10GBASE LR トランシーバーはファイバー規格を満たしています

 

G.652 ファイバーが思っている以上に重要な理由

 

倉庫にたまたまあったファイバーケーブルを誰かが掴むという展開を私はたくさん見てきました。悪い動き。 10gbase lrトランシーバー特に、ITU-T G.652 勧告に準拠した標準シングルモード ファイバーが必要です。-これは恣意的な官僚的なナンセンスではありません。-G.652 ファイバーの波長分散特性は、10.3125 Gbps ライン レートでの信号の完全性に直接影響します。

G.652 ファイバーのコア/クラッド構成は 9/125 μm です。コアの直径が狭いため、光はシングルモードで伝播するため、マルチモードの設置を悩ませるディファレンシャルモード遅延の問題が解消されます。 1310nm での波長分散は約 18 ps/(nm・km) であり、10G LR 光モジュールの DFB レーザー光源は外部分散補償を必要とせずにこれに対応できます。 OM3 ケーブルを 300 メートルを超えて接続してみてください。

一部のベンダーは「プレミアム」ファイバー オプションを推奨しています。十中八九、標準の G.652D は、メトロ キャンパスで発生するすべてを処理します。

 

SFF-8431 と物理層ハンドシェイク

 

MSA が教えてくれないこと: 熱性能はメーカーによって大きく異なります。

TO{0}CAN パッケージの設計が適切でないと、ホスト システムのエアフローに熱が放出され、隣接するポートがサーマル スロットリングに向かう可能性があります。正規のベンダーは、商用グレードのユニットの動作温度を 0 度から 70 度まで指定しています。-、SFP-10G-LR-I などの産業用バージョンでは、-40 度まで対応しています。その小さな光学サブアセンブリ内のジャンクション温度は、周囲温度より 30 度も上昇する可能性があります。放熱はオプションではありません。5 年間の導入と 18 か月後の保証請求の違いです。

 

IEEE 802.3ae: 財団文書

 

2002 年に 802.3ae が廃止されたとき、ネットワーキングの世界はまだギガビットの導入に頭を悩ませていました。ワーキング グループは、本当に印象的なものを管理しました。850nm マルチモードから 1550nm 拡張-リーチ シングル- モードにわたる物理層バリアントを定義し、すべて PCS 層で共通の 64b/66b エンコード スキームを共有しました。

条項 49 は物理コーディング サブレイヤを扱います。第 52 条では、LR モジュールの PMD 特性を指定します。ギガビット イーサネットのオーバーヘッドが 25% から約 3% に低下したため、8b/10b スキームに比べてエンコード効率が大幅に向上しました。{6}この効率の向上は、帯域幅が 10 倍増加したにもかかわらず、10G 光ファイバーが適切な電力バジェットを維持している理由の一部を説明します。

802.3ae で規定されている最小ケーブル距離は 2 メートルです。些細なことのように見えますが、その背後には光学的な推論があります。非常に短い距離では、受信電力が検出器の飽和しきい値を超える可能性があります。 10gbase IR トランシーバーのレーザー出力は、通常、-8.2 dBm ～ +0.5 dBm の間で測定されます。受信感度は-14.4 dBmまで拡張されます。 3 メートルのパッチ コードでは、挿入損失はおそらく 0.5 dB で、-14.4 dBm のフロアに達するまでは十分な余裕がありますが、適切なリンク エンジニアリングがなければハイエンドで問題が発生する可能性があります。

 

DOM 実装: SFF-8472 の実践

 

デジタル光モニタリングはトランシーバーのトラブルシューティングを変革しました。 SFF-8472 仕様では、モジュールの管理ピンに 2 線シリアル インターフェイス、つまり基本的に I²C が配置されています。- 10G 長距離トランシーバーは、TX 出力電力、RX 入力電力、レーザー バイアス電流、供給電圧、内部温度という 5 つの重要なパラメーターを報告します。

現実世界の価値は?{0}}最近のメトロ リングの展開中、物理的な症状が現れる前に、DOM の読み取りにより 1 つのノードでバイアス電流の異常が検出されました。レーザーの劣化が進行していました。-バイアス補償が通常の 25mA から 70mA のアラームしきい値に近づいていました。午前 2 時の停電の電話に応じず、定期メンテナンス中にモジュールを交換しました。

