Οι ψηφιακές οπτικές μονάδες λειτουργούν σε σύγχρονα συστήματα

 

Τι υπάρχει στην πραγματικότητα μέσα στο πράγμα

 

Ανοίξτε έναν πομποδέκτη (στην πραγματικότητα μην το κάνετε αυτό· η έκθεση στο λέιζερ από μόνη της το κάνει κακή ιδέα) και θα βρείτε μια εκπληκτικά πυκνή διάταξη εξαρτημάτων που δεν έχουν αλλάξει ριζικά στην αρχιτεκτονική από τα τέλη της δεκαετίας του 1990. Το τμήμα του πομπού φιλοξενεί την πηγή φωτός-συνήθως ένα VCSEL για εφαρμογές πολλαπλών λειτουργιών μικρής-προσέγγισης, ένα λέιζερ DFB για οτιδήποτε σοβαρό σε ίνα μονής-λειτουργίας. Η πλευρά του δέκτη περιέχει μια φωτοδίοδο και έναν ενισχυτή με αντίσταση. Ανάμεσά τους βρίσκεται οποιοδήποτε σήμα που ρυθμίζει τον ρυθμό δεδομένων που απαιτεί.

Το VCSEL αξίζει ιδιαίτερης αναφοράς γιατί είναι ταυτόχρονα ο ήρωας και ο κακός των οπτικών κέντρων δεδομένων. Η κάθετη-επιφάνεια κοιλότητας-που εκπέμπουν λέιζερ έλυσε το κατασκευαστικό πρόβλημα που ταλαιπώρησε τις συσκευές εκπομπής στις άκρες-: μπορείτε να τις δοκιμάσετε σε-wafer πριν κόψετε κύβους, πράγμα που σημαίνει ότι πραγματικά γνωρίζετε τι αποστέλλετε. Είναι φθηνά. Είναι αρκετά αξιόπιστα. Τρέχουν ψύχραιμα.

Αλλά τα VCSEL έχουν περιορισμούς απόστασης που έχουν σημασία.

Το φως των 850 nm μέσω της πολυτροπικής ίνας προσκρούει σε τοίχους διασποράς τροπικού τρόπου που κανένα έξυπνο DSP δεν μπορεί να ξεπεράσει πλήρως. Φτάνετε ίσως 100 μέτρα στα 25G προτού το οφθαλμικό διάγραμμα αρχίσει να μοιάζει με μοντέρνα τέχνη. Η ίνα OM4 στο υπερυψωμένο πάτωμά σας δεν σχεδιάστηκε για αυτό που της ζητάμε να κάνει και η υιοθέτηση του OM5 παραμένει κάπου μεταξύ "υποσχόμενης" και "θεωρητικής" στις περισσότερες επιχειρηματικές αναπτύξεις που έχω δει.

 

Η ερώτηση για το μήκος κύματος Κανείς δεν ρωτά σωστά

Τα 1310 nm μειώνουν την εξασθένηση σε περίπου 0,4 dB/km σε μονή-λειτουργία. Αυτή είναι η ζώνη O-, όπου η χρωματική διασπορά φτάνει στο βολικό ελάχιστο και μπορείτε να σπρώξετε σήματα 10 km χωρίς ενίσχυση. Οι περισσότερες μονάδες LR ζουν εδώ.

Τα 1550 nm σας μειώνουν σε περίπου 0,3 dB/km-το «παράθυρο μηδενικής-ζώνης C που λατρεύουν όλοι οι τηλεπικοινωνίες. Τα συστήματα DWDM γεμίζουν δεκάδες κανάλια σε αυτήν τη ζώνη, επειδή οι ενισχυτές ινών με πρόσμιξη{6}}ερβίου λειτουργούν όμορφα εδώ. Αλλά αυτά τα EDFA κοστίζουν χρήματα, και για αποστάσεις κάτω των 40 χιλιομέτρων, το επιπλέον κόστος σπάνια έχει νόημα.

Το λάθος που βλέπω επανειλημμένα: κάποιος ορίζει μονάδες 1550nm για μια σύνδεση πανεπιστημιούπολης 2 χιλιομέτρων επειδή "η μικρότερη απώλεια πρέπει να είναι καλύτερη". Δεν είναι καλύτερο. Είναι πιο ακριβό χωρίς κανένα όφελος και τώρα έχετε την πολυπλοκότητα του αποθέματος που δεν χρειαζόσασταν.

