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數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展及400G光模塊測試

摘要:本篇文章主要從、數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、400G光模塊的分類、400G光模塊主要測試項目、測試儀器、總結(jié)方面講述了數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展及400G光模塊測試。

       本文的主要內(nèi)容有:

  一、數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  二、400G光模塊的分類

  三、400G光模塊主要測試項目

  四、測試儀器

  五、總結(jié)

  一、數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  隨著云計算和大數(shù)據(jù)的普遍應(yīng)用,數(shù)據(jù)中心作為云計算的核心基礎(chǔ)設(shè)置,其計算能力和內(nèi)部數(shù)據(jù)交換能力也呈現(xiàn)出指數(shù)級的發(fā)展。

  對于數(shù)據(jù)中心來說,其內(nèi)部服務(wù)器以及交換機(jī)間普遍采用光模塊或AOC電纜進(jìn)行互聯(lián)。現(xiàn)代新一代的數(shù)據(jù)中心為了應(yīng)對數(shù)據(jù)流量的增長以及兼顧更靈活的擴(kuò)容升級和冗余備份能力,普遍開始采用以Facebook公司倡導(dǎo)的Spine-Leaf的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換和吞吐能力更強(qiáng),同時網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也更加扁平化和密集。

  因此,現(xiàn)代大規(guī)模數(shù)據(jù)中心對于光模塊的需求量及光纖資源的需求量非常大,光互聯(lián)的成本占了網(wǎng)絡(luò)成本的很大比例,如何選擇合適的技術(shù)同時兼顧技術(shù)發(fā)展和建設(shè)及運維成本是巨大的挑戰(zhàn)。

  從技術(shù)需求來說,數(shù)據(jù)中心的光模塊選擇主要考慮的是傳輸距離、速率、密度和功耗。

  從傳輸距離來說,其應(yīng)用場景主要分為以下幾個方面:

  <20m,主要用于機(jī)柜內(nèi)部的服務(wù)器和TOR交換機(jī)互聯(lián),目前數(shù)據(jù)速率以10G、25G為主,正在向50G或100G過渡。實現(xiàn)方式以DAC(直接連接的銅線電纜)或AOC(有源光纜)電纜為主。

  <500m,主要用于數(shù)據(jù)中心同一機(jī)房內(nèi)Leaf到Spine交換機(jī)的互聯(lián)。目前數(shù)據(jù)速率以40G、100G為主,正在向400G過渡。其中100m以下的短距離主要以850nm的多模(MM)光纖為主;100m~500m距離多采用1310nm波長的單模(SM)光纖,出于成本考慮主要采用并行單模(PSM)技術(shù)。

  <10km,主要用于數(shù)據(jù)中心樓宇間交換機(jī)或路由器的互聯(lián)。目前數(shù)據(jù)速率以100G為主,正在向400G過渡。這個距離上光纖的成本占比已經(jīng)較大,因此多采用波分復(fù)用技術(shù)在單根光纖上傳輸更多路信號,以1310nm波長的粗波分復(fù)用(CWDM)技術(shù)為主,部分短距離(500m~2km)場合仍可以使用PSM技術(shù)。

  >10km,主要用于多個數(shù)據(jù)中心間的互聯(lián)(DCI)。目前實現(xiàn)方式以100G+DWDM(密集波分復(fù)用為主),未來80km以上主要采用400G相干通信+DWDM,80km以下也有采用PAM4+DWDM的實現(xiàn)方式。傳輸波長以1550nm波長為主,通過DWDM方式在單根光纖上實現(xiàn)40~80個波長的復(fù)用來達(dá)到4T~32T的傳輸速率。部分短距離(10km~40km)、速率要求不高的場合仍可以使用1550nm波長的CWDM技術(shù)。

