Datasheets van optische modules: zes getallen waarop een link staat of valt

Eén ontvanger, vijf gepubliceerde getallen

Drie offertes voor hetzelfde deel komen op dezelfde middag binnen: 400GBASE-DR4, 500 m, MPO-12. De ontvangergevoeligheid leest −5,9 dBm bij de eerste, −4,4 dBm bij de tweede, −3,9 dBm bij de derde. Gesorteerd op die kolom wint de eerste, en de inkoper bespaart een paar dollar per poort.

Geen van de drie liegt. Ze meten simpelweg niet hetzelfde, en de 2 dB ertussen is een definitie, geen vermogen.

Een transceiver-datasheet is een verkoopdocument met technische eenheden erop geschroefd. Zes getallen bepalen of een verbinding in het derde jaar nog schoon is: zendvermogen, TDECQ, gevoeligheid bij de juiste BER, overload, het golflengtevenster, de kasttemperatuur. De rest is decoratie, en een deel ervan is een valstrik. Hier zijn de zes, in de volgorde waarin ze bijten — plus de rekenkunde die een opgesmukte tabel ontmaskert.

Dezelfde 400G-DR4-ontvanger kan op vijf manieren worden beschreven, allemaal conform dezelfde clausule van IEEE 802.3bs.

Zet −5,9 en −3,9 naast elkaar in een spreadsheet en je hebt 2 dB marge uitgevonden die niet bestaat. Dat is het hele probleem met aanbiedingen vergelijken op één kolom: de module die het goedkoopst lijkt is vaak gewoon die van de leverancier met de vriendelijkste definitie.

Mijn regel na te veel van deze gevallen: komt een gevoeligheidsgetal zonder bitfoutkans, temperatuur en kwalificatie („OMA", „average", „with SECQ"), dan is het geen specificatie — alleen een getal dat toevallig op de pagina staat.

Zendvermogen is het zwakste getal op de pagina

De meeste tabellen openen met Tx-minimum en -maximum van het gemiddelde vermogen, omdat die twee cellen makkelijk te meten en te vergelijken zijn. Ze zijn ook het minst informatief. IEEE 802.3bs markeert de rij met het minimale zendvermogen zelf als informatief — een expliciete waarschuwing dat vermogen alleen weinig zegt over de signaalkwaliteit.

Wat het signaal draagt, is de OMA — de optische modulatie-amplitude, de afstand tussen de buitenste PAM4-niveaus die de ontvanger echt beslist. Voor 400GBASE-DR4 loopt het OMA-outer-venster van −0,8 tot +4,2 dBm, en de norm begrenst het verder: zendvermogen in OMA minus TDECQ moet boven −2,2 dBm blijven. Die voorwaarde verdient een tweede lezing: de zender mag eye-closure niet kopen met amplitude — wat de equalizer terugwint, moeten de twee getallen samen dragen.

De extinctieverhouding staat er nog met een minimum van 3,5 dB, laag naast de 6 dB die 10G-NRZ-delen droegen. Met opzet: PAM4 stapelt drie ogen in één uitslag, en de verhouding tussen hoogste en laagste niveau zegt veel minder over het middelste oog dan in een tweewaardig systeem. ER blijft bestaan als controle op de laserbias, niet als kwaliteitsmetriek.

Geeft een datasheet alleen het gemiddelde zendvermogen, vraag dan om OMA outer en TDECQ. Een module kan comfortabel binnen een gemiddelde grens van +4 dBm zitten terwijl zijn buitenste oog sluit — de kolom met gemiddeld vermogen laat het nooit zien.

Gevoeligheid is een getal zonder onderwerp zolang er geen BER aan hangt

10G-delen worden genoteerd op 10⁻¹², 400G-delen op 2,4 × 10⁻⁴. Die twee doelen liggen zes decibel uit elkaar in benodigde signaalmarge — Q van 7,03 tegen 3,49, gelijk aan 16,9 dB tegen 10,9 dB elektrische SNR.

Dat verklaart een gesprek dat ik elke maand voer. Een ingenieur gewend aan −15,5-dBm-ontvangers ziet een 400G DR4 genoteerd op −4,4 dBm en concludeert dat high-speed optiek breekbaar is. Dat is het niet; de belofte is veranderd. Bij 400G hoeft de module geen foutloze bits meer te leveren: hij levert een ruwe foutkans die de KP4-decoder opruimt — RS(544,514), dertig pariteitsymbolen per blok, vijftien correcties, uitgang op 10⁻¹². De 2,4 × 10⁻⁴ is de eetlust van de decoder, niet de limiet van de ontvanger.

