Задачи и возможности при тестировании модулей 400G | FS Сообщество
Отмена
https://media.fs.com/images/community/uploads/post/202105/06/post1-20210504165250-rx3dq9m4nq.png

Задачи и возможности при тестировании модулей 400G

Larry

Переводчик Антон
23 декабрь 2019 г.

Более высокие требования к полосе пропускания и более высокая скорость увеличивают потребность в Ethernet 400G и оптических модулях в межсоединениях для крупных ЦОД. Несколько производителей сетевого оборудования, поставщиков облачных услуг и поставщиков оптических модулей быстро и яростно устремились на рынок 400G. И огромное количество новых товаров поступит на рынок для удовлетворения спроса на пропускную способность в ближайшие несколько лет. Но как обеспечить качество товара непросто, особенно ключевые компоненты соединения - оптические модули. В этой статье будут сосредоточены задачи тестировании модулей 400G, и ключевые элементы тестировании оптического модуля 400G.

Задачи тестировании модуля 400G

Оба 200G и 400G Ethernet принесли несколько новых типов оптических модулей, а группа IEEE и MSA (multi-source agreements) определили определенные форм-факторы: QSFP-DD, OSFP и CFP8. Электрические интерфейсы этих модулей используют либо 16 электрических полос, каждая полоса из которых сигнализирует 28 Гбит/с с модуляцией NRZ (non-return to zero), либо более новые 4- или 8-полосные линии, каждая полоса из которых сигнализирует 56 Гбит/с с модуляцией PAM4 (4-level pulse amplitude).

Физическая зависимая среда Хост-электрические I/F Режим Количество волокон Диапазон досягаемость Метод кодирования
400GBASE-SR16 16x 25 Гбит/с Одномод 16 100 метров NRZ
400GBASE-DR4 8x 50 Гбит/с Одномод 4 500 метров PAM4
400GBASE-FR8 8x 50 Гбит/с
16x 25Gb/s
Одномод 8 WDM 2 километров PAM4
400GBASE-LR8 8x 50 Гбит/с
16x 25Gb/s
Single mode 8 WDM 10 километров PAM4
200GBASE-DR4 8x 50 Гбит/с Одномод 4 500 метров PAM4
200GBASE-FR4 8x 50 Гбит/с Одномод 4 WDM 2 километров PAM4
200GBASE-LR4 8x 50 Гбит/с Одномод 4 WDM 10 километров PAM4

Более высокие скорости и использование модуляции PAM4 приносят значительные улучшения в пропускной способности, но также приводят к высокой сложности на физическом уровне и легко вызывают ошибки передачи сигнала.

Первая проблема заключается в том, что более высокая скорость полосы в электрических интерфейсах 400G означает больший шум (также называемый отношением сигнал/шум) при передаче сигнала. А высокое отношение сигнал/шум вызывает увеличение частоты ошибок по битам (BER), что, в свою очередь влияет на качество сигнала.

Кроме того, на физическом внешнем уровне для оптических модулей 400G, его высокоскоростные интерфейсы включают в себя больше электрических входных интерфейсов, электрических выходных интерфейсов, оптических входных интерфейсов, оптических выходных интерфейсов и других интерфейсов управления мощностью и низкой скоростью. Все производители этих интерфейсов должны соответствовать требованиям стандартов 400G. Однако, размер модулей 400G похоже на существующие модули 100G, для интеграции этих интерфейсов требуется более сложная технология изготовления и соответствующие тесты производительности для обеспечения качества этих модулей.

В то же время комплекс тестирования модуля 400G также приносит новые задачи для поставщиков оптических модулей. Чтобы гарантировать качество модуля для пользователей, поставщики должны придавать большое значение испытательным оборудованию модуля и техническим исследованиям и разработкам. Для того чтобы решить проблемы, нужно обеспечивать новые товары, поддерживающие обновление 400G, в то же время снижение затрат на разработку и производство, которые могут препятствовать конкурентным моделям ценообразования.

Ключевые элементы при тестировании модуля 400G

Несмотря на то, что Ethernet стандарты 400G были утверждены много лет, вся отрасль, в том числе OEM производители и операторы сетей/ЦОД, по-прежнему решают основные проблемы подключения, пытаясь решить проблемы от надежности модуля до неустойчивости соединения, от чрезмерной ошибки кадра до чрезмерной потери пакетов. Для поставщиков модулей, тестирование качества продукции представляет собой фундамент для создания надежных соединений с клиентами. Давайте рассмотрим несколько основных элементов тестирования в процессе тестирования модуля 400G (или посетите программу тестирования модулей 400G QSFP-DD, чтобы получить более подробную информацию о тестировании).

Тестирование ER производительности и уровня оптической мощности

ER (extinction ratio) является важным показателем для измерения производительности оптических передатчиков 400G, а также наиболее сложным. ER - это отношение логарифмов оптической мощности, когда лазер выдает высокий уровень и низкий уровень после того, как электрические сигналы модулированы в оптические сигналы. Тест ER может показать, работает ли лазер в наилучшей точке смещения и в пределах оптимального диапазона эффективности модуляции. OMA (outer optical modulation amplitude) может измерять разницу мощности при включении и выключении лазера модуля, что проверяет рабочие производительности модуля в другом аспекте. Как ER, так и средняя мощность могут быть измерены основными оптическими осциллографами.

