Optische Modul-Datenblätter: Sechs Zahlen, über die ein Link steht oder fällt

Ein Empfänger, fünf veröffentlichte Zahlen

Drei Angebote für dasselbe Teil treffen am selben Nachmittag ein: 400GBASE-DR4, 500 m, MPO-12. Die Empfängerempfindlichkeit liest −5,9 dBm, −4,4 dBm und −3,9 dBm. Sortiert nach dieser Spalte gewinnt das erste Angebot, und der Einkäufer spart ein paar Dollar pro Port.

Keine der drei Angaben lügt. Es wird nicht dasselbe gemessen — die 2 dB dazwischen sind eine Definition, keine Fähigkeit.

Ein Transceiver-Datenblatt ist ein Verkaufsdocument mit angeklebten technischen Einheiten. Sechs Zahlen entscheiden, ob eine Verbindung im dritten Jahr noch sauber ist: Sendeleistung, TDECQ, Empfindlichkeit beim richtigen BER, Overload, das Wellenlängenfenster, Gehäusetemperatur. Der Rest ist Dekoration, und einiges davon ist eine Falle. Hier sind die sechs in der Reihenfolge, in der sie zubeißen — plus die Arithmetik, die eine geschönte Tabelle entlarvt.

Dieselbe 400G-DR4-Empfangsstufe lässt sich auf fünf Weisen beschreiben, alle normkonform nach IEEE 802.3bs.

Stellen Sie −5,9 und −3,9 nebeneinander in eine Tabelle, und Sie haben 2 dB Reserve erfunden, die es nicht gibt. Genau das ist das Problem beim Vergleichen von Angeboten über eine einzige Spalte: Das scheinbar günstigste Modul ist oft nur das des Anbieters mit der freundlichsten Definition.

Meine Regel nach zu vielen dieser Fälle: Kommt eine Empfindlichkeitsangabe ohne Bitfehlerrate, Temperatur und Qualifikation („OMA", „average", „with SECQ"), ist es keine Spezifikation — nur eine Zahl, die zufällig auf dem Blatt steht.

Die Sendeleistung ist die schwächste Zahl auf dem Blatt

Die meisten Tabellen führen Tx-Minimum und -Maximum der mittleren Leistung an, weil sich diese Zellen leicht messen und vergleichen lassen. Sie sind auch die aussageärmsten. IEEE 802.3bs markiert die Zeile selbst als informativ — eine ausdrückliche Warnung, dass Leistung allein wenig über die Signalqualität sagt.

Was das Signal trägt, ist die OMA — die optische Modulationsamplitude, der Abstand zwischen den äußeren PAM4-Leveln, die der Empfänger tatsächlich slicet. Für 400GBASE-DR4 liegt das OMA-outer-Fenster bei −0,8 bis +4,2 dBm, und die Norm grenzt es weiter ein: Sendeleistung in OMA minus TDECQ muss über −2,2 dBm bleiben. Diese Bedingung verdient ein zweites Lesen: Der Sender darf Eye-Closure nicht mit Amplitude erkaufen — was der Equalizer zurückholt, müssen beide Zahlen gemeinsam hergeben.

Das Extinktionsverhältnis erscheint weiterhin mit einem Minimum von 3,5 dB — niedrig neben den 6 dB, die 10G-NRZ-Teile trugen. Absichtlich: PAM4 stapelt drei Augen in einem Ausschlag, das Verhältnis zwischen oberstem und unterstem Level sagt über das mittlere Auge weit weniger als im zweistufigen Fall. ER überlebt als Prüfung des Laser-Bias, nicht als Qualitätsmetrik.

Gibt ein Datenblatt nur die mittlere Sendeleistung an, fordern Sie OMA outer und TDECQ an. Ein Modul kann bequem innerhalb einer mittleren Grenze von +4 dBm liegen, während sich sein äußeres Auge schließt — die Spalte für mittlere Leistung zeigt es nie.

Empfindlichkeit ist eine Zahl ohne Subjekt, solange kein BER dranhängt

Zehn-Gigabit-Teile werden mit 10⁻¹² angegeben, Vierhundert-Gigabit-Teile mit 2,4 × 10⁻⁴. Beide Ziele liegen im benötigten Signal-Rausch-Abstand 6 dB auseinander — Q von 7,03 gegen 3,49, entsprechend 16,9 dB gegen 10,9 dB elektrischer SNR.

Das erklärt ein Gespräch, das ich jeden Monat führe. Ein Ingenieur, −15,5-dBm-Empfänger gewohnt, sieht eine 400G DR4 mit −4,4 dBm und schließt auf zarte Hochgeschwindigkeitsoptik. Sie ist nicht zart; das Versprechen hat sich geändert. Bei 400G muss das Modul keine fehlerfreien Bits mehr liefern, sondern eine Roh-Fehlerrate, die der KP4-Decoder wegräumt — RS(544,514), dreißig Paritätssymbole pro Block, fünfzehn Korrekturen, Ausgabe bei 10⁻¹². Die 2,4 × 10⁻⁴ sind der Appetit des Decoders, nicht die Grenze des Empfängers.

