Температура и напряжение питания

Температура и Vcc — два монитора DDM, которые пропускают, пока модуль, который «был в порядке», не начинает флапать каждый день после обеда или партия не умирает на год раньше. Температура управляет старением лазера, длиной волны, током смещения и чувствительностью приёмника; напряжение решает, работает ли электроника модуля вообще. Здесь — что значат эти два числа, что их меняет, что они меняют в ответ и что с ними делать.

Температура

Что измеряется

Датчик стоит на плате модуля или внутри контроллера — не на кристалле лазера. Он показывает на несколько градусов выше корпуса и много ниже перехода лазера. Рейтинги температуры корпуса в даташитах относятся к оболочке; значение DDM следует за ней со смещением.

Класс	Температура корпуса	Где
Коммерческий (C-temp)	0 … +70 °C	большая часть дата-центровой и корпоративной оптики
Расширенный (E-temp)	−5 … +70 или −10 … +80 °C	многие дальнобойные и PON-модули
Индустриальный (I-temp)	−40 … +85 °C	улица, базовые станции, промышленные коммутаторы

Типичные показания: 20–35 °C на столе, 25–55 °C в заполненном коммутаторе, 60–70 °C в плотной панели 1U с плохим обдувом или с медным соседом 10GBASE-T.

Что меняет температура

Эффект	Величина	Следствие
Длина волны лазера	DFB ≈ 0,08–0,1 нм/°C; VCSEL ≈ 0,06 нм/°C; FP ≈ 0,3–0,5 нм/°C с перескоками мод	CWDM (сетка 20 нм, фильтр ±6,5 нм) терпит неохлаждаемый DFB в 0–70 °C; DWDM (сетка 0,8 нм) — нет, отсюда лазеры с TEC (Диапазоны длин волн)
Пороговый ток и смещение	≈ +1 %/°C у DFB	APC поднимает ток; см. Ток смещения и старение лазера
Мощность при фиксированном токе	падает с температурой	скрыто APC до предела драйвера
Чувствительность приёмника	ухудшается на 0,5–1 дБ от 25 °C к 70 °C; усиление APD сильно зависит от температуры (компенсируется внутри)	маргинальные линии отказывают в жаркие дни
Срок жизни лазера	примерно вдвое короче на каждые +10 °C (Аррениус)	модуль при 65 °C стареет примерно в четыре раза быстрее, чем при 45 °C
Точность DDM	калибровка держится в рабочем диапазоне; вне его показания уходят	у границ доверяйте меньше
Поведение модуля при верхней аварии	флаги, затем по вендору: троттлинг, гашение Tx или ничего; хосты могут отключить порт	Питание и тепло

Откуда тепло

Собственное рассеяние модуля: от 0,8 Вт (SFP+ SR) до 15–20 Вт (800G, когерентный ZR).
Соседи в плотной панели — самая горячая клетка обычно средняя.
Несовпадение направления обдува (шасси спереди-назад с модулями сзади-вперёд), забитые фильтры, отсутствующие заглушки и пустые клетки без пылезащитных колпачков.
Медный SFP+ (10GBASE-T) на 2,5–4 Вт в клетке, рассчитанной на 1,5 Вт, греет себя и обоих соседей.
Корпус: PON-стик внутри домашнего маршрутизатора или модуль в герметичном уличном ящике работает на 15–25 °C выше окружающей среды.

Пороги

Типичные заводские пороги коммерческого модуля: верхняя авария 75–80 °C, верхнее предупреждение 70 °C, нижнее предупреждение −5 … 0 °C, нижняя авария −10 … −5 °C. Модуль, живущий при 68 °C, не «в порядке, потому что нет аварии» — он на краю рейтинга с четверть срока службы (Пороги и аварии).

Охлаждаемые лазеры: температура лазера и ток TEC

DWDM, многие ER/ZR и 100G LR4 несут термоэлектрический охладитель. Его описывают два необязательных монитора: температура лазера (уставка, обычно 25–45 °C, удерживаемая с точностью ±0,1–0,5 °C) и ток TEC (знаковый: положительный = охлаждение, отрицательный = нагрев, в процентах от максимума или мА). TEC около 100 % означает, что модуль борется со средой и длина волны вот-вот уйдёт из фильтра; температура лазера, которая больше не держит уставку, означает отказ TEC (Перестраиваемые трансиверы).

Напряжение питания

Что измеряется

Vcc измеряется внутри модуля, после разъёма, ограничителя пускового тока и фильтра — обычно на 50–150 мВ ниже шины хоста. Спецификация: 3,3 В ± 5 % (3,135–3,465 В). Типичные пороги: нижняя авария 2,9–3,0 В, нижнее предупреждение 3,1 В, верхнее предупреждение 3,5 В, верхняя авария 3,6 В.

Что говорит напряжение

Показание	Смысл
3,20–3,40 В, стабильно	норма
3,10–3,20 В	шина хоста слаба или порт нагружен (мощный модуль, много соседей); следить под полным трафиком
< 3,1 В или падает под нагрузкой	просадка: сбросы, всплески LOS, Tx fault, циклы «модуль не определяется»; проблема питания хоста, не оптики
> 3,47 В	неисправность регулятора хоста; может сократить жизнь модуля
0,00 В или 6,55 В	ошибка калибровки или чтения, не физика (Точность и ограничения)
Несколько модулей на одной карте все низкие	шина 3,3 В карты или её разъём; типично после добавления мощных модулей на старую линейную карту

Vcc редко объясняет медленную деградацию, но часто объясняет прерывистые отказы, следующие за нагрузкой трафика или вставкой модуля в другом месте той же карты. Это и первое, что проверять на столе у «мёртвого» модуля: программатор или колыбель, не способные дать класс мощности модуля, показывают это как низкий Vcc или сбросы модуля во время чтения (Ошибки чтения и записи EEPROM).

Чек-лист

Читайте температуру и Vcc вместе с оптическими значениями; ведите журнал.
Сравнивайте температуру с соседними модулями — один горячий модуль в холодном ряду — его собственная проблема (класс мощности, неисправность); горячий ряд — обдув.
Сопоставляйте флапы со временем суток и трендами температуры.
У охлаждаемых модулей следите за током TEC и температурой лазера, а не только корпуса.
Сопоставляйте просадки Vcc с пиками трафика и вставкой других модулей.
Держите модули ниже 60 °C, где можете, — это самое дешёвое продление жизни.

В CodingBox

DDM показывает температуру и Vcc относительно собственных порогов модуля и ведёт их журнал; необязательные мониторы температуры лазера и тока TEC появляются у модулей, которые их реализуют. Пороги редактируемы в редакторе EEPROM — ужесточить температурное предупреждение до уровня, которого ваша среда не должна достигать, — законное применение.