iOptics - Ứng dụng kiểm tra bộ thu phát của EXFO

1. Mở đầu

Cuộc sống của chúng ta đang ngày càng bị ảnh hưởng bởi tốc độ, số lượng và độ tin cậy của thông tin mà chúng ta nhận, truyền và tiêu thụ hàng ngày. Nhiều yếu tố đang góp phần tạo nên hiện tượng này, bao gồm cách mọi người giao tiếp và tương tác, môi trường làm việc ngày nay luôn thay đổi và vô số công cụ hợp tác mà tất cả chúng ta đều sử dụng.Cuộc sống của chúng ta đang ngày càng bị ảnh hưởng bởi tốc độ, số lượng và độ tin cậy của thông tin mà chúng ta nhận, truyền và tiêu thụ hàng ngày. Nhiều yếu tố đang góp phần tạo nên hiện tượng này, bao gồm cách mọi người giao tiếp và tương tác, môi trường làm việc ngày nay luôn thay đổi và vô số công cụ hợp tác mà tất cả chúng ta đều sử dụng.

Điều này dẫn đến các trung tâm dữ liệu và nhà cung cấp dịch vụ trên toàn cầu đang có sự phát triển vượt bậc về truyền thông dữ liệu thông qua cơ sở hạ tầng của họ, những cơ sở hạ tầng này không ngừng phát triển để hỗ trợ nhu cầu lưu lượng hiện tại và tương lai. Sự phát triển của công nghệ được định hình một cách tự nhiên bởi những thách thức vốn có đối với ngành. Do đó, các thiết bị mạng được thiết kế dựa trên các khía cạnh quan trọng, chẳng hạn như kích thước thiết bị, mức tiêu thụ điện năng và chi phí. Một thành phần có ảnh hưởng trực tiếp đến cả ba khía cạnh này là các bộ thu phát được sử dụng trong các thiết bị mạng. Các bộ thu phát này thay đổi dựa trên tốc độ dữ liệu mà chúng truyền và nhận. Các bộ thu phát quang đã phát triển từ SFP thành SFP +, XFP, CFP, CFP2, CFP4, QSFP + và QSFP28. Bảng sau cung cấp mô tả cho từng bộ thu phát và tốc độ chúng hoạt động:

Công nghệ được sử dụng trong mỗi bộ thu phát này rất phức tạp và không ngừng phát triển với sự xuất hiện của các nhà sản xuất mới. Hơn nữa, mỗi bộ thu phát đều có tuổi thọ khác nhau. Các thiết bị này thường được coi là thành phần yếu nhất của các liên kết truyền thông và do đó cần được chú ý đặc biệt. EXFO một lần nữa đóng vai trò dẫn đầu trong việc tìm hiểu nhu cầu của các nhà cung cấp dịch vụ và nhà sản xuất thiết bị mạng (NEM) với việc ra mắt ứng dụng kiểm tra iOptics - được thiết kế để trở thành phương pháp hiệu quả nhất trên thị trường để nhanh chóng xác các bộ thu phát bằng cách sử dụng cấu hình tối thiểu. Các chức năng kiểm tra được điều chỉnh phù hợp với loại bộ thu phát đang được thử nghiệm và các loại đầu nối quang.

2. iOptics nên được sử dụng khi nào và ở đâu?

iOptics—Intelligent Pluggable Optics là ứng dụng kiểm tra được thiết kế như là công cụ đầu tiên sử dụng để đánh giá bất kỳ bộ thu phát nào đang được cài đặt trong phần tử mạng được triển khai trong môi trường thực địa hoặc phòng thí nghiệm và phục vụ cho việc xác nhận hoạt động thích hợp của thiết bị quang học. iOptics nên được sử dụng trong các trường hợp sau:

• Trước khi lắp một bộ thu phát vào một phần tử mạng 
• Trước khi bộ thu phát được sử dụng cho một bài kiểm tra
• Trong các hoạt động khắc phục sự cố (để xác nhận lỗi trong các thiết bị đáng ngờ)

