400G 光模块测试 李凯 Keysight Technology 2018.6 月北海
目录 400G 光模块标准电气测试项目系统测试项目测试环境及准备工作
400G 光模块种类 光口光口速率传输方式规范电口速率封装 400G-SR16 16*26.5Gbps NRZ 100m MM 802.3bs 16*26.5Gbps NRZ CDFP/CFP8 400G-FR8 8λ*53Gbps PAM4 2km SM 802.3bs 8*53Gbps PAM4 QSFP DD / OSFP 400G-LR8 8λ*53Gbps PAM4 10km SM 802.3bs 8*53Gbps PAM4 QSFP DD / OSFP 400G-SR8 8*53Gbps PAM4 100m? MM 802.cm? 8*53Gbps PAM4 QSFP DD / OSFP 400G-SR4.2 4*2λ*53Gbps PAM4 100m? MM(2λ) 802.3cm? 8*53Gbps PAM4 QSFP DD / OSFP 400G-DR4 4*106Gbps PAM4 500m SM 802.3bs 8*53Gbps PAM4 QSFP DD / OSFP 400G-FR4 4λ*106Gbps PAM4 2km SM 100G/λ MSA 8*53Gbps PAM4 QSFP DD / OSFP 400G-LR4 4λ*106Gbps PAM4 10km SM TBD 8*53Gbps PAM4 QSFP DD / OSFP 400G-ZR DWDM + 59.8Gbd DP-16QAM >80km DWDM OIF ---- QSFP DD??
200G/100G/50G 光模块种类 (PAM4) 光口光口速率传输方式规范电口速率封装 200G-SR4 4*53Gbps PAM4 100m MM 802.3cd 4*53Gbps PAM4 8*26.5Gbps NRZ 200G-DR4 4*53Gbps PAM4 500m SM 802.3bs 4*53Gbps PAM4 8*26.5Gbps NRZ 200G-FR4 4λ*53Gbps PAM4 2km SM 802.3bs 4*53Gbps PAM4 8*26.5Gbps NRZ 200G-LR4 4λ*53Gbps PAM4 10km SM 802.3bs 4*53Gbps PAM4 8*26.5Gbps NRZ 100G-SR2 2*53Gbps PAM4 100m? MM 802.3cd 2*53Gbps PAM4 4*26.5Gbps NRZ 100G-DR 1*106Gbps PAM4 500m SM 802.3cd 2*53Gbps PAM4 4*26.5Gbps NRZ QSFP56 /QSFP DD QSFP56 /QSFP DD QSFP56 /QSFP DD QSFP56 /QSFP DD SFP DD /QSFP28 SFP DD /QSFP28 50G-SR 1*53Gbps PAM4 100m MM 802.3cd 1*53Gbps PAM4 SFP56 50G-FR 1*53Gbps PAM4 2km SM 802.3cd 1*53Gbps PAM4 SFP56 50G-LR 1*53Gbps PAM4 10km SM 802.3cd 1*53Gbps PAM4 SFP56
400G - SR8 Source: OSFP MSA Specification for OSFP OCTAL SMALL FORM FACTOR PLUGGABLE MODULE
400G - FR8/LR8 Source: OSFP MSA Specification for OSFP OCTAL SMALL FORM FACTOR PLUGGABLE MODULE
400G FR4 Source: OSFP MSA Specification for OSFP OCTAL SMALL FORM FACTOR PLUGGABLE MODULE
400G 光模块相关规范 400G 光模块主要参考规范如下 : 400G-SR16/FR8/LR8/DR4:IEEE 802.3bs-2017; IEEE 802.3cd; 400G-SR8/SR4.2:IEEE 802.3cm (TBD) 400G-FR4: 400G-FR4 Technical Specification 封装规范 : CDFP MSA Releases Rev. 3.0 Specifications for 400 Gbps Interoperable Hot Pluggable Modules CFP8 Hardware Specification OSFP OCTAL SMALL FORM FACTOR PLUGGABLE MODULE QSFP-DD Hardware Specification for QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER SFF-8636 Specification for Management Interface
400G 光模块测试项目列表 400G 光模块测试项目列表 光发射机 光功率 (dbm) OMAouter (dbm) TDECQ (db)max ER (db) min RIN (db/hz) max 光接收机 接收灵敏度 (dbm) 光压力眼 电发射机 上升时间 (ps) min 近端 ESMW (UI) min 近端眼高 (mv) min 远端 ESMW (UI) min 远端眼高 (mv) min 电接收机 正弦抖动容限 电压力眼 系统测试 PreFEC 误码率 丢包率 PostFEC 错误注入 线速率 PPM 容限 管理信息 Spec FYI Future
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400G 光模块电气测试组网 光发射机 (TOSA) 光口 (MM/SM) 光发射机 (TOSA) NRZ/PAM4 光电时钟恢复 Clock 光 / 电采样示波器 高速 PAM4 误码仪 串扰 MCB 夹具 电口 光接收机 (ROSA) 光衰减器光功率计 光信号 电信号 光接收机 (ROSA) 主要测试仪表 配套仪表 被测光模块