すべてのベンダーが同じように DOM を実装しているわけではありません。 ±3 dB の精度で光パワーを報告するものもあります。高品質メーカーは±1 dBを達成します。パフォーマンスの問題がトランスミッター、レシーバー、またはファイバープラントのいずれに起因するかを切り分けようとする場合、この違いは重要です。キャリブレーション データはモジュール EEPROM にあります-安価なクローンには、実際のコンポーネントの動作とはほとんど関係のない一般的な値が含まれる場合があります。

 

 

波長の質問: なぜ 1310nm なのか

 

1310nm の選択の背後にあるエンジニアリング上の決定は、シリカ ファイバーの減衰特性に遡ります。シングルモード ファイバーは、約 1310nm と 1550nm の 2 つの透過ウィンドウを示します。どちらも低減衰領域にありますが、1310nm は標準 SMF のゼロ分散波長と一致します。-

10GBASE-ER および 10GBASE-ZR バリアントは、到達距離が長いほど低い減衰が要求されるため、1550nm を使用します（1310nm では約 0.35 dB/km に対し、約 0.2 dB/km）。トレードオフには波長分散管理が含まれます。G.652 ファイバーの 40km にわたる 1550nm 伝送では、補償メカニズムなしでは大幅なパルスの広がりが蓄積されます。

10km リンクの場合、計算は 1310nm に有利になります。 10gbase lr トランシーバ モジュールは、許容可能な損失マージンを提供しながら、分散シフトされたファイバ要件を回避します。{4}キャンパス バックボーン、ストレージ エリア ネットワーク、メトロ アクセス リング-これらのアプリケーションでは、1550nm の延長到達距離の光学系のコスト プレミアムが正当化されることはほとんどありません。-

 

実際の導入シナリオ

 

データセンターは隣接する建物間を相互接続します。エンタープライズキャンパスの集約。これらは、最も重要な 10GBASE- LR アプリケーションを表します。-リンク距離は通常、500 メートルから 5 キロメートルの間です。-仕様の範囲内ですが、マルチモードの範囲制限を超えています。

私は、一般的なシナリオのリンク バジェットの計算を追跡するスプレッドシートを保持しています。 4 つの LC パッチ パネル (嵌合ペアごとに 0.3 dB) を備えた OS2 ファイバー (1310nm で 0.4 dB/km) を使用した 6 km の走行では、次の結果が得られます。

ファイバ減衰: 6 × 0.4=2.4 dB コネクタ損失: 4 × 0.3=1.2 dB 接続許容値: 0.5 dB 合計: 4.1 dB

10G LR モジュールのパワー バジェット約 6.2 dB (送信機の最小値 -8.2 dBm から受信機の感度 -14.4 dBm) に対して、2 dB のマージンを維持しています。ほとんどの環境条件には十分ですが、駐車場などの温度が変化しやすいスペースをファイバーが通過する場合は 3 dB に近い値が望ましいと思います。

 

マルチベンダー ネットワークにおける互換性の現実-

 

SFP+ MSA は、プラグ-アンドプレイの相互運用性を保証することになっていました。-現実はさらに厄介であることがわかります。

Cisco モジュールには、一部のスイッチ ファームウェアがポートを有効にする前に検証する独自の識別データが含まれています。サードパーティ製の-10gbase-lr sfp+ トランシーバーでは、これらのチェックに合格するには特定のベンダーのコーディングが必要です。汎用モジュールは、OEM 制限が適用されない Juniper、Arista、または Ubiquiti のプラットフォームで正常に動作します。

テストは重要です。信頼できる代替メーカーは、主要ベンダーの機器との互換性ラボを維持しています。彼らは、証拠なしに「シスコと互換性がある」と主張するだけでなく、検証したスイッチのモデルとファームウェアのリビジョンを明示します。{2}} OEM とサードパーティの価格差は 80% を超える場合があります。{4}最初に動作上の互換性を確認していれば、その節約により多くの予備在庫が確保されます。

私は個人的に、運用環境で Cisco{1}} ブランドの光学系と並行して FS.COM および StarTech モジュールを実行してきました。機能的には同一です。 DOM レポートは機能します。ネットワーク ハードウェアは、通常の動作中に違いを見分けることができません。保証の影響は、機器ベンダーのポリシーによって異なります。

 

 

温度と環境への配慮

 

標準の商用グレードの SFP+ モジュールは、0 ～ 70 度の動作範囲を指定しています。{0}産業用バリアントは -40 度から +85 度まで広がります。この区別は、リモート展開、通信小屋、または空調制御のない設置の場合に重要です。

