Трансиверы малого форм-фактора созданы для повышения эффективности

 

Этап калибровки, о котором никто не говорит

 

Изготовление действительно работающего SFP-трансивера требует правильной калибровки с первого раза. Второго шанса здесь нет,-если настройка передатчика и приемника отклонится во время первоначального включения питания,-устройство будет отправлено на слом.

Тестируемое устройство подключается к специализированной плате, в то время как технические специалисты-или, чаще, автоматизированные системы-выполняют измерения напряжения, анализ-глазковых диаграмм и показания оптической мощности. Эта глазная диаграмма? По сути, это визуальный индикатор, показывающий, может ли трансивер четко различать единицы и нули на скорости. Производители зациклены на так называемом «запасе маски», который инженеры- говорят о том, сколько пространства существует между фактическим сигналом и минимально приемлемым сигналом. Больше маржи означает меньшую прибыль.

Что интересно, компоненты TOSA и ROSA-оптические узлы передатчика и приемника--проверяются еще до их установки. Поставщики отправляют эти детали предварительно-квалифицированным. Неисправный лазерный диод, обнаруженный после полной сборки, отнимает у всех время.

 

Бюджеты мощности стали смешными

 

Стандартные модули SFP потребляют от 0,8 до 1,5 Вт. Это звучит тривиально, пока вы не втиснете сорок-восемь из них в одно шасси коммутатора. Внезапно вы смотрите на 72 Вт только от трансиверов-без учета собственных затрат на обработку коммутатора, охлаждающих вентиляторов и неэффективности источника питания.

Варианты 10G нагреваются сильнее. Модули SFP+ обычно потребляют от 1 до 2 Вт каждый, а медные модули 10GBASE-T раньше были заведомо энергоемкими, иногда потребляя от 5 до 8 Вт на порт. Недавние усовершенствования чипов снизили эту мощность до 1-3 Вт для лучших реализаций, но ситуация с теплоснабжением не изменилась: плотные установки по-прежнему нуждаются в активном охлаждении или тщательно спроектированной вентиляции.

Вот что производители не афишируют: на сам лазер приходится примерно 60% энергопотребления модуля. Некоторые поставщики экспериментировали с переводом лазера в режим сна в периоды простоя, а затем выводом его из строя менее чем за 100 миллисекунд при возобновлении трафика. Умно, но это усложняет прошивку и может сбить с толку некоторые инструменты мониторинга сети.

 

Внутри металлического корпуса

Трансимпедансный усилитель (TIA) заслуживает упоминания, поскольку он выполняет тяжелую работу, о которой редко узнают. Поступающие фотоны создают в фотодиоде очень малые токи-, TIA преобразует их в напряжение пригодного для использования уровня. Без него электрический сигнал был бы слишком слабым для последующей обработки.

Двунаправленные модули-BiDi SFP-добавляют фильтр WDM для мультиплексирования передаваемых и принимаемых длин волн в одну нить волокна. Инженерное дело здесь сложнее, чем кажется. Вы требуете, чтобы один компонент идеально разделял 1310 нм и 1550 нм без перекрестных помех, при этом помещая все в один и тот же форм-фактор.

 

Тестирование, которое может вас утомить (но имеет значение)

 

В ходе испытаний на старение трансиверы подвергаются воздействию повышенных температур в течение длительного периода времени, чтобы выявить дефекты, связанные с детской смертностью. Теория проста: слабые паяные соединения, некачественные компоненты и пограничные лазерные диоды выйдут из строя под нагрузкой, прежде чем достигнут потребителя. Высококачественные-производители подвергают этому каждую единицу продукции. Производители более низкого-уровня... ну, они делают то, что позволяет цена.

Затем следует тест коммутатора,-подключающий трансиверы к реальному сетевому оборудованию и проверяющий-работоспособность реального мира. Проверяются уровни оптической мощности, подтверждается установление соединения и документируются любые особенности совместимости с конкретной прошивкой коммутатора. Или не документировано, в зависимости от культуры качества производителя.

Точность длины волны имеет большее значение, чем вы думаете. Приемопередатчик с длиной волны 1310 нм, лазер которого фактически достигает максимума на длине волны 1340 нм, будет нормально работать изолированно, но может вызвать проблемы в мультиплексированных системах CWDM, где каналы длины волны плотно расположены. Анализаторы спектра ловят этих девиантов.

 

 

Проблема с температурой, которая не исчезает

 

Сложенные друг на друга отсеки-с расположением портов SFP 1 x 4 или 2 x 6- создают кошмары в области управления температурным режимом. Воздушный поток достаточно легко достигает внешних портов. Внутренние порты готовят.

Некоторые конструкции клеток теперь включают перфорацию в боковых-стенках и вентиляционные отверстия в защелках. Эти, казалось бы, незначительные модификации могут снизить внутреннюю температуру на 15-20 градусов Цельсия. Разница между трансивером, работающим при температуре 68 градусов, и трансивером, работающим при температуре 85 градусов, заключается в разнице между соответствием спецификациям и превышением абсолютных максимальных значений.

EMI — вторая половина этой головоломки. Высокочастотные сигналы-сигналы-10 ГГц и выше просачиваются из неправильно экранированных модулей и могут ухудшить или полностью вывести из строя соседние порты. Удерживающие прокладки и элементы вторичной защиты в узлах защелок решают эту проблему, хотя они увеличивают стоимость, которая где-то проявляется.

 

Почему соответствие MSA не является обязательным

 

Структура соглашения с несколькими-источниками существует, поскольку сетевые администраторы должны иметь возможность заменять приемопередатчик Finisar на трансивер Cisco-без какой-либо перенастройки. На практике встроенное ПО,-заблокированное поставщиком, иногда мешает, но физические и электрические характеристики остаются стандартизированными у всех производителей.

Эта стандартизация способствовала взрывному росту рынков-трансиверов сторонних производителей. Хорошо ли это (конкурентоспособные цены) или проблематично (разброс в качестве), зависит от того, кого вы спрашиваете и что они продают.

 

Уравнение эффективности

 

Современное производство SFP отражает совокупность ограничений: требования к плотности портов со стороны гипермасштабных центров обработки данных, бюджеты мощности, предусмотренные инициативами по устойчивому развитию, тепловые оболочки, определяемые существующей инфраструктурой охлаждения, и постоянное ценовое давление.

Кодирование 64b/66b, используемое в стандартах 10G и выше, обеспечивает повышение эффективности-большей полезной нагрузки на бод по сравнению со старой схемой 8b/10b. Модуляция PAM4 в модулях SFP-DD 100G представляет собой другой вариант: запихивание двух битов на символ для удвоения пропускной способности без удвоения скорости передачи данных.

Но, пожалуй, самое недооцененное повышение эффективности — это просто надежность, обеспечиваемая отлаженными производственными процессами. Трансивер, вышедший из строя через три года, требует больше затрат-времени на устранение неполадок, логистики замены и простоя сети-, чем тот, который стоит на 20 % дороже, но прослужит десять лет.

Заводы, производящие эти модули, прошли через тысячи усовершенствований процесса. Протоколы очистки линз, которые предотвращают ухудшение соединения лазера микро-загрязнениями. Профили оплавления припоя оптимизированы для снижения термических напряжений. Автоматическое оптическое выравнивание, обеспечивающее микронную-точность. Все это не гламурно. Все это способствует тому, чтобы трансиверы работали правильно, когда вы их подключаете, и продолжали работать, когда вы забыли об их существовании.

В конечном итоге именно это и означает эффективность в данном контексте: невидимая надежность в масштабе.