“Bộ thu phát quang trên -100G” dễ khiến người ta nghĩ rằng chỉ cần tăng tốc độ của một hộp 100M nhỏ. Trên thực tế, khi chuyển sang các kết nối tốc độ cao như 200G và 400G, khách hàng thường phải xem xét một mô-đun quang cắm rút tốc độ cao trên bộ chuyển mạch, cùng với cổng thiết bị chủ, hệ thống cáp, khả năng tản nhiệt và các cơ chế sửa lỗi. Các đối tượng lựa chọn khác nhau đòi hỏi phương pháp xác minh khác nhau. Bài viết này giải thích vì sao bộ thu phát quang tốc độ cao khó triển khai và những điều kiện nào không được bỏ qua khi mua sắm và nghiệm thu.
Tốc độ cao hơn không đơn giản là làm laser sáng hơn
Trước tiên, mô-đun nhận tín hiệu điện tốc độ cao do thiết bị chủ gửi đến, sau đó thông qua xử lý và mạch điều khiển để đưa thông tin lên tín hiệu quang. Bộ tách sóng ở đầu xa chuyển ánh sáng nhận được thành tín hiệu điện, rồi mạch thu khôi phục dữ liệu. Tăng tốc độ đồng nghĩa với việc phải phân biệt nhiều thông tin hơn trong thời gian ngắn hơn, đồng thời biên dung sai đối với nhiễu, méo dạng sóng, sai lệch xung nhịp và thiết kế nhiệt trở nên hẹp hơn. Chỉ tăng công suất phát không thể giải quyết những vấn đề này, thậm chí có thể làm quá tải bộ thu ở đầu xa.
Tốc độ tổng có thể được tạo thành từ nhiều kênh cùng hoạt động. Ví dụ, một giải pháp 400G nhất định sử dụng bốn kênh phía đường truyền, mỗi kênh có tốc độ danh định 100G, nhưng điều này không có nghĩa là mọi mô-đun 400G bên trong đều chỉ có bốn làn, cũng không có nghĩa là các kênh này nhất thiết tương ứng với bốn sợi quang bên ngoài. Các kênh điện phía thiết bị chủ và các kênh quang phía đường truyền có thể được tổ chức khác nhau, vì vậy cần kiểm tra đầy đủ tiêu chuẩn của mô-đun; không thể đánh giá chỉ dựa trên tên kiểu vỏ.
Vì sao PAM4 nâng cao hiệu suất nhưng cũng nhạy với nhiễu hơn
Tín hiệu NRZ truyền thống sử dụng hai mức cao và thấp để biểu diễn thông tin, mỗi ký hiệu đại diện cho một bit. PAM4 sử dụng bốn mức biên độ và một ký hiệu có thể biểu diễn hai bit thông tin; ở cùng tốc độ ký hiệu, cách này làm tăng lượng thông tin được mang trên mỗi ký hiệu. Tuy nhiên, khoảng cách giữa bốn mức nhỏ hơn và mạch thu phải phân biệt nhiều ranh giới hơn, nên cùng một mức nhiễu hoặc méo dạng sẽ dễ gây ra quyết định sai hơn.
Điều này không có nghĩa là PAM4 nhất thiết “không đáng tin cậy”, mà hoạt động tin cậy phụ thuộc vào thiết kế liên kết hoàn chỉnh. Độ tuyến tính của mạch điều khiển, mạch tách sóng và khuếch đại, xử lý cân bằng, khôi phục xung nhịp và cấu hình sửa lỗi đều có thể ảnh hưởng đến kết quả. Các mức tín hiệu và chùm sáng trong hình là minh họa giản lược để dễ hiểu hơn; chúng không thể hiện biểu đồ mắt thực tế hay giá trị đo, và không thể dựa vào hình để khẳng định tỷ lệ lỗi bit của một mẫu cụ thể.
Cân bằng, khôi phục xung nhịp và FEC lần lượt xử lý những gì
Có thể hiểu cân bằng là bù méo dạng sóng do kênh gây ra, chứ không phải “xóa sạch” mọi nhiễu. Khôi phục xung nhịp và dữ liệu, thường viết là CDR, giúp bộ thu xác định thời điểm lấy mẫu phù hợp; nếu thời điểm này bị lệch, dữ liệu vốn có thể nhận biết cũng có thể bị đọc sai. Vị trí cụ thể và cách kết hợp các chức năng này thay đổi theo kiến trúc thiết bị chủ và mô-đun, vì vậy không thể coi sơ đồ minh họa là sơ đồ mạch của mọi sản phẩm.
Sửa lỗi tiến, viết tắt là FEC, là cơ chế trong đó phía phát bổ sung thông tin dư thừa theo quy định, còn phía thu phát hiện và sửa lỗi trong một phạm vi nhất định theo các quy tắc tương ứng. Đây không phải sự bảo đảm rằng liên lạc vẫn có thể duy trì khi lỗi tăng không giới hạn. Một số giải pháp mô-đun tốc độ cao yêu cầu thiết bị chủ bật FEC tương ứng, đồng thời chế độ ở hai đầu và phạm vi hỗ trợ của thiết bị phải phù hợp; không thể chỉ thấy mô-đun ghi 400G rồi tắt sửa lỗi để theo đuổi cái gọi là độ trễ thấp. Khi khả năng sửa lỗi đã cạn, lỗi không thể sửa vẫn sẽ xảy ra.