10G 光トランシーバーの内部では、DFB レーザーのしきい値電流は重大な温度感度を示します。低温環境ではしきい値電流が減少しますが、モードホッピングの不安定性が引き起こされる可能性があります。{2}高温環境ではしきい値電流が上昇し、老化メカニズムが加速されます。自動パワー制御回路は、設計制限内で補償し、-それらの制限を超え、光出力が仕様外に変動します。

アリゾナ州の夏、屋外キャビネットの内部温度は日常的に 50 度に達します。産業用モジュールがなければ、トランシーバーの寿命に賭けることになります。{2}}一時部品の追加費用はモジュールあたり 20 ドル-になる可能性があり、大幅な信頼性の向上をもたらします。-

 

FCoE とプロトコルのサポート

 

ここで人々を惹きつけることがあります。すべての 10GBASE-LR モジュールがファイバー チャネル オーバー イーサネットをサポートしているわけではありません。 Cisco SFP-10G-LR-S データシートには、FCoE の非互換性が明示的に記載されています。ストレージ エリア ネットワークで FCoE カプセル化が必要な場合は、購入前にプロトコルのサポートを確認してください。

標準の 10GbE フレーミングは FC プリミティブ シーケンスとは異なります。イーサネット専用に最適化されたモジュールは、ストレージ プロトコルのさまざまなトラフィック パターンやタイミング要件を処理できない場合があります。これは、純粋な IP ネットワークではあまり重要ではなく、集中型データセンター ファブリックでは重要です。

 

リンクの完全性とビット誤り率

 

IEEE 802.3ae では、パフォーマンスの下限として 10^-12 BER が指定されています。最新の 10gbase lr トランシーバー実装では、良好な条件下では、日常的により優れた -10^-15 を達成することは珍しいことではありません。このレベルのエラー率により、イーサネットは実用的な目的で効果的にロスレスになります。

BER の低下が見られる場所: 汚れたファイバー コネクタ (毎回挿入する前に検査してください)、曲げ半径の超過、接続不良、またはトランスミッターの経年劣化。 LC フェルールに指紋が 1 つあると、0.5-1.0 dB の追加損失が発生する可能性があります。マルチホップ パス全体で増加すると、リンク バジェットが突然なくなります。

私はすべてのツールキットに IPA ワイプを入れています。 5 秒間のコネクタのクリーニングにより、何時間もかかるトラブルシューティングが不要になります。

 

注文と仕様のリファレンス

 

10G LR 光モジュールを調達する場合、次のパラメータが要件リストに記載されている必要があります。

IEEE 802.3ae 10GBASE-LR 準拠

SFF-8431 機械的/電気的適合性

SFF-8472 DOM サポート (Rev 12.0 以降が推奨)

仕様使用温度範囲

送信電力: -8.2 ～ +0.5 dBm 最小仕様

受信感度：-14.4dBm以上

波長: 1260-1355nm (公称 1310nm)

コネクタ: デュプレックス LC/UPC

メーカー間の受信感度のばらつきは数dBにわたる場合があります。プレミアム モジュールは -17 dBm の感度を提供し、公称 10 km 仕様を超えて実用的なリンク距離を延長する可能性があります。それが重要かどうかは、特定の繊維工場によって異なります。

 

最終観察

 

10GBASE-LR トランシーバーは、成熟した技術分野を占めています。 15 年間にわたる生産の最適化により、数十の認定された供給元から信頼性が高く、安価なモジュールが生産されました。標準への準拠により相互運用性が保証されます。デジタル光学モニタリングにより可視性が提供されます。熱工学が寿命を決定します。

私を驚かせ続けているのは、顧客が既存のファイバー容量を十分に活用していないことがいかに多いかということです。現在、10G-LR をサポートするシングルモードのプラントは、トランシーバーを適切にアップグレードすれば、25G-LR またはさらに 100G-DR 信号を伝送できます。ファイバー自体は、機器の複数世代を超えて長持ちします。高品質の設置方法への投資は、-適切なケーブル管理、文書化された接続損失、検証されたコネクタの清潔さ-10 年以上のインフラストラクチャのライフサイクルにわたって利益をもたらします。{12}}

実際の要件に一致するトランシーバーを選択してください。導入前にサードパーティの互換性を確認してください。- DOMパラメータを監視します。コネクタを掃除します。残りの部分はほとんど自動的に処理されます。