安捷伦科技半导体事业部 大中国区应用工程
引言
当前，各种网络中所需要的光收发一体模块种类越来越多，要求也越来越高。为了满足系统不断增长的需求，光模块正不断走向标准化、小型化、智能化发展。智能SFP模块，即采用数字诊断功能的SFP光模块，是各厂商技术升级换代的标志性产品。
利用智能化的光模块，网络管理单元可以实时监测收发模块的温度、供电电压、激光偏置电流以及发射和接收光功率。这些参量的测量，可以帮助管理单元找出光纤链路中发生故障的位置，简化维护工作，提高系统的可靠性。本文将介绍如何利用光模块的数字诊断功能定位系统故障。
数字诊断功能
在SFF-8472 MSA中，规范了数字诊断功能及有关SFF-8472的详细内容。该规范规定，在模块内部的电路板上侦测和数字化参数信号。然后，提供经过标定的结果或提供数字化的测量结果及标定参量。这些信息被存贮在标准的内存结构中，以便通过双缆串行接口读取。SFF-8472保留了原来SFP/GBIC在地址A0h处的地址映射，并在地址A2h处又新增了一个256字节的存贮单元。这个存贮单元除了提供参数侦测信息外，还定义了报警标志或告警条件，各个管脚的状态镜像，有限的数字控制能力和用户可写的存储单元。
以下是地址空间中保存的部分信息：
1） 实时测量参数--发射光功率Tx_power，接收光功率Rx_power，温度temp，工作电压Vcc，激光器偏压Laser Bias；
2）报警或告警--Tx_faul，LOS测量参数的报警和告警的标志位；
3）控制标志位--Tx_disable， Rate_select。
数字诊断功能的应用
光纤收发模块中的故障诊断功能为系统提供一种性能监测手段，可以帮助系统管理预测收发模块的寿命、隔离系统故障并在现场安装中验证模块的兼容性。
模块寿命预测
这种故障预测可以使网络管理人员在系统性能受到影响之前找到潜在的链路故障。通过故障预告，系统管理员可以将业务切换到备份链路上或者替换可疑器件，从而在不间断业务的情况下修复系统。
智能SFP提供了一种预测激光器劣化的实时的参数监测手段。光模块内部的光功率反馈控制单元会将输出功率控制在一个稳定的水平上，但是，随着激光器的老化，激光器的量子效率会降低。功率的控制是通过提高激光的偏置电流（Tx_Bias）来实现的。因此，我们可以通过监测激光的偏置电流来预测激光器的寿命。这种方法可粗略的估计激光器的使用寿命是否接近终了。因为激光的偏置电流与模块的工作温度及工作电压都有关系，所以在设定偏置电流极限时需要考虑Temp和Vcc的影响。
通过对收发模块内部的工作电压和温度进行实时监测，可以让系统管理员发现一些潜在的问题：1）Vcc电压过高，会带来CMOS器件的击穿；Vcc电压过低，激光器不能正常工作。2）接收功率太高，会损坏接收模块。3）工作温度太高，会加速器件的老化。此外，通过对接收到的光功率的监测，可以对线路和远端发射机的性能进行监控。
故障定位
在光链路中，定位故障的发生位置对业务的快速加载至关重要。故障隔离特性则可以使系统管理员快速定位链路故障的位置。此特性可以定位故障是在模块内还是在线路上；是在本地模块还是在远端模块。通过快速定位故障，减少了系统的故障修复时间。
故障定位中，需要综合分析状态位，管脚和测量参数。
总之，通过数字诊断功能，可以定位故障。在故障定位中，需要对Tx_power，Rx_power， Temp，Vcc，Tx_Bias的警告和告警状态进行综合分析。内存镜像中的状态变量Tx Fault和Rx LOS (信号丢失)都对故障的分析起着重要的作用。
兼容性验证
数字诊断的另一个功能是模块的兼容性验证。兼容性验证就是分析模块的工作环境是否符合数据手册或和相关的标准兼容。模块的性能只有在这种兼容的工作环境下才能得到保证。在有些情况下，由于环境参数超出数据手册或相关的标准，将造成模块性能下降，从而出现传输误码。工作环境与模块不兼容的情况有：1）电压超出规定范围；2）接收光功率过载或低于接收机灵敏度；3）温度超出工作温度范围。
总结
本文介绍了智能SFP模块的数字诊断功能，并介绍了其在系统管理中的应用：预测收发模块的寿命、隔离系统故障和现场安装中验证模块的兼容性。
摘自《世界电子元器件》
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