Datablad för optiska moduler: sex siffror avgör om en länk håller

En mottagare, fem publicerade siffror

Tre offerter för samma artikel anländer samma eftermiddag: 400GBASE-DR4, 500 m, MPO-12. Mottagarkänsligheten lyder −5,9 dBm hos den första, −4,4 dBm hos den andra, −3,9 dBm hos den tredje. Sorterat på den kolumnen vinner den första, och inköparen sparar några dollar per port.

Ingen av de tre ljuger. De mäter bara inte samma sak, och de 2 dB däremellan är en definition, inte en förmåga.

Ett transceiver-datablad är ett säljdokument med ingenjörsenheter skruvade på. Sex siffror avgör om en länk fortfarande är ren år tre: sändareffekt, TDECQ, känslighet vid rätt BER, overload, våglängdsfönstret, höljestemperatur. Resten är dekoration, och en del är en fälla. Här är de sex, i den ordning de biter — plus aritmetiken som avslöjar en tabell arrangerad för att smycka sig.

Samma 400G-DR4-mottagare kan beskrivas på fem sätt, alla förenliga med samma klausul i IEEE 802.3bs.

Ställ −5,9 och −3,9 sida vid sida i ett kalkylark och du har uppfunnit 2 dB marginal som inte finns. Det är hela problemet med att jämföra offerter på en enda kolumn: modulen som ser billigast ut är ofta bara den vars leverantör valt den vänligaste definitionen.

Min regel efter för många sådana här fall: kommer en känslighetssiffra utan bitfelstakt, temperatur och kvalificering („OMA", „average", „with SECQ"), är det ingen specifikation — bara ett tal som råkar stå på sidan.

Sändareffekten är sidans svagaste siffra

De flesta tabeller öppnar med Tx-minimum och -maximum i medeleffekt, för de två cellerna är lätta att mäta och jämföra. De är också de minst informativa. IEEE 802.3bs markerar själv raden för minsta sändareffekt som informativ — en uttrycklig varning om att effekt ensam säger lite om signalkvaliteten.

Det som bär signalen är OMA — den optiska modulationsamplituden, avståndet mellan de yttre PAM4-nivåer som mottagaren faktiskt skär. För 400GBASE-DR4 spänner OMA-outer-fönstret från −0,8 till +4,2 dBm, och standarden begränsar det dessutom: sändareffekt i OMA minus TDECQ måste hålla sig över −2,2 dBm. Villkoret förtjänar en andra läsning: sändaren får inte köpa ögonlutning med amplitud — vad equalizern återvinner måste de två talen hålla tillsammans.

Extinktionsförhållandet dyker fortfarande upp med ett minimum på 3,5 dB, lågt jämfört med de 6 dB som 10G-NRZ-delar bar. Medvetet: PAM4 staplar tre ögon i en enda sväng, och förhållandet mellan översta och understa nivå säger mycket mindre om mellanögat än i ett två-nivå-system. ER lever vidare som kontroll av laserbias, inte som kvalitetsmetrik.

Ger ett datablad bara medeleffekt, kräv OMA outer och TDECQ. En modul kan sitta bekvämt inom en medelgräns på +4 dBm medan dess ytteröga stängs — medeleffektkolumnen visar det aldrig.

Känslighet är ett tal utan subjekt tills du fäster en BER

10G-delar citeras vid 10⁻¹², 400G-delar vid 2,4 × 10⁻⁴. De två målen ligger sex decibel isär i krävd signal-brus-förhållande — Q 7,03 mot 3,49, alltså 16,9 dB mot 10,9 dB elektrisk SNR.

