كيفية اختيار جهاز الإرسال والاستقبال البصري المناسب

بعد مساعدة العملاء على تحديد أجهزة الإرسال والاستقبال عبر المئات من عمليات نشر مراكز البيانات والمؤسسات منذ عام 2012، تعلمنا أن معظم أخطاء الاختيار ترجع إلى نفس مجموعة المشكلات: الوصول الخاطئ للمسافة، أو عدم تطابق نوع الألياف، أو مشكلات التوافق التي لا تظهر إلا بعد وصول الوحدات إلى-الموقع.

يستعرض هذا الدليل عملية الاختيار التي نستخدمها داخليًا عندما يرسل لنا العملاء قوائم المنافذ الخاصة بهم. إذا حددت العوامل الستة أدناه-عامل الشكل والسرعة والمسافة ونوع الألياف والطول الموجي وتوافق المحول-فستتجنب المشكلات التي تسبب عمليات الإرجاع وتأخير النشر.

 

جدول الاختيار

قبل الغوص في التفاصيل، استخدم هذا الجدول لتضييق خياراتك. ابحث عن متطلبات المسافة والسرعة، وسيكون لديك قائمة مختصرة بأنواع الوحدات لتقييمها.

مسافة	سرعة	نوع الألياف	نوع الوحدة	موصل	القوة النموذجية
تحت 100 متر	10G	OM3/OM4 المتعدد	سفب + ريال	دوبلكس إل سي	1–1.5W
تحت 100 متر	100G	OM3/OM4 المتعدد	QSFP28 ريال 4	مبو-12	3.5W
تحت 100 متر	400G	OM3/OM4 المتعدد	QSFP-DD SR8	مبو-16	10–12W
100m–500m	100G	وضع OS2 الفردي-.	QSFP28 DR1 / PSM4	دوبلكس LC / MPO-12	4–5W
500 م – 2 كم	100G	وضع OS2 الفردي-.	QSFP28 FR1/CWDM4	دوبلكس إل سي	4.5W
2 كم - 10 كم	100G	وضع OS2 الفردي-.	كيو إس إف بّي 28 إل آر 4	دوبلكس إل سي	4.5–5W
500 م – 2 كم	400G	وضع OS2 الفردي-.	QSFP-DD FR4	دوبلكس إل سي	10–14W
2 كم - 10 كم	400G	وضع OS2 الفردي-.	QSFP-DD LR4	دوبلكس إل سي	12–14W
تحت 100 متر	800G	OM4 المتعدد	أوسفب SR8	مبو-16	15–18W
500 م – 2 كم	800G	وضع OS2 الفردي-.	أوسفب DR8 / 2xFR4	MPO-16 / دوبلكس إل سي	18–22W

النمط واضح ومباشر: تستخدم متغيرات SR (قصيرة المدى) الوضع المتعدد 850 نانومتر للمسافات التي تقل عن بضع مئات من الأمتار، بينما تستخدم متغيرات DR/FR/LR الوضع الفردي 1310 نانومتر -للتشغيل الأطول تدريجيًا. إذا كان الرابط الخاص بك يقع بين الفئات، فانتقل إلى خيار-مدى الوصول الأطول-حيث تكون التكلفة الإضافية ضئيلة مقارنة باستكشاف أخطاء الارتباط الهامشي وإصلاحها.

 

 

قم بمطابقة منافذ التبديل الخاصة بك أولاً

يحدد منفذ التبديل الخاص بك الوحدات النمطية التي يمكنك وضعها في الاعتبار. إليك ما نراه عبر عمليات النشر الحالية:

سفب/سفب +/SFP28تشترك في نفس الأبعاد المادية. سيقبل منفذ SFP28 وحدات SFP+ ويعمل بسرعة 10 جيجا، ولكن تحقق من وثائق التبديل الخاصة بك-يقوم بعض البائعين بقفل المنافذ بسرعات محددة. لقد رأينا عملاء يطلبون وحدات SFP28 للمحولات التي تدعم SFP+ فقط، ولا تتم تهيئة الوحدات ببساطة.

