40G100G測試技術(shù)

        自從2010年6月IEEE發(fā)布了802.3ba 40GE/100GE標準以來，40GE/100GE成為電信業(yè)的注視焦點。經(jīng)過近2年的努力，40GE/100GE系統(tǒng)研發(fā)已經(jīng)基本完成。從2012年3月的OFC展會上，我們可以看到，從芯片、光收發(fā)模塊供應商到系統(tǒng)設(shè)備廠商以及測試廠商，都已經(jīng)為100G時代做好了準備。中國的3大運營商從2011年底開始，對各設(shè)備供應商提供40G/100G傳輸設(shè)備進行了測試或者正在準備進行測試。

        相對40G以下速率的傳輸設(shè)備，新的40GE/100GE和OTU3/OTU4不止是更高的傳輸帶寬，也是新的傳輸制式，所以測試方式與以前相比有所不同。主要體現(xiàn)在：以前的傳輸方式是串行傳輸，測試在單個波長上進行，測量單個通道;而新的客戶側(cè)40GE/100GE和OTU3/OTU4傳輸采用WDM復用技術(shù)，需要測試多個波長和多個通道。而在線路側(cè)，由于無法完成統(tǒng)一的標準，各廠家采用了不同的線路側(cè)傳輸調(diào)制方式，各種不同的調(diào)制方式具備不同的傳輸適應性，測試起來更加困難，因而本文不打算在這方面進行討論。下面我們就40GE/100GE和OTU3/OTU4的新測試要求及測試方法做一介紹。

        通道Skew的測試

        由于需要多個通道同時傳輸一個數(shù)據(jù)包，在傳輸過程中，該數(shù)據(jù)包會被分成多個小包，每個小包對應一個發(fā)送通道，發(fā)送通道在發(fā)送的時候會在定期放置一個“對齊標識”;接收側(cè)在接收數(shù)據(jù)的時候會根據(jù)“對齊標識”重新恢復發(fā)送數(shù)據(jù)包。由于傳輸路徑上的延時不一致，通道上傳輸數(shù)據(jù)的到達時刻可能有差別，這個差別就是我們所說的“Skew”。通道上的Skew要在一定范圍內(nèi)，接收端才能正確恢復出原始數(shù)據(jù)。Skew有靜態(tài)的Skew，即固定的延時差和動態(tài)的Skew，及Skew variation，即隨時改變的Skew。

        IEEE802.3 Table 80-4和Table 80-5規(guī)定了兩種Skew在各以太網(wǎng)子層的最高限值。

        其中在PCS層的靜態(tài)和動態(tài)Skew限定值如表2。

        對于100G的系統(tǒng)測試，Skew的測試方法如圖1：

        1.最大Skew容限測試

        測試時直接將測試儀與被測設(shè)備連接，設(shè)備上設(shè)置環(huán)回，將測試信號在PCS層后環(huán)回到測試儀表，儀表應處于無誤碼狀態(tài)。

        利用ONT測試儀的發(fā)送LANE Skew設(shè)置功能在任意某個或某幾個LANE上設(shè)置最大相對延時180ns或者1856bits(40Gbps)、928bits(100Gbps)的延時，同時保留至少一個LANE的延遲為“0”。這時儀表上應該能夠達到無誤碼狀態(tài)。

        2.最大Skew Variation測試

        測試連接方式與靜態(tài)Skew相同，儀表任意選擇某一個LANE，然后加入動態(tài)的Skew，在儀表上在整個過程中應該不出現(xiàn)誤碼/告警。

        發(fā)送通道物理參數(shù)測量測試

        IEEE802.3ba對每一種傳輸模式都規(guī)定了發(fā)送波長、發(fā)光功率、激光器SMSR等物理參數(shù)和OMA、ER等眼圖參數(shù)以及發(fā)送色散代價。802.3ab Table 88-7規(guī)定了100GBase-LR4/ER4發(fā)送機的各項參數(shù)，這個表格是我們測試的依據(jù)。

        1.發(fā)光波長、發(fā)光功率、SMSR的測試

        將被測設(shè)備的發(fā)送光口連接到OSA110光譜儀上，從光譜儀測量到的光譜上可以讀出各通道的參數(shù)，包括中心波長、通道功率、SMSR。值得注意的是，對于各通道發(fā)光功率的測試，由于目前的普通光功率計不能測量單個波長的光功率，因此用光譜儀進行通道功率的測量是最直接的方法，測量時需要計算每個通道的積分功率而不是中心波長上的峰值功率。

        2.OMA、ER和發(fā)光眼圖、抖動的測試

        光譜分析儀可以分辨WDM信號，但測試OMA,ER和發(fā)光眼圖的儀表卻無法分辨WDM信號，因此，本測試項目和下面的多通道測試功能一樣，都需要用到40/100G系統(tǒng)的分波/合波設(shè)備，另外測試這些項目也需要測試信號中發(fā)送合適的測試數(shù)據(jù)圖案。

        ONT測試儀的作用是產(chǎn)生合適的測量圖案，如PRBS圖案;WDM DeMux的作用是將4個物理LANE分開，眼圖儀的作用是測量每個通道的OMA、ER、眼圖。關(guān)于眼圖儀的測量設(shè)置，請參考相關(guān)的供應商或咨詢JDSU公司的技術(shù)人員。

        接收通道測試

        接收通道測量是指測量每一個LANE的平均接收功率，接收靈敏度、過載閾值、壓力接收靈敏度等。IEEE802.3ba Table 88-8規(guī)定了100GBase-LR4/ER4接收機的各項參數(shù)，這個表格是我們測試的依據(jù)。

        ONT測試儀與被測設(shè)備通過100G端口連接，但由于要單獨控制4個25G通道，因此需要串入一個100G的波長Mux/DeMux設(shè)備，該設(shè)備可以上下100GBase-LR4/ER4或者40GBase-LR4的每一個物理波長通道。

        同時，我們還要在ONT測試儀上進行設(shè)置，才能測試每一個物理通道。ONT儀表有Lamda Group設(shè)置功能，可以將儀表發(fā)送的邏輯LANE與實際的物理通道對應起來。

        由于邏輯LANE與實際的物理通道并無確定的對應關(guān)系，因此在加電連接后，都需要找出對應關(guān)系，并在Lamda Group下完成設(shè)置。

        這樣我們就可以測試每個物理通道的參數(shù)了，包括接收機的接收靈敏度、過載光功率。如果要測試壓力接收靈敏度或者做抖動測量，可以將一個低速10.3G(針對100GBase-LR10)、10.75G(OTL3.4)或者11.18G(OTL4.10)的抖動測試儀表串接在復用解復用出來的10G速率通道上，在10G速率上注入抖動調(diào)制進行測試(圖5)。

        本文總結(jié)了40G/100G產(chǎn)品測量的新特點及測試方法，希望能夠幫助用戶更好地理解40G/100G產(chǎn)品的測試特點從而更好地選擇合適的測量儀表。

注：文章圖片缺失。

作者：JDSU公司 孫景群