40G/100G測試技術(shù)

自從2010年6月IEEE發(fā)布了802.3ba 40GE/100GE標準以來(lái)，40GE/100GE成為電信業(yè)的注視焦點(diǎn)。經(jīng)過(guò)近2年的努力，40GE/100GE系統研發(fā)已經(jīng)基本完成。從2012年3月的OFC展會(huì )上，我們可以看到，從芯片、光收發(fā)模塊供應商到系統設備廠(chǎng)商以及測試廠(chǎng)商，都已經(jīng)為100G時(shí)代做好了準備。中國的3大運營(yíng)商從2011年底開(kāi)始，對各設備供應商提供40G/100G傳輸設備進(jìn)行了測試或者正在準備進(jìn)行測試。

相對40G以下速率的傳輸設備，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。主要體現在：以前的傳輸方式是串行傳輸，測試在單個(gè)波長(cháng)上進(jìn)行，測量單個(gè)通道;而新的客戶(hù)側40GE/100GE和OTU3/OTU4傳輸采用WDM復用技術(shù)，需要測試多個(gè)波長(cháng)和多個(gè)通道。而在線(xiàn)路側，由于無(wú)法完成統一的標準，各廠(chǎng)家采用了不同的線(xiàn)路側傳輸調制方式，各種不同的調制方式具備不同的傳輸適應性，測試起來(lái)更加困難，因而本文不打算在這方面進(jìn)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(gè)通道同時(shí)傳輸一個(gè)數據包，在傳輸過(guò)程中，該數據包會(huì )被分成多個(gè)小包，每個(gè)小包對應一個(gè)發(fā)送通道，發(fā)送通道在發(fā)送的時(shí)候會(huì )在定期放置一個(gè)“對齊標識”;接收側在接收數據的時(shí)候會(huì )根據“對齊標識”重新恢復發(fā)送數據包。由于傳輸路徑上的延時(shí)不一致，通道上傳輸數據的到達時(shí)刻可能有差別，這個(gè)差別就是我們所說(shuō)的“Skew”。通道上的Skew要在一定范圍內，接收端才能正確恢復出原始數據。Skew有靜態(tài)的Skew，即固定的延時(shí)差和動(dòng)態(tài)的Skew，及Skew variation，即隨時(shí)改變的Skew。

IEEE802.3 Table 80-4和Table 80-5規定了兩種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(dòng)態(tài)Skew限定值如表2。

對于100G的系統測試，Skew的測試方法如圖1：

1.最大Skew容限測試

測試時(shí)直接將測試儀與被測設備連接，設備上設置環(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(wú)誤碼狀態(tài)。

利用ONT測試儀的發(fā)送LANE Skew設置功能在任意某個(gè)或某幾個(gè)LANE上設置最大相對延時(shí)180ns或者1856bits(40Gbps)、928bits(100Gbps)的延時(shí)，同時(shí)保留至少一個(gè)LANE的延遲為“0”。這時(shí)儀表上應該能夠達到無(wú)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(gè)LANE，然后加入動(dòng)態(tài)的Skew，在儀表上在整個(gè)過(guò)程中應該不出現誤碼/告警。

發(fā)送通道物理參數測量測試

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

1.發(fā)光波長(cháng)、發(fā)光功率、SMSR的測試

將被測設備的發(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，包括中心波長(cháng)、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(gè)波長(cháng)的光功率，因此用光譜儀進(jìn)行通道功率的測量是最直接的方法，測量時(shí)需要計算每個(gè)通道的積分功率而不是中心波長(cháng)上的峰值功率。

2.OMA、ER和發(fā)光眼圖、抖動(dòng)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(wú)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系統的分波/合波設備，另外測試這些項目也需要測試信號中發(fā)送合適的測試數據圖案。

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(gè)物理LANE分開(kāi)，眼圖儀的作用是測量每個(gè)通道的OMA、ER、眼圖。關(guān)于眼圖儀的測量設置，請參考相關(guān)的供應商或咨詢(xún)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(gè)LANE的平均接收功率，接收靈敏度、過(guò)載閾值、壓力接收靈敏度等。IEEE802.3ba Table 88-8規定了100GBase-LR4/ER4接收機的各項參數，這個(gè)表格是我們測試的依據。

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

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

由于邏輯LANE與實(shí)際的物理通道并無(wú)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下完成設置。

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

本文總結了40G/100G產(chǎn)品測量的新特點(diǎn)及測試方法，希望能夠幫助用戶(hù)更好地理解40G/100G產(chǎn)品的測試特點(diǎn)從而更好地選擇合適的測量?jì)x表。