ดาต้าชีตโมดูลออปติคัล: หกตัวเลขที่ชี้ขาดว่าลิงก์จะใช้ได้หรือไม่

ตัวรับสัญญาณหนึ่งตัว ตัวเลขที่เผยแพร่ห้าค่า

ใบเสนอราคาสามใบสำหรับสินค้าตัวเดียวกันมาถึงในบ่ายวันเดียวกัน: 400GBASE-DR4, 500 m, MPO-12 ความไวตัวรับสัญญาณอ่านได้เป็น −5.9 dBm ในใบแรก −4.4 dBm ในใบที่สอง และ −3.9 dBm ในใบที่สาม จัดเรียงตามคอลัมน์นี้ ใบแรกชนะ และผู้ซื้อก็ประหยัดไปได้ไม่กี่ดอลลาร์ต่อพอร์ต

ทั้งสามใบไม่มีใบไหนโกหก พวกมันแค่ไม่ได้วัดสิ่งเดียวกัน และ 2 dB ตรงกลางนั่นคือความต่างของนิยาม ไม่ใช่ความต่างของความสามารถ

ดาต้าชีตของทรานสซีฟเวอร์คือเอกสารการขายที่ติดหน่วยวิศวกรรมมาด้วย มีหกตัวเลขที่ชี้ขาดว่าเมื่อถึงปีที่สามลิงก์จะยังสะอาดอยู่ไหม: กำลังส่ง, TDECQ, ความไวที่ BER ที่ถูกต้อง, overload, หน้าต่างความยาวคลื่น, อุณหภูมิเคส ที่เหลือคือของประดับ และบางส่วนคือกับดัก นี่คือทั้งหกในลำดับที่มันกัด — พร้อมเลขคณิตที่จะเปิดโปงตารางที่จัดวางมาเพื่อทำให้ตัวเองดูดี

ตัวรับสัญญาณ 400G DR4 ตัวเดียวกันนี้อธิบายได้ห้าแบบ ทุกแบบสอดคล้องกับข้อเดียวกันใน IEEE 802.3bs

เอา −5.9 กับ −3.9 วางเคียงกันในสเปรดชีต คุณเพิ่งประดิษฐ์มาร์จิ้น 2 dB ที่ไม่มีอยู่จริง นั่นแหละคือปัญหาทั้งหมดของการเทียบใบเสนอราคาด้วยคอลัมน์เดียว: โมดูลที่ดูถูกที่สุดมักเป็นแค่ของเวนดอร์ที่เลือกนิยามที่ดูดีที่สุดเท่านั้น

กฎของผมหลังเจอแบบนี้มาเกินพอ: ถ้าตัวเลขความไวมาแบบไม่มี bit error rate ไม่มีอุณหภูมิ และไม่มีคำกำกับ (「OMA」 「average」 「with SECQ」) นั่นไม่ใช่สเปก — เป็นแค่ตัวเลขที่บังเอิญอยู่บนกระดาษ

กำลังส่งคือตัวเลขที่อ่อนแอที่สุดบนหน้านั้น

ตารางส่วนใหญ่เปิดด้วย Tx ต่ำสุด-สูงสุดของกำลังเฉลี่ย เพราะสองช่องนี้วัดง่ายเทียบง่าย และก็เป็นช่องที่ให้ข้อมูลน้อยที่สุดด้วย IEEE 802.3bs เองกำกับแถวกำลังส่งต่ำสุดว่าเป็นเพียงข้อมูลอ้างอิง — คำเตือนตรง ๆ ว่ากำลังเพียงอย่างเดียวบอกคุณภาพสัญญาณได้น้อยมาก

