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分通道诊断:QSFP 与 CMIS

四通道或八通道模块只有一个温度和一路电源,却有四个或八个激光器和接收机,每一个都有自己的偏置电流、Tx 功率和 Rx 功率。因此 QSFP 系列和 CMIS 模块的诊断按通道组织,经典的隐性故障就是单一通道劣化,而模块整体数值看起来仍然正常。

SFF-8636(QSFP+、QSFP28)

所有内容都位于同一个两线地址下,采用分页存储(参见 SFF-8636)。单位与 SFF-8472 相同。

低位页:实时数值与标志位

字节内容
3每通道 Tx LOS(位 7–4)/ Rx LOS(位 3–0)
4每通道 Tx 自适应均衡故障 / Tx 故障
5每通道 Tx LOL / Rx LOL,参见 CDR
6–7温度和 Vcc 的告警/预警标志位
9–14每通道 Rx 功率、Tx 偏置电流和 Tx 功率的告警/预警标志位
22–23模块温度
26–27模块 Vcc
34–41Rx 功率,通道 1–4(每通道 2 字节)
42–49Tx 偏置电流,通道 1–4
50–57Tx 功率,通道 1–4

高位页 03h:阈值:模块级(温度、Vcc)位于字节 128–175,通道级(Rx 功率、Tx 偏置电流、Tx 功率)位于 176–223。是否实现了 Tx 功率监测,由高位页 00h 字节 220 声明,许多 40G 模块只报告 Rx。

CMIS(QSFP-DD、OSFP、QSFP112、SFP-DD)

CMIS 将模块级数据和通道级数据分开存放,最多可扩展到八个通道(更多通道使用 Bank):

位置内容
低位页字节 8–13模块级标志位
低位页字节 14–25模块级监测量:温度(14–15)、Vcc(16–17)、辅助量 1–3
页 02h模块级和通道级阈值
页 11h 字节 134–153通道标志位(LOS、LOL、Tx 故障、功率/偏置电流告警)
页 11h 字节 154–169Tx 功率,通道 1–8
页 11h 字节 170–185Tx 偏置电流,通道 1–8(缩放系数由页 01h 声明)
页 11h 字节 186–201Rx 功率,通道 1–8

哪些监测量实际存在,由页 01h 声明(字节 160 对应 Tx 偏置电流/功率、Rx 功率、温度和 Vcc),主机(或 CodingBox)据此判断哪些字段可信。

多功能诊断监测(VDM)

CMIS 在模拟监测量之外增加了一个可选层:VDM,位于页 20h–2Fh(描述符位于 20h–27h,采样值位于 28h–2Fh)。可观测量按模块声明,可以包括:

  • 每通道、主机侧和媒质侧的 FEC 前误码率与 FEC 纠错错误计数;
  • 电接口(主机侧)与光接口(媒质侧)的 SNR;
  • 激光器温度及其他模块特有数值;
  • 带有各自阈值的标志位。

FEC 前误码率是 PAM4 链路上最早的预警信号:它会在 FEC 停止纠错之前很久就开始攀升,而这时 Rx 功率可能看起来仍然正常。在 400G/800G 网络中,它是需要重点跟踪趋势的指标(参见 AI 集群)。

正确解读多通道数据

  • 把各通道相互比较。 某一通道比其余通道低 3 dB 就是故障,即使四个通道都“在正常范围内”。
  • 逐通道检查偏置电流:某个激光器比其他激光器老化得更快,最先会在这里体现。
  • 注意拆分场景。 一个 4×25G 模块拆分成四条链路时,某一通道故障意味着四条链路中的一条出了问题,而不是“整个模块性能下降了 25%”。
  • LOL/LOS 同样按通道区分;多通道链路上某一通道出现 LOL,说明该通道存在 CDR 或输入信号问题。

CodingBox 中的呈现

DDM 界面按通道显示 Rx 功率、Tx 功率和偏置电流,并附带逐通道阈值,同时记录其历史变化:这正是能够发现 LACP 会掩盖的单通道故障的视图(参见 故障)。对 CMIS 模块, EEPROM editor 会同时展示页 11h 和模块状态。

完整的 VDM 可观测量列表、F16 格式,以及如何将 FEC 前误码率与主机 FEC 计数器结合解读,参见 VDM 与 FEC 指标。


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