40G/100G測(cè)試技術(shù)

自從2010年6月IEEE發(fā)布了802.3ba 40GE/100GE標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)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(yīng)商到系統(tǒng)設(shè)備廠商以及測(cè)試廠商，都已經(jīng)為100G時(shí)代做好了準(zhǔn)備。中國(guó)的3大運(yùn)營(yíng)商從2011年底開(kāi)始，對(duì)各設(shè)備供應(yīng)商提供40G/100G傳輸設(shè)備進(jìn)行了測(cè)試或者正在準(zhǔn)備進(jìn)行測(cè)試。

相對(duì)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(cè)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(cè)試在單個(gè)波長(zhǎng)上進(jìn)行，測(cè)量單個(gè)通道;而新的客戶側(cè)40GE/100GE和OTU3/OTU4傳輸采用WDM復(fù)用技術(shù)，需要測(cè)試多個(gè)波長(zhǎng)和多個(gè)通道。而在線路側(cè)，由于無(wú)法完成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)性，測(cè)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(cè)試要求及測(cè)試方法做一介紹。

通道Skew的測(cè)試

由于需要多個(gè)通道同時(shí)傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包，在傳輸過(guò)程中，該數(shù)據(jù)包會(huì)被分成多個(gè)小包，每個(gè)小包對(duì)應(yīng)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(duì)齊標(biāo)識(shí)”;接收側(cè)在接收數(shù)據(jù)的時(shí)候會(huì)根據(jù)“對(duì)齊標(biāo)識(shí)”重新恢復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)包。由于傳輸路徑上的延時(shí)不一致，通道上傳輸數(shù)據(jù)的到達(dá)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(nèi)，接收端才能正確恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。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(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(dòng)態(tài)Skew限定值如表2。

對(duì)于100G的系統(tǒng)測(cè)試，Skew的測(cè)試方法如圖1：

1.最大Skew容限測(cè)試

測(cè)試時(shí)直接將測(cè)試儀與被測(cè)設(shè)備連接，設(shè)備上設(shè)置環(huán)回，將測(cè)試信號(hào)在PCS層后環(huán)回到測(cè)試儀表，儀表應(yīng)處于無(wú)誤碼狀態(tài)。

利用ONT測(cè)試儀的發(fā)送LANE Skew設(shè)置功能在任意某個(gè)或某幾個(gè)LANE上設(shè)置最大相對(duì)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(yīng)該能夠達(dá)到無(wú)誤碼狀態(tài)。

2.最大Skew Variation測(cè)試

測(cè)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(yīng)該不出現(xiàn)誤碼/告警。

發(fā)送通道物理參數(shù)測(cè)量測(cè)試

IEEE802.3ba對(duì)每一種傳輸模式都規(guī)定了發(fā)送波長(zhǎng)、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(jià)。802.3ab Table 88-7規(guī)定了100GBase-LR4/ER4發(fā)送機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，這個(gè)表格是我們測(cè)試的依據(jù)。

1.發(fā)光波長(zhǎng)、發(fā)光功率、SMSR的測(cè)試

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

2.OMA、ER和發(fā)光眼圖、抖動(dòng)的測(cè)試

光譜分析儀可以分辨WDM信號(hào)，但測(cè)試OMA,ER和發(fā)光眼圖的儀表卻無(wú)法分辨WDM信號(hào)，因此，本測(cè)試項(xiàng)目和下面的多通道測(cè)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(cè)試這些項(xiàng)目也需要測(cè)試信號(hào)中發(fā)送合適的測(cè)試數(shù)據(jù)圖案。

ONT測(cè)試儀的作用是產(chǎn)生合適的測(cè)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(cè)量每個(gè)通道的OMA、ER、眼圖。關(guān)于眼圖儀的測(cè)量設(shè)置，請(qǐng)參考相關(guān)的供應(yīng)商或咨詢JDSU公司的技術(shù)人員。

接收通道測(cè)試

接收通道測(cè)量是指測(cè)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(guī)定了100GBase-LR4/ER4接收機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，這個(gè)表格是我們測(cè)試的依據(jù)。

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

同時(shí)，我們還要在ONT測(cè)試儀上進(jìn)行設(shè)置，才能測(cè)試每一個(gè)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(shí)際的物理通道對(duì)應(yīng)起來(lái)。

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

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

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