Temperatura e tensione di alimentazione

Temperatura e Vcc sono i due monitor DDM che si tendono a saltare — finché un modulo che «andava bene» non inizia a fare flap ogni pomeriggio, o un lotto non muore con un anno di anticipo. La temperatura guida l’invecchiamento del laser, la lunghezza d’onda, il bias e la sensibilità del ricevitore; la tensione decide se l’elettronica del modulo funziona affatto. Questa pagina spiega cosa significano i due numeri, cosa li cambia, cosa cambiano a loro volta, e cosa farne.

Temperatura

Cosa viene misurato

Il sensore si trova sul PCB del modulo o dentro il controller — non sul die del laser. Legge qualche grado sopra l’involucro e ben al di sotto della giunzione del laser. Nelle schede tecniche, le classificazioni di temperatura del case si riferiscono all’involucro; il valore DDM lo segue con uno scostamento.

Grado	Temperatura del case	Dove
Commerciale (C-temp)	0 … +70 °C	la maggior parte delle ottiche da data center ed enterprise
Esteso (E-temp)	−5 … +70 o −10 … +80 °C	molti moduli a lunga portata e PON
Industriale (I-temp)	−40 … +85 °C	esterni, siti radiomobili, switch industriali

Letture tipiche: 20–35 °C sul banco, 25–55 °C in uno switch popolato, 60–70 °C in un pannello frontale 1U denso con flusso d’aria scarso o con un vicino in rame 10GBASE-T.

Cosa cambia la temperatura

Effetto	Entità	Conseguenza
Lunghezza d’onda del laser	DFB ≈ 0,08–0,1 nm/°C; VCSEL ≈ 0,06 nm/°C; FP ≈ 0,3–0,5 nm/°C con salti di modo	il CWDM (griglia da 20 nm, filtro ±6,5 nm) tollera un DFB non raffreddato su 0–70 °C; il DWDM (griglia da 0,8 nm) no — da qui i laser raffreddati a TEC (Bande di lunghezza d’onda)
Corrente di soglia e di bias	≈ +1 %/°C per il DFB	l’APC alza il bias; vedi Corrente di bias Tx e invecchiamento del laser
Potenza di uscita a corrente fissa	scende con la temperatura	nascosta dall’APC fino al limite del driver
Sensibilità del ricevitore	degrada di 0,5–1 dB da 25 °C a 70 °C; il guadagno APD dipende fortemente dalla temperatura (compensato internamente)	i collegamenti marginali falliscono nei giorni caldi
Vita del laser	si dimezza circa ogni +10 °C (Arrhenius)	un modulo a 65 °C invecchia circa quattro volte più veloce di uno a 45 °C
Precisione del DDM	la calibrazione resta entro le specifiche nell’intervallo operativo; al di fuori, le letture derivano	fidarsi meno vicino ai limiti
Comportamento del modulo all’allarme alto	alza il flag, poi dipende dal produttore: throttling, squelch del Tx, o nulla; gli host possono disabilitare la porta	Potenza e termica

Da dove viene il calore

La dissipazione propria del modulo: da 0,8 W (SFP+ SR) a 15–20 W (800G, coerente ZR).
I moduli vicini in un pannello frontale denso — la gabbia più calda è di solito quella centrale.
Disallineamento della direzione del flusso d’aria (chassis front-to-back con moduli back-to-front), filtri bloccati, pannelli ciechi mancanti e gabbie vuote senza cappucci antipolvere.
Un SFP+ in rame (10GBASE-T) da 2,5–4 W in una gabbia progettata per 1,5 W scalda se stesso ed entrambi i vicini.
Contenitore: una chiavetta PON dentro un router domestico o un modulo in una scatola sigillata da esterno funziona 15–25 °C sopra l’ambiente.