QSFP+/QSFP28/QSFP56هي عائلة الممرات الأربعة-. تقبل منافذ QSFP28 عمومًا وحدات QSFP+ بسرعات 40 جيجا. العامل الشكل QSFP28يهيمن على عمليات نشر 100G الحالية بسبب كثافة منافذه-يمكنك تركيب 36 منفذًا على لوحة واجهة المحول المكونة من وحدة واحدة.

QSFP-DDيضاعف عدد الممرات إلى ثمانية، مما يدعم400 جرام في وحدة واحدة. تحافظ هذه المنافذ على التوافق مع الإصدارات السابقة مع QSFP28، وهو أمر مهم أثناء عمليات الترحيل عندما تقوم بتوصيل محولات العمود الفقري 400G الجديدة بالبنية الأساسية لأوراق 100G الموجودة.

OSFPيستخدم أيضًا ثمانية ممرات ولكن له مساحة فعلية أكبر من QSFP-DD. يتيح الحجم الإضافي إدارة أفضل للحرارة-مهم لـوحدات 800Gالتي تستهلك 15-22 واط وتولد حرارة كبيرة. المقايضة هي انخفاض كثافة المنفذ على المحول.

شيء واحد تعلمناه من التعامل مع استفسارات التوافق: اللياقة البدنية لا تعني التوافق الوظيفي. نحصل بانتظام على تذاكر من العملاء الذين أدخلوا SFP+ في منفذ SFP-فقط، أو QSFP28 في منفذ QSFP+ الذي لا يدعم 100G. تحقق دائمًا من السرعات المدعومة للمنفذ بالإضافة إلى عامل الشكل.

 

ما تحتاجه شبكتك فعليًا

قم بمطابقة سرعة المنفذ مع متطلبات النطاق الترددي الحقيقي لديك، وليس الحد الأقصى النظري. يتمتع رابط 10G الذي يبلغ متوسطه 2 جيجابت في الثانية مع ذروة تصل إلى 5 جيجابت في الثانية بمساحة كبيرة. يحتاج رابط 10G الذي يعمل باستمرار فوق 7 جيجابت في الثانية إلى مسار ترقية.

تنقسم عمليات النشر السائدة الحالية حسب طبقة الشبكة:

طبقة الوصول إلى الخادم:تهيمن شبكات 10G و25G على معظم أحمال عمل المؤسسات.وحدات SFP28 بسرعة 25 جيجاحقق توازنًا جيدًا بين التكلفة والسعة لبطاقات NIC للخادم الحديثة. إننا نرى اتصالات خادم بسرعة 100 جيجا بايت في المقام الأول لمجموعات وحدات معالجة الرسومات والحوسبة عالية الأداء-، ولكن لا تزال هذه نسبة صغيرة من إجمالي المنافذ.

الورقة-إلى-العمود الفقري:يعد 100G معيارًا لمعظم عمليات النشر الجديدة. تنتقل المؤسسات التي تقوم بالترقية عادةً إلى 400 جيجا على العمود الفقري أولاً، ثم تستبدل مفاتيح الأوراق تدريجيًا حسب ما تسمح به الميزانية. يتيح لك ذلك تشغيل بيئة مختلطة أثناء الترحيل دون الحاجة إلى ترقيات الرافعة الشوكية.

العمود الفقري-إلى-القلب وDCI:لقد أصبح 400G معيارًا-لمتطلبات النطاق الترددي العالي. 800تتسارع عمليات نشر G في البيئات ذات الحجم الكبير، على الرغم من أن اعتماد المؤسسات يتأخر عادة لمدة تتراوح بين 18 و24 شهرًا.

 

 

المسافة وميزانية الارتباط: حيث تحدث معظم الأخطاء

تفترض المسافة المقدرة في ورقة بيانات جهاز الإرسال والاستقبال الظروف المثالية-لموصلات نظيفة، ضمن-ألياف محددة، والحد الأدنى من نقاط الوصل. ونادرا ما تتطابق المنشآت الحقيقية مع هذه الافتراضات.

