Optik Modül Datasheet’leri: Bir Bağlantının Kaderini Belirleyen Altı Sayı

Tek alıcı, yayınlanmış beş sayı

Aynı ürün için üç teklif aynı gün öğleden sonra gelir: 400GBASE-DR4, 500 m, MPO-12. Alıcı hassasiyeti birincide −5,9 dBm, ikincide −4,4 dBm, üçüncüde −3,9 dBm okur. Bu sütuna göre sıralandığında birincisi kazanır ve alıcı port başına birkaç dolar kazanımda olur.

Üçü de yalan söylemiyor. Basitçe aynı şeyi ölçmüyorlar ve aradaki 2 dB bir yetenek değil, bir tanım farkı.

Bir transceiver datasheet’i, üzerine mühendislik birimleri vidalanmış bir satış belgesidir. Bir bağlantının üçüncü yılda da temiz olup olmayacağına altı sayı karar verir: iletim gücü, TDECQ, doğru BER’deki hassasiyet, overload, dalga boyu penceresi, kasa sıcaklığı. Gerisi süsleme, ve bir kısmı tuzak. İşte ısırdıkları sırayla altısı — ve kendini parlatmak için kurulu bir tabloyu ele veren aritmetik.

Aynı 400G DR4 alıcısı beş şekilde tanımlanabilir; hepsi IEEE 802.3bs’nin aynı maddesine uygundur.

−5,9 ile −3,9’u bir tabloda yan yana koyun ve var olmayan 2 dB marj icat etmiş olursunuz. Tek sütuna göre teklif karşılaştırmanın bütün sorunu budur: en ucuz görünen modül genellikle sadece en iyi görünen tanımı seçmiş tedarikçininkidir.

Bu kadar çok vakadan sonra benim kuralım: bir hassasiyet değeri bit hata oranı, sıcaklık ve nitelik („OMA", „average", „with SECQ") olmadan geliyorsa bu bir şartname değildir — sadece sayfaya tesadüfen düşmüş bir sayıdır.

İletim gücü, sayfadaki en zayıf sayıdır

Tabloların çoğu Tx min/max ortalama güçle açılır, çünkü o iki hücreyi ölçmesi ve karşılaştırması kolaydır. Aynı zamanda en az bilgi veren hücrelerdir onlar. IEEE 802.3bs minimum iletim gücü satırını kendi içinde bilgilendirici olarak işaretler — gücün tek başına sinyal kalitesi hakkında az şey söylediğine dair açık bir uyarı.

Sinyali taşıyan şey OMA’dır — optik modülasyon genliği, alıcının gerçekten karar verdiği dış PAM4 seviyeleri arasındaki mesafe. 400GBASE-DR4 için OMA outer penceresi −0,8 ile +4,2 dBm arasıdır ve standart bunu ayrıca sınırlandırır: OMA cinsinden iletim gücü eksi TDECQ −2,2 dBm üzerinde kalmalıdır. Bu koşul iki kez okumayı hak eder: verici göz kapanmasını genlikle satın alamaz — equalizer’ın geri kazandığını iki sayı birlikte taşımak zorundadır.

Extinction oranı hâlâ 3,5 dB minimumla görünür, 10G NRZ parçalarının taşıdığı 6 dB’nin yanında düşük. Bilerek: PAM4 tek salınımda üç göz üst üste koyar, üst ve alt seviye arasındaki oran orta göz hakkında iki seviyeli sistemdekinden çok daha az şey söyler. ER, kalite metriği olarak değil, lazer bias kontrolü olarak varlığını sürdürür.

Bir datasheet yalnızca ortalama iletim gücü veriyorsa, OMA outer ve TDECQ isteyin. Bir modül, dış gözü kapanırken bile +4 dBm ortalama sınırının içinde rahatça durabilir — ortalama güç sütunu bunu asla göstermez.

Hassasiyet, üzerine bir BER eklenene kadar öznesiz bir sayıdır

10G parçaları 10⁻¹²’de, 400G parçaları 2,4 × 10⁻⁴’de belirtilir. Bu iki hedef, gereken sinyal-gürültü oranında altı dB aradadır — Q 7,03’a karşı 3,49, yani 16,9 dB’ye karşı 10,9 dB elektriksel SNR.

Bu, her ay kurduğum bir sohbeti açıklar. −15,5 dBm alıcılara alışık bir mühendis, −4,4 dBm olarak belirtilen bir 400G DR4 görür ve yüksek hızlı optiğin kırılgan olduğu sonucuna varır. Kırılgan değildir; vaat değişti. 400G’de modülün artık hatasız bit teslim etmesi gerekmiyor: KP4 çözücünün temizlediği ham bir hata oranı teslim ediyor — RS(544,514), blok başına otuz parite sembolü, on beş düzeltme, çıkış 10⁻¹²’de. 2,4 × 10⁻⁴ eşiği çözücünün iştahıdır, alıcının sınırı değil.

