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400G光模块的测试方法? 眼图NRZ&PAM4
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400G光模块的测试方法? 眼图NRZ&PAM4

2024-07-02
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400G光模块广泛采用PAM4(4电平脉冲幅度调制)技术,通过四个不同的信号电平进行信号传输,每个符号周期可表示2个bit的逻辑信息(0、1、2、3)。这种技术使得信号的符号速率只需达到NRZ信号的一半,从而大大减少了传输通道造成的损耗。然而,信噪比会比NRZ信号恶化很多,且测量方法存在较大差异。下图是典型的NRZ信号的波形、眼图与PAM4信号的对比。

400G光模块的主要高速接口包括电输入接口、光输出接口、光输入接口、电输出接口以及其他电源和低速管理接口。因此,电气性能验证主要涉及光口发射机指标、光口接收机容限、电口发射机指标、电口接收机容限和系统测试。


发射机测试

光发射机测试方法

  • 测试环境:被测光模块插在MCB夹具上,上电并配置正常工作。

  • 测试内容:误码仪产生PAM4电激励信号送给光模块一路电输入端,使得被测光模块输出SSPRQ的光信号,同时输入串扰信号。输出光信号经时钟恢复进采样示波器进行参数测试。

  • 关键指标:TDECQ(Transmitter and dispersion eye closure for PAM4),衡量光发射机经过光通道后PAM4信号功率裕量的损失。TDECQ的参考测试方法如下图所示:

电发射机测试方法

  • 测试环境:同上。

  • 测试内容:误码仪产生PAM4电激励信号送给光模块一路电输入端,光模块相邻电通道上输入PAM4的串扰信号。输出光信号环回到光接收机,并测试其电通道输出的PRBS13Q信号参数。

  • 关键指标:眼高(Eye Height)和眼宽(Eye Width),反映电信号质量。

接收机及误码率测试

光接收机测试方法

  • 测试环境:参考的PAM4信号源与抖动、噪声、码间干扰注入源,以及参考的光发射机产生所需的光压力信号。

  • 测试内容:对光压力信号由外围消光比OER,外光调制幅度OOMA和压力眼图闭合代价SECQ来表征。

电接收机测试方法

  • 测试环境:参考电发射机(通常是码型发生器)以及抖动注入源、码间干扰源和串扰源,将压力电信号输入MCB夹具。

  • 测试内容:PAM4电压力信号由眼图对称模板宽度ESMW,眼宽EW,眼高EH和附加正弦抖动SJ的频率和幅度来表征。

下图是测试中用到的实际测试仪器。

系统测试

系统测试旨在验证被测光模块配合交换机工作时,在真实业务流量情况下的误码率及错误容忍能力。由于PAM4技术信噪比恶化,原始误码率难以达到传统2电平调制时的水平,因此采用FEC技术修正随机错误bit,保证数据包丢包率在可接受范围内。典型的系统测试环境如下:

测试包括原始误码率和FEC修正后的丢包率测试,以及在特定错误符号或频率偏差下的系统性能影响验证。

PAM4和FEC技术的广泛应用使得400G光模块的测试和评估方法与传统的100G光模块有所不同。为了确保设备间的良好互联互通及可靠数据传输,需要对其输出质量、接收容限以及承载真实业务数据下的误码率等进行详细测试。


400G光模块的测试方法? 眼图NRZ&PAM4
2024-07-02

400G光模块广泛采用PAM4(4电平脉冲幅度调制)技术,通过四个不同的信号电平进行信号传输,每个符号周期可表示2个bit的逻辑信息(0、1、2、3)。这种技术使得信号的符号速率只需达到NRZ信号的一半,从而大大减少了传输通道造成的损耗。然而,信噪比会比NRZ信号恶化很多,且测量方法存在较大差异。下图是典型的NRZ信号的波形、眼图与PAM4信号的对比。

400G光模块的主要高速接口包括电输入接口、光输出接口、光输入接口、电输出接口以及其他电源和低速管理接口。因此,电气性能验证主要涉及光口发射机指标、光口接收机容限、电口发射机指标、电口接收机容限和系统测试。


发射机测试

光发射机测试方法

  • 测试环境:被测光模块插在MCB夹具上,上电并配置正常工作。

  • 测试内容:误码仪产生PAM4电激励信号送给光模块一路电输入端,使得被测光模块输出SSPRQ的光信号,同时输入串扰信号。输出光信号经时钟恢复进采样示波器进行参数测试。

  • 关键指标:TDECQ(Transmitter and dispersion eye closure for PAM4),衡量光发射机经过光通道后PAM4信号功率裕量的损失。TDECQ的参考测试方法如下图所示:

电发射机测试方法

  • 测试环境:同上。

  • 测试内容:误码仪产生PAM4电激励信号送给光模块一路电输入端,光模块相邻电通道上输入PAM4的串扰信号。输出光信号环回到光接收机,并测试其电通道输出的PRBS13Q信号参数。

  • 关键指标:眼高(Eye Height)和眼宽(Eye Width),反映电信号质量。

接收机及误码率测试

光接收机测试方法

  • 测试环境:参考的PAM4信号源与抖动、噪声、码间干扰注入源,以及参考的光发射机产生所需的光压力信号。

  • 测试内容:对光压力信号由外围消光比OER,外光调制幅度OOMA和压力眼图闭合代价SECQ来表征。

电接收机测试方法

  • 测试环境:参考电发射机(通常是码型发生器)以及抖动注入源、码间干扰源和串扰源,将压力电信号输入MCB夹具。

  • 测试内容:PAM4电压力信号由眼图对称模板宽度ESMW,眼宽EW,眼高EH和附加正弦抖动SJ的频率和幅度来表征。

下图是测试中用到的实际测试仪器。

系统测试

系统测试旨在验证被测光模块配合交换机工作时,在真实业务流量情况下的误码率及错误容忍能力。由于PAM4技术信噪比恶化,原始误码率难以达到传统2电平调制时的水平,因此采用FEC技术修正随机错误bit,保证数据包丢包率在可接受范围内。典型的系统测试环境如下:

测试包括原始误码率和FEC修正后的丢包率测试,以及在特定错误符号或频率偏差下的系统性能影响验证。

PAM4和FEC技术的广泛应用使得400G光模块的测试和评估方法与传统的100G光模块有所不同。为了确保设备间的良好互联互通及可靠数据传输,需要对其输出质量、接收容限以及承载真实业务数据下的误码率等进行详细测试。