สิ่งที่พาสัญญาณไปจริง ๆ คือ OMA — แอมพลิจูดการมอดูเลตเชิงแสง ระยะห่างระหว่างระดับ PAM4 ชั้นนอกที่ตัวรับตัดสินใจจริง สำหรับ 400GBASE-DR4 หน้าต่าง OMA outer อยู่ที่ −0.8 ถึง +4.2 dBm และมาตรฐานยังคุมเพิ่มอีกชั้น: กำลังส่งแบบ OMA หัก TDECQ ต้องอยู่เหนือ −2.2 dBm เงื่อนไขนี้ควรอ่านสองรอบ ฝั่งส่งซื้อการปิดตาด้วยแอมพลิจูดไม่ได้ — สิ่งที่อีควอไลเซอร์กู้คืนได้ ตัวเลขสองตัวต้องพยุงไว้พร้อมกัน

อัตราส่วนสูญเสียแสง (extinction ratio) ยังปรากฏด้วยค่าต่ำสุด 3.5 dB ต่ำกว่า 6 dB ที่ชิ้นส่วน 10G NRZ เคยถือ และเป็นเช่นนั้นโดยเจตนา: PAM4 กองสามตาไว้ในการแกว่งรอบเดียว อัตราส่วนระหว่างระดับบนสุดกับล่างสุดจึงบอกเรื่องตากลางได้น้อยกว่าระบบสองระดับมาก ER รอดมาได้ในฐานะเครื่องตรวจไบแอสเลเซอร์ ไม่ใช่ตัวชี้วัดคุณภาพ

ถ้าดาต้าชีตให้แค่กำลังส่งเฉลี่ย ให้ขอ OMA outer และ TDECQ โมดูลนั่งอยู่ในลิมิตเฉลี่ย +4 dBm ได้อย่างสบายใจ ขณะที่ตาชั้นนอกของมันกำลังปิด — และคอลัมน์กำลังเฉลี่ยจะไม่เคยบอกเรื่องนี้เลย

ความไวที่ไม่มี BER คือตัวเลขที่ไม่มีประธาน

ชิ้นส่วน 10G ระบุที่ 10⁻¹² ส่วน 400G ระบุที่ 2.4 × 10⁻⁴ สองเป้าหมายนี้ห่างกันหกเดซิเบลในอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงที่ต้องการ — Q 7.03 เทียบ 3.49 คิดเป็น 16.9 dB เทียบ 10.9 dB ของ SNR ทางไฟฟ้า

นี่คือคำอธิบายของบทสนทนาที่ผมมีทุกเดือน วิศวกรที่คุ้นเคยกับตัวรับ −15.5 dBm เห็น 400G DR4 ที่ระบุ −4.4 dBm แล้วสรุปว่าออปติคัลความเร็วสูงเปราะบาง มันไม่เปราะ — คำสัญญาเปลี่ยนไปแล้ว ที่ 400G โมดูลไม่ต้องส่งบิตไร้ข้อผิดพลาดอีกต่อไป มันส่งอัตราข้อผิดพลาดดิบที่ดีโค้ดเดอร์ KP4 เก็บกวาดให้ — RS(544,514) พาริตี้สามสิบสัญลักษณ์ต่อบล็อก แก้ไขได้สิบห้า ผลลัพธ์ที่ 10⁻¹² ค่า 2.4 × 10⁻⁴ คือความอยากกินของดีโค้ดเดอร์ ไม่ใช่ขีดจำกัดของตัวรับ

ดังนั้นตัวเลขความไวจะมีความหมายก็ต่อเมื่อรู้ว่ามันยืนอยู่ฝั่งไหนของดีโค้ดเดอร์ สองเวนดอร์เขียนพร้อมกันได้ว่า 「ความไว −6 dBm, 400G」 แต่หมายถึงตัวรับที่ห่างกันเต็มเดซิเบล — อันหนึ่งวัดที่เกณฑ์ FEC ด้วยเครื่องส่งอุดมคติ อีกอันวัดในสภาวะ stressed

