温度と電源電圧

温度と Vcc は、多くの人が見過ごしがちな2つの DDM 監視項目です。「問題ない」と思っていたモジュールが毎日午後にフラップを起こしたり、あるバッチが1年早く寿命を迎えたりして、初めて気づくことになります。温度はレーザーの経年劣化、波長、バイアス、受信感度を左右し、電圧はモジュールの電子回路がそもそも動作するかどうかを決めます。このページでは、この2つの数値が何を意味するか、何がそれらを変化させるか、それらが今度は何を変化させるか、そしてどう対処すべきかを説明します。

温度

測定対象

センサーはモジュールの PCB 上か、コントローラーの内部にあります。レーザーダイの上ではありません。測定値はケースより数度高く、レーザー接合部よりはるかに低くなります。データシートのケース温度定格は筐体を指しており、DDM の値はオフセットを伴ってそれに追従します。

グレード	ケース温度	用途
コマーシャル（C-temp）	0 … +70 °C	主にデータセンターやエンタープライズ向け光学部品
拡張（E-temp）	−5 … +70 または −10 … +80 °C	長距離向けや PON モジュールの多く
インダストリアル（I-temp）	−40 … +85 °C	屋外、セルサイト、産業用スイッチ

代表的な読み値は、ベンチ上で 20–35 °C、稼働中のスイッチ内で 25–55 °C、通気が悪い高密度な 1U フェースプレートや 10GBASE-T の銅線モジュールが隣にある場合で 60–70 °C です。

温度が変化させるもの

影響	大きさ	結果
レーザー波長	DFB ≈ 0.08–0.1 nm/°C、VCSEL ≈ 0.06 nm/°C、FP ≈ 0.3–0.5 nm/°C（モードホップを伴う）	CWDM（20 nm グリッド、±6.5 nm フィルター）は非冷却 DFB を 0–70 °C の範囲で許容するが、DWDM（0.8 nm グリッド）は許容しない。そのため TEC 冷却レーザーが使われる（波長帯）
しきい値電流とバイアス電流	DFB で ≈ +1 %/°C	APC がバイアスを上げる。Tx バイアスとレーザーの経年劣化を参照
電流一定時の出力パワー	温度とともに低下する	ドライバーの限界に達するまでは APC により隠される
受信感度	25 °C から 70 °C で 0.5–1 dB 劣化する。APD の利得は温度に強く依存する（内部で補償される）	ぎりぎりのリンクは高温の日に障害が出る
レーザーの寿命	+10 °C ごとにおおよそ半減する（アレニウスの法則）	65 °C のモジュールは 45 °C のモジュールよりおよそ4倍速く劣化する
DDM の精度	動作範囲内では校正が規格内に収まる。範囲外では読み値がずれる	限界付近では信頼性が下がる
高温アラーム時のモジュールの挙動	まずフラグが立ち、その先はベンダー依存：スロットリング、Tx スケルチ、または何もしない。ホストがポートを無効化することもある	電源と熱

熱源

モジュール自体の消費電力：0.8 W（SFP+ SR）から 15–20 W（800G、コヒーレント ZR）まで
高密度なフェースプレートにおける隣接モジュール。最も高温になるのは通常、中央のケージです。
エアフローの向きの不一致（前面から背面へ流すシャーシに背面から前面へ流すモジュール）、目詰まりしたフィルター、ブランキングパネルの欠落、防塵キャップのない空きケージ
1.5 W 向けに設計されたケージに入れた銅線 SFP+（10GBASE-T）（2.5–4 W）は、自身と両隣を発熱させます。
筐体：家庭用ルーター内の PON スティックや、密閉された屋外ボックス内のモジュールは、周囲温度より 15–25 °C 高くなります。