يحتاج حساب ميزانية الارتباط العملي إلى مراعاة توهين الألياف (حوالي 0.35 ديسيبل/كم عند 1310 نانومتر للوضع الفردي-)، وفقدان الموصل (الميزانية 0.3-0.5 ديسيبل لكل زوج متزاوج)، وأي نقاط لصق، وهامش أمان لتقادم المكونات والتغير البيئي. نوصي عادةً بحجز هامش قدره 2-3 ديسيبل يتجاوز الخسارة المحسوبة.

إليك المشكلة: تعد تسميات الوصول مثل SR وDR وFR وLR وER اختصارًا مفيدًا، ولكنها ليست معايير عالمية بمواصفات متطابقة عبر البائعين. قد يكون لوحدة "LR4" من مصنعين مختلفين ميزانيات طاقة مختلفة قليلاً. تحقق دائمًا من ورقة البيانات الفعلية بدلاً من افتراض سلوك متسق.

بالنسبة للروابط ذات الوضع الفردي-بسرعات أعلى، يصبح التشتت اللوني عاملاً مقيدًا. تتحمل إشارة 10G تشتتًا أكبر بكثير من إشارة 100G عبر نفس الألياف. ولهذا السبب لا يمكنك ببساطة استبدال 100G-LR4 بـ 10G-LR وتتوقع أن يعمل على نفس المسافة-فالفيزياء مختلفة.

 

 

الوضع المتعدد مقابل الوضع الفردي-

عادةً ما يملي مصنع الألياف الموجود لديك هذا الاختيار. يعد سحب الألياف الجديدة أمرًا مكلفًا، وتعمل معظم عمليات النشر ضمن قيود البنية التحتية.

المتعدد (OM3/OM4/OM5)يعني انخفاض تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال ولكن الوصول أقصر. يصل طول ألياف OM4 المزودة بوحدات 100G-SR4 إلى 100 متر تقريبًا-وهو ما يكفي لمعظم التوصيلات الداخلية-. يتم تشديد حدود المسافة عند السرعات الأعلى، ولهذا السبب لا توجد وحدة قياسية 400 جيجا أو 800 جيجا تصل إلى مسافات ذات معنى في الأوضاع المتعددة.

 

الوضع الفردي-(OS2)يعني ارتفاع تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال ولكن الوصول إليه أطول بشكل كبير. تدعم نفس الألياف كل شيء بدءًا من وصلات الحرم الجامعي التي يبلغ طولها 500-إلى اتصالات المترو التي يبلغ طولها 80 كيلومترًا-ما عليك سوى تغيير جهاز الإرسال والاستقبال. هذه المرونة هي السبب في أننا نوصي بشكل عام بوضع واحد لتركيبات الألياف الجديدة حتى عندما لا تتطلب متطلبات المسافة الحالية ذلك. فرق تكلفة الكابل هامشي، وأجهزة الإرسال والاستقبال قابلة للتبديل؛ الألياف دائمة.

أحد الأنماط التي نراها بشكل متكرر: يقوم العملاء بسحب الوسائط المتعددة لفترة قصيرة، ثم يحتاجون إلى تمديدها بعد عامين. لا تستطيع الألياف دعم المسافة الأطول بالسرعة المطلوبة، لذلك ينتهي بهم الأمر إلى سحب وضع -مفرد جديد على أي حال. إذا كنت تقوم بإجراء تثبيت جديد، فإن الوضع-الفردي في كل مكان يوفر عليك المتاعب لاحقًا.

 

 

الطول الموجي: الحصول على الأساسيات الصحيحة

تعمل أجهزة الإرسال والاستقبال القياسية عند 850 نانومتر (متعدد الأوضاع)، أو 1310 نانومتر (وضع فردي - قصير/متوسط ​​المدى)، أو 1550 نانومتر (وضع واحد - طويل المدى). يحتاج جهازا إرسال واستقبال متصلان عبر الألياف إلى أطوال موجية متوافقة-للاتصالات المزدوجة القياسية، وهذا يعني نفس الطول الموجي عند كلا الطرفين.