Een gevoeligheidsgetal betekent dus pas iets als je weet aan welke kant van de decoder het staat. Twee leveranciers kunnen allebei «gevoeligheid −6 dBm, 400G» schrijven en ontvangers bedoelen die een hele dB uit elkaar liggen — de ene gemeten op de FEC-drempel met een ideale zender, de andere onder stressed-omstandigheden.

TDECQ is het getal dat de oude eye-mask verving. Niemand tekent nog een veelhoek over een PAM4-oog: vóór de equalizer zijn de ogen gesloten en zou elke module zakken. In plaats daarvan wordt de zender gemeten tegen een referentieontvanger met een echte equalizer, wordt ruis toegevoegd tot de symboolfoutkans 4,8 × 10⁻⁴ raakt — het dubbele van de bitsnelheid, want Gray-codering maakt van de meeste symboolfouten één bit — en de toegevoegde ruis in dB is de straf. Het plafond ligt op 3,4 dB over de meeste 400G/800G-reiken en op 3,9 dB bij de long-reach-varianten; het 1.6T-amendment trekt beide strakker aan.

Een leverancier die op 3,0 dB levert, is niet gul. Hij geeft het verschil uit aan het jaar waarin een connector vies wordt en niemand het merkt.

Het plafond dat niemand controleert

Elk linkbudget dat ik zie wordt van onderaf gebouwd: zendvermogen minus kabelverlies moet boven de gevoeligheid komen. Vrijwel geen enkel budget draagt een bovengrens — en 400G/800G-verbindingen vallen vaker aan de bovenkant uit dan je denkt.

400GBASE-DR4 verdraagt +4,0 dBm gemiddeld ontvangen vermogen, met een beschadigingsdrempel op +5. De zender mag +4,0 uitzenden. Zet die twee feiten op een patchkabel van drie meter, 0,5 dB verlies en een paar APC-uiteinden net uit de broekzak: de ontvanger werkt op een halve decibel van verzadiging. De link komt omhoog. In week zee, in de middag, beginnen de twee poorten met de kortste kabels te tellen. De module wordt twee keer vervangen — de kabel nooit.

Reflectie maakt het erger. De norm vraagt −26 dB reflectie aan zend- en ontvangstkant en staat 21,4 dB return-loss-tolerantie toe. Een bekraste APC-vezel-uiteinde, of een UPC-uiteinde dat per ongeluk op een APC wordt gestoken, doorbreekt dat stilletjes: de straf komt als jitter in plaats van als demping, dus de vermogensmeting blijft gezond.

De oplossing kost bijna niets: controleer op elke 400G/800G-verbinding korter dan zo’n 20 m het ontvangen vermogen tegen de overload-kolom, niet tegen de gevoeligheid. Zit het binnen 2 dB van het plafond, zet er dan een vaste attenuator in. Vijf dollar tegen een bezoek ter plaatse.

DDM-telemetrie levert elke vijf seconden ontvangen vermogen en kasttemperatuur — de controle wordt triviaal, mits het dashboard ook de overload-lijn plot.

Twee kolommen kiezen de SKU: golflengte en kasttemperatuur

Golflengte wordt gelezen als een kleur. Het is een venster, en de breedte telt.

400GBASE-FR4 en LR4 laten vier CWDM-lanes lopen op een raster van 20 nm van 1271 tot 1331 nm, met ±6,5 nm drift per lane. 400GBASE-DR4 zit op 1311 nm met een venster van 13 nm, 1304,5 tot 1317,5. Daarom is «1310 nm» geen specificatie om een bekabeling op te ontwerpen: een DR4-lane en een FR4-lane zijn beide «rond 1310» en niet uitwisselbaar in dezelfde mux. Op beschrijving bestellen in plaats van op lane-plan — zo eindigt een traject van 2 km met vier modules die allemaal oplichten en er geen één verkeer laat passeren.

