隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算資源的需求呈現(xiàn)出爆炸性增長。這一趨勢不僅極大地推動了核心網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的需求增長，也催生了超大規(guī)模云數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部及其間的互聯(lián)對光模塊帶寬的需求正以驚人的速度上升，這促使數(shù)據(jù)中心技術(shù)從100G向更高速率、更大帶寬、更低延遲的方向演進(jìn)。400G以太網(wǎng)因此成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的必然趨勢，并已在超大型數(shù)據(jù)中心的光通信模塊中得到應(yīng)用。

光模塊是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵硬件儀器，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。

100G之后的400G已經(jīng)成為高速傳輸?shù)闹髁?。作為未來?shù)據(jù)中心內(nèi)部光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵硬件，400G光模塊面臨著速率、功耗、體積、成本等多方面的挑戰(zhàn)。同樣，400G光模塊在測試過程中面臨也諸多挑戰(zhàn)。400G光通訊技術(shù)的快速發(fā)展對測試測量儀器提出了新的要求。測試儀器需要能夠支持新的物理層規(guī)范，包括前向糾錯（FEC）功能以糾正錯誤，補(bǔ)償信號損耗并優(yōu)化鏈路質(zhì)量。同時(shí)，PAM4作為實(shí)現(xiàn)400G傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，對測試儀器的分析和調(diào)試能力提出了更高要求。制造商需要簡便的解決方案，在不同的生產(chǎn)階段提供快速和準(zhǔn)確的光模塊評估和驗(yàn)證。

01

400G光模塊分類

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。

目前400G光模塊中，在光口側(cè)主要是使用8路53G PAM4（400G-SR8、FR8、LR8）或者4路106G PAM4（400G-DR4、FR4、LR4）實(shí)現(xiàn)400G的信號傳輸，在電口側(cè)使用8路53G PAM4電信號，采用OSFP或QSFP-DD的封裝形式。相比較來說，QSFP-DD封裝尺寸更?。ê蛡鹘y(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。在400G光通訊測試領(lǐng)域，廠商間的競爭愈發(fā)激烈。EXFO、是德科技、泰克、安立、VIAVI等品牌不斷推出創(chuàng)新解決方案以保持競爭力。這些廠商在提供高速測試解決方案方面展現(xiàn)出了強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和市場領(lǐng)導(dǎo)力。隨著400G技術(shù)的發(fā)展，廠商們正通過技術(shù)創(chuàng)新和合作來滿足市場對高速、高效率測試解決方案的需求。

02

400G光模塊主要測試項(xiàng)目

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(yàn)證來說，其主要測試項(xiàng)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。

1)發(fā)射機(jī)測試

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

2)接收機(jī)及誤碼率測試

發(fā)射機(jī)的測試項(xiàng)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(yàn)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(yàn)證被測光模塊對于惡劣光信號的容忍能力。同時(shí)，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(xiàng)目可以驗(yàn)證被測光模塊對于惡劣電信號的容忍能力。

3)系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試的主要目的是驗(yàn)證被測光模塊配合交換機(jī)工作時(shí)，在真實(shí)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(shí)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(yàn)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(yàn)證在出現(xiàn)已定隨機(jī)錯誤符號或者頻率偏差時(shí)系統(tǒng)性能是否受到影響。

03

主要測試儀器

高性能采樣示波器(光/電眼圖儀)及時(shí)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(shí)鐘，當(dāng)被測件無法提供同步參考時(shí)鐘時(shí)，需要光/電時(shí)鐘恢復(fù)模塊從被測件恢復(fù)時(shí)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)?。N1092系列光/電采樣示波器和N1077A/N1078A光/電時(shí)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。

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(yàn)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(yàn)證的高質(zhì)量的流量測試儀產(chǎn)生電信號激勵。

400G光模塊全面測試解決方案包括電發(fā)射機(jī)測試、光接收機(jī)測試、誤碼率測試、眼圖測試等，為400G光通訊技術(shù)的研發(fā)和驗(yàn)證提供了強(qiáng)有力的支持。以滿足用戶的測試測量需求，幫助用戶準(zhǔn)確地生成、捕捉高速及多波長的光信號，準(zhǔn)確測量光信號的功率、偏振、調(diào)制度等參數(shù)，以及進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和報(bào)告。益萊儲/Electro Rent作為測試測量領(lǐng)域的領(lǐng)先供應(yīng)商，是是德科技、安立、泰克、VIAVI等測試測量品牌的租賃合作伙伴，為客戶提供全面的400G光模塊測試方案。益萊儲正在重塑行業(yè)采購儀器的方式，提供一站式解決方案，促進(jìn)高科技測試采購中的高效實(shí)踐。在行業(yè)面臨越來越大的壓力以降低成本和提高效率的背景下，益萊儲憑借創(chuàng)新的融資解決方案，始終將財(cái)務(wù)穩(wěn)健和運(yùn)營卓越放在首位，成為一個(gè)倍受信賴的合作伙伴。

——內(nèi)容來源：是德科技等網(wǎng)絡(luò)資源

審核編輯 黃宇