しきい値

コマーシャルモジュールの代表的な工場出荷時しきい値は、高温アラーム 75–80 °C、高温警告 70 °C、低温警告 −5 … 0 °C、低温アラーム −10 … −5 °C です。68 °C で稼働し続けるモジュールは「アラームが出ていないから問題ない」わけではありません。定格の限界にあり、寿命は4分の1になっています（しきい値とアラーム）。

冷却型レーザー：レーザー温度と TEC 電流

DWDM、多くの ER/ZR、100G LR4 のモジュールには熱電クーラーが搭載されています。これを表す任意の監視項目が2つあります。レーザー温度（設定値。通常 25–45 °C で ±0.1–0.5 °C に維持される）とTEC 電流（符号付き：正 = 冷却、負 = 加熱。最大値に対する百分率または mA）です。TEC が 100 % 近くに張り付いている場合、モジュールが周囲環境と戦っている状態であり、波長がフィルターの範囲外にずれかけていることを意味します。レーザー温度が設定値を維持できなくなっている場合は、TEC が故障しています（波長可変トランシーバー）。

供給電圧

測定対象

Vcc は、コネクター、突入電流リミッター、フィルターを通過した後の、モジュール内部で測定されます。通常、ホスト側レールより 50–150 mV 低くなります。規格値は3.3 V ± 5 %（3.135–3.465 V）です。代表的なしきい値は、低電圧アラーム 2.9–3.0 V、低電圧警告 3.1 V、高電圧警告 3.5 V、高電圧アラーム 3.6 V です。

電圧が示すこと

読み値	意味
3.20–3.40 V、安定	正常
3.10–3.20 V	ホスト側レールが弱いか、ポートに負荷がかかっている（高消費電力モジュール、隣接モジュールが多い）。フルトラフィック時に注視する
< 3.1 V、または負荷時に低下	ブラウンアウト：リセット、LOS バースト、Tx フォールト、「モジュール未検出」の繰り返し。光学部品ではなくホスト側電源の問題
> 3.47 V	ホスト側レギュレーターの異常。モジュールの寿命を縮める可能性がある
0.00 V または 6.55 V	校正または読み取りエラーであり、物理的な状態ではない（精度と限界）
同一カード上の複数モジュールがすべて低い	カードの 3.3 V レールかそのコネクターの問題。古いラインカードに高消費電力モジュールを追加した後によく見られる

Vcc が緩やかな劣化の原因であることはめったにありませんが、トラフィック負荷や同一カード上の他の場所へのモジュール挿入に連動する間欠的な障害の原因になることはよくあります。また、モジュールが「死んでいる」ように見えるときにベンチで最初に確認すべき項目でもあります。モジュールのパワークラスを供給できないプログラマーやクレードルは、低い Vcc として現れるか、読み取り中にモジュールがリセットされる形で現れます（EEPROM の読み書きエラー）。

チェックリスト

温度と Vcc を光学的な値とあわせて読み取り、記録します。
温度を隣接モジュールと比較します。涼しい列の中で1台だけ高温のモジュールはそれ自体に問題があります（高消費電力クラス、故障）。列全体が高温であればエアフローの問題です。
フラップと時間帯、および温度の傾向との相関を確認します。
冷却型モジュールでは、ケース温度だけでなくTEC 電流とレーザー温度も監視します。
Vcc の低下とトラフィックのピーク、他のモジュールの挿入との相関を確認します。
可能な限りモジュールを 60 °C 未満に保ちます。これが最も安価な延命策です。

CodingBox では

DDM は、モジュール自身のしきい値と対比させて温度と Vcc を表示し、記録します。任意のレーザー温度と TEC 電流の監視項目は、それらを実装しているモジュールでのみ表示されます。しきい値は EEPROM editor で編集できます。自分の環境では決して到達しないはずの水準まで温度警告を厳しく設定するのも、正当な使い方です。

コマーシャル、拡張、インダストリアルの各グレード、グレードごとの代表的なしきい値の組み合わせ、そして温度によってモジュール内部で何が変化するかについては、温度グレードを参照してください。

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