 

Ακεραιότητα σήματος και πρόβλημα ανάκτησης ρολογιού

 

Εδώ είναι που τα πράγματα γίνονται πραγματικά ενδιαφέροντα, και επίσης όπου οι κατώτεροι μηχανικοί αρχίζουν να κάνουν ακριβά λάθη.

Τα σειριακά δεδομένα υψηλής-ταχύτητας δεν ταξιδεύουν με σήμα ρολογιού. Οι πληροφορίες χρονισμού πρέπει να ανακτηθούν από την ίδια τη ροή δεδομένων-αυτό κάνουν τα κυκλώματα Clock και Data Recovery. Ένας-κλειδωμένος βρόχος φάσης μέσα στη μονάδα παρακολουθεί τις μεταβάσεις στην εισερχόμενη ροή δυαδικών ψηφίων, δημιουργεί ένα τοπικό ρολόι από αυτές τις μεταβάσεις και χρησιμοποιεί αυτό το ανακτηθέν ρολόι για τη δειγματοληψία των επόμενων δυαδικών ψηφίων στο βέλτιστο σημείο του ματιού.

Αυτό λειτουργεί εξαιρετικά καλά μέχρι να μην το κάνει.

Οι κλειδαριές CDR απαιτούν επαρκείς μεταβάσεις στα δεδομένα. Η κωδικοποίηση 64B/66B που χρησιμοποιείται στο 10G Ethernet εγγυάται αρκετά άκρα για να διατηρείται το PLL χαρούμενο. Αλλά αν κάποιος στείλει ένα παθολογικό μοτίβο-ή χειρότερα, μια μεγάλη σειρά πανομοιότυπων συμβόλων από μια συσκευή που δεν συμπεριφέρεται σωστά-το CDR μπορεί να χάσει το κλείδωμα. Όταν χάνει το κλείδωμα, ενεργοποιείται ο συναγερμός LOL (απώλεια κλειδώματος), ο σύνδεσμος πέφτει και κοιτάτε τους μετρητές σφαλμάτων αναρωτιέστε τι πήγε στραβά.

Το απογοητευτικό μέρος: Η συμπεριφορά CDR διαφέρει μεταξύ των προμηθευτών. Έχω δει μονάδες από τον κατασκευαστή Α να διατηρούν κλειδαριά μέσω ακολουθιών μοτίβων που σκότωσαν αμέσως τις μονάδες από τον κατασκευαστή Β. Και οι δύο πληρούσαν τις προδιαγραφές. Και οι δύο πέρασαν τη δοκιμή συμμόρφωσης. Ένας δούλευε στο πραγματικό περιβάλλον κίνησης του πελάτη, ένας όχι.

 

Αντιμετώπιση προβλημάτων που άλλαξε DDM για πάντα (όταν λειτουργεί)

 

Προτού η Ψηφιακή Διαγνωστική Παρακολούθηση γίνει τυπική, η αντιμετώπιση προβλημάτων μιας σύνδεσης οπτικών ινών σήμαινε το τράβηγμα μονάδων, την εναλλαγή καλωδίων και την προσευχή σε οποιαδήποτε θεότητα διέπει τη διαδικασία ελέγχου αλλαγής. Εάν ο σύνδεσμος ήταν εκτός λειτουργίας, καταλάβατε ότι κάτι δεν πήγαινε καλά. Δεν είχες ιδέα τι.

Το DDM-μερικές φορές ονομάζεται DOM, επειδή ο κλάδος αγαπά τα περιττά ακρωνύμια-το άλλαξε. Κάθε σύγχρονος πομποδέκτης αναφέρει τηλεμετρία πραγματικού χρόνου- μέσω μιας διεπαφής I²C: θερμοκρασία, τάση τροφοδοσίας, ρεύμα πόλωσης λέιζερ, ισχύς TX, ισχύς RX. Η προδιαγραφή SFF-8472 καθορίζει τον χάρτη μνήμης. Ο διακόπτης σας το διαβάζει αυτόματα.

Αυτό ακούγεται σαν καθαρά ανάποδα, και κυρίως είναι. Αλλά έχω καεί αρκετές φορές από τα δεδομένα DDM ώστε να έχω αναπτύξει κάποιο υγιή σκεπτικισμό.

Η ανάγνωση ισχύος TX; Προέρχεται από μια φωτοδίοδο οθόνης που λαμβάνει δείγματα ενός κλάσματος της εξόδου λέιζερ. Η απόδοση σύζευξης μεταξύ λέιζερ και MPD ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία. Τα δεδομένα βαθμονόμησης που εγγράφηκαν στο EEPROM της μονάδας μετρήθηκαν στις 25 μοίρες σε έναν πάγκο κάπου στο Shenzhen. Το πραγματικό περιβάλλον λειτουργίας σας είναι 47 μοιρών επειδή η μονάδα βρίσκεται ανάμεσα σε δύο άλλους ζεστούς πομποδέκτες σε έναν πλήρως-φορτωμένο διακόπτη.

