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100 Gb/s通信系统物理层测试应用指南

时间:10-25 来源:互联网 点击:

n滤波器对加压眼图校准的影响。滚降频率成分超过20 GHz。图片摘自IEEE802.3ba标准。


[图示内容:]

Jitter Histogram (at waveform average, may not at waist): 抖动直方图(在波形平均值处,可能不在腰部)

Vertical Eye Closure Histograms (at time-center of eye): 垂直眼图闭合直方图(在眼图的时间中心)

Approximate OMA (difference of means of histograms): 近似的OMA (直方图平均值之差)

图4b. BERTScope上的100GbE眼图模板。


通过要求最低“命中率”(hit ratio),可以满足模板测试的随机特点。命中率定义为模板违规数量与每单位间隔采集的样点总数之比。由于这是一个统计指标,因此要注意,命中数越高,精度越高。

如果发射机的命中率低于5×10-5,那么这台发射机是满足规范的。

也可以在BERTScope或配有80SJNB抖动和噪声分析软件的DSA8300上更简便地测量BER轮廓,而且在统计上更可靠。只要BER=10-6轮廓位于模板外面,那么图5a中的发射机会通过5×10-5命中率眼图测试。BER轮廓技术还可以更简便地查看发射机通过测试时的余量。如图5b所示,BERTScope使用BER轮廓,评估信号的J9性能,并增加了余量性能(30 Gb/sec)。

图5a. 使用BER轮廓进行眼图模板测试。BER=10-6轮廓,也就是外部黄色-橙色轮廓,对应5×10-5命中率。


图5b. BERTScope使用30 Gb/sec信号获得的J9的BER轮廓。


表4. 100 GbE加压接收机灵敏度测试条件汇总。所有压力装置的影响总和必须满足垂直眼图闭合及J2和J9抖动规范。


3.2. 光接口接收机测试

远距离和扩展距离4×25 Gb/s拓扑(100GBASE-LR4和100GBASE-ER4)的光接口接收机压力测试类似,但ER4要求更高的灵敏度和强健性,参见表4。图6说明了怎样把校准后的压力水平施加到测试信号中,表4汇总了各种压力。在这些数据速率下,生成满足标准的压力水平非常棘手。通过选项STR,BERTScope可以使用内部损伤系统,生成满足标准的加压信号,把基于可调谐激光器的信号驱动到被测光接口接收机设备中(参见图6)。

首先,配置BERTScope驱动Mach-Zehnder (MZ)光调制器,然后调谐MZ偏置,优化1/0对称度,但不要超过表4中给出的光调制幅度(OMA)。

根据图1中的模板把正弦曲线抖动(SJ)应用到码型发生器时钟,保证接收机能够追踪低频抖动。

图6. 直接来自BERTScope的正弦曲线干扰源驱动激光器进行光接口接收机测试。


图7. 正弦曲线抖动压力模板。


[图示内容:]

Amplitude: 幅度

Sinusoidal jitter: 正弦曲线抖动

Frequency: 频率

使用四阶Bessel-Thompson滤波器,生成符号间干扰(ISI)。根据IEEE802.3ba压力调节模块规定,这种19 GHz低通滤波器特点从测试发生器输出中去掉了高阶谐波,以便在测量垂直眼图闭合代价和数据相关抖动(DDJ)中实现更加统一的测量方式。

使用精确高斯噪声发生器,应用随机抖动(RJ)。通过增加噪声,然后把信号传送给限制放大器,可以在信号上施加高斯RJ。对这些数据速率下要求的精度,限制器AM到PM转换是应用RJ的理想方式。

尽管已经发布的标准中还没有要求,但随着我们在25+ Gb/s中获得更多的经验,预计规范中将要求观察随机噪声(RN)。通过在信号中增加精确的高斯噪声,还可以引入RN,当然没有限制器。

把垂直眼图闭合代价(VECP)设置成表4给出的水平需要多个步骤。光学VEC的计算公式如下:


其中眼高EH(2.5×10-3)是在某个BER下规定的垂直眼图张开水平。尽管概念上有些麻烦,但EH(BER)定义的精确度要高于平均峰峰值电压摆幅。它相当于2.5×10-3的多个BER轮廓之间眼图中心的垂直距离,在BERTScope或装有80SJNB软件的DSA8300上可以简便地测量这一指标。

在设置VECP后调谐J2和J9抖动电平。J2和J9指明了抖动分布的特点。高概率抖动、99%的分布包含在J2中,因此J2等于在BER = 2.5×10-3时规定的总抖动(TJ)。另一方面,J9表明抖动分布尾部以低概率RJ为主,外部的十亿分之一;因此J9等于BER = 2.5×10-10时的TJ。

在信号中增加正弦曲线干扰(幅度调制),直到达到J2要求,参见图8。

图8. 在装有80SJNB的DSA 8300软件上测量J2的实例。


图9. 在测试J2后,J9电平为0.35 UI,为满足J9规范,增加335 fs rms RJ。


由于J2和J9之间BER不一致性很宽,即使少量的rms RJ,就会把J9提高到要求的电平,而对J2的影响则非常校例如,在图9中,如果在设置J2后J9电平是0.35 UI,那么为满足0.47 UI J9规范,要增加0.12 UI的RJ,即335 fs的rms RJ。必需特别注意,保证信号源固有的Rj低于332 fs,否则就会不可能实现图9所示的同时侦听J2和J9。为了增加超

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