Даташити оптичних модулів: шість чисел, від яких залежить лінк

Один приймач, п’ять опублікованих чисел

Три комерційні пропозиції на одну позицію приходять того ж дня: 400GBASE-DR4, 500 м, MPO-12. Чутливість приймача: −5,9 дБм у першого, −4,4 дБм у другого, −3,9 дБм у третього. Відсортовані за цією колонкою, виграє перша, і закупівельник економить кілька доларів на порт.

Жодне з трьох не бреше. Вони просто вимірюють різні величини, і 2 дБ між ними — це різниця визначень, а не можливостей.

Даташит трансівера — це комерційний документ з прикрученими інженерними одиницями. Шість чисел визначають, чи буде лінк чистим на третій рік: потужність передачі, TDECQ, чутливість за правильного BER, overload, вікно довжини хвилі, температура корпусу. Решта — оздоблення, і дещо з цього — пастка. Ось ці шість у порядку «укусу» — плюс арифметика, що викриває таблицю, зібрану заради красивого вигляду.

Той самий приймач 400G DR4 можна описати п’ятьма способами, і всі вони відповідають одному пункту IEEE 802.3bs.

Поставте −5,9 і −3,9 поруч у таблиці — і ви щойно винайшли 2 дБ запасу, якого не існує. У цьому вся проблема порівняння пропозицій за однією колонкою: модуль, що виглядає дешевше, — це часто просто модуль постачальника з найлестішим визначенням.

Моє правило після надто багатьох таких випадків: якщо число чутливості приходить без бітової помилки, без температури й без кваліфікатора («OMA», «average», «with SECQ»), це не специфікація — просто число, що випадково опинилося на сторінці.

Потужність передачі — найслабше число на сторінці

Більшість таблиць відкриваються Tx min/max середньої потужності, бо ці дві клітинки легко виміряти й легко порівняти. І вони ж найменш інформативні. Сам IEEE 802.3bs позначає рядок мінімальної потужності як інформативний — пряме попередження, що потужність сама собою мало каже про якість сигналу.

Сигнал несе OMA — оптична амплітуда модуляції, відстань між зовнішніми рівнями PAM4, які приймач реально розсікає. У 400GBASE-DR4 вікно OMA outer — від −0,8 до +4,2 дБм, і стандарт додатково його обмежує: потужність передачі в OMA мінус TDECQ має залишатися вище −2,2 дБм. Цю умову варто перечитати: передавач не має права купувати закриття ока амплітудою — те, що повертає еквалайзер, обидва числа зобов’язані тримати разом.

Коефіцієнт екстинкції досі фігурує з мінімумом 3,5 дБ — низько на тлі 6 дБ в елементів 10G NRZ. І це навмисно: PAM4 укладає три ока в один розмах, і відношення верхнього рівня до нижнього каже про середнє око значно менше, ніж у двохрівневій системі. ER залишається як перевірка зміщення лазера, а не як метрика якості.

Якщо даташит дає лише середню потужність передачі, запросіть OMA outer і TDECQ. Модуль може комфортно сидіти всередині середнього ліміту +4 дБм, поки його зовнішнє око закривається — колонка середньої потужності цього ніколи не покаже.

Чутливість без BER — число без підмета

Компоненти 10G нормуються за 10⁻¹², компоненти 400G — за 2,4 × 10⁻⁴. Ці дві цілі розділені шістьма децибелами потрібного відношення сигнал/шум — Q 7,03 проти 3,49, тобто 16,9 дБ проти 10,9 дБ електричного SNR.

Це пояснює розмову, яка в мене буває щомісяця. Інженер, звиклий до приймачів на −15,5 дБм, бачить 400G DR4 з −4,4 дБм і робить висновок, що високошвидкісна оптика крихка. Вона не крихка — обіцянка змінилася. На 400G модуль більше не зобов’язаний видавати безпомилкові біти: він видає сире співвідношення помилок, яке вичищає декодер KP4 — RS(544,514), тридцять символів парності на блок, п’ятнадцять виправлень, вихід на 10⁻¹². Поріг 2,4 × 10⁻⁴ — це апетит декодера, а не межа приймача.

