تتطلب أجهزة إرسال واستقبال الوحدة الضوئية المعايرة

 

لماذا تعد المعايرة مهمة أكثر مما تعتقد

 

لقد رأيت مهندسين يتخطون خطوات المعايرة تحت ضغط الإنتاج. فكرة سيئة. قد تعمل الوحدة بشكل جيد على منضدة الاختبار في درجة حرارة الغرفة، حيث تبدو سليمة تمامًا. ثم يشحن. يتم تركيبه في حامل مركز البيانات حيث تتأرجح درجات الحرارة المحيطة بين 15 درجة و45 درجة اعتمادًا على حمل التبريد. وذلك عندما تبدأ المشاكل.

الشيء عنهأجهزة الإرسال والاستقبال الضوئيةهو أن الثنائيات الليزرية الخاصة بهم مخلوقات حساسة بشكل ملحوظ. العلاقة بين تيار الانحياز وطاقة الخرج ليست خطية عبر نطاقات درجات الحرارة-فهي تتغير وتنحرف وتتطلب التعويض. بدون معايرة المصنع المناسبة، لن يكون لدى دائرة التحكم التلقائي في الطاقة أي فكرة عن مكان نقطة التشغيل المثالية فعليًا. ينتهي الأمر بمجموعة TOSA (مجموعة الإرسال الضوئية الفرعية-) بالعمل إما ساخنة جدًا، أو تدهورًا سريعًا، أو باردة جدًا، مما يؤدي إلى إنتاج طاقة إخراج غير كافية لميزانية الارتباط.

تمثل معايرة حساسية جهاز الاستقبال تحدياتها الخاصة. تختلف استجابة الكاشف الضوئي بين الوحدات-وأحيانًا بشكل كبير-بسبب تفاوتات التصنيع في عملية النمو الفوقي. قد تحتاج الوحدة إلى 0.85 أمبير/وات لتصل إلى المواصفات بينما تتطلب جارتها على خط الإنتاج 0.92 أمبير/وات. جداول البحث العامة ببساطة لا تكفي.

 

اختبار مخطط العين

 

أي شخص عمل في اختبار أجهزة الإرسال والاستقبال يعرف أن مخطط العين هو كل شيء. أو على الأقل، يبدو الأمر كذلك أثناء التصفيات. تحدد معايير MSA القناع-وهو في الأساس منطقة محظورة على شكل مسدس أو معين-لا يمكن لآثار الإشارة الدخول إليها. إذا لامس الشكل الموجي الخاص بك هذا القناع، فستفشل الوحدة. فترة. لا تفاوض.

ما يحدث فعليًا أثناء معايرة مخطط العين هو أكثر دقة مما يقترحه ثنائي النجاح/الفشل. يقوم الفني-أو برنامج المعايرة الآلي-بضبط تيار التعديل ونقطة التحيز بشكل متكرر، ومراقبة كيفية فتح العين أو إغلاقها مع كل تغيير في المعلمة. العين الأوسع تعني إشارة أفضل-إلى-هامش الضوضاء. مساحة أكبر للمتلقي للتمييز بين الأصفار المنطقية والأصفار. يجب أن تكون نقطة التقاطع عند 50%، مما يشير إلى الوقت المتساوي المستغرق في كل حالة منطقية.

يتراكم غضب. هذا هو الجزء السيئ. حتى الشكوك الصغيرة في التوقيت تتراكم عبر الرابط، مما يؤدي إلى تآكل فتحة العين الثمينة حتى يكاد لا يتبقى أي شيء عند جهاز الاستقبال. تلتقط المعايرة الوحدات ذات الارتعاش الداخلي المفرط قبل أن تصبح مشكلة لشخص آخر.

 

درجة حرارة ركوب الدراجات

 

معايرة DDM وما تعنيه الأرقام فعليًا

 

أحدثت مواصفات SFF-8472 ثورة في مراقبة أجهزة الإرسال والاستقبال من خلال تحديد خرائط الذاكرة القياسية للبيانات التشخيصية. يمكن الوصول إلى درجة الحرارة، وجهد الإمداد، وتيار انحياز الليزر، وطاقة TX، وطاقة RX من خلال واجهة I²C بسيطة في العنوان A2h. ولكن إليك ما لم تؤكده المواصفات بشكل كافٍ: هذه القراءات دقيقة تمامًا مثل معايرة المصنع التي أنتجت معاملات التحويل.

