SFP DDM接口的测量值计算

描述

目前大多数的光学SFP收发器都支持SFF-8472(工业标准多边协议)，根据SFF-8472协议，必须支持数字诊断监测（DDM, Digital Diagnostic Monitor）功能，此特征使得最终用户能够实时检测SFP参数，例如基本的5大监控量：温度(Temperature)、收发器供电电压(Vcc)、激光偏置电流(TxBias Current)、光输出功率(Tx Power)、输入功率(Rx Power)。

SFP MSA在EEPROM定义了256字节的内存映射图，包括有标准接口、制造商和其他信息，可以通过I²C接口在8位从设备地址10100000X (A0h)访问。

I2C从设备地址0xA0访问的256字节的数据包括一些常量，用于标识模块类型、接头的速率、波长、传输速率等信息，也包含产品标签序列码、生产日期和对数字监控功能的支持等。一般用户不允许修改的。

I²C内存映射数据

I²C从设备地址0xA2访问的256字节的数据包括一些常量，也包含一些只读的变量，甚至还有一些可写的变量。

数字诊断内存映射专用数据字段描述如下：

	2线地址1010000x（A0h）		2线地址1010001x（A2h）
0	SFP MAS定义的序列号 （96字节）	0	告警和警告阈值 （56字节）
95	产品提供商专用 （32字节）	55	计算常量 （40字节）
127	保留，SFF 8079 （128字节）	95	实时诊断接口 （24字节）
255		119	提供商专用（8字节）
		127	用户可写EEPROM （120字节）
		247	提供商专用 （8字节）
		255

数字监控接口

SFF-8472中的DMMI全称Digital DiagnosticsMonitoring Interface，数字监控接口。当A0[92].bit5=1（即A0上第92个字节的第5个字节为1）时为内部校准，A0[92].bit4=1为外部校正，取值如下：

A2h字节	位	名称	描述
96	所有	温度MSB	内部测量模块温度
97	所有	温度LSB
98	所有	Vcc MSB	内部测量发送器的供电电压
99	所有	VCC LSB
100	所有	TX Bias MSB	内部测量TX偏差电流
101	所有	TX Bias LSB
102	所有	Tx功率 MSB	测量TX输出功率
103	所有	Tx功率 LSB
104	所有	RX功率 MSB	测量RX输入功率
105	所有	RX功率 LSB

数字监控类型

A0h第92个字节的第6位标识是否有DDM功能，92字节描述如下表所示：

A0h数据地址	位	描述
92	7	保留用于legacy诊断实现，为了与本文档兼容必须是0
	6	数字诊断监控实现。为了与本文档兼容必须是1
	5	内部校正
	4	扩展校正
	3	接收功率测量类型（0-OMA，1-平均功率）
	2	地址改变要求，参见上面章节“地址模式”
	0-1	没有分配

内部校正测量值计算

内部校正（A0h第92个字节第5位设置为1时有效）的5个参数计算：

1）  内部测量的发送温度。以16位有符号整数值表示，单位为1/256摄氏度，温度范围为-128~128度。温度的精度由提供商指定，在工作温度和电压下必须小于3度。请查看提供商温度传感器的详细说明书。计算公式为：

温度值 =（TEMP_MSB << 8 + TEMP_LSB）/ 256，单位度。

2）  内部测量发送供电电压。以16位无符号整数表示，值为（0-65535），刻度的单位为100uV，电压的范围0~6.55V。在工作温度和电压下电压的精度为3%。公式：

电压值 = （VCC_MSB << 8 + VCC_LSB） * 100，单位uV。

3）  测量TX基础电流（uA），以16位无符号整数表示电流，值为（0-65535），每个值为2uA，电流的范围为0~131mA。在给定工作温度和电压下精度必须小于10%。公式：

电流值 = （TxBias_MSB << 8 + TxBias_LSM）* 2，单位uA。

4）  测量Tx输出功率（mW），以16位无符号整数表示，每个刻度为0.1uW，功率范围为0~6.5535mV（~-40到8.2dBm）。在指定工作温度和电压下精度必须小于3db。当发送不启用时数据不可用。公式：

Tx功率 = 10log((Tx_MSB << 8 + Tx_LSB) * 0.1E-3)，单位为dBm。

5）  测量Rx接收光功率（mV），值表示平均接收的功率或者OMA依赖于A0h第92个字节的第3位是否设置。使用16位无符号整数表示，功率范围为0~6.5535mW（-40~8.2dBm）。在指定温度和电压下精度应该小于3db。

