Temperatur und Versorgungsspannung

Temperatur und Vcc sind die beiden DDM-Monitore, die man übergeht — bis ein Modul, das „in Ordnung war“, jeden Nachmittag flattert, oder eine Charge ein Jahr zu früh stirbt. Temperatur treibt Laseralterung, Wellenlänge, Bias und Empfängerempfindlichkeit; Spannung entscheidet, ob die Elektronik des Moduls überhaupt funktioniert. Diese Seite erklärt, was die beiden Werte bedeuten, was sie verändert, was sie ihrerseits verändern, und was damit zu tun ist.

Temperatur

Was gemessen wird

Der Sensor sitzt auf der Modul-Platine oder im Controller — nicht auf dem Laserchip. Er zeigt einige Grad über dem Gehäuse und deutlich unter dem Laser-Übergang. Angaben zur Gehäusetemperatur im Datenblatt beziehen sich auf das Gehäuse; der DDM-Wert folgt ihr mit einem Offset.

Klasse	Gehäusetemperatur	Wo
Commercial (C-temp)	0 … +70 °C	die meisten Rechenzentrums- und Enterprise-Optiken
Extended (E-temp)	−5 … +70 oder −10 … +80 °C	viele Module für große Reichweite und PON
Industrial (I-temp)	−40 … +85 °C	Außenbereich, Mobilfunkstandorte, Industrie-Switches

Typische Messwerte: 20–35 °C auf der Werkbank, 25–55 °C in einem bestückten Switch, 60–70 °C in einer dichten 1U-Frontplatte mit schlechter Luftführung oder mit einem 10GBASE-T-Kupfernachbarn.

Was die Temperatur verändert

Effekt	Größenordnung	Folge
Laserwellenlänge	DFB ≈ 0,08–0,1 nm/°C; VCSEL ≈ 0,06 nm/°C; FP ≈ 0,3–0,5 nm/°C mit Modensprüngen	CWDM (20-nm-Raster, ±6,5-nm-Filter) verträgt einen ungekühlten DFB über 0–70 °C; DWDM (0,8-nm-Raster) nicht — daher TEC-gekühlte Laser (Wellenlängenbänder)
Schwellstrom und Bias-Strom	≈ +1 %/°C bei DFB	APC erhöht den Bias; siehe Tx-Bias & Laseralterung
Ausgangsleistung bei festem Strom	sinkt mit der Temperatur	von der APC verdeckt, bis zur Treibergrenze
Empfängerempfindlichkeit	verschlechtert sich um 0,5–1 dB von 25 °C auf 70 °C; die APD-Verstärkung ist stark temperaturabhängig (intern kompensiert)	grenzwertige Strecken fallen an heißen Tagen aus
Laserlebensdauer	halbiert sich ungefähr pro +10 °C (Arrhenius)	ein Modul bei 65 °C altert etwa viermal so schnell wie eines bei 45 °C
DDM-Genauigkeit	die Kalibrierung hält die Spezifikation über den Betriebsbereich ein; außerhalb driften die Messwerte	näher an den Grenzen weniger vertrauen
Modulverhalten beim oberen Alarm	setzt Flags, danach herstellerabhängig: Drosselung, Tx-Squelch oder nichts; Hosts können den Port deaktivieren	Leistung & Thermik

Woher die Wärme kommt

Eigenverlustleistung des Moduls: 0,8 W (SFP+ SR) bis 15–20 W (800G, kohärentes ZR).
Nachbarn in einer dichten Frontplatte — der heißeste Käfig ist meist der mittlere.
Fehlpassung der Luftführungsrichtung (Front-nach-Heck-Chassis mit Heck-nach-Front-Modulen), verstopfte Filter, fehlende Blindplatten und leere Käfige ohne Staubschutzkappen.
Kupfer-SFP+ (10GBASE-T) mit 2,5–4 W in einem für 1,5 W ausgelegten Käfig erwärmt sich selbst und beide Nachbarn.
Gehäuse: ein PON-Stick in einem Heim-Router oder ein Modul in einer versiegelten Außenbox läuft 15–25 °C über der Umgebungstemperatur.

Schwellwerte

Typische werkseitige Schwellwerte für ein Commercial-Modul: oberer Alarm 75–80 °C, obere Warnung 70 °C, untere Warnung −5 … 0 °C, unterer Alarm −10 … −5 °C. Ein Modul, das bei 68 °C lebt, ist nicht „in Ordnung, weil kein Alarm“ — es liegt am Rand seiner Spezifikation mit einer geviertelten Lebensdauer (Schwellwerte & Alarme).

