Модулът за оптична връзка трябва да отговаря на изискванията за разполагане

 

Модулите за оптични връзки преобразуват електрическите сигнали в оптични сигнали за предаване през-оптични кабели, след което преобразуват получените оптични сигнали обратно в електрическа форма. Разбирането на нуждите на модула за оптична връзка помага да се гарантира успешно внедряване чрез внимателно съгласуване между спецификациите на модула и мрежовата инфраструктура, обхващаща съвместимост, условия на околната среда, ограничения на мощността и параметри на предаване.

 

 

Критични изисквания за съвместимост

 

Съвпадение на форм фактор и интерфейс

Съвместимостта на портовете е най-важното съображение-трансивърният модул трябва физически да пасва и да функционира правилно в предвидения порт. Общите форм фактори включват SFP за скорости на данни до 10 Gbps, QSFP, поддържащ до 40 Gbps, и по-нови QSFP-DD и OSFP формати, предназначени за 400G и 800G приложения.

Типът кабел, разстоянието, скоростта, форм{0}}факторът, конекторът и съвместимостта на доставчика са критични фактори, определящи кой трансивър или кабел имате нужда. Много производители на мрежово оборудване прилагат собствени системи за идентификация, за да проверят автентичността на модула, което може да повлияе на съвместимостта на модула на трета-страна.

Ключови контролни точки за съвместимост:

Физически размери: Проверете дали форм-факторът на модула съответства на наличните слотове на клетката

Електрически интерфейс: Уверете се, че фърмуерът и драйверите поддържат протокола (напр. актуализиране на фърмуера на комутатора, за да поддържа NDR протокол и да активира автоматично разпознаване на оптичен модул)

Кодиране на доставчика: Някои ключове изискват специфично EEPROM кодиране за разпознаване на модули

Плътност на пристанището: Изчислете общите изисквания за порт спрямо капацитета на шасито

Координация на типа влакно

Изборът между едно-модово и много-модово влакно влияе върху възможностите за разстояние и пригодността на приложението--едномодовите влакна са отлични при предаване на дълги-разстояния, докато много-модовите влакна са подходящи за по-къси разстояния.

Два превключвателя, свързващи се чрез оптични портове, трябва да поддържат последователни характеристики на влакното: режимите на единично влакно или на двойно влакно трябва да съвпадат, типовете с един-режим или много-режим трябва да са подравнени и дължините на вълните трябва да са идентични (особено за приемопредаватели с едно-влакно, където дължините на вълните за предаване/приемане се различават).

Мулти{0}}режимното влакно обикновено използва 50 µm или 62,5 µm диаметър на сърцевината в комбинация с приемопредаватели с дължина на вълната 850 nm за обсег до 2 km. Едно{6}}модовото влакно използва 9 µm ядра с 1310 nm или 1550 nm дължини на вълната, поддържащи разстояния от 2 km до 80 km или повече.

 

Условия на околната среда и работа

 

Класификация на температурния диапазон

Трансивърите за промишлен клас издържат на температури между -40 градуса и 85 градуса, докато модулите за търговски клас работят в рамките на 0 градуса до 70 градуса. Външни среди с големи температурни колебания, като външни базови станции, изискват промишлени оптични модули, докато стабилни вътрешни среди като компютърни зали могат да използват модули от търговски клас.

Температурните спецификации носят значителни последици:

Търговски температурен диапазон(0 градуса до 70 градуса):

Стандартни приложения за център за данни

Стаи за{0}}оборудване с контролиран климат

Вътрешни корпоративни мрежи

Инсталации за офис сгради

Разширен температурен диапазон(-20 градуса до 85 градуса):

Предизвикателни външни условия

Отдалечени телекомуникационни обекти

Умерени индустриални среди

Промишлен температурен диапазон(-40 градуса до 85 градуса):

Промишлени мрежи за контрол и военно комуникационно оборудване, изискващи стабилна работа при екстремни температурни условия

Сурови внедрявания на открито

Транспортни системи

Енергийни мрежи

Температурата влияе пряко върху мощността на предаване, чувствителността на приемника и честотата на битови грешки (BER)-високите температури могат да намалят мощността на предаване и да скъсят разстоянието за предаване на сигнала, докато ниските температури могат да причинят прекомерна мощност на предаване, водеща до изкривяване на сигнала.

Консумация на енергия и управление на топлината

Ранните 400 Gbps оптични модули консумират 10-12W, с дългосрочни-очаквания от 8-10W, докато 800 Gbps модули изискват приблизително 16W. Консумацията на енергия варира значително в зависимост от архитектурата - решение за скоростна кутия 4:1 консумира 3,5 W, скоростна кутия 2:1 2,5 W, докато дизайнът с една дължина на вълната 100 Gbps намалява потреблението до 1,5 W.

Центровете за данни са изправени пред ескалиращи енергийни предизвикателства с нарастването на плътността на модулите. Модулите с ниска консумация на енергия не само намаляват разходите за енергия, но също така облекчават проблемите с бързото нагряване в гъсто-пакетирани портове на комутатора.