  二、400G光模塊的分類

  光模塊是實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵硬件設(shè)備,隨著端口數(shù)和密度的提升,光模塊的成本會占到數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡(luò)成本的接近一半。目前各大互聯(lián)網(wǎng)公司新建的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)普遍采用100G的互聯(lián)技術(shù),并會在未來2~3年內(nèi)大規(guī)模商用400G的互聯(lián)技術(shù)。因此,400G光模塊的實現(xiàn)技術(shù)成為業(yè)界關(guān)注的重點。

   從光波長上區(qū)分,400G光模塊可以分為多模(MM)、單模(SM);從信號調(diào)制方式上,分為NRZ和PAM4調(diào)制(目前以PAM4為主);從傳輸距離上區(qū)分,400G光模塊可以分為SR、DR、FR、LR;從封裝形式上,400G光模塊可以分為CDFP、CFP8、OSFP、QSFP-DD等。下圖是400G光模塊的技術(shù)分類。

  早期的400G光模塊使用的是16路*25Gbps NRZ的實現(xiàn)方式(如400G-SR16),采用CDFP或CFP8的封裝。其優(yōu)點是可以借用在100G光模塊上成熟的25G NRZ技術(shù),但缺點是需要16路信號進(jìn)行并行傳輸,功耗和體積都比較大,不太適合數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用。

  目前的400G光模塊中,在光口側(cè)主要是使用8路*53Gbps PAM4(400G-SR8,FR8,LR8)或者4路*106Gbps PAM4(400G-DR4,FR4,LR4)實現(xiàn)400G的信號傳輸,在電口側(cè)使用8路*53Gbps PAM4電信號,采用OSFP或QSFP-DD的封裝形式。OSFP和QSFP-DD封裝都可以提供8路電信號接口。相比較來說,QSFP-DD封裝尺寸更小(和傳統(tǒng)100G光模塊的QSFP28封裝類似),更適合數(shù)據(jù)中心應(yīng)用;OSFP封裝尺寸稍大一些,由于可以提供更多的功耗,所以更適合電信應(yīng)用。

  下圖分別是400G-FR8/LR8以及400G-FR4的實現(xiàn)方式(Reference:OSFP MSA Specification for OSFP OCTAL SMALL FORM FACTOR PLUGGABLE MODULE)??梢钥吹剑潆娍趥?cè)都是8路53Gbps PAM4信號。

  光口側(cè)情況稍微復(fù)雜一些,對于400G-SR8/FR8/LR8等模塊來說,光模塊內(nèi)部只是做CDR(時鐘恢復(fù))以及電/光或光/電轉(zhuǎn)換,因此光口側(cè)與電口測一樣,也是8路53Gbps PAM4信號;對于400G-DR4/FR4/LR4等模塊來說,光模塊內(nèi)部還有Gearbox(變速箱)芯片把兩路電口輸入復(fù)用成一路信號再調(diào)制到光上,因此光口側(cè)的速率是電口側(cè)速率的2倍,即4路106Gbps PAM4信號。

  另外,由于多模光纖在短距離傳輸上的成本優(yōu)勢,所以IEEE也在2018年3月份成立了802.3cm工作組,把之前在業(yè)界討論的用8路(SR8)甚至4路(SR4.2)多模光纖實現(xiàn)400G傳輸?shù)募夹g(shù)納入規(guī)范討論中。

  從未來來說,出于成本的考慮,用4路光信號實現(xiàn)400G傳輸?shù)姆绞娇赡軙蔀橹髁?同時光模塊的電接口也可能會逐漸升級到4路*106Gbps PAM4的形式,以省去Gearbox芯片從而節(jié)省功耗和成本。在超遠(yuǎn)距離(>80km)傳輸上,以O(shè)IF組織正在制定的400G-ZR規(guī)范為例,會采用相干通信+DWDM方式實現(xiàn)。

  三、400G光模塊主要測試項目

  從前一章的介紹可以看到,400G的光模塊普遍采用了PAM4(4-level Pulse Amplitude Modulation:4電平脈沖幅度調(diào)制)的信號調(diào)制技術(shù),即采用4個不同的信號電平來進(jìn)行信號傳輸,每個符號周期可以表示2個bit的邏輯信息(0、1、2、3)。

