Az optikai jelkezelés a modern hiperskálás létesítményekben olyan kihívást jelent, amely gyakran észrevétlen marad, amíg a berendezés meghibásodik. Aszáloptikai csillapító-egy passzív komponens, amelyet az optikai teljesítmény ellenőrzött módon történő csökkentésére terveztek-, ez az igénytelen munkaló, amely megakadályozza a vevő telítettségét, a bithibaarány csökkenését és az adó-vevő idő előtti kiégését. Míg az erősítők és a multiplexerek aránytalanul nagy mérnöki figyelmet kapnak, a csillapítók továbbra is csendes döntőbírók maradnak az energiaköltségvetésnek való megfelelésben a rövid -kapcsolati összeköttetéseken.

A probléma, amiről senki sem beszél

Itt van valami, ami még a tapasztalt mérnököket is megragadja. Kialakít egy gyönyörű 100G-s linket, telepít -új QSFP28 adó-vevőket, érintetlen OM4-szálat futtat egy 15- méteres patch-en – és hirtelen hibákat lát. Nem sok, de elég. A link időnként lecsapódik. A naplók a CRC meghibásodásait mutatják, amelyek a csúcsforgalom idején jelentkeznek.

A tettes? Túl sok fény.

A modern adó-vevők -különösen az SR4 és a rövid-hullámú modulok- a maximális névleges távolságukra optimalizált optikai teljesítményt bocsátanak ki. Amikor ennek a 100{6}} méteres adó-vevőnek csak 8 métert kell elérnie, a vevő fotodiódát több foton kalapálja, mint amennyit lineárisan tud feldolgozni. A detektor telítődik. A jel integritása összeomlik. És mivel a legtöbb hibaelhárítási folyamatábra nem veszi figyelembe a „túl sok jelet”, a csapatok órákat vesztegetnek a fantomkábel-hibák üldözésével.

Mit csinálnak a csillapítók

A mechanizmus egyszerű. Egy csillapító egy kalibrált mennyiségű optikai veszteséget -decibelben- mérve, hogy a vett teljesítményt az adó-vevő meghatározott érzékenységi ablakába juttassa. Tekintsd úgy, mint a szálas napszemüveget. A mögöttes fizika a tervezéstől függően változik: egyesek légréseket használnak, amelyek Fresnel-reflexiós veszteséget okoznak, mások nedvszívó adalékolt üveget használnak, és néhányan a szálak pontos eltolódására támaszkodnak egy érvéghüvelyben.

A rés{0}}alapú megközelítés (amelyet néha "inline" vagy "plug-style"-nek neveznek) uralja az adatközpontok telepítését. A csatlakozóvégek-felületei közötti kis légrés előre látható veszteséget-vezet be, rendszerint 3 dB és 10 dB között rögzített csillapítók esetén. A változtatható optikai csillapítók (VOA) állítható csillapítást tesznek lehetővé mechanikus vagy MEMS{8}}alapú mechanizmusokon keresztül, bár bonyolultságuk és költségük korlátozza a speciális alkalmazásokhoz való alkalmazásukat, mint például a DWDM csatornakiegyenlítés.

A legtöbb mérnöknél, akikkel együtt dolgoztam, alapértelmezés szerint 5 dB-es csillapítókkal dolgoztak{1}}. Nem mindig a megfelelő választás, de ritkán katasztrofálisan rossz.

A számok számítanak

Gyors felfrissítés az optikai teljesítmény-költségvetésekről, mivel itt történnek hibás számítások. Minden adó-vevő adatlap megadja az adási teljesítménytartományt (mondjuk -1-től +2 dBm-ig) és a vevő érzékenységi ablakát (talán -11,5 és +2.4 dBm között egy 25G-s SR eszköznél). A tényleges adási teljesítmény és a minimális vevőérzékenység közötti különbség alkotja a kapcsolat költségvetését. Csatlakozó veszteségek, kábelcsillapítás, illesztési veszteségek – ezek mind levonják ezt a tartalékot.

De a vevő maximális bemenete-ez a +2.4 dBm plafon-egyformán számít. Ha túllépi, túlhajtja az érzékelőt. A legtöbb műszaki adatlap "túlterhelési" küszöböt sorol fel valahol a maximális érzékenységen túl, de az ebben a szürke zónában való működés problémákhoz vezet. A csillapítók itt keresik a tartást.