光眼图及 TDECQ 测试 (Transmitter and dispersion eye closure) TDECQ is a measure of each optical transmitter's vertical eye closure when transmitted through a worst case optical channel (TDECQ units = db) using SSPRQ pattern. Generate SSPRQ pattern (~ 2^16 symbols) Reference Receiver: 4 th order Bessel-Thomson low-pass filter (Oscilloscope noise measured and mathematically backed out per Standard). MM: 12.6 GHz BW (26.56 GBd) SamplingScope o No Pol. controller, fiber SM: 19.34 GHz BW (26.56 GBd) SM: 38.68 GHz BW (53 GBd) CR PLL BW 4 MHz, Slope 20 db/dec (1 st Order, no peaking) Equalizer (5 tap, T/2 spaced, FFE) Where: Qt = 3.414 (target SER) R = noise term Targeted samples on PAM-4 eye diagram. Reference: IEEE P802.3bs
光口发射机测试结果 Extinction ratio and OMA are derived from the 0 and 3 levels of the transmitter output Specific bit sequences are used TDECQ derived from the equalized waveform Uses OMA from the unequalized waveform (may change to equalized waveform)
电口测试方法 Source: IEEE 802.3bs
电眼图测试方法 120E.3.2.1 Module output eye width and eye height Measure EW/EH of all 3 PAM-4 eyes @ 1E-5 using methodology outlined in 120E.4.2 o Measure Near-end EW5/EH5 (with Max 3dB CTLE peaking) o Measure Far-end after convolving with loss channel (~ 6.4 db loss at Nyquist defined in 92.10.7.1.1, use any CTLE per Table 120E-2 (max 9dB) Measurement Setup: o Reference Rcvr: 4 th order BT, 33 GHz BW o CR: 4 MHz BW, 20dB/dec Hupp Reference: Center of Middle Eye Hmid Hlow Vupp Vmid Vlow o Use CTLE (3 pole) defined in 120E.3.1.7 Measure here (TP4) o PRBS13Q pattern CTLE Loss channel Input (TP4) Calculate EW5/EH5 spec here Post process
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400G 光模块系统测试组网 QSFP DD 接口 400G 流量测试仪 被测光模块 参考光模块 参考交换机或流量测试仪 光信号 电信号 Future 主要测试仪表 配套仪表
Pre-FEC 误码率 误包率测试 Source: IEEE 802.3bs
Post-FEC 错误注入 线速率 PPM 容限 Source: IEEE 802.3bs
管理信息 (FYI) Source: SFF Committee SFF-8636 Specification for Management Interface for Cabled Environments
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测试设备列表 设备名称功能要求 误码仪 产生 1~2 路激励电信号 ; 误码率测试 ; 抖动容限测试 双通道 PAM4/NRZ 信号产生和误码率检测, 支持 RJ/SJ 注入 预加重 线性度调整 采样示波器 串扰信号发生器 400G 流量测试仪 测试光模块输出光眼图和电参数质量 ; 接收测试中信号校准 用于产生多路串扰信号进行眼图和误码率测试 插入被测光模块, 进行误码 丢包率 链路测试 支持光口 电口输入, NRZ/PAM4 眼图参数抖动测试 支持光 / 电时钟恢复 至少 2 通道 NRZ/PAM4 信号产生, 幅度 / 上升时间可调 支持 400G 误码和丢包率测试, FEC 误码注入, 链路建立状态和管理信息读取 光功率计 可调衰减器发射 / 接收光功率光功率测试用于功率和接收灵敏度测试 MCB 夹具 合波器 / 分波器, 光纤跳线 把被测光模块接口转接成标准同轴接口, 光模块供电和控制 对采用 CWDM 技术的光模块各波长信号提取 分配 ;MPO 光纤分配转接 由被测光模块厂商提供 ; 可保证被测光模块正常工作 由被测光模块厂商提供 ; 可把被测波长信号转为 FC/PC 接口
送测人 信息 400G 光模块测试申请表 姓名 : 邮箱 : 电话 : 公司 : 地址 : 产品型号 被测 光模块 信息 电气标准 400G-SR8 400G-FR8 400G-LR8 400G-DR4 400G-FR4 400G-LR4 200G-SR4 200G-DR4 200G-FR4 200G-LR4 其它 ( 需进一步确认 ) : 物理规格 QSFP-DD OSFP 其它 ( 需进一步确认 ): 说明 : 目前系统测试项目仅针对 QSFP-DD 被测件 MCB 夹具 可以提供 不能提供 ( 放弃部分电气测试项目 ) 其它方法产生信号 ( 需进一步确认 ): CWDM 分波器 光纤跳线 说明 : 电气测试项目需要用 MCB 夹具进行电信号激励和引出 可以提供 不能提供 ( 放弃部分电气测试项目 ) 说明 : 电气测试项目需要把被测波长光信号转成 FC/PC 接口连接仪器