  因此,要實現(xiàn)同樣的信號傳輸能力,PAM4信號的符號速率只需要達(dá)到NRZ信號的一半即可,傳輸通道對其造成的損耗大大減小,但付出的代價是信噪比會比NRZ信號惡化很多,測量方法也會有比較大的差異。下圖是典型的NRZ信號的波形、眼圖與PAM4信號的對比。

  對于400G光模塊來說,其主要的高速接口包含電輸入接口、光輸出接口、光輸入接口、電輸出接口,以及其它的電源和低速管理接口。

  因此,對于400G光模塊的電氣性能驗證來說,其主要測試項目分為光口發(fā)射機(jī)指標(biāo)、光口接收機(jī)容限、電口發(fā)射機(jī)指標(biāo)、電口接收機(jī)容限、系統(tǒng)測試。

  3.1 發(fā)射機(jī)測試

  光發(fā)射機(jī)、電發(fā)射機(jī)電氣特性測試環(huán)境如下。

  發(fā)射機(jī)的測量項目又分為光發(fā)射機(jī)的測量項目和電發(fā)射機(jī)的測量項目,主要用于驗證光口及電口輸出信號的質(zhì)量。

  3.1.1 光發(fā)射機(jī)測試方法

  主要用于驗證被測光模塊發(fā)出光信號的質(zhì)量。測試方法如下:被測光模塊插在MCB夾具上,上電并配置正常工作;誤碼儀產(chǎn)生PAM4電激勵信號送給光模塊一路電輸入端,使得被測光模塊輸出SSPRQ的光信號,模塊的相鄰電通道上輸入PAM4的串?dāng)_信號。輸出光信號經(jīng)時鐘恢復(fù)進(jìn)采樣示波器進(jìn)行光發(fā)射機(jī)參數(shù)測試。更換其它通道依次測量所有通道光發(fā)射機(jī)指標(biāo)。

  TDECQ (Transmitter and dispersion eye closure for PAM4)即發(fā)射機(jī)色散眼圖閉合代價,是衡量光發(fā)射機(jī)經(jīng)過一個典型的光通道后PAM4信號功率裕量的損失。正常用于光信號傳輸?shù)募す馄鞫加幸欢ǖ淖V線寬度,經(jīng)過一段距離傳輸后,色散效應(yīng)就會造成信號中不同波長成分的傳輸時延的變化。這些不同傳輸時延的信號在接收端疊加在一起就會造成信號質(zhì)量的惡化,從而導(dǎo)致接收端的靈敏度下降。

  在10G以太網(wǎng)IEEE 802.3ae標(biāo)準(zhǔn)里,這個指標(biāo)定義為TDP (Transmitter and Dispersion Penalty) ;在100G以太網(wǎng)IEEE 802.3bm標(biāo)準(zhǔn)里,這個指標(biāo)定義為TDEC(Transmitter and Dispersion Eye Closure) ;而在針對200G/400G以太網(wǎng)IEEE 802.3bs標(biāo)準(zhǔn)里,這個指標(biāo)就是TDECQ(Transmitter and dispersion eye closure for PAM4)。

  TDECQ通常用dB表示,對于PAM4信號來說,TDECQ值越小,表示這個信號相對于理想信號的功率裕量損失越小,或者說能在光纖里傳輸更遠(yuǎn)的距離。根據(jù)802.3bs里的定義,TDECQ的參考測試方法如下圖所示:

  在測試中,被測件產(chǎn)生SSPRQ碼型的光信號,然后經(jīng)過測試光纖進(jìn)行傳輸。被測信號經(jīng)光纖傳輸后進(jìn)入測量用的采樣示波器,采樣示波器一方面通過符合規(guī)范的CRU(Clock Data Recovery)電路進(jìn)行時鐘恢復(fù),另一方面把被測光信號經(jīng)過參考濾波器后進(jìn)行采樣。采樣后的波形要進(jìn)行5階FFE的信號均衡,然后以CRU恢復(fù)時鐘為基準(zhǔn)形成PAM4信號眼圖。

  眼圖形成以后,再根據(jù)信號眼圖的光調(diào)制幅度(OMA)、信號幅度噪聲(R)、以及和誤碼率要求對應(yīng)的外推系數(shù)(Qt)根據(jù)公式計算TDECQ的值。

  下圖是在采樣示波器里對均衡后光信號的參數(shù)進(jìn)行OMA、ER、TDECQ等參數(shù)測試的例子。我們可以看到,盡管很多測量參數(shù)的定義非常繁瑣,但基于示波器里的PAM4測量選件,使用者不需要繁瑣的操作,就可以快速得到需要的測量結(jié)果。

  3.1.2 電發(fā)射機(jī)測試方法

  主要用于驗證被測光模塊電口輸出的質(zhì)量。測試方法如下:被測光模塊插在MCB夾具上,上電并配置正常工作;誤碼儀產(chǎn)生PAM4電激勵信號送給光模塊一路電輸入端,光模塊相鄰電通道上輸入PAM4的串?dāng)_信號。輸出光信號環(huán)回到光接收機(jī),并測試其電通道輸出的PRBS13Q信號參數(shù)。

  眼高(Eye Height)和眼寬(Eye Width)是400G光模塊電信號質(zhì)量測試的重要參數(shù)。在IEEE 802.3bs規(guī)范中,定義眼圖測試時使用PRBS13Q的PAM4碼型。被測點輸出的信號經(jīng)過參考均衡器和時鐘恢復(fù)后疊加形成眼圖。因此,合適帶寬的示波器、正確的均衡器以及可靠的時鐘恢復(fù)對于PAM4信號的眼圖測試至關(guān)重要。而對于Module輸出端的測試來說,還需要模擬出信號經(jīng)過Host內(nèi)部走線損耗對于信號的影響,所以測試中示波器還需要在捕獲到的信號上疊加上約6.4dB的傳輸通道損耗。

  由于PAM4信號會形成3層眼圖,所以對每層眼圖要分別測量。在IEEE 802.3bs規(guī)范里,定義以中間層眼圖的中心位置為參考點計算眼高和眼寬。在測試過程中要更換不同的均衡器的值,并根據(jù)信號的噪聲和抖動概率分布來計算等效的眼高和眼寬,這是一個非常復(fù)雜的計算過程,這里不做具體論述。

  3.2 接收機(jī)及誤碼率測試

  發(fā)射機(jī)的測試項目主要用于保證光模塊的光口和電口輸出信號的質(zhì)量。嚴(yán)格來說,還需要驗證光模塊的光口和電口接收信號的能力。

  光模塊接收到的光信號通常經(jīng)過很長距離的光纖傳輸,接收到的光信號上可能疊加了各種抖動和噪聲,所以光接收機(jī)測試可以用于驗證被測光模塊對于惡劣光信號的容忍能力。

  同時,光模塊需要從電口接收交換機(jī)或服務(wù)器發(fā)送過來的電信號并轉(zhuǎn)成光信號發(fā)出去。由于電信號經(jīng)PCB、連接器傳輸會產(chǎn)生較大的損耗和發(fā)射,所以電接收機(jī)測試項目可以驗證被測光模塊對于惡劣電信號的容忍能力。

  3.2.1 光接收機(jī)測試方法

  IEEE 802.3bs規(guī)范中對于光接收機(jī)的壓力容限測試方法描述如下:通過參考的PAM4信號源與抖動、噪聲、碼間干擾注入源,以及參考的光發(fā)射機(jī)產(chǎn)生所需的光壓力信號。