Tegyük fel, hogy +1 dBm-t mér a vevőnél egy 3- méteres patch kábellel. A vevő optimális tartománya +1 dBm-re tehető a lineáris működéshez, de időszakos bithibákat lát. Egy 3 dB-es csillapító hozzáadásával a kapott teljesítmény -2 dBm-re csökken, kényelmesen a specifikáción belül. A probléma megoldódott, és talán 8 dollárt költött.

Valódi telepítési forgatókönyvek

Az adatközpontok nem homogének. A kolokációs szolgáltató meet{1}}me szobája más megkötések mellett működik, mint a hyperscaler level{2}}gerincszövete. A csillapítók használati esetei ennek megfelelően változnak.

Racken belüli{0}}csatlakozások.Ez a kenyér{0}}és -vaj forgatókönyve. Azok a szerverek, amelyek 1-méteres vagy 2-méteres DAC-kábelen keresztül csatlakoznak a rack-kapcsolókhoz, általában nincs szükség csillapítókra – maguk a kábelek biztosítják a megfelelő veszteséget. Ám amikor a szál a réz helyett (egyre gyakoribb a 100 G+ sebességnél és a strukturált kábelezés felé való törekvésnél), az 5 méter alatti futások problémássá válnak. A közvetlenül a szomszédos portokba tápláló nagy teljesítményű SR adó-vevők a korábban leírt telítési problémákat okozzák.

Szakaszos berendezések tesztelése.Az éles üzembe helyezés előtt az üzemeltetési csapatok ellenőrzik a kapcsolókat és útválasztókat a munkapadi beállításokon. Ezek a tesztkonfigurációk gyakran használnak közvetlen vissza---hátra száloptikai kapcsolatokat-, gyakorlatilag veszteségmentes-utakat, amelyek garantálják a vevő túlterhelését. A csillapítók lehetővé teszik a mérnökök számára, hogy szimulálják a termelési kapcsolatok elvesztését anélkül, hogy 300 méter szálat fűznének át a laborban.

Tucatnyi laborban láttam, hogy csillapítókat{0}}ragasztottak a munkapadokra. Nem szép, de funkcionális.

Legacy berendezések integrációja.A barnamezős adatközpontok elkerülhetetlenül több generációból származó berendezéseket tartalmaznak. Egy évtizeddel ezelőtt tervezett 10G SFP+ vevőnek szűkebb dinamikatartománya lehet, mint a kortárs 25G adó-vevőknek. Amikor ezek a régebbi vevőkészülékek modern, nagyobb teljesítményű{5}}adókhoz csatlakoznak, a csillapítók áthidalják a szakadékot anélkül, hogy szükség lenne az adó-vevő cseréjére.

CWDM/DWDM rendszerek.A hullámhossz{0}}osztásos multiplex architektúrák szigorú csatorna-teljesítmény-kiegyenlítést igényelnek. A szomszédos csatornák közötti 3 dB-es eltérés rontja az OSNR-t és megterheli az EDFA-kat. Csatornánkénti VOA-k-vagy rögzített csillapítók az üzembe helyezés során-egyenlítik a játékteret. Ez túlmutat az egyszerű plug{8}}and-csillapító használaton, de az elv ugyanaz marad.

Egy szó a csatlakozási típusokról

Az LC uralja a modern adatközponti optikát. Az SC továbbra is megjelenik a régebbi telepítésekben és bizonyos hordozóberendezésekben. Az FC időnként megjelenik a tesztbeállításokban. Az MTP/MPO csatlakozók párhuzamos optikát-40G SR4, 100G SR4 és utódaik-kiszolgálnak, de a többszálas kapcsolatok csillapítása bonyolultabbá teszi. Általában az MTP csillapítókat kazettaszinten használjuk, nem pedig az egyes szálakat. Illessze a csillapító csatlakozóját az infrastruktúrájához. Nyilvánvalónak tűnik, de az össze nem illő adapterek beillesztési veszteség-variációkat hoznak létre, amelyek megnehezítik az energiaköltség-számítást.

Mi megy rosszul

A csillapítók nem bonyolult eszközök, de rendkívül könnyen visszaélhetők velük.

A túlzott-csillapítás az első helyen áll. Egy mérnök látja a vevőhibákat, feltételezi a telítettséget, beszerel egy 10 dB-es csillapítót,{3}}és most túl gyenge a jel. A link továbbra sem működik, de most az ellenkező okból. Mindig mérje meg a tényleges vett teljesítményt, mielőtt kiválasztja a csillapítási értékeket.