Ο αριθμός στην οθόνη σας είναι κατά προσέγγιση. Συνήθως είναι μια καλή προσέγγιση. Αλλά έχω μάθει να μην δηλώνω νίκη με βάση μόνο τις αναγνώσεις DDM που φαίνονται φυσιολογικές. Πιάστε τον οπτικό μετρητή ισχύος. Μετρήστε το πραγματικό φως που χτυπά την ίνα.

 

 

Η θερμοκρασία είναι το παν

 

Δεν μπορώ να υπερεκτιμήσω πόση θερμοκρασία κυριαρχεί στη συμπεριφορά της οπτικής μονάδας. Κάθε παράμετρος που έχει σημασία αλλάζει με τη θερμοκρασία.

Το ρεύμα κατωφλίου λέιζερ αυξάνεται καθώς οι μονάδες θερμαίνονται-η συσκευή χρειάζεται περισσότερο ρεύμα μονάδας για να επιτύχει την ίδια οπτική έξοδο. Η απόδοση της κλίσης μειώνεται, πράγμα που σημαίνει ότι κάθε επιπλέον χιλιοστό αμπέρ πόλωσης παράγει λιγότερο φως. Μετατοπίσεις μήκους κύματος, κάτι που έχει τεράστια σημασία στα συστήματα CWDM και DWDM όπου η απόσταση καναλιών είναι περιορισμένη. Η απόκριση της φωτοδιόδου αλλάζει. Ακόμη και οι τάσεις αναφοράς μέσα στα κυκλώματα παρακολούθησης μετατοπίζονται.

Οι κατασκευαστές καθορίζουν το εύρος λειτουργίας-συνήθως 0 μοίρες έως 70 μοίρες για εμπορική κατηγορία, -40 μοίρες έως 85 μοίρες για βιομηχανικό. Αυτό που δεν μεταδίδουν επαρκώς είναι πόσο χειρότερα αποδίδει η μονάδα στις άκρες αυτού του εύρους έναντι του κέντρου.

Έχω μετρήσει μονάδες στο χωράφι που τρέχουν 15 βαθμούς υψηλότερες από ό,τι υποδεικνύεται η αναφορά θερμοκρασίας περιβάλλοντος του διακόπτη. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας της θήκης στον πομποδέκτη έγραφε 63 μοίρες ενώ το πλαίσιο του διακόπτη ανέφερε "κανονική ροή αέρα" και "θερμοκρασία 38 μοίρες" στην περιβαλλοντική παρακολούθηση. Η απόκλιση υπήρχε επειδή ο διακόπτης μετρούσε τη θερμοκρασία του αέρα στην εισαγωγή του, ενώ ο πομποδέκτης μαγείρευε στη θερμική σκιά ενός διπλανού QSFP-DD που λειτουργούσε συνεκτικά οπτικά στα 14 watt.

Κανείς δεν πήρε ειδοποιήσεις. Ο σύνδεσμος εξακολουθούσε να λειτουργεί-μετά βίας-με αυξημένα σφάλματα προ-FEC που περιστασιακά οδηγούσαν σε απώλειες καρέ. Χρειάστηκαν τρεις μήνες για να καταλάβουμε γιατί ο συγκεκριμένος σύνδεσμος είχε υψηλότερους ρυθμούς αναμετάδοσης από ό,τι οι ίδιοι σύνδεσμοι σε άλλα σημεία του ιστού.

 

Η ερώτηση του τρίτου-μέρους

 

Όλοι θέλουν να μάθουν για-πομποδέκτες τρίτων. Το δέλτα τιμής είναι δύσκολο να αγνοηθεί - 3 φορές έως 5 φορές φθηνότερο από τις μονάδες OEM για φαινομενικά ίδιες προδιαγραφές.

Η Συμφωνία πολλαπλών-πηγών υπάρχει ειδικά για να επιτρέπει τη διαλειτουργικότητα. Ένα συμβατό SFP-10G-LR από την εταιρεία X θα πρέπει να είναι λειτουργικά ισοδύναμο με ένα από την εταιρεία Y. Οι οπτικές παράμετροι έχουν καθοριστεί. Οι μηχανικές διαστάσεις είναι τυποποιημένες. Η ηλεκτρική διεπαφή ακολουθεί τις προδιαγραφές που δημοσιεύονται από κοινοπραξίες του κλάδου.