  對光壓力信號由外圍消光比OER,外光調(diào)制幅度OOMA和壓力眼圖閉合代價SECQ來表征。PAM4光壓力信號首先由一個參考光接收機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn),以確保其參數(shù)符合規(guī)范要求。這個接收機(jī)包含符合規(guī)范要求的理想4階貝塞爾-湯姆遜低通濾波器,規(guī)范要求的FIR均衡器以及時鐘恢復(fù)功能。

  校準(zhǔn)后的光壓力信號輸入被測接收機(jī)的一個通道,被測接收機(jī)其余通道輸入正常通信的光信號。最后由被測光模塊環(huán)回電信號到誤碼儀的誤碼檢測口,或通過接收機(jī)內(nèi)部的誤碼統(tǒng)計功能進(jìn)行誤碼和壓力靈敏度等測試。下圖是400G-DR4光模塊的光壓力眼圖測試框圖,以及各部分對應(yīng)的測試儀表。

  3.2.2 電接收機(jī)測試方法

  IEEE 802.3bs規(guī)范中對于光模塊的電輸入口的壓力容限測試方法描述如下:通過參考電發(fā)射機(jī)(通常是碼型發(fā)生器)以及抖動注入源、碼間干擾源和串?dāng)_源,將壓力電信號輸入MCB夾具。之后將參考接收機(jī)(通常是示波器)通過HCB夾具與MCB夾具連接在一起,對壓力電信號進(jìn)行校準(zhǔn)。

  參考接收機(jī)包含符合規(guī)范要求的理想4階貝塞爾-湯姆遜濾波器,規(guī)范要求的CTLE均衡器以及時鐘恢復(fù)功能。PAM4電壓力信號由眼圖對稱模板寬度ESMW,眼寬EW,眼高EH和附加正弦抖動SJ的頻率和幅度來表征。經(jīng)過校準(zhǔn)的電壓力信號接入被測模塊電輸入口被測通道,并由模塊內(nèi)的FEC誤碼檢測功能進(jìn)行誤碼與接收容限測試,或?qū)⑿盘柇h(huán)回輸出至外部的誤碼分析儀進(jìn)行分析。

  下圖是測試中用到的實際測試儀器。

  3.3 系統(tǒng)測試

  系統(tǒng)測試的主要目的是驗證被測光模塊配合交換機(jī)工作時,在真實的業(yè)務(wù)流量情況下的誤碼率以及錯誤容忍能力。400G的光模塊普遍采用了PAM4(4電平調(diào)制)技術(shù),雖然減少了高速信號傳輸需要的帶寬,但由于信噪比的惡化,使得其原始誤碼率很難達(dá)到傳統(tǒng)2電平調(diào)制時1e-12的水平,所以其原始誤碼率的要求比較低,比如IEEE 802.3bs中對于光口誤碼率的要求僅僅為2.4e-4。

  很多通信過程在這么高的誤碼率情況下是無法正常工作的,所以FEC(前向糾錯)技術(shù)被普遍采用。FEC是通過在數(shù)據(jù)塊里插入一些冗余的校驗bit,可以對隨機(jī)產(chǎn)生的錯誤bit進(jìn)行修正,從而保證最終數(shù)據(jù)包的丟包率在可以接受的范圍之內(nèi)( <6.2e-11)。

  因此,系統(tǒng)測試中需要對光模塊的原始誤碼率以及經(jīng)過FEC修正后的丟包率都進(jìn)行測試,并驗證在出現(xiàn)已定隨機(jī)錯誤符號或者頻率偏差時系統(tǒng)性能是否受到影響。典型的系統(tǒng)測試環(huán)境如下:

  其測試方法如下:在數(shù)據(jù)流量測試儀上發(fā)送64字節(jié)長度連續(xù)數(shù)據(jù)幀,F(xiàn)EC修正前的BER值應(yīng)小于2.4e-4;在流量測試儀上運行以太網(wǎng)流量測試軟件,并發(fā)送64字節(jié)長度、100%線速率的數(shù)據(jù)幀,累積至少1e+12個數(shù)據(jù)幀后,讀取端口的Frame Loss Ratio值應(yīng)小于6.2e-11;在流量測試儀上進(jìn)行FEC后單個或多個(<15個)的誤碼注入,并驗證經(jīng)FEC后的誤包率滿足802.3bs的規(guī)范要求;在流量測試儀上對速率進(jìn)行100ppm的調(diào)整,并驗證誤碼率和誤包率滿足802.3bs的規(guī)范要求。

  下圖是進(jìn)行FEC修正前的誤碼率及FEC修正后的丟包率測試的例子。

 四、測試儀器

  4.1 高性能采樣示波器(光/電眼圖儀)及時鐘恢復(fù)

  高速采樣示波器主要用于光發(fā)射機(jī)的光眼圖測試、光模塊以及AOC的電眼圖測試等,也可以用于未來電接收機(jī)以及光接收機(jī)容限測試中的信號校準(zhǔn)。眼圖儀的測試需要和信號同步的工作時鐘,當(dāng)被測件無法提供同步參考時鐘時,需要光/電時鐘恢復(fù)模塊從被測件恢復(fù)時鐘才能進(jìn)行測試。

  Keysight N1000A系列是在原86100D基礎(chǔ)之上再續(xù)經(jīng)典的采樣示波器系列,它可向下兼容原有86100D平臺上的模塊,與高帶寬并內(nèi)置CDR, PTB功能的N1060A模塊組合使用是研發(fā)階段的調(diào)試?yán)鳌1092系列光/電采樣示波器和N1077A/N1078A光/電時鐘恢復(fù)模塊是市面上集成度最高、功能最靈活的高速光/電眼圖測試儀器。其主要指標(biāo)及特性如下:

  單模/多模光口測試:工作波長范圍830 至 1600 nm

  光通道速率:支持25G/28Gbps NRZ、53G/56Gbps PAM4、106G/112Gbps PAM4光信號測試

  靈敏度:-11dbm @850nm;-12.5dbm@1310nm

  差分電口測試:集成差分50GHz帶寬電口,支持32Gbps NRZ和64Gbps PAM4的電眼圖測試

  固有抖動:≤200fs rms

  時鐘恢復(fù):支持32Gbps NRZ和64Gbps PAM4的光/電時鐘恢復(fù)

  多通道擴(kuò)展:通過電腦USB口控制,可連接多個模塊;測試軟件支持最多8個測量模塊、共32個光或電通道的并行眼圖測試。

  軟件功能強(qiáng)大:支持100GE 802.3 發(fā)射機(jī)各種參數(shù)的測試,包括抖動TJ, DJ, RJ, PJ, DDJ, ISI, BUJ, J1~J9, UJ, F/2, TI, DI, RI, OMA, Q值及 RIN, RIN&OMA 等測試,還包括802.3bm標(biāo)準(zhǔn)中對多模信號的TDEC測試,以及400G PAM4 信號波形參數(shù)的測試以及TDECQ測試等。

  和Keysight 誤碼儀以及其他光學(xué)儀表配合,可以測試100G或400G光接收機(jī)的壓力容限,是業(yè)界唯一可以提供所有壓力容限測試方案的廠家,保證了未來測試系統(tǒng)的平滑升級。

  4.2 高速PAM4誤碼儀

  高速誤碼儀主要用于光發(fā)射機(jī)(光眼圖)測試中產(chǎn)生高質(zhì)量的電信號激勵以及誤碼率測試,也可以用于電接收機(jī)以及光接收機(jī)容限測試中產(chǎn)生帶抖動和壓力的電信號驗證接收容限。如果僅僅進(jìn)行光眼圖或電眼圖測試,可以用經(jīng)過驗證的高質(zhì)量的流量測試儀產(chǎn)生電信號激勵。

