Optisen signaalin hallinta nykyaikaisissa hyperscale-tiloissa on haaste, joka jää usein huomaamatta, kunnes laite epäonnistuu. Thevalokuituvaimennin-passiivinen komponentti, joka on suunniteltu vähentämään optista tehoa hallitusti-toimii vaatimattomana työhevosena, joka estää vastaanottimen kyllästymisen, bittivirhesuhteen heikkenemisen ja lähetin-vastaanottimen ennenaikaisen loppuunpalamisen. Vaikka vahvistimet ja multiplekserit saavat suhteettoman paljon suunnitteluhuomiota, vaimentimet pysyvät hiljaisina päättäjinä tehobudjetin noudattamisesta lyhyen ulottuvuuden{3}}yhdysliitännöissä.

Ongelma, josta kukaan ei puhu

Tässä on jotain, joka saa kokeneetkin insinöörit epävarmaksi. Määrität kauniin 100 Gt:n linkin, asennat upo-uusia QSFP28-lähetin-vastaanottimia, käytät koskematonta OM4-kuitua 15- metrin paikan päällä – ja yhtäkkiä näet virheitä. Ei montaa, mutta tarpeeksi. Linkki välähtää silloin tällöin. Lokit näyttävät CRC-häiriöt, jotka esiintyvät ruuhkahuippujen aikana.

Syyllinen? Liikaa valoa.

Nykyaikaiset lähetin-vastaanottimet{0}}erityisesti SR4 ja lyhytaaltomoduulit-pumppaavat optista tehoa, joka on optimoitu niiden suurimmalle nimellisetäisyydelle. Kun 100 -metrisen lähetin-vastaanottimen tarvitsee saavuttaa vain 8 metriä, vastaanottavaan fotodiodiin kohdistuu enemmän fotoneja kuin se pystyy lineaarisesti käsittelemään. Ilmaisin kyllästyy. Signaalin eheys romahtaa. Ja koska useimmat vianetsintäkaaviot eivät ota huomioon "liian paljon signaalia", tiimit tuhlaavat tunteja haamukaapelivikojen jahtaamiseen.

Mitä vaimentimet todella tekevät

Mekanismi on suoraviivainen. Vaimennin lisää kalibroidun määrän optista häviötä-mitataan desibeleinä- tuodakseen vastaanotetun tehon lähetin-vastaanottimen määritettyyn herkkyysikkunaan. Ajattele sitä kuitujen aurinkolaseina. Taustalla oleva fysiikka vaihtelee rakenteen mukaan: jotkut käyttävät ilmarakoja, jotka aiheuttavat Fresnel-heijastushäviöitä, toiset käyttävät absorboivaa seostettua lasia, ja jotkut luottavat tarkkaan kuituvirheeseen holkissa.

Aukko{0}}perustainen lähestymistapa (jota joskus kutsutaan "inline" tai "plug-style") hallitsee palvelinkeskusten käyttöönottoja. Pieni ilmarako liittimen päiden-pintojen välillä aiheuttaa ennustettavan häviön-tyypillisesti 3 dB - 10 dB kiinteillä vaimentimilla. Muuttuvat optiset vaimentimet (VOA) tarjoavat säädettävän vaimennuksen mekaanisten tai MEMS{8}}-pohjaisten mekanismien avulla, vaikka niiden monimutkaisuus ja kustannukset rajoittavat käyttöä erikoissovelluksissa, kuten DWDM-kanavan taajuuskorjauksessa.

Useimmat insinöörit, joiden kanssa olen työskennellyt, käyttävät oletusarvoisesti 5 dB:n vaimentimia-. Se ei ole aina oikea valinta, mutta harvoin se on katastrofaalisesti väärä.

Numeroilla on väliä

Nopea päivitys optisten tehobudjettien suhteen, koska tässä tapahtuu virheitä. Jokaisessa lähetin-vastaanottimen tietolomakkeessa määritellään lähetystehoalue (esim. -1 - +2 dBm) ja vastaanottimen herkkyysikkuna (ehkä -11,5 - +2.4 dBm 25G SR -laitteelle). Todellisen lähetystehon ja vastaanottimen vähimmäisherkkyyden välinen ero muodostaa linkkibudjetin. Liitinhäviöt, kaapelin vaimennus, jatkoshäviöt – ne kaikki vähentävät tästä marginaalista.

Mutta vastaanottimen maksimitulolla-joka +2.4 dBm katto-on yhtä suuri merkitys. Ylitä se, niin yliohjaat ilmaisinta. Useimmissa teknisissä tiedoissa on "ylikuormitus"-kynnys jossain maksimiherkkyyden yläpuolella, mutta toimiminen tällä harmaalla alueella aiheuttaa ongelmia. Täällä vaimentimet ansaitsevat jäännöksensä.