Gekühlte Laser: Lasertemperatur und TEC-Strom

DWDM-Module, viele ER/ZR- und 100G-LR4-Module tragen einen thermoelektrischen Kühler. Zwei optionale Monitore beschreiben ihn: die Lasertemperatur (der Sollwert, typisch 25–45 °C, gehalten auf ±0,1–0,5 °C) und der TEC-Strom (vorzeichenbehaftet: positiv = Kühlen, negativ = Heizen, in Prozent des Maximums oder in mA). Ein TEC nahe 100 % bedeutet, dass das Modul gegen seine Umgebung ankämpft und die Wellenlänge kurz davor ist, aus dem Filter zu driften; eine Lasertemperatur, die den Sollwert nicht mehr hält, bedeutet, dass der TEC ausgefallen ist (Durchstimmbare Transceiver).

Versorgungsspannung

Was gemessen wird

Vcc wird im Modul gemessen, nach dem Steckverbinder, dem Einschaltstrombegrenzer und dem Filter — typisch 50–150 mV unter der Host-Schiene. Spezifikation: 3,3 V ± 5 % (3,135–3,465 V). Typische Schwellwerte: unterer Alarm 2,9–3,0 V, untere Warnung 3,1 V, obere Warnung 3,5 V, oberer Alarm 3,6 V.

Was die Spannung verrät

Messwert	Bedeutung
3,20–3,40 V, stabil	normal
3,10–3,20 V	Host-Schiene ist schwach oder der Port ist belastet (Modul mit hoher Leistungsaufnahme, viele Nachbarn); unter Volllast beobachten
< 3,1 V oder Abfall unter Last	Brownout: Resets, LOS-Bursts, Tx-Fault, Zyklen von „Modul nicht erkannt“; ein Stromproblem des Hosts, kein Optikproblem
> 3,47 V	Fehler im Host-Regler; kann die Lebensdauer des Moduls verkürzen
0,00 V oder 6,55 V	Kalibrierungs- oder Lesefehler, keine Physik (Genauigkeit & Grenzen)
Mehrere Module auf einer Karte alle niedrig	die 3,3-V-Schiene der Karte oder ihr Steckverbinder; typisch nach dem Nachrüsten von Modulen mit hoher Leistungsaufnahme auf einer alten Linecard

Vcc erklärt selten eine langsame Verschlechterung, aber oft sporadische Fehler, die der Verkehrslast oder dem Einstecken anderer Module auf derselben Karte folgen. Es ist auch das Erste, was man auf der Werkbank prüft, wenn ein Modul „tot“ ist: ein Programmiergerät oder eine Fassung, die die Leistungsklasse des Moduls nicht liefern kann, zeigt das als niedrige Vcc oder als ein Modul, das während des Lesens zurücksetzt (EEPROM-Lese- und Schreibfehler).

Checkliste

Temperatur und Vcc zusammen mit den optischen Werten lesen; protokollieren.
Temperatur mit Nachbarmodulen vergleichen — ein heißes Modul in einer kühlen Reihe ist ein eigenes Problem (Klasse mit hoher Leistungsaufnahme, Defekt); eine heiße Reihe ist Luftführung.
Flattern mit der Tageszeit und mit Temperaturtrends korrelieren.
Bei gekühlten Modulen TEC-Strom und Lasertemperatur beobachten, nicht nur die Gehäusetemperatur.
Vcc-Einbrüche mit Verkehrsspitzen und mit dem Einstecken anderer Module korrelieren.
Module wo möglich unter 60 °C halten — das ist die billigste Lebensverlängerung, die es gibt.

In CodingBox

DDM zeigt Temperatur und Vcc gegen die moduleigenen Schwellwerte und protokolliert sie; die optionalen Monitore für Lasertemperatur und TEC-Strom erscheinen bei Modulen, die sie implementieren. Schwellwerte sind im EEPROM editor editierbar — eine Temperaturwarnung auf den Wert zu verschärfen, den Ihre Umgebung nie erreichen sollte, ist ein legitimer Anwendungsfall.

Commercial-, Extended- und Industrial-Klassen, typische Schwellwertpaare je Klasse und was sich im Modul über die Temperatur hinweg verändert: Temperaturklassen.

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