Det förklarar ett samtal jag för varje månad. En ingenjör van vid −15,5-dBm-mottagare ser en 400G DR4 citerad till −4,4 dBm och drar slutsatsen att höghastighetsoptik är skör. Den är inte det; löftet har ändrats. Vid 400G behöver modulen inte längre leverera felfria bitar: den levererar en rå felfrekvens som KP4-avkodaren städar upp — RS(544,514), trettio paritetssymboler per block, femton korrigeringar, utgång vid 10⁻¹². Tröskeln 2,4 × 10⁻⁴ är avkodarens aptit, inte mottagarens gräns.

En känslighetssiffra betyder alltså något först när det står klart på vilken sida av avkodaren den hör hemma. Två leverantörer kan båda skriva «känslighet −6 dBm, 400G» och mena mottagare ett helt dB isär — den ena mätt vid FEC-tröskeln med ideal sändare, den andra under stressade förhållanden.

TDECQ är siffran som ersatte den gamla ögonmasken. Ingen ritar längre en polygon över ett PAM4-öga: före equalisering är ögonen slutna och varje modul skulle fallera. I stället mäts sändaren mot en referensmottagare med en riktig equalizer, brus tillsätts tills symbolfelfrekvensen når 4,8 × 10⁻⁴ — dubbelt bittakten, eftersom Gray-kodning gör de flesta symbolfel till en enda bit — och det tillförda bruset i dB är straffet. Taket ligger på 3,4 dB över de flesta 400G/800G-räckvidder och 3,9 dB på långdistansvarianterna; 1.6T-tillägget drar åt båda.

En leverantör som levererar på 3,0 dB är inte generös. Den spenderar skillnaden på det år en kontakt blir smutsig och ingen märker det.

Taket ingen kontrollerar

Varje länkbudget jag ser byggs underifrån: sändareffekt minus sträckdämpning måste klara känsligheten. Nästan ingen bär en övre gräns — och 400G/800G-länkar faller uppifrån oftare än man tror.

400GBASE-DR4 tål +4,0 dBm genomsnittlig mottagningseffekt, med skadetröskel vid +5. Sändaren får sända +4,0. Lägg de två fakten på en tre meters patch, 0,5 dB dämpning och ett par APC-ändar nyss ur fickan: mottagaren arbetar en halv decibel från mättnad. Länken lyfter. Vecka sex, på eftermiddagen, börjar de två portarna med kortast kabel räkna. Modulen byts två gånger — kabeln aldrig.

Reflektans förvärrar det. Standarden kräver −26 dB reflektans hos sändare och mottagare och tillåter 21,4 dB return-loss-tolerans. En risig APC-ända, eller en UPC-ända som av misstag paras med en APC, bryter det tyst: straffen landar som jitter i stället för som dämpning, så effektmätningen ser frisk ut.

Rättelsen kostar nästan inget: på varje 400G/800G-länk kortare än ett drygt tiotal meter, jämför mottagningseffekten mot overload-kolumnen, inte mot känsligheten. Sitter den inom 2 dB från taket, sätt i en fast dämpare. Fem dollar mot ett fältbesök.

DDM-telemetri levererar mottagningseffekt och höljestemperatur var femte sekund — kontrollen blir trivial, förutsatt att panelen plottar overload-linjen också.

Två kolumner väljer SKU:n: våglängd och höljestemperatur

Våglängd läses som en färg. Det är ett fönster, och bredden är det som räknas.

400GBASE-FR4 och LR4 kör fyra CWDM-kanaler på ett 20 nm-raster från 1271 till 1331 nm, med ±6,5 nm drift per kanal. 400GBASE-DR4 sitter på 1311 nm med ett 13 nm-fönster, 1304,5 till 1317,5. Därför är «1310 nm» ingen specifikation att bygga en kabelläggning på: en DR4-kanal och en FR4-kanal är båda «runt 1310» och inte utbytbara i samma mux. Att beställa på beskrivning i stället för på kanalplan är så ett 2 km-spann slutar med fyra moduler som alla lyser och ingen som släpper igenom trafik.