Soglie

Soglie di fabbrica tipiche per un modulo commerciale: allarme alto 75–80 °C, avviso alto 70 °C, avviso basso −5 … 0 °C, allarme basso −10 … −5 °C. Un modulo che vive a 68 °C non è «a posto perché non c’è allarme» — è al limite della sua classificazione con una vita ridotta a un quarto (Soglie e allarmi).

Laser raffreddati: temperatura del laser e corrente TEC

I moduli DWDM, molti ER/ZR e 100G LR4 portano un raffreddatore termoelettrico (TEC). Due monitor opzionali lo descrivono: la temperatura del laser (il punto di regolazione, in genere 25–45 °C, mantenuto entro ±0,1–0,5 °C) e la corrente TEC (con segno: positiva = raffreddamento, negativa = riscaldamento, in percento del massimo o in mA). Un TEC vicino al 100 % significa che il modulo sta lottando contro il proprio ambiente e che la lunghezza d’onda sta per uscire dal filtro; una temperatura del laser che non mantiene più il punto di regolazione significa che il TEC si è guastato (Ricetrasmettitori sintonizzabili).

Tensione di alimentazione

Cosa viene misurato

La Vcc viene misurata dentro il modulo, dopo il connettore, il limitatore di inrush e il filtro — tipicamente 50–150 mV sotto il rail dell’host. Specifica: 3,3 V ± 5 % (3,135–3,465 V). Soglie tipiche: allarme basso 2,9–3,0 V, avviso basso 3,1 V, avviso alto 3,5 V, allarme alto 3,6 V.

Cosa dice la tensione

Lettura	Significato
3,20–3,40 V, stabile	normale
3,10–3,20 V	il rail dell’host è debole o la porta è carica (modulo ad alta potenza, molti vicini); osserva sotto traffico pieno
< 3,1 V o in calo sotto carico	calo di tensione: reset, raffiche di LOS, Tx fault, cicli di «modulo non rilevato»; un problema di alimentazione dell’host, non dell’ottica
> 3,47 V	guasto del regolatore dell’host; può accorciare la vita del modulo
0,00 V o 6,55 V	errore di calibrazione o di lettura, non fisica (Precisione e limiti)
Diversi moduli su una scheda tutti bassi	il rail 3,3 V della scheda o il suo connettore; tipico dopo aver aggiunto moduli ad alta potenza a una vecchia scheda di linea

La Vcc raramente spiega un degrado lento, ma spesso spiega guasti intermittenti che seguono il carico di traffico o l’inserimento di moduli altrove sulla stessa scheda. È anche la prima cosa da controllare sul banco quando un modulo è «morto»: un programmatore o uno zoccolo che non riesce a fornire la classe di potenza del modulo lo mostra come Vcc bassa o come un modulo che si resetta durante le letture (Errori di lettura e scrittura EEPROM).

Lista di controllo

Leggi temperatura e Vcc insieme ai valori ottici; registrali.
Confronta la temperatura con i moduli vicini — un modulo caldo in una fila fresca è un problema suo (classe ad alta potenza, guasto); una fila calda è flusso d’aria.
Correla i flap con l’ora del giorno e con gli andamenti di temperatura.
Per i moduli raffreddati, osserva la corrente TEC e la temperatura del laser, non solo quella dell’involucro.
Correla i cali di Vcc con i picchi di traffico e con l’inserimento di altri moduli.
Mantieni i moduli sotto i 60 °C dove puoi — è l’estensione di vita più economica che esista.

In CodingBox

DDM mostra temperatura e Vcc rispetto alle soglie proprie del modulo e le registra; i monitor opzionali di temperatura del laser e corrente TEC compaiono per i moduli che li implementano. Le soglie sono modificabili nell’EEPROM editor — restringere un avviso di temperatura al livello che il tuo ambiente non dovrebbe mai raggiungere è un uso legittimo.

Gradi commerciale, esteso e industriale, coppie di soglie tipiche per grado e cosa cambia dentro il modulo al variare della temperatura: Gradi di temperatura.

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