A piszkos csatlakozók a másik klasszikus hibamód. A csillapítók csatlakozófelületeket adnak a hivatkozáshoz. Minden interfész egy lehetőség a szennyeződésre. Az APC érvéghüvely{3}}végfelületén lévő mikroszkopikus porrészecske előre nem látható veszteséget okoz, amely a hőmérséklet és a vibráció hatására eltolódik. Tisztítson meg minden csatlakozót. Minden alkalommal. Nincs kivétel.

Megemlítek még egyet: vannak felejtő csillapítók. A dokumentáció nem sikerül, a linket évekkel később elhárítják, és senki sem emlékszik arra, hogy a 7 dB-es csillapító a javítópanelben van eltemetve. Hirtelen egy frissítés, amely "rejtélyes módon" megváltoztatja az átviteli teljesítményt, megszakít egy öt évig működő kapcsolatot. Címkézzen fel mindent.

Beszerzési valóság

A rögzített csillapítók szinte semmibe sem kerülnek{0}}5–15 USD a jó hírű gyártók alapvető LC-egységeiért. Vásárolja meg őket ömlesztve. Tartson tele egy fiókot a hálózati laborban. Az 1 dB, 3 dB, 5 dB, 7 dB és 10 dB értékek a forgatókönyvek 95%-át lefedik. A változó csillapítók a felbontástól és a csatlakozó típusától függően 50 USD és 300+ USD között fizetnek; ezeket tartsa fenn kalibrálási vagy hangolható alkalmazásokhoz.

A márka kevésbé számít, mint gondolnád. A szabályozott légrés vagy abszorpciós elem fizikája nem változik drámaian a gyártók között. Ennek ellenére kerülje a nem-nevű eladókat a piactereken,-az inkonzisztens csillapítási tűréshatárok és a rossz megtérülési veszteség-specifikációk fejfájást okoznak. A Corning, a Thorlabs és az FS.com megbízható terméket gyárt. A CommScope üvegszálas tartozékai jól működnek, ha már az ökoszisztémában vagy.

A rejtett előny: szabványosítás

Itt van valami, ami nem kerül be a legtöbb technikai megbeszélésbe. A csillapítók lehetővé teszik a méretarányos szabványosítást.

A hiperskálás szolgáltatók tízezrével vásárolnak adó-vevőket. Ha több adó-vevő SKU-t kezel a különböző linktávolságokhoz-10 m versus 300 méter, mondjuk-a beszerzés bonyolultabbá válik, leltári fejfájást és rémálmokat okoz. Ehelyett szabványosítson egyetlen nagy teljesítményű adó-vevőt, amely maximális távolságra van méretezve, majd szükség szerint csillapítsa a rövidebb kapcsolatokat. A csillapító költsége triviális az egységes adó-vevő flották működési hatékonyságához képest.

Ez a megközelítés a hibaelhárítást is leegyszerűsíti. Minden adó-vevő ugyanúgy viselkedik. Az energiaköltségvetések kiszámíthatóvá válnak. Kimaradások idején cserélje le bármelyik portot bármely másikra. Az elegancia hálózatként skálázódik.

A hullámhossz szempontjai

A legtöbb csillapító 850 nm, 1310 nm, 1550 nm, vagy valamilyen kombinációban határozza meg a működést. A többmódusú telepítések általában 850 nm-es (SR optikát) használnak. Az egy{6}}mód 1310 nm (köztes elérés, LR) és 1550 nm (kiterjesztett elérés, ER és DWDM) között oszlik meg. A csillapítási értékek enyhén változnak a hullámhosszonként az abszorpciós{10}}típusú eszközöknél-egy 5 dB-es csillapító 1310 nm-en 5,3 dB-t mérhet 1550 nm-en. Kritikus alkalmazások esetén ellenőrizze, hogy a specifikációk megfelelnek-e a működési hullámhossznak.

Záró gondolatok

A száloptikai csillapítók nem fogják forradalmasítani adatközpontját. Nem izgalmasak. Nem jelennek meg a szállítói pitch fedélzeten vagy az építészeti diagramokon. De olcsón és megbízhatóan megoldanak egy valódi problémát,-a vevőegység telítettsége a rövid elérhetőségű-linkekkel-olcsón megoldható. Lehetővé teszik az adó-vevő szabványosítási stratégiáit, amelyek csökkentik a működési többletterhelést. Praktikussá teszik a berendezések tesztelését.

Tartson készletet a közös értékekről. Telepítés előtt mérje meg. Dokumentálja, amit telepít. Tisztítsa meg a csatlakozókat. Tényleg csak ennyi.

Néha a legegyszerűbb alkatrészek számítanak a legfontosabbnak.