Η πραγματικότητα, ως συνήθως, αποκλίνει από τις προδιαγραφές.

Οι προμηθευτές διακόπτη κωδικοποιούν EEPROM πομποδέκτη με συμβολοσειρές αναγνωριστικού προμηθευτή. Η Cisco ελέγχει αυτές τις συμβολοσειρές και θα-απενεργοποιήσει κατά λάθος τις θύρες που δεν ταιριάζουν με την εγκεκριμένη λίστα τους. Οι νεότερες πλατφόρμες της Juniper καταγράφουν προειδοποιήσεις και απορρίπτουν κλήσεις υποστήριξης. Η HPE έχει προχωρήσει εμπρός και πίσω στην επιβολή ανάλογα με τη σειρά προϊόντων και την έκδοση υλικολογισμικού.

Οι λύσεις υπάρχουν. Η μη υποστηριζόμενη{1}}εντολή πομποδέκτη της Cisco έχει αποθηκεύσει αμέτρητα χρονοδιαγράμματα ανάπτυξης. Τρίτοι-προμηθευτές προγραμματίζουν τα EEPROM τους για να αναφέρουν συμβατούς κωδικούς προμηθευτή. Συσκευές όπως το FS Box σάς επιτρέπουν να επαναπρογραμματίζετε μονάδες στο πεδίο.

Αλλά να τι δεν σας λέει κανείς: όταν τα πράγματα πάνε στραβά-και τελικά θα-υποστηρίξουν γίνεται αντίπαλος. Καλέστε το TAC με πρόβλημα συνδέσμου, αναφέρετε τα οπτικά στοιχεία τρίτων-και παρακολουθήστε τη συνομιλία να τελειώνει. "Αντικαταστήστε με υποστηριζόμενους πομποδέκτες και καλέστε ξανά εάν το πρόβλημα παραμένει." Δεν έχουν άδικο από άποψη υποστήριξης. Επίσης, δεν είναι χρήσιμα στις 2 τα ξημερώματα όταν το ύφασμά σας είναι αλλοιωμένο.

Ο προσωπικός μου κανόνας, που αναπτύχθηκε μέσω της σκληρής εμπειρίας: τρίτο-συμβαλλόμενο μέρος στο εργαστήριο, OEM σε μονοπάτια παραγωγής που έχουν σημασία. Η εξοικονόμηση κόστους είναι λιγότερο επιτακτική όταν αντιμετωπίζετε διαλείποντα σφάλματα CRC που μπορεί να είναι ο πομποδέκτης, μπορεί να είναι η ίνα, μπορεί να είναι υλικολογισμικό και δεν μπορείτε να αποκλείσετε τίποτα.

 

 

Η μόλυνση θα σας βρει

 

Η μοναδική μεγαλύτερη αιτία προβλημάτων οπτικής σύνδεσης δεν έχει καμία σχέση με την ίδια τη μονάδα. Είναι βρωμιά.

Ένα κομμάτι σκόνης σε μια ακραία επιφάνεια ίνας μπορεί να μειώσει αρκετά το σήμα ώστε να ωθήσει έναν σύνδεσμο πέρα ​​από το όριο σφάλματος. Στα 100G και πάνω, το περιθώριο δεν είναι αυτό που ήταν. Λειτουργείτε πιο κοντά στα όρια ευαισθησίας του δέκτη. Αυτή η κηλίδα σκόνης που θα ήταν αόρατη στο 1G Ethernet προκαλεί τώρα απώλεια πακέτων στα 400G.

Ο πυρήνας μιας ίνας μονής-λειτουργίας έχει διάμετρο 9 μικρόμετρα. Μια ανθρώπινη τρίχα είναι περίπου 70 μικρόμετρα. Τα σωματίδια μόλυνσης μικρότερα από οτιδήποτε μπορείτε να δείτε χωρίς μεγέθυνση μπορούν να μπλοκάρουν εντελώς την οπτική διαδρομή.

Επιθεωρήστε πριν τη σύνδεση. Πάντοτε. Χρησιμοποιήστε οπτικό πεδίο, όχι οπτικό έλεγχο. Δεν με νοιάζει αν το έμπλαστρο βγήκε από μια σφραγισμένη σακούλα πριν από πέντε δευτερόλεπτα-η σακούλα δεν είναι καθαρή, τα δάχτυλά σας άγγιξαν κάτι, ο αέρας στο κέντρο δεδομένων σας περιέχει σωματίδια. Επιθεωρήστε, καθαρίστε εάν χρειάζεται, ελέγξτε ξανά και μετά συνδέστε.