أجهزة الإرسال والاستقبال BiDi (ثنائية الاتجاه).هي استثناء. تستخدم هذه الموجات طولين موجيين مختلفين على خيط ليف واحد: إذا كان أحد الطرفين يرسل عند 1310 نانومتر ويستقبل عند 1550 نانومتر، فيجب أن يرسل الطرف الآخر عند 1550 نانومتر ويستقبل عند 1310 نانومتر. يجب ترتيب وحدات BiDi ونشرها كأزواج متطابقة. لقد تعاملنا مع حالات الدعم حيث قام العملاء بالخلط بين الأزواج، والنتيجة هي رابط يرفض ظهور أي رسالة خطأ واضحة.

WDM (تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي)تمكن قنوات متعددة عبر زوج واحد من الألياف عن طريق تعيين طول موجي مختلف لكل قناة.CWDMيستخدم تباعد قناة يبلغ 20 نانومتر مع 18 طولًا موجيًا متاحًا-وهو أمر عملي لتطبيقات المترو والحرم الجامعي حيث تكون الألياف محدودة.دي دبليو دي إميستخدم مسافات أكثر إحكامًا (0.8 نانومتر أو أقل) ويدعم 40–96+ قناة، ولكنه يتطلب أجهزة ليزر مثبتة بدرجة الحرارة- ويستخدم بشكل أساسي في شبكات الناقل.

بالنسبة لمعظم عمليات النشر في المؤسسات، تعد البصريات ذات الطول الموجي الفردي القياسي -كافية. يضيف نظام WDM التكلفة والتعقيد الذي يكون منطقيًا فقط عندما تكون الألياف-مقيدة أو تحتاج إلى تجميع عدة مسارات ذات نطاق ترددي عالي-.

 

 

تصنيف درجة الحرارة

تعمل أجهزة الإرسال والاستقبال التجارية القياسية من درجة حرارة 0 درجة إلى 70 درجة. وهذا جيد بالنسبة لمراكز البيانات وغرف المعدات التي يتم التحكم في مناخها-. ادفع خارج هذا النطاق، وسترى تدهورًا في الأداء أو فشله.

تكلف الوحدات الصناعية- المصنفة من -40 درجة إلى 85 درجة تكلفة أكبر ولكنها ضرورية للخزائن الخارجية، أو مواقع الخلايا، أو أرضيات المصانع التي تشهد تقلبات في درجات الحرارة، أو أي مكان لا يوجد به نظام موثوق لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).

إن التأثير الحراري على أجهزة الإرسال والاستقبال موثق جيدًا-: يزيد تيار عتبة الليزر مع ارتفاع درجة الحرارة، مما يتسبب في انحراف الطول الموجي وتغير الطاقة. تشير بيانات موثوقية الصناعة إلى أن كل زيادة بمقدار 10 درجات في درجة حرارة التشغيل تضاعف تقريبًا معدل تدهور المكونات. سيصل جهاز الإرسال والاستقبال الذي يعمل بزاوية 70 درجة إلى نهاية-العمر الافتراضي- بشكل أسرع من جهاز الإرسال والاستقبال الذي يعمل بزاوية 60 درجة، حتى إذا ظل كلاهما ضمن المواصفات المقدرة.

بالنسبة لعمليات نشر مركز البيانات، تكون وحدات الدرجة التجارية-مناسبة. بالنسبة لأي شيء خارج بيئة خاضعة للرقابة، حدد نطاق درجة الحرارة الصناعية وتحقق من قيام البائع باختبار تلك المواصفات فعليًا.

 

توافق التبديل: The Hidden Gotcha

هذا هو المكان الذي يواجه فيه العديد من العملاء مشاكل. تقوم أجهزة الإرسال والاستقبال الخاصة ببرنامج البائعين بالتبديل برموز التعريف التي تقوم أجهزتهم بفحصها قبل تمكين المنافذ. أدخل وحدة نمطية بدون رمز البائع المتوقع، وقد ترى رسائل تحذير، أو وظائف متدهورة، أو تأمينًا كاملاً للمنفذ اعتمادًا على النظام الأساسي.

أجهزة الإرسال والاستقبال OEMمضمونة التوافق ولكن عادةً ما تكون أسعارها أعلى بكثير من البدائل -التابعة لجهات خارجية. بالنسبة لوحدة 100G QSFP28، رأينا أسعار OEM في نطاق 800-2000 دولار أمريكي مقابل 200-400 دولار أمريكي لوحدات -طرف ثالث مكافئة مشفرة لنفس النظام الأساسي.

