降低数据中心高速光模块故障率的最佳方法

5G、大数据、人工智能等技术对数据处理和网络带宽的要求越来越高，数据中心需要不断制造更大的网络带宽来满足这些要求。因此数据中心在这个时期迫切需要扩大网络带宽，特别是网络的数据核心。扩大网络带宽最直接的方式就是扩大单端口网络带宽，从40G到100G，从100G到200G/400G甚至更高，从而扩大整个数据中心的带宽。专家预测2020年大部分400GbE部署将稳步增长。400GbE交换机将作为超大规模数据中心的骨干或核心交换机，以及私有云和公有云数据中心的骨干或脊交换机。需要注意的是，100G才普及了两三年，现在就要过渡到400G，网络带宽增长的速度越来越快。

一方面数据中心对高速光模块需求旺盛，另一方面光收发模块故障率居高不下，直观上相比1G、10G、40G、100G、200G甚至400G，故障率要高很多。当然这些高速光模块的系统复杂度要比低速光模块高很多。比如一个40G光模块实际上是由4x10G通道绑定在一起并同时工作，相当于4x10G同时工作，只要一条路径出现问题，整个40G就无法再使用，故障率当然比10G高很多。而光收发模块要了解4条光路的协调，出错概率自然更高。对于100G来说尤其如此。有些是通过10x10G通道进行传输，有些则使用新的光学技术。这些都会增加出错的可能性。速度再快也不说，技术成熟度也不高。像2019年推向市场的400G光模块技术，故障率肯定会有小幅上升。好在一开始不会有太多的使用。随着技术的不断进步，我们相信它会像普通模块一样逐渐稳定下来。

光模块故障对业务影响并不大。数据中心的链路都是冗余备份的，如果某条链路的光模块发生故障，业务可以通过其他链路进行处理，如果是CRC错包，也可以通过网络管理立即判断，并尽快更换。所以光模块故障对业务影响并不大。极少数情况下，系统端口故障也可能是由光模块引起的，进而导致整个系统死机。这种情况一般是由于系统实现不合理造成的，很少发生。大多数光模块与设备都是松耦合的，虽然连接在一起，但并不存在耦合关系。所以高速光模块虽然在使用中经常损坏，但对业务影响不大，一般人们不会再关注它们。光收发模块一旦确定故障就立即更换，而且高速光收发模块的保护时间也比较长，如果发生故障，基本上是免费更换，损失并不大。

光端机的故障一般表现为端口无法UP、光端机无法识别、端口CRC错包等现象。这些故障与设备、光端机模块本身、链路质量都有关系，特别是对于错文件、无法UP的情况，从软件技术上很难判断故障的位置。有些还是适配问题，双方都没什么问题，但是没有对对方进行调试和适配，导致无法协同工作。这样的情况比较多，所以很多网络设备都会提供适配光模块的列表，要求客户使用自己定制的光模块，保证稳定可用。如果遇到故障，最好的办法还是轮换测试，更换链路光纤，更换模块，更换端口。通过这一连串的测试，确认是光端机模块问题，还是链路或设备端口问题。幸好这种故障现象一般比较确定，而且那种非固定的故障现象比较难处理。比如端口有CRC错包，立刻拔掉光收发模块，换上新的，故障现象消失，再换上原来的光模块，故障不再复发。很难判断是不是光模块的问题，这种情况在实际使用中经常遇到，很难判断。

如何降低光模块故障率？

第一，抓紧源头，带宽更高的光模块不要仓促推向市场，需要充分实验。而且高速光模块需要配套相应的设备，这些技术也需要完善成熟。不要过分追求高速，新的高速光模块要平稳推向市场。现在网络设备支持多端口捆绑，如果400G不行，4x100G捆绑也能满足需求；第二，关注高速光模块的引入。网络设备运营商和数据中心客户在引入高速光模块时要谨慎，对高速光模块进行严格测试，坚决过滤质量有问题的产品。现在市场上的高速光模块竞争激烈，都希望在新的高速模块上抢占先机，但品质和价格参差不齐。这就需要网络设备运营商和数据中心用户加大测试力度，模块价格越高，验证越复杂；第三，光收发模块确实是一个集成度很高的设备，裸露的光纤通道和内部零件非常脆弱，使用的时候要小心对待，戴上软手套，避免落入灰尘，这些也会限制故障率，不使用的光收发模块要戴上光纤帽，放在袋子里；第四，尽量少出现恶劣的情况，比如100G光模块长期在接近速度极限的地方使用，200米距离的光收发模块在200米距离的地方使用，这些极限边界值的使用都会导致光模块的损耗更大。这就好比人，在温度24℃~26℃的空调房间内工作的人，工作效率还是很高的。在室外35℃的高温环境下，无法长时间监听，工作效率极低，为光收发模块提供一个温暖的环境，可以有效延长光收发模块的服务寿命。

随着大数据的兴起，数据中带宽要求越来越高，引入更高速的光收发模块已经成为关键路径，必须把控好方向。如果新的高速光收发模块在市场上不断碰壁，就逃脱不了被淘汰的结局。当然，任何新技术都有一个成熟的过程，高速光收发模块也不例外，需要不断的技术创新，解决各种问题，提高光模块的质量，降低故障率。高速光收发模块是模块厂商的盈利引擎，也是历代模块厂商的必争之地，质量控制必须严格把关。