transceiver yang didukung dan hubungi kembali jika masalah terus berlanjut." Mereka tidak salah dari sudut pandang dukungan. Mereka juga tidak membantu pada jam 2 pagi ketika kain Anda rusak.

Aturan pribadi saya, dikembangkan melalui pengalaman keras:-pihak ketiga di lab, OEM di jalur produksi, itu penting. Penghematan biaya terasa kurang menarik ketika Andalah yang memecahkan masalah kesalahan CRC intermiten yang mungkin terjadi pada transceiver, mungkin fiber, mungkin firmware, dan Anda tidak dapat mengesampingkan apa pun.

 

 

Kontaminasi Akan Menemukan Anda

 

Satu-satunya penyebab terbesar masalah tautan optik tidak ada hubungannya dengan modul itu sendiri. Itu kotoran.

Setitik debu pada permukaan ujung serat dapat melemahkan sinyal sehingga mendorong sambungan melampaui ambang batas kesalahannya. Pada 100G ke atas, marginnya tidak seperti dulu. Anda beroperasi mendekati batas sensitivitas penerima. Noda debu yang tadinya tidak terlihat pada 1G Ethernet sekarang menyebabkan hilangnya paket pada 400G.

Inti dari serat-mode tunggal berdiameter 9 mikrometer. Rambut manusia berukuran sekitar 70 mikrometer. Partikel kontaminasi yang lebih kecil dari apa pun yang dapat Anda lihat tanpa pembesaran dapat menghalangi jalur optik sepenuhnya.

Periksa sebelum menghubungkan. Selalu. Gunakan lingkup fiber, bukan pemeriksaan visual. Saya tidak peduli jika kabel patch keluar dari kantong tertutup lima detik yang lalu-kantong tidak bersih, jari Anda menyentuh sesuatu, udara di pusat data Anda mengandung partikel. Periksa, bersihkan bila perlu, periksa kembali, lalu sambungkan.

Pembersihan itu sendiri menimbulkan risiko. Penyekaan kering menghasilkan muatan listrik statis yang menarik lebih banyak kontaminasi. Pembersihan basah dengan isopropil alkohol dapat meninggalkan residu jika Anda membiarkannya menguap daripada langsung mengeringkannya. Pembersih sekali-klik bekerja dengan baik sampai habis dan seseorang tetap mengkliknya, sehingga mendistribusikan kembali kontaminan ke seluruh ferrule.

Saya menyaksikan seorang teknisi menghabiskan empat jam memecahkan masalah tautan yang terputus-putus. Mengganti modul dua kali. Perutean kabel diperiksa. Konfigurasi yang ditinjau. Akhirnya, ruang lingkup inspeksi dibuka dan ditemukan apa yang tampak seperti sisa sidik jari pada adaptor sekat. Membersihkannya dengan benar. Tautan muncul dengan bersih dan tetap terjaga.

Empat jam. Untuk sidik jari.

 

Apa yang Sebenarnya Penting Saat Memilih Modul

 

Setelah semua detail teknis, proses seleksi biasanya berujung pada beberapa pertimbangan praktis yang tidak muncul di lembar data mana pun.

Apa platform peralihan Anda? Jika Anda adalah toko Cisco, pertanyaan tentang faktor bentuk sebagian besar telah terjawab untuk Anda. Jika Anda menjalankan Arista atau Juniper di bagian dedaunan dan yang lainnya di bagian belakang, Anda mungkin memiliki opsi-tetapi menggunakan opsi tersebut akan menciptakan kompleksitas inventaris. Konsistensi memiliki nilai.

Berapa jarak yang sebenarnya perlu Anda tempuh? Ukur pengoperasian kabel Anda. Tambahkan margin untuk panel tambalan dan sambungan. Kemudian pilih jenis modul termurah yang memenuhi persyaratan jarak tersebut dengan ruang kosong. Menentukan modul LR untuk lari 50 meter karena "kita mungkin memerlukan jangkauannya nanti" hanya membuang-buang uang.

Apa tanaman serat Anda? Multimode di dalam gedung,-mode tunggal antar gedung-masih menjadi pola yang umum. Melawan pola tersebut membutuhkan biaya yang lebih besar dibandingkan mengatasinya.

Seberapa besar Anda mempercayai kualitas instalasi Anda? 400G memiliki margin lebih kecil dari 100G. Konektor kotor yang berfungsi dengan baik pada kecepatan rendah akan menimbulkan masalah. Jika pemasangan kabel terstruktur Anda sudah ada sejak Cat5e dianggap-tahan di masa depan, kemungkinan akan terjadi masalah.

Saran yang membosankan biasanya benar: cocokkan teknologi dengan kebutuhan sebenarnya, beli dari vendor yang akan mendukung Anda ketika ada kerusakan, bersihkan setiap konektor setiap kali Anda menyentuhnya. Modul-modulnya sendiri menjadi sangat andal. Masalahnya hampir selalu ada di tempat lain.