電力クラス、低消費電力と過熱
モジュールの消費電力は1 W未満から20 Wまでさまざまであり、ポート側には上限があります。ポートが供給できる電力を超えるモジュールは、低電力状態に留め置かれるか、シャットダウンされます。高温で動作するモジュールは劣化が早く、スロットリングもかかります。どちらも、電力クラスと温度を確認するまでは「不安定な光モジュール」のように見えます。
電力クラス
各モジュールは、識別ブロックで自身のクラスを申告します。ホストはこれをポートの定格と比較したうえで、高電力を有効にします。
| ファミリー | 申告場所 | クラス |
|---|---|---|
| SFP/SFP+/SFP28 | SFF-8472 A0h byte 64(オプション)、byte 93 | レベル1 ≤ 1.0 W・レベル2 ≤ 1.5 W・レベル3 ≤ 2.0 W |
| QSFP+/QSFP28 | SFF-8636 byte 129(bit 7–6、5、1–0)、最大電力 byte 107 | 1 ≤ 1.5 W・2 ≤ 2.0・3 ≤ 2.5・4 ≤ 3.5・5 ≤ 4.0・6 ≤ 4.5・7 ≤ 5.0・8 > 5.0 |
| QSFP-DD/OSFP/SFP-DD(CMIS) | page 00h byte 200(クラス)、byte 201(最大電力 ×0.25 W) | 1 ≤ 1.5 W・2 ≤ 3.5・3 ≤ 7・4 ≤ 8・5 ≤ 10・6 ≤ 12・7 ≤ 14・8 > 14 |
実際の典型的な消費電力:10G SR SFP+ で約 0.8 W、100G LR4 QSFP28 で約 3.5–4.5 W、400G DR4 QSFP-DD で 8–12 W、800G OSFP で 14–18 W、400ZR コヒーレントで 15–20 W。
低電力モード
QSFP 系および CMIS 系のモジュールはすべて、まず低電力モード(数百 mW、レーザーオフ)で起動します。これは、ホストが識別情報と電力クラスを安全に読み取れるようにするためです。その後、ホストはモジュールを高電力へ移行させます。あるいは、移行させません。
| 見られる現象 | 原因 | 対処法 |
|---|---|---|
| モジュールは識別されるがTx なし、ホストのログに「power class exceeds port」 | クラスバイトがポートの対応範囲を超えている | より低いクラスのモジュールを使うか、対応するポート/プラットフォームを使う。バイトが単にハードウェアに対して誤っている場合は修正する |
| CMIS モジュールがModuleLowPwr(state 2)のまま停止 | ホストが高電力を要求していない、またはモジュールのファームウェアとのハンドシェイクが失敗した | モジュールの CMIS バージョンに対応したホストファームウェアを使う。電源を入れ直す。CMIS の問題を参照 |
| あるスイッチでは動作するが、別のスイッチでは低電力のまま | ポートの電力バジェットが異なる(例:3.5 W と 5 W の QSFP28 ケージ) | プラットフォームのポート仕様を確認する |
| 設計上 LPMode ピンがアサートされている | 設定するまで LPMode を High に保つホストがある | ポートを有効化する/強制低電力を無効化する |
LPMode のハードウェアピンと、ソフトウェアの低電力ビット(SFF-8636 の byte 93、CMIS の byte 26)は、どちらもモジュールを低電力に留めます。どちらか一方がアサートされているだけで十分です。
過熱
- モジュールは DDM でケース温度を報告します(コマーシャル品の通常範囲は −5…+70 °C。最大ケース温度は SFF-8636 の byte 190 で申告されます)。
- 高温警告/アラームのしきい値を超えると、モジュールはフラグを立てます。多くのホストは温度アラームでポートを無効化しますが、モジュールにスロットリングをかけるだけのホストもあります。気温の高い日に断続的にフラップするのが特徴的な兆候です。
- 熱源:高密度なフェースプレート(隣接ポートすべてが熱源になる)、気流の妨げ、前面吸気と背面吸気の冷却方式の不一致、冷却機構付きの EML/DWDM モジュールや 400G 以上の DSP、そして 10GBASE-T 銅線 SFP+ モジュール(1.5 W 設計に対して 2.5–4 W)。
- 長期的な影響:レーザーの寿命は、温度が約 10 °C 上がるごとにおよそ半減します。故障を参照してください。
チェックリスト
- モジュールの電力クラスを読み取り、ポートの定格と比較する。
- モジュールが高電力に到達していることを確認する(Tx が出ている、CMIS の状態がReady)。
- 温度としきい値を読み取り、隣接ポートと比較する。
- 気流の方向とブランクパネルを確認する。空きケージはキャップをしたままにする。
- 400G 以上/コヒーレントの場合は、ホストがモジュールの電力クラスに明示的に対応しているか確認する。第1世代の QSFP-DD ポートの多くは、クラス6または7までしか対応していない。
CodingBox での作業
Check transceiver 画面には、申告された電力クラスが表示されます。DDM は、モジュール自身のしきい値と対比させてリアルタイムの温度を表示し、経時的に記録します。そのため、夏の午後3時にしか不調にならないモジュールも、トレンドで捉えられます。電力クラスのバイトは EEPROM editor で編集できますが、実際のハードウェアに合わせて修正する場合に限ってください。冷却できないモジュールにポートを騙して電力供給させるために使ってはいけません。
温度が波長、バイアス、受信感度、寿命に与える影響と、Vcc モニターの読み方:温度と電圧。
主要なモジュール種別ごとの実消費電力と申告クラスとの対比、供給電流、冷却の指針:電力と消費。コマーシャル品と産業用モジュールの違い、温度による変化:温度グレード。
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