Задачи и возможности при тестировании 400GE

Задачи тестировании 400GE

Оба 200G и 400G Ethernet принесли несколько новых типов оптических модулей, и группа IEEE и MSA (multi-source agreements) определили специфические 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).

Более высокие скорости и использование модуляции FEC и PAM4 значительно увеличивают пропускную способность, но также могут привести к некоторым проблемам тестирования 400G.

• PAM4 модуляция вносит дополнительную сложность на физический уровень. В 400G линии всегда существуют ошибки передачи, поэтому простого количественного определения ошибок или тестирования на основе "нулевых" ошибок уже недостаточно. Кроме того, должны соответствовать требованиям стандартов 400G высокоскоростные интерфейсы, включая электрические входныхе интерфейсы, электрические выходные интерфейсы, оптических входных интерфейсы, оптические выходные интерфейсы.

• FEC технология и повышенная скорость означают, что некоторые модули с более высоким первоначальным коэффициентом ошибок будут работать без ошибок после FEC, а другие — нет. Для проведения различия между приемлемыми и неприемлемыми моделями ошибок и выявления истинных причин необходимо более глубокое понимание распределения ошибок и статистических данных. Логика FEC сложна и велика. Его необходимо протестировать как на логическую проверку, так и на динамическую мощность. Это требует логической проверки и динамических характеристик питания.

• 400G QSFP-DD подключаемые оптические модули имеют сложную структуру. QSFP-DD включает встроенный лазер и драйвер, высокопроизводительный фотодиод и микроконтроллер в небольшом форм-факторе. Эти дополнительные элементы должны пройти тестирование 400G как самостоятельно, так и в контексте всей структуры сети.

• Сложность 400G Ethernet делает необходимым контролировать затраты на тестовое оборудование и время цикла тестирования. Передовые инструменты тестирования 400G могут смягчить эти опасения, предоставляя готовые варианты для поддержки перехода на 400G и ускорения выхода на рынок новых продуктов.

Ключевые элементы при тестировании 400GE

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 400G QSFP-DD модуль программа тестирования, чтобы получить более подробную информацию о тестировании).

Тестирование ER производительности и уровня оптической мощности

ER (extinction ratio) является важным показателем для измерения производительности 400G QSFP-DD, 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 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 QSFP28 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.

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 400G QSFP-DD 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 400GE

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 400 Gigabit Ethernet - настоящее и будущее, чтобы подготовиться к наступающей эре высокоскоростных сетей.