Bài kiểm tra sử dụng tính năng loopback để xác nhận tính liên tục, tính toàn vẹn của tín hiệu thiết bị. Suy hao tín hiệu thích hợp nên được sử dụng để mô phỏng tình trạng mạng và bảo vệ thiết bị quang.

a. Các nhà cung cấp dịch vụ

Các nhà khai thác dịch vụ trên toàn thế giới phải chịu chi phí đáng kể trong quá trình triển khai mạng của họ và có các đội ngũ khác nhau chịu trách nhiệm về các yếu tố khác nhau của cơ sở hạ tầng của họ. Trong trường hợp của các công ty dịch vụ di động, việc lắp đặt các đầu vô tuyến từ xa (RRH) thường cồng kềnh và đòi hỏi một đội lắp đặt rất chuyên môn và tốn kém. Do đó, điều cơ bản là đảm bảo rằng SFP hoặc SFP+ được cài đặt trong RRH là tốt trước khi triển khai RRH. Việc phải cử một nhóm quay trở lại địa điểm là rất tốn kém và có thể tránh được với iOptics, ứng dụng này thực hiện xác minh chính xác cần thiết để đảm bảo rằng thiết bị thu phát có chức năng và hoạt động như mong đợi.

b. Data Centers

Các công ty Web-Scale có rất nhiều cổng trong trung tâm dữ liệu của họ và đang dần triển khai phần cứng được trang bị cổng QSFP28 hoạt động ở 100G. Chất lượng và tuổi thọ của các thiết bị này có liên quan đến sự phát triển của chúng, với các vấn đề liên quan đến shutoff lanes, mức công suất và giao diện đầu vào/đầu ra (I/O) điều khiển thường phát sinh. iOptics cho phép các trung tâm dữ liệu nhanh chóng xác nhận các bộ thu phát quang và đáp ứng các lịch trình triển khai tích cực vốn là một phần của môi trường kinh doanh ngày nay.

c. NEMS (Các nhà sản xuất thiết bị mạng)

NEMS liên tục giới thiệu các tính năng phần cứng và phần mềm mới vào thiết kế của họ. Do đó, các kỹ sư của họ phải đảm bảo rằng tất cả các thiết bị quang học đều đáng tin cậy trong giai đoạn xác minh thiết kế. NEM không có khả năng gây nguy hiểm cho việc xác nhận thiết kế của họ thông qua việc sử dụng một bộ thu phát bị lỗi hoặc không đáng tin cậy, và do đó, hoạt động thích hợp của tất cả các bộ thu phát có thể cắm được là rất quan trọng và phải được xác nhận.

3. iOptics xác thực điều gì?

Ứng dụng iOptics thực hiện một chuỗi kiểm tra được điều chỉnh theo lựa chọn cổng và bộ thu phát được kiểm tra. Trước khi bắt đầu chuỗi kiểm tra, iOptics thực hiện xác thực mô-đun cơ bản bằng cách thu thập thông tin thiết bị chính như nhà cung cấp, loại mô-đun, ID mô-đun, part number và tốc độ (Hình 1). Điều này cho phép người dùng xác nhận trực quan rằng thiết bị mong muốn có trong cổng đã chọn. Việc xác nhận mô-đun cơ bản cũng đánh giá loại kiểm tra mà thiết bị quang được kiểm tra có thể hỗ trợ.

Hộp thoại chi tiết của QSFP

Chuỗi các bài kiểm tra được thực hiện với hai nhiệm vụ sau: giám sát và thực hiện mỗi bài kiểm tra con.

a. Giám sát công suất tiêu thụ

Giám sát mức tiêu thụ điện năng đo dòng điện và công suất được sử dụng bởi thiết bị quang học đã chọn. Việc giám sát này được thực hiện trong toàn bộ thời gian thử nghiệm, sau đó sẽ nhận được kết quả đạt nếu công suất tối đa bằng hoặc nhỏ hơn ngưỡng công suất trong toàn bộ thời gian thử nghiệm.