تقوم الوحدات المعايرة داخليًا بتخزين قيم ADC الأولية وتطبيق عوامل القياس الثابتة. تبدو الصيغة واضحة: Calibrated_Value=الميل × Raw_ADC + الإزاحة. ومع ذلك، فإن تحديد قيم الميل والإزاحة يتطلب معدات قياس يمكن تتبعها-ومقاييس طاقة بصرية معايرة، ومصادر تيار دقيقة، وغرف يتم التحكم في درجة حرارتها-. أخبرني أحد المصنعين أن محطة المعايرة الخاصة بهم وحدها تكلف أكثر من الراتب السنوي للفني الذي يقوم بتشغيلها. أنا أصدقهم.

تدفع الوحدات التي تمت معايرتها خارجيًا هذا التعقيد إلى المضيف، حيث تقوم بتخزين معاملات متعددة الحدود لتركيب منحنى أكثر تعقيدًا. تتحسن الدقة، لكن العبء الحسابي يتحسن أيضًا. تتعامل معظم محولات الشبكة مع الأمر بشكل جيد هذه الأيام. المعدات القديمة تكافح في بعض الأحيان.

المعنى العملي لمسؤولي الشبكة: عندما يبلغ نظام المراقبة الخاص بك عن طاقة TX عند -3.2 ديسيبل ميلي واط، فإن هذا الرقم يعتمد كليًا على جودة معايرة الوحدة المعنية. غالبًا ما تُظهر أجهزة الإرسال والاستقبال الرخيصة اختلافًا بمقدار ± 1.5 ديسيبل عن الطاقة الفعلية. الوحدات المتميزة تحمل ±0.5 ديسيبل. يهم كثيرًا عند استكشاف أخطاء رابط هامشي وإصلاحه.

 

معايرة الطول الموجي لتطبيقات DWDM

 

يؤدي تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف إلى تغيير كل شيء يتعلق بمتطلبات المعايرة. فجأة لم تعد تتعامل مع تفاوتات ± 50 نانومتر مقبولة في وحدات SR/LR ذات الوضع الفردي -. تعمل قنوات DWDM على شبكات الاتحاد الدولي للاتصالات بتردد 100 جيجا هرتز أو حتى 50 جيجا هرتز. عند 1550 نانومتر، يُترجم ذلك إلى مسافة 0.8 نانومتر تقريبًا. تفتقد الطول الموجي المستهدف بأكثر من ±0.1 نانومتر، مما يؤدي إلى تداخل القنوات المجاورة، مما يؤدي إلى إنشاء تداخل ينتشر عبر النظام بأكمله.

تضيف أجهزة الإرسال والاستقبال القابلة للضبط طبقة أخرى من التعقيد. يجب أن تأخذ المعايرة في الاعتبار تغيرات الطاقة المعتمدة على الطول الموجي-عبر نطاق الضبط. قد تنتج الوحدة -1 ديسيبل ميلي واط عند 1530 نانومتر ولكن فقط -2.5 ديسيبل ميلي واط عند 1565 نانومتر. تتطلب جداول البحث الداخلية التي تعوض هذا السلوك التوصيف عند نقاط طول موجية متعددة أثناء التصنيع.

لقد فقدت عدد مشكلات نشر DWDM التي تعود إلى معايرة الطول الموجي غير الكافي. دائمًا ما تكون الأعراض مربكة في البداية-الأخطاء المتقطعة، والارتفاعات غير المبررة في معدل الخطأ في البتات (BER)، والسلوك المعتمد على درجة الحرارة-الذي يختفي عند إعادة الوحدة إلى المختبر للاختبار.

 

 

سؤال التحيز الحالي

يستحق تيار تحيز الليزر اهتمامًا خاصًا. إنها المعلمة الأكثر دلالة على صحة الوحدة مع مرور الوقت. تبدأ الوحدة التي تمت معايرتها بشكل صحيح الحياة بتيار متحيز أقل بكثير من عتبة الإنذار، مما يترك مجالًا للزيادة الحتمية مع تقدم عمر الليزر. كفاءة الكم تتحلل. تعوض حلقة APC عن طريق دفع المزيد من التيار عبر الصمام الثنائي. في النهاية، يصل التيار المتحيز إلى -عتبة التحذير-الأعلى لإشارتك لطلب بديل قبل تعطل الارتباط.