Ο ίδιος ο καθαρισμός εισάγει κίνδυνο. Το στεγνό σκούπισμα δημιουργεί στατικό φορτίο που προσελκύει περισσότερη μόλυνση. Ο υγρός καθαρισμός με ισοπροπυλική αλκοόλη μπορεί να αφήσει υπολείμματα εάν το αφήσετε να εξατμιστεί αντί να το σκουπίσετε αμέσως. Τα καθαριστικά με ένα{3}}κλικ λειτουργούν καλά έως ότου εξαντληθούν και κάποιος συνεχίζει να κάνει κλικ ούτως ή άλλως, αναδιανέμοντας τους ρύπους σε όλο το δακτύλιο.

Παρακολούθησα έναν τεχνικό να αφιερώνει τέσσερις ώρες για την αντιμετώπιση προβλημάτων ενός διακοπτόμενου συνδέσμου. Αντικαταστάθηκαν μονάδες δύο φορές. Ελεγμένη δρομολόγηση καλωδίων. Έλεγχος διαμόρφωσης. Τελικά ξέσπασε το πεδίο επιθεώρησης και βρήκε κάτι που έμοιαζε με υπολείμματα δακτυλικών αποτυπωμάτων στον προσαρμογέα διαφράγματος. Το καθάρισε σωστά. Ο σύνδεσμος βγήκε καθαρός και έμεινε επάνω.

Τέσσερις ώρες. Για δακτυλικό αποτύπωμα.

 

Τι πραγματικά έχει σημασία κατά την επιλογή των μονάδων

 

Μετά από όλες τις τεχνικές λεπτομέρειες, η διαδικασία επιλογής συνήθως καταλήγει σε μερικά πρακτικά ζητήματα που δεν εμφανίζονται σε κανένα φύλλο δεδομένων.

Ποια είναι η πλατφόρμα διακοπτών σας; Εάν είστε κατάστημα Cisco, η ερώτηση του παράγοντα μορφής έχει απαντηθεί σε μεγάλο βαθμό για εσάς. Εάν τρέχετε Arista ή Juniper στα φύλλα και κάτι άλλο στη σπονδυλική στήλη, μπορεί να έχετε επιλογές-αλλά η άσκηση αυτών των επιλογών δημιουργεί πολυπλοκότητα στο απόθεμα. Η συνέπεια έχει αξία.

Τι απόσταση πρέπει να καλύψετε πραγματικά; Μετρήστε τις διαδρομές των καλωδίων σας. Προσθέστε περιθώριο για patch panels και συναρμολογήσεις. Στη συνέχεια, επιλέξτε τον φθηνότερο τύπο μονάδας που πληροί αυτήν την απαίτηση απόστασης με ελεύθερο χώρο. Ο καθορισμός μονάδων LR για διαδρομές 50 μέτρων επειδή "μπορεί να χρειαστούμε την πρόσβαση αργότερα" είναι σπατάλη χρημάτων.

Ποιο είναι το φυτό ινών σας; Πολύτροπος μέσα σε κτίρια, μονή-λειτουργία μεταξύ κτιρίων-αυτό εξακολουθεί να είναι το κοινό μοτίβο. Η καταπολέμηση αυτού του μοτίβου κοστίζει περισσότερο από την εργασία με αυτό.

Πόσο εμπιστεύεστε την ποιότητα εγκατάστασής σας; Το 400G έχει μικρότερο περιθώριο από 100G. Οι βρώμικες υποδοχές που λειτουργούσαν καλά σε χαμηλότερες ταχύτητες θα προκαλέσουν προβλήματα. Εάν η δομημένη καλωδίωση σας χρονολογείται από τότε που το Cat5e θεωρήθηκε μελλοντική-απόδειξη, περιμένετε προβλήματα.

Η βαρετή συμβουλή είναι συνήθως σωστή: αντιστοιχίστε την τεχνολογία στις πραγματικές απαιτήσεις, αγοράστε από προμηθευτές που θα σας υποστηρίξουν όταν χαλάσουν τα πράγματα, καθαρίστε κάθε υποδοχή κάθε φορά που την αγγίζετε. Οι ίδιες οι μονάδες έχουν γίνει εξαιρετικά αξιόπιστες. Τα προβλήματα είναι σχεδόν πάντα κάπου αλλού.