Число чутливості щось означає лише тоді, коли ясно, по який бік декодера воно стоїть. Два постачальники можуть обидва написати «чутливість −6 дБм, 400G» і мати на увазі приймачі, рознесені на цілий дБ — один виміряний на порозі FEC з ідеальним передавачем, інший у стресових умовах.

TDECQ — це число, що замінило стару маску ока. Ніхто більше не малює полігон поверх PAM4-ока: до еквалайзера око закрите, і будь-який модуль провалився б. Натомість передавач вимірюється щодо референсного приймача зі справжнім еквалайзером, додається шум, доки частота помилок за символами не сягне 4,8 × 10⁻⁴ — удвічі більше бітової, бо кодування Грея перетворює більшість символьних помилок на один біт, — і доданий шум у дБ і є штрафом. Стеля — 3,4 дБ на більшості дистанцій 400G/800G і 3,9 дБ на далекобійних варіантах; поправка 1.6T піджимає обидві.

Постачальник, що відвантажує з 3,0 дБ, не щедрий. Він витрачає різницю на той рік, коли конектор забрудниться і ніхто цього не помітить.

Стеля, яку ніхто не перевіряє

Усякий бюджет лінка, що я бачу, будується знизу: потужність передачі мінус затухання ділянки має перекрити чутливість. Майже в жодному немає верхньої межі — а лінки 400G/800G падають зверху частіше, ніж прийнято думати.

400GBASE-DR4 терпить +4,0 дБм середньої прийманої потужності, поріг пошкодження — +5. Передавачу дозволено випромінювати +4,0. Покладіть ці два факти на триметровий патч, 0,5 дБ втрат і пару торців APC, щойно з кишені: приймач працює у півдецибела від насичення. Лінк підіймається. На шостому тижні, вдень, два порти з найкоротшими кабелями починають лічити помилки. Модуль міняють двічі — кабель жодного разу.

Рефлектанс усе погіршує. Стандарт вимагає −26 дБ рефлектансу з боку передавача й приймача та допускає 21,4 дБ за поворотними втратами. Подряпаний торець APC або UPC, помилково стикований з APC, тихо ламає це припущення: розплата приходить джитером, а не затуханням, тому показання потужності залишається здоровим.

Виправлення майже нічого не коштує: на будь-якому лінку 400G/800G коротше приблизно 20 м звіряйте прийману потужність із колонкою overload, а не з чутливістю. Якщо до стелі менше 2 дБ — ставте фіксований аттенюатор. П’ять доларів проти виїзду на об’єкт.

Телеметрія DDM кожні п’ять секунд подає вам прийману потужність і температуру корпусу — перевірка стає тривіальною, якщо дашборд малює і лінію overload.

Дві колонки обирають SKU: довжина хвилі й температура корпусу

Довжину хвилі читають як колір. Це вікно, і важлива його ширина.

400GBASE-FR4 і LR4 ведуть чотири канали CWDM на сітці 20 нм від 1271 до 1331 нм, з дрейфом ±6,5 нм на канал. 400GBASE-DR4 сидить на 1311 нм з вікном 13 нм, 1304,5–1317,5. Саме тому «1310 нм» — не специфікація, за якою закладають кабельну систему: канал DR4 і канал FR4 обидва «близько 1310», але в одному мультиплексорі вони невзаємозамінні. Замовлення за описом замість плану каналів — ось як ділянка 2 км закінчується чотирма модулями, які всі загоряються, і жоден не пропускає трафік.