Không thể tùy ý thay thế quang song song, WDM và kết nối chia cổng cho nhau
Một số giải pháp quang song song đặt mỗi kênh trên một lõi sợi quang riêng, đòi hỏi đầu nối nhiều sợi tương ứng và cực tính chính xác; các giải pháp WDM ghép các bước sóng khác nhau vào cùng lõi sợi theo cùng hướng truyền, và dạng kết nối bên ngoài thường dùng lại khác. Lấy 400G làm ví dụ, các tên như DR4 và FR4 biểu thị các điều kiện đường truyền khác nhau, không thể kết nối trực tiếp chỉ vì tốc độ tổng giống nhau. Khoảng cách truyền, loại sợi quang, cách tổ chức bước sóng và đầu nối đều phải phù hợp hoặc được xác nhận theo một phương án tương tác rõ ràng.
Kết nối chia cổng tách một cổng tốc độ cao của thiết bị chủ thành nhiều cổng tốc độ thấp hơn để sử dụng, và điều này không có nghĩa là một mô-đun quang thông thường đương nhiên hỗ trợ kết nối một-nhiều. Thiết bị chủ có hỗ trợ chia cổng hay không, hỗ trợ chế độ nào và mô-đun cùng cáp có phối hợp được hay không là những điều kiện phải đồng thời được đáp ứng. Nếu khách hàng muốn kết nối điểm-điểm, trước tiên cần bảo đảm toàn bộ chế độ ở hai đầu phù hợp với nhau; nếu muốn chia cổng, cần ghi rõ số lượng cổng đích và tốc độ vào yêu cầu, thay vì chỉ mua một linh kiện “tương thích với 400G”.
Nhiệt độ và nguồn điện là điều kiện của liên kết, không phải yếu tố phụ mang tính trang trí
Các mạch xử lý và linh kiện quang của mô-đun tốc độ cao tiêu thụ điện năng và sinh nhiệt. Công suất mô-đun mà cổng bộ chuyển mạch cho phép, bộ tản nhiệt và hướng luồng khí, mật độ các cổng liền kề và nhiệt độ môi trường cùng ảnh hưởng đến khả năng hoạt động liên tục. Nhiệt độ định mức của phòng thiết bị không bằng nhiệt độ bên trong mô-đun; khi hỗ trợ đọc nhiệt độ, cần đánh giá số đọc cùng với các ngưỡng trong tài liệu hướng dẫn. Không thể mặc định thiết bị phù hợp với hiện trường công nghiệp nhiệt độ cao chỉ vì có vỏ kim loại hoặc bộ tản nhiệt.
Các mẫu bộ thu phát quang Ethernet thông thường trên trang web chính thức của Feichang Technology không thể được dùng trực tiếp làm bằng chứng về khả năng 200G hoặc 400G. Tài liệu này chưa xác minh các mẫu Feichang Technology tương ứng có tốc độ trên -100G, vì vậy bài viết không cam kết Feichang Technology có một mô-đun tốc độ cao cụ thể, chứng nhận cụ thể hay khả năng tương thích giữa các thương hiệu. Nếu dự án cần cấp tốc độ này, cần cung cấp mẫu thiết bị chủ, tiêu chuẩn cổng và điều kiện đường truyền, sau đó xác nhận phương án cung cấp dựa trên thông tin sản phẩm có thể kiểm chứng.
Nghiệm thu không nên chỉ dừng ở “đèn sáng và ping được”
Hồ sơ nghiệm thu cần bao gồm mã linh kiện đầy đủ của thiết bị chủ và mô-đun, phiên bản phần mềm, tốc độ cổng, chế độ chia cổng, cấu hình FEC, loại cáp và cực tính. Sau khi bật nguồn, xác nhận liên kết đã được thiết lập, rồi kiểm tra nhiệt độ và công suất quang qua chẩn đoán, lỗi cổng và các thống kê sửa lỗi sẵn có. Không mất gói sau sửa lỗi không có nghĩa là có thể bỏ qua việc lỗi trước sửa lỗi liên tục tăng; cũng không thể so sánh trực tiếp quy ước đếm của các thiết bị khác nhau để xếp hạng ưu nhược điểm giữa chúng.
Thực hiện thử nghiệm dịch vụ hai chiều liên tục dưới tải quy định, ghi lại việc thiết lập lại liên kết nhiều lần, mức tăng nhiệt độ và biến động lỗi. Khi thay linh kiện để xử lý sự cố, mỗi lần chỉ thay đổi một điều kiện; trước tiên kiểm tra sự phù hợp giữa các thành phần, mặt đầu nối và lõi sợi quang, sau đó kiểm tra khả năng hỗ trợ của thiết bị và điều kiện nhiệt. Chỉ những kết luận thu được theo cách này mới có thể dùng cho bàn giao và bảo trì, thay vì dựa vào một lần liên lạc thành công ngẫu nhiên.
Ghi chú về tài liệu: Các hình minh họa là sơ đồ cơ chế chung, không phải ảnh thực tế, hình tháo rời hay báo cáo thử nghiệm của các mô-đun cụ thể. Tham khảo Bảng dữ liệu mô-đun Cisco 400G để biết các loại đường truyền và điều kiện của thiết bị chủ; các dự án cụ thể phải căn cứ vào thông tin mẫu thực tế và danh sách hỗ trợ.
Được dịch từ bài viết kỹ thuật tiếng Trung. Nguồn xuất bản lần đầu: 2025-02-12. Nguồn sửa đổi lần cuối: 2026-10-13T14:18:10+08:00. Đọc nguồn tiếng Trung