Bir hassasiyet değeri bu nedenle ancak çözücünün hangi tarafında durduğu belli olunca anlam kazanır. İki tedarikçi de "hassasiyet −6 dBm, 400G" yazabilir ve birer dB arayla alıcılar kastediyor olabilir — biri ideal vericiyle FEC eşiğinde ölçülmüş, öteki zorlanmış koşullarda.

TDECQ, eski göz maskesinin yerini alan sayıdır. Artık kimse bir PAM4 gözünün üzerine poligon çizmiyor: equalizer’dan önce gözler kapalıdır, her modül düşerdi. Onun yerine verici, gerçek bir equalizer’lı referans alıcıya karşı ölçülür, sembol hata oranı 4,8 × 10⁻⁴’ye ulaşana dek gürültü eklenir — bit oranının iki katı, çünkü Gray kodlama sembol hatalarının çoğunu tek bite indirir — ve eklenen gürültü dB cinsinden cezadır. Tavan, 400G/800G menzillerinin çoğunda 3,4 dB ve uzun menzil varyantlarında 3,9 dB’dir; 1.6T ek ikisini de daraltır.

3,0 dB ile teslim eden bir tedarikçi cömert değildir. Farkı, bir konektörün kirlendiği ve kimsenin fark etmediği o yıl için harcar.

Kimsenin kontrol etmediği tavan

Gördüğüm her link bütçesi aşağıdan kurulur: iletim gücü eksi hat kaybı hassasiyeti geçmelidir. Hemen hiçbirinde bir üst sınır yoktur — ve 400G/800G bağlantılar beklenenden daha sık yukarıdan düşer.

400GBASE-DR4 ortalama alım gücü olarak +4,0 dBm tolere eder, hasar eşiği +5. Verici +4,0 yayma hakkına sahiptir. Bu iki gerçeği üç metrelik bir patch kablosuna, 0,5 dB kayba ve cebinden yeni çıkmış bir çift APC ucuna koyun: alıcı doymaya yarım desibel mesafede çalışır. Bağlantı kalkar. Altıncı hafta, öğleden sonra, en kısa kablolu iki port hata saymaya başlar. Modül iki kez değişir — kablo hiç.

Yansıma işi daha da bozar. Standart, verici ve alıcı tarafında −26 dB yansıma ister ve 21,4 dB geri dönüş kaybı toleransına izin verir. Çizik bir APC ucu ya da yanlışlıkla bir APC’ye takılan UPC ucu bunu sessizce bozar: ceza kayıp olarak değil jitter olarak iner, böylece güç okuması sağlıklı görünmeye devam eder.

Düzeltme neredeyse hiçbir şeye mal olmaz: yaklaşık 20 m’den kısa her 400G/800G bağlantısında, alım gücünü hassasiyetle değil, overload sütunuyla karşılaştırın. Tavana 2 dB’den yakınsa sabit bir sönümleyici ekleyin. Beş dolar, sahaya gitmeye karşı.

DDM telemetrisi size her beş saniyede alım gücü ve kasa sıcaklığını teslim eder — kontrol önemsizleşir, tabii panol overload çizgisini de çiziyorsa.

SKU’yu seçen iki sütun: dalga boyu ve kasa sıcaklığı

Dalga boyu bir renk gibi okunur. O bir penceredir ve önemli olan genişliğidir.

400GBASE-FR4 ve LR4, 1271’den 1331 nm’ye 20 nm ızgarada dört CWDM kanalı yürütür, kanal başına ±6,5 nm kaymaya izin verilir. 400GBASE-DR4 1311 nm’de, 13 nm’lik pencerede durur: 1304,5–1317,5. "1310 nm"in neden bir kablo tesisatı tasarımına temel olacak bir şartname olmadığı budur: bir DR4 kanalı ile bir FR4 kanalı ikisi de "1310 civarı"dır ve aynı mux içinde birbirinin yerine geçmez. Kanal planına göre değil, tarife göre sipariş vermek — 2 km’lik bir bölümün hepsi yanan ama hiçbiri trafik geçtmeyen dört modülle bitmesinin sebebi budur.