Oletetaan, että mittaat +1 dBm vastaanottimesta 3- metrin välijohdolla. Vastaanottimesi optimaalinen kantama on lineaarisessa käytössä +1 dBm, mutta näet ajoittaisia ​​bittivirheitä. 3 dB:n vaimennin lisääminen laskee vastaanotetun tehon -2 dBm:iin - mukavasti spesifikaatioiden puitteissa. Ongelma ratkaistu, ja olet käyttänyt ehkä 8 dollaria.

Todelliset käyttöönottoskenaariot

Palvelinkeskukset eivät ole homogeenisia. Colocation-palveluntarjoajan meet{1}}me-huone toimii eri rajoituksin kuin hyperscaler-lehti{2}}selkäkangas. Vaimentimien käyttötapaukset vaihtelevat vastaavasti.

Telineen{0}}sisäiset liitännät.Tämä on leivän{0}}ja-skenaario. Palvelimet, jotka yhdistetään 1-metrin tai 2-metrin DAC-kaapeleihin -ylä-telinekytkimiin, eivät yleensä tarvitse vaimentimia – kaapelit itsessään aiheuttavat riittävän häviön. Mutta kun kuitu korvaa kuparin (useammin 100 G+ nopeuksilla ja strukturoitua kaapelointia kohti), alle 5 metrin juoksuista tulee ongelmallisia. Suuritehoiset SR-lähetin-vastaanottimet, jotka syöttävät suoraan viereisiin portteihin, aiheuttavat aiemmin kuvattuja kyllästymisongelmia.

Vaiheittainen laitetestaus.Ennen tuotannon käyttöönottoa toimintatiimit validoivat kytkimet ja reitittimet työpöytäasetuksissa. Nämä testikokoonpanot käyttävät usein suoria kuituyhteyksiä-to{2}}taaksepäin-tehokkaasti nolla-häviöpolkuja, jotka takaavat vastaanottimen ylikuormituksen. Vaimentimien avulla insinöörit voivat simuloida tuotantolinkkien häviöitä ilman 300 metrin kuitua laboratorion poikki.

Olen nähnyt vaimentimia teipatun-työpenkkiin tusinassa laboratoriossa. Ei kaunis, mutta toimiva.

Vanhojen laitteiden integrointi.Brownfield-palvelinkeskukset sisältävät väistämättä laitteita useilta sukupolvilta. Kymmenen vuotta sitten suunnitellulla 10G SFP+ -vastaanottimella saattaa olla kapeampi dynaaminen alue kuin nykyaikaisilla 25G lähetin-vastaanottimilla. Kun nämä vanhemmat vastaanottimet yhdistetään nykyaikaisiin tehokkaampiin{5}}lähettimiin, vaimentimet täyttävät kuilun ilman lähetin-vastaanottimen vaihtamista.

CWDM/DWDM-järjestelmät.Aallonpituus{0}}multipleksoidut arkkitehtuurit vaativat tiukkaa kanavan tehon tasapainottamista. 3 dB:n vaihtelu vierekkäisten kanavien välillä heikentää OSNR:ää ja korostaa EDFA:ita. Kanavakohtaiset VOA:t-tai kiinteät vaimentimet käyttöönoton aikana-tasaavat pelikentän. Tämä ulottuu yksinkertaisen plug{8}}and-vaimentimen käytön ulkopuolelle, mutta periaate pysyy samana.

Sana liitintyypeistä

LC hallitsee modernia datakeskusten optiikkaa. SC esiintyy edelleen vanhoissa asennuksissa ja tietyissä kantajalaitteissa. FC näkyy toisinaan testiasetuksissa. MTP/MPO-liittimet palvelevat rinnakkaisoptiikkaa-40G SR4, 100G SR4 ja niiden seuraajia,-mutta monikuituliitäntöjen vaimentaminen lisää monimutkaisuutta. Näet yleensä MTP-vaimentimia, joita käytetään kasettitasolla yksittäisten kuitujen sijaan. Yhdistä vaimenninliitin infrastruktuuriisi. Vaikuttaa ilmeiseltä, mutta yhteensopimattomat sovittimet luovat lisäyshäviön vaihteluita, jotka vaikeuttavat tehobudjetin laskemista.

Mikä menee pieleen

Vaimentimet eivät ole monimutkaisia ​​laitteita, mutta niitä on erittäin helppo käyttää väärin.

Yli-vaimennus on ensimmäisellä sijalla. Insinööri näkee vastaanottimen virheet, olettaa kylläisyyden, asentaa 10 dB:n vaimentimen-ja nyt signaali on liian heikko. Linkki ei vieläkään toimi, mutta nyt päinvastaisesta syystä. Mittaa aina todellinen vastaanotettu teho ennen vaimennusarvojen valitsemista.