b. Kiểm tra nhanh giao diện I/O của thiết bị quang

Kiểm tra nhanh giao diện I/O của thiết bị quang xác thực MDIO/I2C và hoạt động của chân phần cứng bằng cách sử dụng một mẫu các lệnh và điều khiển phổ biến được áp dụng cho thiết bị quang đã chọn. Do đó, kết quả được cung cấp bởi thử nghiệm này là sự kết hợp của kiểm tra giao diện MDIO/I2C và kết quả kiểm tra pin trạng thái/điều khiển.

c. Giám sát nhiệt độ

Giám sát nhiệt độ xác định nhiệt độ bên trong của thiết bị quang học tính bằng độ C cho đến khi kết thúc thử nghiệm. Kết quả đạt được nhận được nếu nhiệt độ tối đa bằng hoặc nhỏ hơn ngưỡng nhiệt độ trong toàn bộ thời gian thử nghiệm.

d. Kiểm tra phạm vi mức công suất TX

Thử nghiệm này lấy mẫu mức công suất TX, so sánh với mức công suất TX áp dụng của thiết bị và đưa ra kết quả. Đối với các thiết bị hoạt động với nhiều luồng, mỗi luồng được lấy mẫu và so sánh với dải công suất TX áp dụng. Ngoài ra, thử nghiệm này báo cáo cả mức công suất TX tối thiểu và tối đa (dBm) được thu thập trong thử nghiệm phụ. Kết quả vượt qua nhận được nếu mức công suất TX đo được nằm trong phạm vi công suất TX do nhà sản xuất thiết bị xác định. Kết quả không đạt cho biết rằng bộ thu phát không hoạt động ở phạm vi do nhà sản xuất chỉ định.

e. Kiểm tra tín hiệu RX và dải mức công suất

Loopback được yêu cầu với thử nghiệm này, điều này xác nhận tính có sẵn của tín hiệu RX và lấy mẫu mức công suất quang RX. Thử nghiệm so sánh mức RX thu được với dải công suất RX áp dụng của thiết bị và đưa ra kết quả. Đối với các thiết bị hoạt động với nhiều luồng, mỗi luồng được lấy mẫu và so sánh với dải công suất RX áp dụng. Thử nghiệm này báo cáo cả mức công suất RX tối thiểu và tối đa (dBm). Kết quả vượt qua nhận được nếu mức công suất RX đo được nằm trong dải công suất RX do nhà sản xuất thiết bị xác định.

f. Kiểm tra tỷ lệ lỗi bit (BERT)

Loopback được yêu cầu với thử nghiệm này, để xác nhận hiệu suất lỗi bit của mô-đun quang. Việc xác nhận được thực hiện ở tốc độ / giao thức cao nhất mà thiết bị quang học hỗ trợ. Ngoài ra, việc xác nhận được thực hiện có và không có tạo ra độ lệch tần số ở các ranh giới giao thức tương ứng. Người dùng có thể cấu hình thời gian của bài kiểm tra và kết quả đạt được sẽ được chỉ định cho bài kiểm tra nếu các điều kiện sau được đáp ứng:

• Không mất tín hiệu
• Không mất mẫu
• Tỷ lệ lỗi bit ≤ Ngưỡng BER

Đối với các thiết bị hoạt động trên nhiều luồng, nếu bất kỳ luồng nào gặp sự cố, điều này sẽ dẫn đến kết quả không đạt.

g. Skew test

Thử nghiệm này chỉ được thực hiện để xác nhận các thiết bị quang CFP, CFP2, CFP4, QSFP + và QSFP28. Loopback được yêu cầu với thử nghiệm này, đo độ lệch liên quan đến mỗi luồng của lớp con mã hóa vật lý (PCS). iOptics tự động thiết lập kiểm tra OTN BERT hoặc EtherBERT dựa trên tỷ lệ cao nhất mà thiết bị hỗ trợ. Ngưỡng lệch cũng được iOptics tự động định cấu hình dựa trên tỷ lệ/giao thức được sử dụng. Kết quả đạt được chỉ định cho bài kiểm tra khi độ lệch đo được cao nhất bằng hoặc nhỏ hơn ngưỡng lệch. Trong trường hợp có kết quả không thành công trong khi thực hiện bất kỳ thử nghiệm phụ nào, thử nghiệm bị hủy bỏ và lỗi được thông báo để báo hiệu rằng thiết bị thu phát bị lỗi không được sử dụng.