TDECQ คือตัวเลขที่มาแทนหน้ากากตาแบบเดิม ไม่มีใครวาดรูปหลายเหลี่ยมทับตา PAM4 อีกแล้ว: ก่อนอีควอไลเซอร์ตามันปิดหมด ทุกโมดูลจะตกหมด แทนที่จะเป็นอย่างนั้น ฝั่งส่งถูกวัดเทียบกับตัวรับอ้างอิงที่มีอีควอไลเซอร์จริง เติมสัญญาณรบกวนจนอัตราผิดพลาดระดับสัญลักษณ์แตะ 4.8 × 10⁻⁴ — สองเท่าของอัตราบิต เพราะการเข้ารหัสแบบเกรย์ทำให้ข้อผิดพลาดสัญลักษณ์ส่วนใหญ่กลายเป็นบิตเดียว — และสัญญาณรบกวนที่เติมเข้าไปในหน่วย dB คือบทลงโทษ เพดานอยู่ที่ 3.4 dB ในระยะส่วนใหญ่ของ 400G/800G และ 3.9 dB ในรุ่นระยะไกล การแก้ไข 1.6T รัดทั้งสองให้แน่นขึ้น

เวนดอร์ที่ส่งมอบที่ 3.0 dB ไม่ได้ใจกว้าง เขาใช้ส่วนต่างนั้นไปกับปีที่คอนเนกเตอร์เปื้อนแล้วไม่มีใครสังเกตเห็น

เพดานที่ไม่มีใครตรวจ

งบลิงก์ทุกฉบับที่ผมเห็นสร้างจากด้านล่าง: กำลังส่งหัก loss ตลอดเส้นทางต้องเอาชนะความไว เกือบไม่มีฉบับไหนใส่ข้อจำกัดฝั่งบน — และลิงก์ 400G/800G ล้มจากด้านบนบ่อยกว่าที่คิด

400GBASE-DR4 ทนกำลังรับเฉลี่ย +4.0 dBm ได้ โดยเกณฑ์เสียหายอยู่ที่ +5 ฝั่งส่งมีสิทธิ์ส่ง +4.0 เอาสองข้อเท็จจริงนี้ไปวางบนจัมเปอร์สามเมตร loss 0.5 dB และคู่ปลาย APC ที่เพิ่งหยิบออกจากกระเป๋า: ตัวรับทำงานห่างจากจุดอิ่มตัวครึ่งเดซิเบล ลิงก์ขึ้น สัปดาห์ที่หก ตอนบ่าย สองพอร์ตที่สายสั้นที่สุดเริ่มนับ error โมดูลถูกเปลี่ยนสองรอบ — สายไม่เคยถูกเปลี่ยนเลย

การสะท้อนกลับทำให้แย่ลงอีก มาตรฐานกำหนด −26 dB ที่ฝั่งส่งและฝั่งรับ พร้อมยอมให้ return loss 21.4 dB ปลาย APC ที่มีรอยขีดข่วน หรือปลาย UPC ที่ถูกจับคู่เข้ากับ APC โดยผิดพลาด ล้มล้างสมมติฐานนี้อย่างเงียบ ๆ: บทลงโทษมาแบบ jitter ไม่ใช่ loss ดังนั้นค่ากำลังที่อ่านได้ยังดูแข็งแรงอยู่

วิธีแก้แทบไม่เสียเงิน: ลิงก์ 400G/800G ใด ๆ ที่สั้นกว่าราว 20 m ให้เช็กกำลังรับเทียบกับคอลัมน์ overload ไม่ใช่ความไว ถ้าอยู่ในรัศมี 2 dB จากเพดาน ใส่ตัวลดทานแบบคงที่เข้าไป ห้าดอลลาร์แลกกับการเดินทางไปหน้างานหนึ่งรอบ

เทเลเมทรี DDM ส่งกำลังรับและอุณหภูมิเคสให้คุณทุกห้าวินาที — การตรวจนี้กลายเป็นเรื่องง่ายดาย ตราบใดที่แดชบอร์ดวาดเส้น overload ไว้ด้วย