Eine Empfindlichkeitsangabe bedeutet daher erst etwas, wenn klar ist, auf welcher Seite des Decoders sie steht. Zwei Anbieter können beide „Empfindlichkeit −6 dBm, 400G" schreiben und Empfänger meinen, die ein volles dB auseinanderliegen — der eine beim FEC-Schwellwert mit idealem Sender gemessen, der andere unter Stress.

TDECQ ist die Zahl, die die alte Eye-Mask abgelöst hat. Niemand legt mehr ein Polygon über ein PAM4-Auge: Vor dem Equalizer sind die Augen geschlossen, jedes Modul würde scheitern. Stattdessen wird der Sender an einem Referenzempfänger mit echtem Equalizer gemessen, Rauschen wird zugegeben, bis die Symbolfehlerrate 4,8 × 10⁻⁴ erreicht — doppelt die Bitrate, weil Gray-Coding die meisten Symbolfehler in ein einzelnes Bit verwandelt — und das zugegebene Rauschen in dB ist die Strafe. Die Decke liegt bei 3,4 dB über die meisten 400G/800G-Reichweiten und 3,9 dB bei den Long-Reach-Varianten; der 1.6T-Amendment zieht beides enger.

Ein Anbieter, der mit 3,0 dB ausliefert, ist nicht großzügig. Er gibt die Differenz für das Jahr aus, in dem ein Stecker schmutzig wird und niemand es merkt.

Die Decke, die niemand prüft

Jedes Link-Budget, das ich sehe, wird von unten gebaut: Sendeleistung minus Streckendämpfung muss die Empfindlichkeit schlagen. Fast keines trägt eine obere Grenze — und 400G/800G-Links fallen häufiger von oben aus, als man denkt.

400GBASE-DR4 toleriert +4,0 dBm mittlerer Empfangsleistung, die Schädigungsschwelle liegt bei +5. Der Sender darf +4,0 senden. Beides auf einen Drei-Meter-Patch mit 0,5 dB Dämpfung und ein Paar APC-Endflächen direkt aus der Hosentasche: Der Empfänger arbeitet halbe Dezibel von der Sättigung entfernt. Der Link kommt hoch. In Woche sechs, nachmittags, beginnen die zwei Ports mit den kürzesten Kabeln zu zählen. Das Modul wird zweimal getauscht — das Kabel nie.

Reflexion verschlimmert es. Die Norm verlangt −26 dB Reflexion an Sender und Empfänger und erlaubt 21,4 dB Return-Loss-Toleranz. Eine zerkratzte APC-Endfläche oder ein versehentlich auf APC gesteckter UPC-Stecker bricht das still: Die Strafe landet als Jitter statt als Dämpfung, die Leistungsanzeige bleibt gesund.

Die Reparatur kostet fast nichts: Prüfen Sie bei jeder 400G/800G-Verbindung unter etwa 20 m die Empfangsleistung gegen die Overload-Spalte, nicht gegen die Empfindlichkeit. Liegt sie innerhalb von 2 dB an der Decke, kommt ein Festdämpfer hinein. Fünf Dollar gegen einen Vor-Ort-Einsatz.

DDM-Telemetrie liefert Empfangsleistung und Gehäusetemperatur alle fünf Sekunden — der Check wird trivial, sofern das Dashboard die Overload-Linie mitzeichnet.

Zwei Spalten wählen die SKU: Wellenlänge und Gehäusetemperatur

Wellenlänge wird als Farbe gelesen. Sie ist ein Fenster, und die Breite zählt.

400GBASE-FR4 und LR4 fahren vier CWDM-Lanes auf einem 20-nm-Raster von 1271 bis 1331 nm, je Lane ±6,5 nm Drift erlaubt. 400GBASE-DR4 sitzt bei 1311 nm mit einem 13-nm-Fenster, 1304,5 bis 1317,5. Deshalb ist „1310 nm" keine Spezifikation, um eine Verkabelung auszulegen: Eine DR4-Lane und eine FR4-Lane sind beide „um 1310", und im selben Mux nicht austauschbar. Nach Beschreibung statt nach Lane-Plan bestellen — so endet eine 2-km-Strecke mit vier Modulen, die alle leuchten und keiner passiert.