وبدون معايرة دقيقة، تختفي هذه القدرة التنبؤية. قد يقرأ تيار التحيز المُبلغ عنه 35 مللي أمبير عندما يكون التيار الفعلي 42 مللي أمبير. لن ترى التحذير في الوقت المناسب.

 

واقع الإنتاج

 

تقوم مصانع أجهزة الإرسال والاستقبال الحديثة بمعايرة آلاف الوحدات يوميًا. تتعامل الأتمتة مع معظمها-المعالجات الآلية التي تقوم بتوصيل الوحدات إلى لوحات الاختبار، وخوارزميات البرامج التي تعمل على تحسين المعلمات، وقرارات النجاح/الفشل التلقائية بناءً على أقنعة توافق MSA. يحدث التدخل البشري بشكل أساسي عندما يحدث خطأ ما أو عندما يدخل منتج جديد على الخط.

يتم إنشاء محطة المعايرة نفسها عادةً حول جهاز استقبال مرجعي ذي خصائص معروفة، ومرسمة ذبذبات ذات نطاق ترددي عالٍ- قادرة على تحليل مخطط العين، وBERT (اختبار معدل الخطأ في البت) لقياسات الحساسية، ومحلل طيف بصري للتحقق من الطول الموجي. تعمل أنظمة التأثير على درجة الحرارة على نفخ الهواء الذي يتم التحكم فيه بدقة عبر الوحدات أثناء الاختبار البارامتري. لم يتبق شيء للظروف المحيطة.

تختلف معدلات العائد بشكل كبير اعتمادًا على مدى تعقيد المنتج. قد تحقق وحدات 1G SFP البسيطة نسبة 95%+ أول-نجاح في المعايرة. وحدات QSFP - عالية السرعة 400 جيجا بايت - DD مع تعديل PAM4؟ لقد سمعت أرقامًا تقترب من 70% لبعض التصميمات، على الرغم من أن المصنعين يحرسون هذه الأرقام بعناية. تتم إعادة صياغة الوحدات الفاشلة-إعادة-وصلات اللحام، واستبدال المكونات المشتبه بها-أو إلغاؤها بالكامل إذا كان الخلل أساسيًا.

يدفع ضغط التكلفة بعض البائعين إلى تقليل التكاليف. نقاط درجة حرارة أقل أثناء المعايرة. معايير قبول أكثر مرونة. أوقات دورة أسرع. لا تزال الوحدات تعمل من الناحية الفنية. إنهم لا يؤدون أداءً جيدًا على الهوامش، ويفشلون عاجلاً تحت الضغط.

 

 

ماذا يعني هذا بالنسبة للمشتريات

 

عند تقييم موردي أجهزة الإرسال والاستقبال، يجب أن تأخذ ممارسات المعايرة في الاعتبار عند اتخاذ القرار-ولكنها نادرًا ما تظهر في أوراق البيانات. اسأل عن إمكانية تتبع معدات المعايرة الخاصة بهم. طلب معلومات حول نقاط درجة الحرارة المستخدمة أثناء التوصيف. اكتشف ما إذا كانوا يقومون بإجراء اختبار بنسبة 100% أو يعتمدون على أخذ العينات. تكشف الإجابات عن جودة الوحدة أكثر مما تكشفه مواصفات التسويق على الإطلاق.

تحتل أجهزة الإرسال والاستقبال المتوافقة مع الطرف الثالث مساحة مثيرة للاهتمام هنا. تستثمر بعض الشركات المصنعة بكثافة في البنية التحتية للمعايرة، وتنتج وحدات تتطابق مع جودة OEM أو تتجاوزها. الآخرين... لا. السعر وحده لن يخبرك ما هو. إن الأداء على مدى درجات الحرارة والموثوقية-على المدى الطويل هما العاملان المميزان الحقيقيان، وكلاهما يرتبط بشكل مباشر بجودة المعايرة أثناء التصنيع.

الحقيقة الأساسية تظل دون تغيير: جهاز الإرسال والاستقبال البصري يكون جيدًا بقدر معايرته. إن فيزياء الأجهزة الضوئية تتطلب ذلك. تبعيات درجة الحرارة تتطلب ذلك. يتطلب الامتثال لـ MSA ذلك. أي شخص يخبرك بأن المعايرة أمر اختياري، إما أنه لا يفهم التكنولوجيا أو لا يهتم بوقت تشغيل شبكتك. لا شيء مقبول.