الوحدات المتوافقة مع الجهات الخارجية-.استخدم نفس الأجهزة القياسية MSA- مع تشفير EEPROM- الخاص بالمورد. يعمل المفتاح مع مورد يقوم فعليًا باختبار طراز المحول وإصدار البرنامج الثابت الخاص بك. في منشأتنا في Shenzhen، نحتفظ بقواعد بيانات التوافق التي تغطي الآلاف من مجموعات المحولات/البرامج الثابتة ووحدات البرنامج - السابقة مع رموز البائع الصحيحة قبل الشحن.

ما يجب التحقق منه قبل الطلب:

• نموذج التبديل الدقيق الخاص بك وإصدار البرنامج الثابت الحالي
• ما إذا كان المورد قد اختبر تلك المجموعة المحددة
• سياسة الإرجاع إذا لم تعمل الوحدات في بيئتك
• ما إذا كان التسجيل متاحًا إذا قمت بتغيير الأنظمة الأساسية لاحقًا

أحد المفاهيم الخاطئة الشائعة: استخدام وحدات -الطرف الثالث لا يؤدي إلى إبطال ضمان التبديل الخاص بك. بموجب قانون ضمان Magnuson-Moss (في الولايات المتحدة) والقوانين المشابهة عالميًا، لا يمكن لمصنعي المعدات الأصلية رفض تغطية الضمان لمجرد أنك تستخدم -أجزاء تابعة لجهات خارجية-ولا يمكنهم رفض التغطية إلا إذا أثبتوا أن مكون الجهة الخارجية- هو الذي تسبب في الفشل المحدد.

 

DAC وAOC: عندما لا تكون البصريات ضرورية

ليس كل اتصال عالي السرعة-يحتاج إلى أجهزة إرسال واستقبال بصرية. لمسافات قصيرة،توصيل مباشر بالنحاس (DAC)والكابلات الضوئية النشطة (AOC)تقديم البدائل.

كابلات DACعبارة عن نحاس Twinax مع موصلات مدمجة في كلا الطرفين. أقل تكلفة، وأقل وقت استجابة، ومدى وصول محدود-عادةً من 1 إلى 5 أمتار حسب السرعة. إنها مثالية للاتصالات الداخلية على الحامل-حيث تكون المسافة في حدها الأدنى وتريد أفضل زمن وصول ممكن. الجانب السلبي هو الوزن ونصف قطر الانحناء. تصبح حزمة كابلات DAC ثقيلة وغير عملية بسرعة.

كابلات AOCهي كابلات ألياف ضوئية مزودة بوحدات إرسال واستقبال متصلة بشكل دائم. أخف من DAC بأطوال مكافئة، مع وصول يصل إلى 100 متر لبعض المتغيرات. المقايضة: ليس الحقل-قابلاً للإنهاء. في حالة تلف الكابل، يمكنك استبدال التجميع بأكمله بدلاً من مجرد إعادة الإنهاء-.

إطار القرار: DAC لأي شيء يقل طوله عن 3 أمتار عندما تكون التكلفة وزمن الوصول أكثر أهمية، وAOC لمسافة 3-30 مترًا حيث يكون وزن الكابل أو التداخل الكهرومغناطيسي أمرًا مثيرًا للقلق، وأجهزة الإرسال والاستقبال التقليدية المزودة بأسلاك التصحيح لأي شيء أطول أو عندما تحتاج إلى المرونة لتغيير أطوال الكابلات.

 

نظافة الموصل

إليك شيء تعلمناه من التعامل مع المرتجعات وتذاكر الدعم: يعد تلوث الموصل مسؤولاً عن جزء كبير مما يتم الإبلاغ عنه على أنه "فشل الوحدة". تشير البيانات الميدانية من عمليات نشر مراكز البيانات في أمريكا الشمالية إلى أن الموصلات المتسخة أو التالفة تسبب غالبية مشكلات الارتباط البصري-ومع ذلك، يتم اختبار الوحدات نفسها بشكل جيد تمامًا عندما نستقبلها مرة أخرى.