Kasa sıcaklığı öteki sessiz tuzaktır. Ticari pencere kasada 0–70 °C için geçerlidir, koridorda değil, ve bir 1U şasis 32 cage taşıdığında kasa giriş havasının epey üstüne çıkar. Genişletilmiş aralıklı parçalar −40 ila 85 °C iddia eder; dürüst soru şudur: oradaki optik sayılar aynı sayılar mı, yoksa köşelerde ölçülmüş düşürülmüş bir set mi? Köşe verisini isteyin. 125 °C’lik aralıkta birebir aynı iletim gücü bir tasarım iddiasıdır, tablo satırı değil.

Kendi sütunlarımızı böyle okuyun — 10G SFP+, 100G QSFP28, 400G QSFP-DD, 800G OSFP — bir alıcının okuması gerektiği gibi.

DR4 satırı bütün makalenin tek satır halidir. Bir sayı üretmeyi herkes yapar. Aynı şekilde ölçülmüş bir satıra karşı yapılmış bir çıkarmaya dayanan bir sayı üretmek daha zor disiplindir — ve tedarikçileri denemek için değer taşıyan da budur.

Bunun hiçbiri siz istemedikçe siparişe geçmez: kasa sıcaklığı aralığının tamamında ve ömür sonuna kadar garantili en kötü durum değerleri, her hassasiyet değerinin arkasındaki büyüklük, sadece ortalama güç yerine OMA ve TDECQ, overload ve hasar eşikleri, tek bir altın numune yerine parti test raporu. Beşine de tek bir belgede yanıt veren tedarikçi size broşüründen değil üretim hattından bir şey anlatıyor oluyor — ki bu, bir optik modül datasheet’inden öğrenmeye hâlâ değen son şeydir.

SSS

Aynı 400G DR4 için iki tedarikçi neden farklı alıcı hassasiyeti belirtir?

Çünkü en az dört büyüklüğe "hassasiyet" deniyor: ortalama alım gücü, OMA outer, göz kapanmalı zorlanmış hassasiyet ve bazen oda sıcaklığındaki tipik değer. Standart tablolarında 400GBASE-DR4 bunları −5,9, −4,4 ve −1,9 dBm’e koyar. Yalnızca benzeri benzerle karşılaştırın.

Daha az negatif bir hassasiyet daha kötü bir modül mü demektir?

Mutlaka değil — daha katı bir tanım olabilir. Zorlanmış koşulda −3,9 dBm olarak belirtilen bir modül, hiçbir koşul belirtilmemiş −5,9 dBm’lik bir modülü geçebilir. Sayı yalnızca aynı tanım ve aynı BER hedefi içinde karşılaştırılabilir.

Hangi TDECQ’yu kabul etmeliyim: 3,4 dB tavanı mı yoksa daha sıkısını mı?

3,4 dB, 400G/800G menzillerinin çoğu için uyum tavanıdır, hedef değil. Büyük bulut alıcılarının kendi şartnamelerine 1,4 dB yazmasının bir nedeni var: vericideki marj, tesisin çizimden daha kirli olduğu devreye almada marjdır. Flağa tahammülü olmayan AI fabric portları için 2 dB veya iyisi makul bir taleptir.

400G bağlantım +2 dBm alım gücü gösteriyor ama yine de hata sayıyor. Nasıl?

Büyük olasılıkla hassasiyete değil, overload tavanına yakın. 400G’de +2 dBm, +4 dBm’lik bir sınırın 2 dB yakınında olabilir ve sorunlu bir konnektör asla kayıp olarak görünmeyen jitter ekler. Modülleri değiştirmeden önce overload’u, yansımayı ve uçların durumunu kontrol edin.

Tasarımın 1310 nm dediği yerde CWDM4 kullanabilir miyim?

Yalnızca kanal planı tutuyorsa. CWDM4 ve LR4, 1271–1331 nm arasında dört kanal yayar; DR4, 1304,5–1317,5 nm’de tek kanal yayar. Bunlar ikisi de "1310 civarı nm" olarak tanımlanan farklı optik arayüzlerdir — bir mux veya breakout üzerinden karıştırıldıklarında yanan ama trafik geçmeyen bağlantılar üretirler.

Tedarikçileri adil karşılaştırmak için RFQ’da hangi sayıları talep etmeliyim?

TDECQ sınırı belirtilmiş OMA cinsinden en kötü durum iletim gücü, aynı büyüklükte 2,4 × 10⁻⁴’de hassasiyet, zorlanmış hassasiyet, overload ve hasar eşikleri, kanal başına dalga boyu penceresi, kasa sıcaklığı aralığı — artı parti bazında TDECQ dağılımı. Bu yedi hücreyle herhangi bir tedarikçinin bütçesini kendiniz yeniden kurarsınız — ki bu, aynı zamanda uymayan tabloyu bulmanın en hızlı yoludur.