De kasttemperatuur is de andere stille valkuil. Het commerciële venster geldt voor 0–70 °C aan de kast, niet in de koude gang, en een kast loopt ver boven de toevoerlucht zodra een 1U-chassis 32 cages draagt. Extended-range-delen claimen −40 tot 85 °C; de eerlijke vraag is of de optische getallen daar dezelfde zijn of een gedegradeerde set, gemeten op de hoeken. Vraag om de hoekgegevens. Identiek zendvermogen over een bereik van 125 °C is een ontwerpclaim, geen tabelregel.

Zo lees je onze eigen kolommen — 10G SFP+, 100G QSFP28, 400G QSFP-DD, 800G OSFP — zoals een inkoper ze zou moeten lezen.

De DR4-rij is het hele artikel in één regel. Een getal produceren kan iedereen. Een getal produceren dat een aftrekking tegen een identiek gemeten rij overleeft, is de hardere discipline — en precies die discipline is het proberen waard bij leveranciers.

Geen van dit alles komt op een inkooporder zolang je het niet vraagt: worst-case-waarden gegarandeerd over het hele kasttemperatuurbereik en tot eind leven, de grootheid achter elk gevoeligheidsgetal, OMA en TDECQ in plaats van alleen gemiddeld vermogen, overload- en beschadigingsdrempels, en een lottestrapport in plaats van één gouden exemplaar. Een leverancier die alle vijf in één document beantwoordt, vertelt je iets over zijn productielijn in plaats van over zijn brochure — en dat is het laatste wat op een datasheet van een optische module nog de moeite van het leren waard is.

FAQ

Waarom noemen twee leveranciers verschillende ontvangergevoeligheid voor dezelfde 400G DR4?

Omdat minstens vier grootheden «gevoeligheid» heten: gemiddeld ontvangen vermogen, OMA outer, stressed sensitivity met eye-closure en soms een kamertemperatuur-typische waarde. In de normtabellen van de 400GBASE-DR4 landen ze op −5,9, −4,4 en −1,9 dBm. Vergelijk alleen gelijken met gelijken.

Betekent een minder negatieve gevoeligheid een slechtere module?

Niet per se — het kan een strengere definitie zijn. Een module genoteerd op −3,9 dBm onder stressed-voorwaarde kan een module op −5,9 dBm zonder voorwaarde verslaan. Het getal is alleen vergelijkbaar binnen dezelfde definitie en hetzelfde BER-doel.

Welke TDECQ moet ik accepteren: het plafond van 3,4 dB of iets strakkers?

3,4 dB is het conformiteitplafond van de meeste 400G/800G-reiken, geen doel. Grote cloudinkopers schrijven 1,4 dB in eigen specificaties, met reden: marge bij de zender is marge bij de inbedrijfstelling, wanneer de installatie vuiler is dan de tekening. Voor AI-fabric-poorten die geen flap verdragen, is 2 dB of beter een redelijke eis.

Mijn 400G-verbinding toont +2 dBm ontvangen vermogen en telt toch fouten. Hoe kan dat?

Waarschijnlijk dicht bij het overload-plafond, niet bij de gevoeligheid. Bij 400G kan +2 dBm binnen 2 dB van een grens van +4 dBm zitten, en een marginale connector voegt jitter toe die nooit als demping verschijnt. Controleer overload, reflectie en de toestand van de uiteinden voordat je modules vervangt.

Mag ik een CWDM4 gebruiken waar het ontwerp 1310 nm zegt?

Alleen als het lane-plan klopt. CWDM4 en LR4 zenden vier lanes uit tussen 1271 en 1331 nm; de DR4 zendt er één uit tussen 1304,5 en 1317,5 nm. Het zijn verschillende optische interfaces die allebei «rond 1310 nm» worden genoemd — gemengd over een mux of breakout levert dat verbindingen op die oplichten en geen verkeer laten.

Welke getallen moet ik in een RFQ eisen om leveranciers eerlijk te vergelijken?

Worst-case zendvermogen in OMA met de TDECQ-grens genoemd, gevoeligheid in dezelfde grootheid op 2,4 × 10⁻⁴, stressed sensitivity, overload- en beschadigingsdrempels, golflengtevenster per lane en kasttemperatuurbereik — plus een TDECQ-lotverdeling. Met die zeven cellen herberekent je het budget van elke leverancier zelf, en dat is ook de snelste manier om de tabel te vinden die niet klopt.