  Keysight M8040A誤碼儀是市面上性能最高、最靈活、連接最簡單的NRZ及PAM4誤碼儀,其主要特性和指標(biāo)如下:

  高速電信號產(chǎn)生:單機(jī)箱內(nèi)可以產(chǎn)生1~2路32Gbps的NRZ信號產(chǎn)生,可以升級64Gbps的PAM4信號或128Gbps的PAM4信號功能用于400G模塊測試。

  高速電信號誤碼檢測:單機(jī)箱內(nèi)可以支持1~2路32Gbps的NRZ信號誤碼率檢測,可以升級64Gbps的PAM4信號或128Gbps的PAM4誤碼率檢測功能用于400G模塊測試。

  光壓力眼測試:可以升級100G、400G光模塊的光壓力眼測試及自動校準(zhǔn)功能。

  預(yù)加重:可選內(nèi)置4階NRZ/PAM4信號預(yù)加重。

  抖動注入:可選內(nèi)置NRZ/PAM4信號的PJ、RJ、BUJ等抖動注入

  線性度調(diào)整:對PAM4信號3個眼高可獨立調(diào)整。

  接收機(jī)均衡:內(nèi)置可調(diào)CTLE均衡器,用于優(yōu)化誤碼接收。

  自動抖動容限測試:可根據(jù)事先設(shè)定參數(shù)自動調(diào)整注入到信號上的抖動頻率和大小,并根據(jù)誤碼率變化自動掃描出抖動容限曲線。

  PRBS碼類型:2n-1, n=7, 10, 11, 13, 15, 23, 31等。

  自定義碼型長度(每通道):2Gbit(NRZ)或1G 符號(PAM4) 。

  4.3 數(shù)據(jù)流量測試儀

  Keysight公司的數(shù)據(jù)測試儀表通過測試儀機(jī)框插入測試業(yè)務(wù)板卡的方式完成組裝,并根據(jù)插入的不同測試業(yè)務(wù)板卡提供不同的測試能力。

  Novus測試業(yè)務(wù)板卡提供QSFP28接口,K400測試業(yè)務(wù)卡提供QSFP_DD測試接口。

  QSFP28測試業(yè)務(wù)板卡支持根據(jù)IEEE協(xié)議,提供扇出(即FAN-OUT) 能力,每個QSFP28接口支持扇出成4個25GE速率SFP28接口,相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為IEEE 802.3 100GBASE-R、IEEE P802.3bj、IEEE P802.3bm、IEEE P802.3by。

  K400測試業(yè)務(wù)板卡支持400G、200G、100G PAM4速率轉(zhuǎn)換?;赒SFP_DD支持前向糾錯(FEC)端口統(tǒng)計,具體的包括: Total Bit Errors, Max Symbol Errors, Corrected Codewords, Total Codewords, Uncorrectable Codewords, Frame Loss Ratio, Pre-FEC Bit Error Rate, and Codeword error distribution analysis;協(xié)議以為KP4 RS-544。

  支持對400G前向糾錯(FEC)注入差錯。

  支持L1 BERT測試。

  五、總結(jié)

  綜上可見,數(shù)據(jù)中心的光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)正面臨從100G到400G的過渡,針對不同應(yīng)用場景的技術(shù)也在彼此競爭。400G光模塊作為未來數(shù)據(jù)中心內(nèi)部光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵硬件設(shè)備,也面臨速率、功耗、體積、成本等方面的挑戰(zhàn)。同時,PAM4、FEC技術(shù)的廣泛采用也使得400G光模塊的測試和評估方法與傳統(tǒng)的100G光模塊有比較大的區(qū)別。為了保證其在有限成本和功耗下的性能,需要對其光口、電口的輸出質(zhì)量、接收容限,以及承載真實業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)下的誤碼率等表現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的測試,以保證設(shè)備間良好的互聯(lián)互通及可靠數(shù)據(jù)傳輸。


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