Тестирование оптического спектра

Тестирование оптического спектра разделен на три части, в основном тестирование центральной длины волны, коэффициента подавления боковых мод (SMSR) и ширины спектра модулей 400G. Все эти три параметра важны для поддержания высококачественной передачи и производительности модулей. Чем больше значение коэффициента подавления боковой моды, тем лучше производительность лазера модуля. Посмотрите следующее видео, чтобы узнать, как FS тестирует оптический спектр для модулей 400G QSFP-DD.

Тестирование производительности пересылки

Модуль 400G представляет собой более сложную интеграцию по сравнению с существующими модулями QSFP28 и QSFP+, что также предъявляет более высокие требования к тестированию производительности экспедиции. RFC 2544 определяет следующий базовый индикатор теста производительности для сетей и устройств: пропускную способность, задержку и коэффициент потери пакетов. В этой процедуре тестирования, электрические и оптические интерфейсы будут проверены и убеждены, что качество передаваемого и получаемого сигнала не искажается.

Тестирование глаз-диаграммы

В отличие от диаграммы одного глаза модуляции NRZ в оптических модулях 100G, глаз-диаграмма PAM4 имеет три глаза. И PAM4 удваивает эффективность бит подшипники по сравнению с NRZ, но он все еще имеет проблемы с шумом, линейностью и чувствительностью. IEEE предлагает использовать PRBS13Q для тестирования диаграммы оптического глаза PAM4. Основными показателями теста являются высота и ширина глаза. Проверяя высоту и ширину глаза в результате теста, пользователи могут сказать, что качество линейности сигнала модуля 400G хорошее или нет.

Comparison of waveforms and eye diagrams between NRZ and PAM4 signals.png

В следующем видео показано, как FS тестирует глазковую диаграмму модулей 400G QSFP-DD-SR8 с Anritsu MP2110A All-in-One BERT и стробоскопическим осциллографом, чтобы гарантировать качество сигнала 400G QSFP-DD.

Испытание на вибрацию

Испытание на вибрацию в основном предназначены для выходных вибраций передатчиков и толерантность вибрации приемников. Вибрация включает в себя случайную вибрацию и детерминистическую вибрацию, поскольку детерминистическая вибрация предсказуем по сравнению со случайной вибрацией, вы можете спроектировать передатчик и приемник, чтобы устранить его. В реальной тестовой среде, тест вибрации выполняется вместе с тестом глаз-диаграммы для проверки производительности передатчика и приемника 400G.

Тестирование частоты ошибок по битам в реальном рабочем состоянии

В этой процедуре тестирования, модуль 400G будет подключен к коммутаторам 400G для проверки его рабочих характеристик, BER и устойчивости к ошибкам в реальной среде. Как упомянуто выше, повышенный BER в полосах оптических модулей 400G выше из-за более высокой скорости, что приводит к проблемам передачи в большинстве линий связи 400G. Поэтому технология FEC (forward error correction) применяется для улучшения качества передачи сигнала.

FEC добавляет предопределенное количество избыточных битов в передачу данных, которые являются битами проверки ошибок (кодируя их с данными). Биты проверки ошибок затем используются приемником передачи данных для декодирования и исправления ошибочных битов. FEC предоставляет способ отправления и получения данных в чрезвычайно шумных сигнальных средах, делая возможным безошибочную передачу данных по линии связи 400G.

Температурный тест

Каждый модуль 400G поставляется с диапазоном рабочих температур, определяемым производителем. Если температура превышает нормальный температурный диапазон или выходит за его пределы, тогда модули перестанут работать или даже не будут работать нормально и даже приведут к задержкам или сбоям в работе сети. Таким образом, температурный тест также важен для характеристик передачи модулей. Это должно гарантировать надежность этих высокоскоростных модулей 400G, используемых в сети высокоскоростной связи и центрах обработки данных. На видео ниже показано, как FS тестирует свои модули 400G QSFP-DD при различных температурах.

Следовательно, в этом процессе тестирования реального состояния, оригинальный BER оптического модуля и исправленный BER должны быть проверены FEC, чтобы проверить, влияет ли на производительность всей линии связи, когда возникает предопределенный символ случайной ошибки или отклонение частоты.

Возможности при тестировании модулей 400G

Благодаря 5G, искусственному интеллекту (AI), виртуальной реальности (VR), Интернету вещей (IoT) и автономным транспортным средствам, хотя существует множество технических проблем тестирования модулей, которые необходимо решить, стремительная тенденция рынка 400G Ethernet не может остановиться. Многие производители, такие как Cisco, Arista, Fisinar и т. д., А также поставщики тестовых решений, такие как Keysight и Ixia, продвигали свои собственные товары 400G на рынок. В этой ситуации для некоторых более мелких производителей оптических модулей, Тестирование модуля 400G является одним из ключевых моментов, которые они должны учитывать, потому что как улучшить качество продукции 400G и скорость поставок, будет определять, какую прибыль они получат от рынка 400G. Узнайте больше о текущем и будущем рынка 400G Ethernet, чтобы подготовиться к наступающей эре высокоскоростных сетей.

464

Вас также может заинтересовать