4. Trình tự kiểm tra trong iOptics

Khi cấu hình đã hoàn tất, người dùng có thể bắt đầu kiểm tra, trang này sẽ hiển thị trang Summary chứa các kết quả chính và các phân tích liên quan đến từng giai đoạn trong trình tự thử nghiệm, cũng như các nhiệm vụ giám sát liên quan đến từng giai đoạn. Trạng thái tiến độ được cung cấp cho mỗi bài kiểm tra. Điều đáng chú ý là một số bài kiểm tra được thực hiện khá nhanh chóng.

Trang Summary bao gồm các phần sau:

› Thời gian bắt đầu kiểm tra

› Trình tự các bài kiểm tra phụ

› Tổng quát (cho mỗi bài kiểm tra phụ)

›  Bản tóm tắt

›  Thông báo tiến độ

› Kiểm tra nhanh giao diện I/O

› MDIO hoặc I2C đạt/không đạt

› Kiểm soát/trạng thái pin đạt/không đạt

› Kiểm tra công suất quang TX

› Giá trị công suất tối thiểu/tối đa với trạng thái màu (xanh lá cây hoặc đỏ) cho biết giá trị nằm trong hay ngoài phạm vi

› Kiểm tra công suất quang RX

› Giá trị công suất tối thiểu/tối đa với trạng thái màu (xanh lá cây hoặc đỏ) cho biết giá trị nằm trong hay ngoài phạm vi

› Kiểm tra tỷ lệ lỗi bit

› Số lỗi bit, LOS hoặc pattern loss

› Trạng thái chỉ báo màu xanh lá cây xuất hiện nếu số lỗi bit bằng hoặc nhỏ hơn ngưỡng lỗi bit

› Trạng thái chỉ báo màu đỏ xuất hiện nếu số lỗi bit lớn hơn ngưỡng lỗi bit

› Kiểm tra độ lệch

› Độ lệch tối đa (bất kỳ luồng nào) hoặc báo LOS

› Trạng thái chỉ báo màu xanh lá cây xuất hiện nếu độ lệch tối đa bằng hoặc nhỏ hơn ngưỡng

› Trạng thái chỉ báo màu đỏ xuất hiện nếu độ lệch tốiđa lớn hơn ngưỡng

› Giám sát

› Công suất (W)

     › Báo vùng đạt/không đạt (vùng màu xanh lá cây so với màu đỏ)

› Công suất (hiện tại/tối đa)

› Dòng điện (hiện tại/tối đa)

› Biểu tượng kết quả đạt/không đạt (power only)

› Nhiệt độ (˚C)

     › Báo vùng đạt/không đạt (vùng màu xanh lá cây so với màu đỏ)

› Nhiệt độ (hiện tại/tối đa)

› Biểu tượng kết quả đạt/không đạt

Trình tự kiểm tra của iOptics

5. Kết luận

Tóm lại, điều quan trọng là tất cả thiết bị quang hoạt động từ 100M đến 100G phải được xác nhận, bất kể chúng được sử dụng trong trường hợp nào. Kết nối quang tốc độ cao có giá trị lớn các công ty không thể lãng phí thời gian và tài nguyên khi ngừng dịch vụ và tốn kém chi phí truy cập vào các trang web bị lỗi. iOptics mang lại vô số lợi ích cho NEM và các nhà cung cấp dịch vụ, bao gồm:

› Kiểm tra nhanh chóng các bộ thu phát cho mạng 100G thế hệ tiếp theo

› Phân tích các giao diện quang với biểu thị đạt/không đạt nhanh chóng

› Hỗ trợ quang học tốc độ cao (CFP/CFP2/CFP4 và QSFP+/QSFP28), cũng như các bộ thu phát hoạt động ở tốc độ thấp hơn (SFP và SFP+)

Tìm hiểu thêm về iOptics