يمكن لجزيء غبار يبلغ قطره بضعة ميكرونات فقط-غير مرئي بالعين المجردة-أن يحجب جزءًا كبيرًا من الإشارة الضوئية. والنتيجة هي أخطاء متقطعة بدلاً من الفشل الكامل، مما يجعلها أصعب أنواع المشاكل في التشخيص.

بروتوكول الوقاية:

• افحص الموصلات باستخدام مجهر الألياف (حد أدنى للتكبير 200x) قبل كل إدخال
• قم بالتنظيف باستخدام مناديل خالية من الوبر-والأيزوبروبانول من الدرجة الضوئية-إذا كان التلوث مرئيًا
• استخدم منظفات الكاسيت لمنافذ الوحدة الداخلية
• احتفظ بأغطية الغبار في مكانها حتى لحظة الاتصال
• لا تستخدم الهواء المضغوط مطلقًا-فقد يؤدي ذلك إلى نفخ الجزيئات داخل الموصل بدلاً من إبعاده عنه

نحن نقوم بتضمين نطاقات فحص الألياف في مجموعة النشر الموصى بها لهذا السبب بالضبط. يمنع المجهر الذي تبلغ تكلفته 400 دولار الآلاف من عمليات استبدال الوحدات غير الضرورية ووقت استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

 

 

حماية البيئة والتنمية المستدامة: تستحق أن نأخذها على محمل الجد

لا يتسبب التفريغ الكهروستاتيكي دائمًا في فشل فوري. وفي أغلب الأحيان، يؤدي ذلك إلى حدوث ضرر كامن يضعف المكونات ويؤدي إلى الفشل بعد أشهر-من المستحيل إرجاعه إلى خطأ المعالجة الأصلي.

تشير بيانات الصناعة إلى أن ESD يمثل ما بين 12 إلى 15% من عوائد مجال جهاز الإرسال والاستقبال عند عدم اتباع البروتوكولات المناسبة. ومن خلال تنفيذ إجراءات ESD الصحيحة-تثبيت أحزمة المعصم على هيكل المعدات، والأكياس المضادة للكهرباء الساكنة-حتى التثبيت، وتجنب-ظروف الرطوبة المنخفضة-يؤدي ذلك إلى انخفاض هذا الرقم إلى أقل من 2%.

المكونات الضعيفة هي الثنائيات الليزرية والكاشفات الضوئية ودوائر حماية المدخلات الموجودة على الدوائر المتكاملة للسائق. لا يتحمل أي منها التفريغ الساكن بشكل جيد، وغالبًا ما يكون الضرر غير مرئي حتى تفشل الوحدة في الإنتاج بعد أسابيع أو أشهر.

 

 

الأسئلة المتداولة

 

 

قائمة التحقق من الاختيار

قبل تقديم الطلب، قم بتأكيد هذه المعلمات الستة:

• عامل الشكليتطابق مع منافذ المحول الخاصة بك (SFP+، SFP28، QSFP28، QSFP-DD، OSFP)
• سرعةيطابق قدرة المنفذ ومتطلبات الشبكة
• مسافةمغطاة بهامش (لا تحدد حافة الوصول المقدر)
• نوع الأليافيتطابق مع المصنع الحالي (الوضع المتعدد مقابل الوضع الفردي-)
• الطول الموجيمناسب لنوع الألياف (850 نانومتر للوضع المتعدد، 1310 نانومتر/1550 نانومتر للوضع الفردي-)
• توافق التبديلتم التحقق من طرازك وبرامجك الثابتة المحددة

احصل على هذه الأمور بشكل صحيح، وسيكون النشر سهلاً ومباشرًا. افتقد أيًا منها، وأنت تنظر إلى المرتجعات، وإعادة الطلب، وتأخير المشروع.

إذا كنت بحاجة إلى مساعدة في تحديد الوحدات النمطية للنشر،أرسل لنا قائمة المنفذ الخاص بكمع نماذج التبديل والمسافات وأنواع الألياف. سيقوم فريقنا الفني بوضع توصية بناءً على بيانات الاختبار وقاعدة بيانات التوافق الخاصة بنا.