CDR — استعادة الساعة والبيانات

لا تحمل الوصلة الضوئية التسلسلية ساعة منفصلة: يجب على المستقبل استعادة الساعة من دفق البيانات نفسه ثم إعادة أخذ عينات البتات («إعادة توقيتها») وفقها. الدارة التي تقوم بذلك هي CDR (استعادة الساعة والبيانات). وموضع CDR — في المضيف أو داخل الوحدة — أحد الفروق الحاسمة بين عوامل الشكل، وبتات التحكم فيه جزء من الذاكرة التي يقرؤها CodingBox ويُرمِّزها.

ما الذي يفعله CDR

1. يستخرج الساعة من انتقالات البتات الواردة باستخدام حلقة قفل الطور.
2. يعيد توقيت البيانات — يأخذ عينة من كل بت عند حافة الساعة المستعادة، بحيث يُزال الاهتزاز الزمني (jitter) المتراكم في الطريق.
3. يولّد من جديد حوافًا نظيفة نحو المرحلة التالية (مشغّل الليزر في جانب Tx، وSerDes المضيف في جانب Rx).

لذلك يعمل CDR بصفته نقطة إعادة ضبط للاهتزاز الزمني. ولكل وصلة ميزانية اهتزاز زمني مشتركة بين مسار لوحة المضيف والموصل والوحدة؛ ووجود شريحة إعادة توقيت (retimer) داخل الوحدة يتيح لجانب المضيف إنفاق حصته بتساهل.

جانب المضيف أو جانب الوحدة

وهذا بالضبط سبب تفوّق SFP+ على XFP في التبديل الكثيف عند 10G، وسبب سخونة وحدات 100G أكثر من وحدات 40G.

أين يقيم في ذاكرة الوحدة

SFF-8636 (QSFP+/QSFP28) — راجع SFF-8636:

CMIS (QSFP-DD، وOSFP، وQSFP112) — تُعلن الصفحة 01h دعم CDR لـ Tx/Rx وما إذا كان التجاوز (bypass) قابلًا للتحكم؛ وتحمل الصفحة 10h عناصر تحكم تفعيل CDR (التجاوز) لـ Tx/Rx لكل مسار، ولن تصل آلة حالة مسار البيانات إلى وضع activated إذا تعذّر على CDR مطلوب القفل (مشكلات CMIS).

SFF-8472 (SFP/SFP+/SFP28) — لا تحكم قياسي بـ CDR؛ ويُدار CDR الخاص بالوحدة (إن وُجد) داخليًا. والآلية المرتبطة المرئية للمضيف هي اختيار المعدل، التي تبدّل عرض نطاق المستقبل بين مجموعات المعدلات.

لماذا يهم ذلك عمليًا

• الوحدات متعددة المعدلات. يقفل CDR على نطاق معدل معيّن. فوحدة 25G تُستخدم عند 10G، أو QSFP28 بمعدل 100G مُفرَّعة إلى 4×10G، يجب أن يكون لديها CDR يدعم المعدل الأدنى — أو يجب أن يتجاوزه المضيف (البايت 98 / CMIS). وحالة «تعمل عند 25G، وميتة عند 10G» غالبًا ما تكون هذا السبب.
• فقد القفل كأداة تشخيص. تعني إشارات LOL أن CDR لا يستطيع استعادة الساعة: إشارة متدهورة جدًا، أو معدل خاطئ، أو لا إشارة — تحقق من قدرة Rx وإعدادات المعدل قبل الشك في الوحدة (مستويات DDM).
• القدرة والكمون. كل شريحة إعادة توقيت (retimer) تكلّف قدرة (من عشرات إلى مئات الـ mW عند 25G؛ ووحدات وات لشرائح DSP في PAM4) وتضيف كمونًا. وغالبًا ما تعمل وصلات DAC القصيرة والنسيج الحساس للكمون بتجاوز CDR.
• انسجام الترميز. عند إعادة ترميز QSFP28، يجب أن تطابق بتات وجود CDR (البايت 129) العتاد الفعلي: فالمضيف الذي يظن أن CDR موجود قد يُبقيه مفعَّلًا عند معدل لا يستطيع التعامل معه CDR المفقود أو المختلف. راجع مواصفات عتاد عائلة QSFP.

في CodingBox

يسمّي EEPROM editor هذه الحقول عند تمرير المؤشر — وجود CDR، والتحكم بـ CDR، وإشارات LOL، والخيارات — وفق SFF-8636 أو CMIS، بحيث يمكنك قراءة إعدادات CDR للوحدة، ومعرفة ما إذا فقد أحد المسارات القفل، والحفاظ على انسجام بتات CDR مع العتاد عند ترميز بيانات التعريف.

عبارة الوصلة «تعمل عند 25G، وميتة عند 10G» وغيرها من أعراض قفل المعدل تُعالَج في مشكلات السرعة والمعدل والوضع.

موضع CDR بين المشغّل وTIA والمتحكم، وكيف تستوعبه وحدات PAM4 داخل DSP مع المعادلة وتوزيع المسارات (gearbox): إلكترونيات الوحدة، التضمين وDSP.

واجهات المضيف التي تتوقع وحدة مُعاد توقيتها (XFI، وCAUI-4 C2M، وAUI من نوع PAM4)، والتي تتحمّل وحدة خطية (SFI، وLPO): عائلة XGMII وXAUI وAUI.