Höljestemperaturen är den andra tysta fallgropen. Det kommersiella fönstret gäller 0–70 °C på höljet, inte i kallgången, och ett hölje går klart över tilluft så snart ett 1U-chass bär 32 burar. Extended range-delar hävdar −40 till 85 °C; den ärliga frågan är om de optiska talen där är samma tal eller en degraderad uppsättning mätt i hörnen. Kräv hörndata. Identisk sändareffekt över 125 °C är ett konstruktionspåstående, inte en tabellrad.

Så läser du våra egna kolumner — 10G SFP+, 100G QSFP28, 400G QSFP-DD, 800G OSFP — som en inköpare borde läsa dem.

DR4-raden är hela artikeln i en rad. Att producera ett tal klarar alla. Att producera ett tal som överlever en subtraktion mot en rad mätt på samma sätt är den hårdare disciplinen — och den är värd att testa leverantörer på.

Inget av detta når en inköpsorder om du inte begär det: worst case-värden garanterade över hela höljestemperaturintervallet och till slutet av livslängden, storheten bakom varje känslighetssiffra, OMA och TDECQ i stället för enbart medeleffekt, overload- och skadetrösklar, samt ett partitestrapport i stället för ett enda guldkex. En leverantör som svarar på alla fem i ett enda dokument berättar något om sin produktionslinje i stället för om sin broschyr — och det är det sista som fortfarande är värt att lära sig av ett optiskt datablad.

FAQ

Varför anger två leverantörer olika mottagarkänslighet för samma 400G DR4?

För att åtminstone fyra storheter kallas «känslighet»: genomsnittlig mottagningseffekt, OMA outer, stressed sensitivity med ögonlutning och ibland ett typvärde i rumstemperatur. I standardens tabeller hamnar de på −5,9, −4,4 och −1,9 dBm. Jämför bara lika med lika.

Betyder en mindre negativ känslighet en sämre modul?

Inte nödvändigtvis — det kan vara en strängare definition. En modul angiven till −3,9 dBm under stressat villkor kan slå en modul till −5,9 dBm utan villkor. Talet är endast jämförbart inom samma definition och samma BER-mål.

Vilken TDECQ ska jag acceptera: taket på 3,4 dB eller något snävare?

3,4 dB är överensstämmelsestaket för de flesta 400G/800G-räckvidder, inte ett mål. Stora molnköpare skriver 1,4 dB i egna specifikationer av en anledning: marginal hos sändaren är marginal vid driftsättningen, när anläggningen är smutsigare än ritningen. För AI fabric-portar som inte har råd med flap är 2 dB eller bättre en rimlig fordran.

Min 400G-länk visar +2 dBm mottagningseffekt och räknar ändå fel. Hur?

Troligen nära overload-taket, inte känsligheten. Vid 400G kan +2 dBm ligga inom 2 dB från en gräns på +4 dBm, och en svag kontakt ger jitter som aldrig syns som dämpning. Kontrollera overload, reflektans och ändarnas skick innan du byter modul.

Kan jag använda en CWDM4 där konstruktinen säger 1310 nm?

Bara om kanalplanen stämmer. CWDM4 och LR4 sänder fyra kanaler mellan 1271 och 1331 nm; DR4 sänder en kanal på 1304,5–1317,5 nm. Det är två olika optiska gränssnitt som båda beskrivs som «runt 1310 nm» — blandade över en mux eller breakout ger de länkar som lyser men inte släpper trafik.

Vilka siffror ska jag kräva i en RFQ för att jämföra leverantörer rättvist?

Worst case-sändareffekt i OMA med angiven TDECQ-gräns, känslighet i samma storhet vid 2,4 × 10⁻⁴, stressed sensitivity, overload- och skadetrösklar, våglängdsfönster per kanal, höljestemperaturintervall — plus en TDECQ-partifördelning. Med de sju cellerna räknar du varje leverantörs budget själv — vilket också är snabbaste vägen att hitta tabellen som inte går ihop.