สองคอลัมน์ที่เลือก SKU: ความยาวคลื่นกับอุณหภูมิเคส

ความยาวคลื่นมักถูกอ่านเป็นสี ที่จริงมันคือหน้าต่าง และสิ่งที่สำคัญคือความกว้าง

400GBASE-FR4 และ LR4 วิ่งสี่เลน CWDM บนกริด 20 nm จาก 1271 ถึง 1331 nm ให้เบี่ยงเบนได้ ±6.5 nm ต่อเลน ส่วน 400GBASE-DR4 นั่งที่ 1311 nm ด้วยหน้าต่าง 13 nm คือ 1304.5 ถึง 1317.5 นั่นคือเหตุผลที่ 「1310 nm」 ไม่ใช่สเปกที่จะใช้ออกแบบสายได้: เลน DR4 กับเลน FR4 ต่างก็ 「ราว 1310」 ทั้งคู่ แต่สลับกันในมัลติเพล็กเซอร์ตัวเดียวกันไม่ได้ สั่งซื้อตามคำบรรยายแทนที่จะดูแผนเลน — ช่วง 2 km จึงจบลงด้วยโมดูลสี่ตัวที่ทุกตัวสว่างแต่ไม่มีตัวไหนผ่านทราฟฟิกได้

อุณหภูมิเคสคือกับดักเงียบอีกอัน หน้าต่างเชิงพาณิชย์คือ 0–70 °C ที่วัดที่เคส ไม่ใช่ที่ทางเดินเย็น และเคสจะร้อนกว่าอากาศเข้ามากพอ 1U แครีใส่ cage ครบ 32 ตัว รุ่นอุณหภูมิกว้างอ้าง −40 ถึง 85 °C คำถามที่ซื่อสัตย์คือตัวเลขทางแสงตรงนั้นเป็นชุดเดิมหรือเป็นชุดที่ดีเกรดแล้วซึ่งวัดที่ปลายสุดของช่วง ขอข้อมูลปลายช่วงมาดู กำลังส่งเท่ากันหมดตลอด 125 °C เป็นคำอ้างเชิงออกแบบ ไม่ใช่แถวของตาราง

นี่คือวิธีอ่านคอลัมน์ของเราเอง — 10G SFP+, 100G QSFP28, 400G QSFP-DD, 800G OSFP — แบบที่ผู้ซื้อควรอ่าน

แถวของ DR4 คือบทความทั้งหมดในหนึ่งบรรทัด การผลิตตัวเลขออกมาใครก็ทำได้ แต่การผลิตตัวเลขที่รอดจากการลบกับแถวที่วัดด้วยวิธีเดียวกันคือวินัยที่ยากกว่า — และนั่นแหละคือเกณฑ์ที่ควรใช้ทดสอบผู้ขาย

ทั้งหมดนี้จะไม่เข้าไปอยู่ในใบสั่งซื้อถ้าคุณไม่ขอ: ค่ากรณีแย่สุดที่รับประกันตลอดช่วงอุณหภูมิเคสและถึงสิ้นอายุใช้งาน, ปริมาณที่อยู่เบื้องหลังตัวเลขความไวแต่ละตัว, OMA และ TDECQ แทนที่จะเป็นแค่กำลังเฉลี่ย, เกณฑ์ overload และเสียหาย, และรายงานทดสอบรายล็อตแทนตัวอย่างทองหนึ่งชิ้น ผู้ขายที่ตอบทั้งห้าข้อได้ในเอกสารฉบับเดียว กำลังบอกอะไรคุณเรื่องสายการผลิตของเขา ไม่ใช่เรื่องโบรชัวร์ — นั่นคือสิ่งสุดท้ายที่ยังคุ้มที่จะเรียนรู้จากดาต้าชีตโมดูลออปติคัล

คำถามที่พบบ่อย

ทำไมสองเวนดอร์ถึงระบุความไวตัวรับไม่เท่ากันทั้งที่เป็น 400G DR4 ตัวเดียวกัน?