Likaiset liittimet ovat toinen klassinen vikatila. Vaimentimet lisäävät liitinrajapintoja linkkiin. Jokainen rajapinta on mahdollisuus kontaminaatioon. Mikroskooppinen pölyhiukkanen APC-holkin pää{3}}pinnalla luo arvaamatonta hävikkiä, joka muuttuu lämpötilan ja tärinän mukana. Puhdista jokainen liitin. Joka kerta. Ei poikkeuksia.

Mainitsen vielä yhden: unohdettavat vaimentimet ovat olemassa. Dokumentointi epäonnistuu, linkki saa vianmäärityksen vuosia myöhemmin, eikä kukaan muista, että 7dB vaimennin oli haudattu paikkapaneeliin. Yhtäkkiä lähetystehoa muuttava päivitys "mystisesti" katkaisee linkin, joka toimi viisi vuotta. Merkitse kaikki.

Hankintojen realiteetit

Kiinteät vaimentimet maksavat lähes mitään{0}}5–15 dollaria maineikkaiden valmistajien LC-perusyksiköistä. Osta ne irtotavarana. Pidä laatikko täynnä verkkolaboratoriossa. Arvot 1 dB, 3 dB, 5 dB, 7 dB ja 10 dB kattavat 95 % skenaarioista. Muuttuvat vaimentimet maksavat 50–$300+ resoluutiosta ja liitintyypistä riippuen; Varaa nämä kalibrointi- tai virittämissovelluksiin.

Brändillä on vähemmän merkitystä kuin uskotkaan. Hallitun ilmavälin tai imukykyisen elementin fysiikka ei vaihtele dramaattisesti eri valmistajien välillä. Vältä kuitenkin -nimettömiä myyjiä markkinapaikkasivustoilla-epäjohdonmukaisia ​​vaimennustoleransseja ja huonot tuottohäviön tiedot aiheuttavat päänsärkyä. Corning, Thorlabs ja FS.com tuottavat luotettavia tuotteita. CommScopen kuitutarvikkeet toimivat hyvin, jos olet jo heidän ekosysteemissään.

Piilotettu hyöty: Standardointi

Tässä on jotain, joka ei pääse useimpiin teknisiin keskusteluihin. Vaimentimet mahdollistavat standardoinnin mittakaavassa.

Hyperscale-operaattorit ostavat lähetin-vastaanottimia kymmeniä tuhansia. Useiden lähetin-vastaanottimen SKU:iden hallinta eri linkkien etäisyyksille-10 m verrattuna 300 metriin, esimerkiksi-hankintaa monimutkaisia, inventaariopäänsärkyä ja säästäviä painajaisia. Standardoi sen sijaan yksi suuritehoinen lähetin-vastaanotin, joka on mitoitettu suurimmalle etäisyydelle, ja vaimenta sitten lyhyempiä linkkejä tarpeen mukaan. Vaimentimen hinta on triviaali verrattuna yhtenäisistä lähetin-vastaanottimista saatuun toiminnalliseen tehokkuuteen.

Tämä lähestymistapa yksinkertaistaa myös vianmääritystä. Jokainen lähetin-vastaanotin käyttäytyy samalla tavalla. Tehobudjetit muuttuvat ennakoitavissa. Vaihda mikä tahansa portti mihin tahansa muuhun katkosten aikana. Tyylikkyys yhdistyy verkostoina.

Aallonpituus huomioitavaa

Useimmat vaimentimet määrittelevät toiminnan 850 nm, 1310 nm, 1550 nm tai jollain yhdistelmällä. Multimode-käytöissä käytetään tyypillisesti 850 nm (SR-optiikkaa). Yksi-tila jakautuu 1 310 nm:n (keskipituus, LR) ja 1 550 nm (laajennettu ulottuvuus, ER ja DWDM) välillä. Vaimennusarvot vaihtelevat hieman aallonpituuksien välillä absorboivien-tyyppisten laitteiden-5 dB:n vaimennin 1 310 nm:ssä saattaa mitata 5,3 dB aallonpituudella 1 550 nm. Varmista kriittisissä sovelluksissa, että tekniset tiedot vastaavat käyttöaallonpituuttasi.

Loppuajattelua

Kuituoptiset vaimentimet eivät mullista palvelinkeskustasi. Ne eivät ole jännittäviä. Ne eivät näy toimittajan pitch-kansioissa tai arkkitehtuurikaavioissa. Mutta ne ratkaisevat todellisen ongelman-vastaanottimen kyllästymisestä lyhyen-linkkien avulla-halpaa ja luotettavasti. Ne mahdollistavat lähetin-vastaanottimien standardointistrategioita, jotka vähentävät toiminnallisia yleiskustannuksia mittakaavassa. Ne tekevät laitetestauksesta käytännöllistä.

Säilytä yhteisiä arvoja. Mittaa ennen asennusta. Dokumentoi, mitä otat käyttöön. Puhdista liittimet. Siinä on oikeastaan ​​kaikki.

Joskus yksinkertaisimmilla komponenteilla on eniten merkitystä.