Температура корпусу — друга тиха пастка. Комерційне вікно — 0–70 °C на корпусі, а не в холодному коридорі, і корпус іде помітно вище припливного повітря, щойно шасі 1U несе 32 клітинки. Розширені версії заявляють −40…85 °C; чесне питання — ті самі там оптичні числа, чи деградований набір, знятий по кутах діапазону. Вимагайте дані по кутах. Однакова потужність передачі впродовж 125 °C — це проєктна декларація, а не рядок таблиці.

Ось як читаються наші власні колонки — 10G SFP+, 100G QSFP28, 400G QSFP-DD, 800G OSFP — так, як їх має читати закупівельник.

Рядок DR4 — це вся стаття в одному рядку. Видати число вміє кожен. Видати число, яке переживе віднімання проти рядка, виміряного так само, — важча дисципліна, і саме за нею варто перевіряти постачальників.

Ніщо з цього не потрапить у замовлення, поки ви не вимагатимете: гарантовані найгірші значення по всьому діапазону температури корпусу й до кінця терміну служби, величину за кожним числом чутливості, OMA і TDECQ замість однієї середньої потужності, пороги overload і пошкодження, а також звіт за тестування партії замість одного золотого зразка. Постачальник, що відповідає на всі п’ять пунктів одним документом, розповідає вам про свою виробничу лінію, а не про буклет — і це останнє, що ще варто вчитися читати в даташиті оптичного модуля.

FAQ

Чому два постачальники вказують різну чутливість приймача для одного й того ж 400G DR4?

Бо щонайменше чотири величини звуть «чутливістю»: середня приймана потужність, OMA outer, стресова чутливість із закриттям ока, іноді ще типове значення за кімнатної температури. У таблицях стандарту 400GBASE-DR4 вони дорівнюють −5,9, −4,4 і −1,9 дБм. Порівнюйте лише подібне з подібним.

Менш від’ємна чутливість означає гірший модуль?

Не обов’язково — це може бути суворіше визначення. Модуль, заявлений на −3,9 дБм у стресових умовах, може перевершити заявлений на −5,9 дБм без умов. Число зіставне лише в межах одного визначення й однієї цілі BER.

Який TDECQ приймати: стеля 3,4 дБ чи жорсткіше?

3,4 дБ — стеля відповідності для більшості дистанцій 400G/800G, а не ціль. Великі хмарні закупівельники вписують 1,4 дБ у власні специфікації невипадково: запас у передавача — це запас на пусконалагодженні, коли система брудніша за креслення. Для портів AI-фабрики, яким не можна блимати, розумна вимога — 2 дБ і краще.

Мій лінк 400G показує +2 дБм прийманої потужності й усе одно лічить помилки. Як так?

Імовірно, поруч зі стелею overload, а не чутливості. На 400G +2 дБм може бути менш ніж за 2 дБ від ліміту +4 дБм, а проблемний конектор додає джитер, який ніколи не проявляється як затухання. Перевірте overload, рефлектанс і стан торців, перш ніж міняти модулі.

Чи можна поставити CWDM4 там, де в проєкті написано 1310 нм?

Тільки якщо збігається план каналів. CWDM4 і LR4 випромінюють чотири канали між 1271 і 1331 нм; DR4 випромінює один на 1304,5–1317,5 нм. Це два різні оптичні інтерфейси, обидва описувані як «близько 1310 нм» — змішані через мультиплексор або спліттер, вони дають лінки, які загоряються, але не пропускають трафік.

Які числа вимагати в RFQ, щоб чесно порівняти постачальників?

Найгіршу потужність передачі в OMA з указаним лімітом TDECQ, чутливість у тій самій величині за 2,4 × 10⁻⁴, стресову чутливість, пороги overload і пошкодження, вікно довжини хвилі на канал, діапазон температури корпусу — плюс розподіл TDECQ за партією. З цими сімома клітинками ви самі перерахуєте бюджет будь-якого постачальника — і це ж найшвидший спосіб знайти таблицю, яка не сходиться.