เพราะมีอย่างน้อยสี่ปริมาณที่ถูกเรียกว่า 「ความไว」: กำลังรับเฉลี่ย, OMA outer, ความไวแบบ stressed ที่รวมการปิดตา และบางครั้งก็มีค่าประมาณที่อุณหภูมิห้องด้วย ในตารางมาตรฐาน 400GBASE-DR4 ค่าเหล่านี้อยู่ที่ −5.9, −4.4 และ −1.9 dBm เทียบเฉพาะของชนิดเดียวกันกับชนิดเดียวกัน

ความไวที่ติดลบน้อยกว่าแปลว่าโมดูลแย่กว่าหรือเปล่า?

ไม่จำเป็น — อาจเป็นเพียงนิยามที่เข้มงวดกว่า โมดูลที่ระบุ −3.9 dBm ภายใต้เงื่อนไข stressed เอาชนะโมดูล −5.9 dBm ที่ไม่กำกับเงื่อนไขได้ ตัวเลขเปรียบเทียบกันได้เฉพาะในนิยามเดียวกันและเป้าหมาย BER เดียวกันเท่านั้น

TDECQ แค่ไหนที่ควรยอมรับ: เพดาน 3.4 dB หรือเข้มกว่านั้น?

3.4 dB คือเพดานความสอดคล้องของระยะ 400G/800G ส่วนใหญ่ ไม่ใช่เป้าหมาย ผู้ซื้อคลาวด์รายใหญ่เขียน 1.4 dB ลงในสเปกของตัวเองด้วยเหตุผล: มาร์จิ้นที่ฝั่งส่งคือมาร์จิ้นตอนรับมอบงาน ตอนที่ระบบสกปรกกว่าภาพวิจาร์ สำหรับพอร์ต AI fabric ที่ขวัญไม่มีวันสะดุด ขอ 2 dB หรือดีกว่าถือว่าสมเหตุสมผล

ลิงก์ 400G ของผมโชว์กำลังรับ +2 dBm แต่ยังนับ error อยู่ เป็นไปได้ยังไง?

มักอยู่ใกล้เพดาน overload มากกว่าความไว ที่ 400G +2 dBm อาจอยู่ในระยะ 2 dB จากลิมิต +4 dBm และคอนเนกเตอร์ที่มีปัญหาเติม jitter ที่ไม่เคยปรากฏเป็น loss เช็ก overload, การสะท้อนกลับ และสภาพปลายไฟเบอร์ก่อนเปลี่ยนโมดูล

ใช้ CWDM4 แทนที่ที่งานออกแบบเขียนว่า 1310 nm ได้ไหม?

ได้เฉพาะเมื่อแผนเลนตรงกัน CWDM4 กับ LR4 ส่งสี่เลนระหว่าง 1271–1331 nm ส่วน DR4 ส่งเลนเดียวที่ 1304.5–1317.5 nm เป็นอินเตอร์เฟซทางแสงคนละตัวที่ถูกเรียกรวม ๆ ว่า 「ราว 1310 nm」 เหมือนกัน — ถ้าปนกันข้ามมัลติเพล็กเซอร์หรือบรีกเอาต์จะได้ลิงก์ที่ติดสว่างแต่ทราฟฟิกไม่ผ่าน

ควรเรียกร้องตัวเลขอะไรใน RFQ เพื่อเทียบผู้ขายอย่างเป็นธรรม?

กำลังส่งกรณีแย่สุดแบบ OMA พร้อมเพดาน TDECQ ที่ระบุไว้, ความไวในปริมาณเดียวกันที่ 2.4 × 10⁻⁴, ความไวแบบ stressed, เกณฑ์ overload และเสียหาย, หน้าต่างความยาวคลื่นต่อเลน, ช่วงอุณหภูมิเคส — บวกการกระจาย TDECQ รายล็อต มีเจ็ดช่องนี้ คุณคำนวณงบของผู้ขายคนไหนก็ได้ด้วยมือตัวเอง — ซึ่งก็คือทางเร็วที่สุดในการจับตารางที่เลขไม่ลงตัว