Rx功率 = 10log((Rx_MSB << 8 + Rx_LSB) * 0.1E-3)，单位为dBm。

外部校正测量值计算

外部校正（A0h第92个字节第4位设置为1时有效）的5个参数计算：

1）  内部测量发送温度。模块温度，T有下面的公式获得：

T(C) = Tslope * TAD(16位无符号两个字节值) + Toffset

结果是1/256度为单位，生成一个总范围为-128度到128度的值。温度的精度由提供商指定，但是在指定的工作温度和电压条件下必须小于3度，Tslope和Toffset参见表3.16。计算公式如下：

Temperature = (signed short)(A2[96] << 8 + A2[97]) *(1 / 256)，单位摄氏度。

2）  内部测量供电电压。模块内部供电电压，V，由下面的公式获得：

V（uV）= V_slope*V_AD（16位无符号整数）+V_offset

结果是以100uV为单位，生成一个总范围为0~6.55V电压值。Vslope和Voffset参见表3.16。精度由提供商指定，但是必须好于工作温度和电压下工程标称值的3%。

Volt = (unsigned short)(A2[98] << 8 + A2[99]) * 100; 单位为uV。

3）  测量发送激光偏差电流。模块激光偏差电流，I，由下面公式指定：

I(uA) = I_slope * I_AD (16为无符号整数) + I_offset

结果为2uA单位的值电流值，生成一个范围为0~131mA的电流值。

Bais = (unsigned short)(A2[100] << 8 + A2[101]) * 2，单位为uA。

4）  测量耦合的Tx输出功率。模块发射耦合输出功率，TX_PWR，由下面的公式给定：

Tx_PWR（uW） = Tx_PWR_slope * TX_PWR_AD（16位无符整数）+TX_PWR_offset

结果是一个0.1uW为单位的光强值，生成的功率范围为0~6.5mW，即-40~8.16dbm。精度由提供商指定，但是必须好于指定工作温度和电压下的3db。

TX_PWR = （unsigned short）(A2[102] << 8 + A2[103]) * 1e-4，单位为mW。

5）  测量接收光强度。接收功率，RX_PWR，由下面公式给定：

RX_PWR(uW) = RX_PWR(4) * RX_PWR_AD⁴(16位无符号整数) +

                             RX_PWR(3)* RX_PWR_AD³ (16位无符号整数) +

                             RX_PWR(2)* RX_PWR_AD² (16位无符号整数)

                           RX_PWR(1) *RX_PWR_AD (16位无符号整数)

                             RX_PWR(0)

结果是0.1uW的光强值，取值范围为0~6.5Mw。RX_PWR(4-0)的取值参见表3.16.

绝对精度依赖于使用的光纤波长，在指定的波长、温度和电压下精度应该好于3db。

    数字诊断的校正常量表

扩展选项的调整常量表3.16，A2h中从56到95个字节，如下表所示。

地址	字节	名称	描述
56~59	4	RX_PWR(4)	单精度浮点校正数据-Rx光强。56字节的第7位为MSB，59字节的第0位为LSB。内部校正设备的RX_PWR（4）设置为0
60-63	4	RX_PWR(3)	单精度浮点校正数据-Rx光强。60字节的第7位为MSB，63字节的第0位为LSB。内部校正设备的RX_PWR（3）设置为0
64-67	4	RX_PWR(2)	单精度浮点校正数据-Rx光强。64字节的第7位为MSB，67字节的第0位为LSB。内部校正设备的RX_PWR（2）设置为0
68-71	4	RX_PWR(1)	单精度浮点校正数据-Rx光强。68字节的第7位为MSB，71字节的第0位为LSB。内部校正设备的RX_PWR（1）设置为1
72-75	4	RX_PWR(0)	单精度浮点校正数据-Rx光强。72字节的第7位为MSB，75字节的第0位为LSB。内部校正设备的RX_PWR（0）设置为0

光模块传输速率

名称		传输速率	应用场合
100BASE	百兆光模块	155Mbps	以太网、SDH/SONET
1000BASE	千兆光模块	1.25Gbps	以太网、光纤通道
622M	622兆光模块	622Mbps	以太网、SDH/SONET
2.5G	2.5G光模块	2.5Gbps	以太网、SDH/SONET
1.5G/3G	3G光模块	3Gbps	视频传输
4.25G	4.25G光模块	4.25Gbps	存储网络
6G	6G光模块	6Gbps
8.5G	8.5G光模块	8.5Gbps	光纤通道
10G	10G光模块	10Gbps	万兆以太网、SDH/SONET
40G	40G光模块	40Gbps	骨干网
100G	100G光模块	100Gbps	骨干网

注：SDH应用常用速率：155M、622M、2.5G、10G。