Съображения за бюджета на мощността:

Изчислете общата консумирана мощност за всички населени портове

Account for 15% power increase at elevated temperatures (>70 градуса)

Проверете капацитета на захранването на шасито на превключвателя

Помислете за топлинен капацитет-QSFP-DD поддържа 8-10 W, докато OSFP поддържа 12-15 W с интегрирани радиатори

Планирайте инфраструктура за активно охлаждане за-разгръщане на висока плътност

 

 

Параметри и производителност на трансмисията

 

Изисквания за скорост на предаване на данни и разстояние

Изискваната скорост на предаване на данни определя избора на модул-различните модули поддържат различни скорости като 1 Gbps за SFP, 10 Gbps за SFP+ и до 400 Gbps за QSFP-DD. Съпоставянето на нуждите на модула за оптична връзка с изискванията на приложението предотвратява прекомерно-обезпечаване или проблеми с производителността.

Изискванията за разстояние пряко влияят върху избора на технология:

Кратък обсег(до 2 км):

Много{0}}модово влакно с VCSEL лазери

По-ниска цена на порт

5G предни мрежи, свързващи малки клетки и отдалечени радио единици в гъсто разположени зони

Междинен обхват(2-10 км):

Едномодово-влакно с DFB лазери

Умерена консумация на енергия

Връзки между кампуса

Дълъг обсег(10-40 км):

Едномодово-влакно с EML лазери

5G backhaul мрежово агрегиране и основни слоеве, изискващи кохерентни 100G/200G/400G модули в C-обхват

Разширен обхват(40 км+):

Кохерентна технология за откриване

По-висока мощност и цена

Между-връзки в центъра за данни

За интелигентни изчислителни центрове конфигурациите включват 1920 800G OSFP DR8 оптични модули, свързани към превключватели, изграждащи топология на Fat-Tree, реализирайки ултра{3}}високо-взаимосвързване на GPU с 500 метра разстояние на предаване.

Дължина на вълната и оптичен бюджет

Спецификациите за дължина на вълната в нанометри (nm) трябва да съответстват на възможностите на мрежовото оборудване-обичайните дължини на вълната включват 850 nm, 1310 nm и 1550 nm.

Бюджетът за оптична мощност включва три фактора:

Предавателна мощност: Лазерният изход трябва да преодолее затихването на влакното и загубите в конектора

Чувствителност на приемника: Минимална откриваема сила на сигнала в приемащия край

Марж на бюджета на връзката: Оптичната мощност на предаване и чувствителността на приемане трябва да попадат в съвместими диапазони между сдвоените превключватели

Изчислете бюджета на връзката: Общ бюджет на връзката (dB)=Мощност на предавателя - Чувствителност на приемника - Обща загуба - Марж на безопасност

 

Конфигурация на внедряване и най-добри практики

 

Инсталационни процедури

Правилната инсталация удължава живота на модула и предотвратява повреди. Оценяването на нуждите от модул за оптична връзка преди инсталиране гарантира, че разполагате с правилните спецификации и поддържаща инфраструктура.

Пред{0}}подготовка за инсталиране:

Прикрепете ESD{0}}превантивна каишка за китка или каишка за глезена според предоставените инструкции

Проверете дали спецификациите на модула отговарят на мрежовите изисквания

Проверете конекторите за влакна за замърсяване

Поддържайте чисти капаци против прах на модулите и защитавайте линейните карти с капаци на SFP клетки, когато не са инсталирани модули

Последователност на инсталиране:

Изключете всички кабели, преди да инсталирате модули, тъй като премахването или поставянето на модули с прикрепени-оптични кабели може да повреди кабели, конектори или оптични интерфейси

Подравнете модула с водещите релси на порта

Плъзнете модула докрай в гнездото, докато се закрепи здраво

Затегнете захващащите винтове с кръстата отвертка номер 2, като закрепите десния винт преди левия

Отстранете праховите тапи от оптичния отвор само след инсталирането на модула

Свържете почистени оптични кабели към трансивърите

Изисквания за мрежова конфигурация

Конфигурирайте правилния тип кабел (DAC/ACC/AOC) и разстоянието на предаване, за да избегнете прекомерно BER-AOC кабелите трябва да бъдат конфигурирани в „активен“ режим.

Критични конфигурационни параметри:

Дуплексен режим: Скоростта и дуплексният режим трябва да бъдат настроени на принудени 100M, гигабитов пълен дуплекс или автоматично-договаряне-несъответстващите настройки предотвратяват установяването на връзка

Контрол на потока: За RoCE мрежи активирайте контрол на приоритетния поток (PFC) и изрично известие за претоварване (ECN) на портовете на комутатора

Корекция на грешка: Задайте подходяща корекция на грешките (FEC) въз основа на разстоянието и модулацията

Дигитална диагностика: Активирайте цифрово диагностично наблюдение (DDM) за-наблюдение в реално време на температура, напрежение и нива на оптична мощност

 

Конкретни съображения-за приложението

 

Внедряване на центрове за данни

Центровете за данни изискват огромни количества оптични модули-с един порядък по-големи от телекомуникационните приложения-с акцент върху ниската консумация на енергия, малкия размер и по-кратките итерационни цикли от приблизително 3 години. Оценяването на нуждите от модул за оптична връзка за среди на центрове за данни изисква специално внимание на плътността, мощността и латентността.