Die Gehäusetemperatur ist die andere stille Falle. Das kommerzielle Fenster gilt für 0–70 °C am Gehäuse, nicht im Kalkgang, und ein Gehäuse liegt deutlich über der Zuluft, sobald ein 1U-Chassis 32 Cages trägt. Extended-Range-Teile beanspruchen −40 bis 85 °C; die ehrliche Frage ist, ob die optischen Zahlen dort dieselben sind oder ein an den Ecken gemessener, abgeleiteter Satz. Verlangen Sie die Eckdaten. Identische Sendeleistung über 125 °C Spanne ist eine Designbehauptung, keine Tabellenzeile.

So lesen Sie unsere eigenen Spalten — 10G SFP+, 100G QSFP28, 400G QSFP-DD, 800G OSFP — so, wie ein Einkäufer sie lesen sollte.

Die DR4-Zeile ist der ganze Artikel in einer Zeile. Einen Zahlenwert produzieren kann jeder. Einen Wert zu produzieren, der eine Subtraktion gegen eine gleichartig gemessene Zeile überlebt, ist die härtere Disziplin — und die einzige, an der sich Lieferanten testen lassen.

Nichts davon landet in einer Bestellung, solange Sie es nicht anfordern: Worst-Case-Werte garantiert über Gehäusetemperaturbereich und Lebensdauer, die Größe hinter jeder Empfindlichkeitsangabe, OMA und TDECQ statt nur mittlerer Leistung, Overload- und Schädigungsschwellen, ein Chargentestbericht statt einer Golden Sample. Ein Lieferant, der alle fünf in einem Dokument beantwortet, sagt Ihnen etwas über die Fertigungslinie statt über die Broschüre — und das ist das Letzte, was auf einem optischen Datenblatt noch zu lernen lohnt.

FAQ

Warum nennen zwei Anbieter unterschiedliche Empfängerempfindlichkeit für dieselbe 400G DR4?

Weil mindestens vier Größen „Empfindlichkeit" genannt werden: mittlere Empfangsleistung, OMA outer, stressed sensitivity mit Eye-Closure, manchmal auch ein Raumtemperatur-Typwert. In den Normtabellen der 400GBASE-DR4 landen sie bei −5,9, −4,4 und −1,9 dBm. Vergleichen Sie nur Gleiche mit Gleichem.

Bedeutet ein weniger negativer Empfindlichkeitswert ein schlechteres Modul?

Nicht unbedingt — es kann eine strengere Definition sein. Ein mit −3,9 dBm unter Stressbedingung angegebenes Modul kann ein mit −5,9 dBm ohne jede Bedingung schlagen. Vergleichbar ist die Zahl nur innerhalb derselben Definition und desselben BER-Ziels.

Welchen TDECQ sollte ich akzeptieren: die 3,4-dB-Decke oder etwas Engeres?

3,4 dB ist die Konformitätsdecke der meisten 400G/800G-Reichweiten, kein Ziel. Große Cloud-Einkäufer schreiben 1,4 dB in eigene Spezifikationen — mit Grund: Reserve am Sender ist Reserve bei der Inbetriebnahme, wenn die Anlage schmutziger ist als die Zeichnung. Für AI-Fabric-Ports, die keinen Flap verkraften, sind 2 dB oder besser eine vernünftige Forderung.

Meine 400G-Verbindung zeigt +2 dBm Empfangsleistung und wirft trotzdem Fehler. Wie?

Wahrscheinlich nahe der Overload-Decke, nicht der Empfindlichkeit. Bei 400G kann +2 dBm innerhalb von 2 dB einer +4-dBm-Grenze liegen, und ein marginaler Stecker erzeugt Jitter, der nie als Dämpfung erscheint. Prüfen Sie Overload, Reflexion und Endflächen, bevor Sie Module tauschen.

Darf ich ein CWDM4-Modul verwenden, wo die Auslegung 1310 nm sagt?

Nur wenn der Lane-Plan passt. CWDM4 und LR4 senden vier Lanes zwischen 1271 und 1331 nm; DR4 sendet eine Lane bei 1304,5–1317,5 nm. Es sind verschiedene optische Schnittstellen, die beide als „um 1310 nm" beschrieben werden — über ein Mux oder einen Breakout gemischt entstehen Links, die leuchten und scheitern.

Welche Zahlen sollte ich in einer RFQ fordern, um Anbieter fair zu vergleichen?

Worst-Case-Sendeleistung in OMA mit genannter TDECQ-Grenze, Empfindlichkeit in derselben Größe bei 2,4 × 10⁻⁴, stressed sensitivity, Overload- und Schädigungsschwellen, Wellenlängenfenster je Lane, Gehäusetemperaturbereich — dazu eine TDECQ-Chargenverteilung. Mit diesen sieben Zellen rekonstruieren Sie das Budget jedes Anbieters selbst, und das ist der schnellste Weg, die Tabelle zu finden, die nicht auf geht.