40G/100G测试技术

自从2010年6月IEEE发布了802.3ba 40GE/100GE标准以来，40GE/100GE成为电信业的注视焦点。经过近2年的努力，40GE/100GE系统研发已经基本完成。从2012年3月的OFC展会上，我们可以看到，从芯片、光收发模块供应商到系统设备厂商以及测试厂商，都已经为100G时代做好了准备。中国的3大运营商从2011年底开始，对各设备供应商提供40G/100G传输设备进行了测试或者正在准备进行测试。

相对40G以下速率的传输设备，新的40GE/100GE和OTU3/OTU4不止是更高的传输带宽，也是新的传输制式，所以测试方式与以前相比有所不同。主要体现在：以前的传输方式是串行传输，测试在单个波长上进行，测量单个通道;而新的客户侧40GE/100GE和OTU3/OTU4传输采用WDM复用技术，需要测试多个波长和多个通道。而在线路侧，由于无法完成统一的标准，各厂家采用了不同的线路侧传输调制方式，各种不同的调制方式具备不同的传输适应性，测试起来更加困难，因而本文不打算在这方面进行讨论。下面我们就40GE/100GE和OTU3/OTU4的新测试要求及测试方法做一介绍。

通道Skew的测试

由于需要多个通道同时传输一个数据包，在传输过程中，该数据包会被分成多个小包，每个小包对应一个发送通道，发送通道在发送的时候会在定期放置一个“对齐标识”;接收侧在接收数据的时候会根据“对齐标识”重新恢复发送数据包。由于传输路径上的延时不一致，通道上传输数据的到达时刻可能有差别，这个差别就是我们所说的“Skew”。通道上的Skew要在一定范围内，接收端才能正确恢复出原始数据。Skew有静态的Skew，即固定的延时差和动态的Skew，及Skew variation，即随时改变的Skew。

IEEE802.3 Table 80-4和Table 80-5规定了两种Skew在各以太网子层的最高限值。

其中在PCS层的静态和动态Skew限定值如表2。

对于100G的系统测试，Skew的测试方法如图1：

1.最大Skew容限测试

测试时直接将测试仪与被测设备连接，设备上设置环回，将测试信号在PCS层后环回到测试仪表，仪表应处于无误码状态。

利用ONT测试仪的发送LANE Skew设置功能在任意某个或某几个LANE上设置最大相对延时180ns或者1856bits(40Gbps)、928bits(100Gbps)的延时，同时保留至少一个LANE的延迟为“0”。这时仪表上应该能够达到无误码状态。

2.最大Skew Variation测试

测试连接方式与静态Skew相同，仪表任意选择某一个LANE，然后加入动态的Skew，在仪表上在整个过程中应该不出现误码/告警。

发送通道物理参数测量测试

IEEE802.3ba对每一种传输模式都规定了发送波长、发光功率、激光器SMSR等物理参数和OMA、ER等眼图参数以及发送色散代价。802.3ab Table 88-7规定了100GBase-LR4/ER4发送机的各项参数，这个表格是我们测试的依据。

1.发光波长、发光功率、SMSR的测试

将被测设备的发送光口连接到OSA110光谱仪上，从光谱仪测量到的光谱上可以读出各通道的参数，包括中心波长、通道功率、SMSR。值得注意的是，对于各通道发光功率的测试，由于目前的普通光功率计不能测量单个波长的光功率，因此用光谱仪进行通道功率的测量是最直接的方法，测量时需要计算每个通道的积分功率而不是中心波长上的峰值功率。

2.OMA、ER和发光眼图、抖动的测试

光谱分析仪可以分辨WDM信号，但测试OMA,ER和发光眼图的仪表却无法分辨WDM信号，因此，本测试项目和下面的多通道测试功能一样，都需要用到40/100G系统的分波/合波设备，另外测试这些项目也需要测试信号中发送合适的测试数据图案。

ONT测试仪的作用是产生合适的测量图案，如PRBS图案;WDM DeMux的作用是将4个物理LANE分开，眼图仪的作用是测量每个通道的OMA、ER、眼图。关于眼图仪的测量设置，请参考相关的供应商或咨询JDSU公司的技术人员。

接收通道测试

接收通道测量是指测量每一个LANE的平均接收功率，接收灵敏度、过载阈值、压力接收灵敏度等。IEEE802.3ba Table 88-8规定了100GBase-LR4/ER4接收机的各项参数，这个表格是我们测试的依据。

ONT测试仪与被测设备通过100G端口连接，但由于要单独控制4个25G通道，因此需要串入一个100G的波长Mux/DeMux设备，该设备可以上下100GBase-LR4/ER4或者40GBase-LR4的每一个物理波长通道。

同时，我们还要在ONT测试仪上进行设置，才能测试每一个物理通道。ONT仪表有Lamda Group设置功能，可以将仪表发送的逻辑LANE与实际的物理通道对应起来。

由于逻辑LANE与实际的物理通道并无确定的对应关系，因此在加电连接后，都需要找出对应关系，并在Lamda Group下完成设置。

这样我们就可以测试每个物理通道的参数了，包括接收机的接收灵敏度、过载光功率。如果要测试压力接收灵敏度或者做抖动测量，可以将一个低速10.3G(针对100GBase-LR10)、10.75G(OTL3.4)或者11.18G(OTL4.10)的抖动测试仪表串接在复用解复用出来的10G速率通道上，在10G速率上注入抖动调制进行测试(图5)。

本文总结了40G/100G产品测量的新特点及测试方法，希望能够帮助用户更好地理解40G/100G产品的测试特点从而更好地选择合适的测量仪表。