Листовите-архитектури изискват:

Постоянно забавяне във всички пътища

Висока плътност на портовете за коефициенти на свръхабонамент

LPO (Linear Drive Pluggable Optics) модули за приложения с ултра-къс-обхват, изискващи най-ниска мощност и латентност, но изискващи разширени възможности на SerDes в ASIC на хост комутатора

Промишленост и телекомуникации

Военните операции изискват сигурни, незащитени комуникационни канали-модулите за оптична връзка осигуряват предаване,-базирано на светлина, много по-малко податливо на прихващане или заглушаване от радиочестотните системи.

Индустриалните приложения дават приоритет на:

Разширена температурна толерантност

Устойчивост на вибрации и удари

Дългосрочна-надеждност без честа смяна

Излишни пръстеновидни топологии, поддържащи скорости на предаване до 12 Megabaud/секунда по фибро-оптични връзки до три километра, с независимост на скоростта от разстоянието

Телекомуникационните доставчици се сблъскват с уникални нужди от модул за оптична връзка, водени от географско разнообразие, изисквания за разширен обхват и стандарти за-клас на надеждност на оператора.

 

Валидиране и мониторинг

 

Тестване преди{0}}разгръщане

Използвайте инструменти за ping или ibping, за да проверите комуникацията от край-до-край и да гарантирате, че няма загуба на пакети, след което изпълнете тестове за честотна лента, като постигнете целеви стойности от поне 90% от скоростта на линията.

Контролен списък за тестване:

Измервания на честотата на битовите грешки при натоварване

Нивата на оптична мощност в рамките на спецификациите

Температурна стабилност в работния диапазон

Тестване на капака на връзката за надеждност на връзката

Текуща поддръжка

Внедрете системи за управление на мрежата, за да събирате индикатори, включително състояние на оптичен модул, използване на връзката и брой кадри на пауза на PFC чрез наблюдение в реално-време. Разбирането на текущите нужди на модула за оптична връзка помага при планирането на капацитета и проактивното планиране на подмяната.

Наблюдавайте ключови показатели:

Тенденции в мощността на оптично предаване и приемане

Температура на модула спрямо условията на околната среда

Модели на честота на битови грешки, показващи влошаване

Броячи и изхвърляния на грешки в интерфейса

Резервирайте 20% от портовете на оптичния модул и честотната лента на връзката въз основа на прогнозите за растеж на бизнеса, за да поддържате разширяването на клъстера чрез планиране на капацитета.

 

Често задавани въпроси

 

Какво се случва, ако използвам модул от търговски{0}}клас при външни температури под 0 градуса?

Когато оптичните модули работят извън номиналните температурни диапазони, те генерират повече откази на сигнала и могат да претърпят трайна повреда в тежки случаи-работната мощност се увеличава и вътрешният приемник обработва сигнали с големи грешки. Търговските модули нямат механизми за температурна компенсация и закалени компоненти, открити в индустриалните варианти, което води до нестабилна работа и потенциален отказ в студена среда.

Мога ли да смесвам едно-модово и много-модово влакно в една и съща връзка?

Не. Едномодовите-и много-модовите влакна имат фундаментално различни диаметри на сърцевината и характеристики на разпространение на светлината. Опитът да ги свържете води до сериозна загуба на сигнал и неуспешно предаване. И двата края на всяка оптична връзка трябва да използват един и същ тип влакно и трансивърите трябва да отговарят на тази спецификация.

Как да изчисля дали моят превключвател разполага с достатъчно мощност за допълнителни модули?

Сумирайте спецификациите за максимална консумация на енергия за всички модули, които планирате да инсталирате, добавете 15-20% режийни разходи за-свързани с температурата увеличения, след което сравнете с мощността на захранването на шасито на превключвателя минус мощността, консумирана от други компоненти. Високо{7}}скоростните модули като 400G и 800G могат да черпят 10-16W всеки, бързо изразходвайки наличната мощност в конфигурации с висока плътност. Внимателната оценка на нуждите на модула за оптична връзка предотвратява повреди при внедряването, свързани със захранването.

Защо съвместимостта на модула има значение, ако форм-факторът пасва физически?

Мрежовото оборудване често използва патентована технология за идентификация за проверка на автентичността на модула-модулите на трети-страни могат да причинят проблеми със съвместимостта и потенциално да анулират гаранции, дори ако са физически съвместими. Освен физическото прилягане, електрическата сигнализация, очакванията за фърмуер и кодирането на EEPROM трябва да са в съответствие за надеждна работа. Винаги проверявайте съвместимостта чрез документация на производителя или матрици за съвместимост.