Тестирование оптических модулей и трансиверов

Исходная задача:

Подтвердить, что оптический модуль обеспечивает требуемые электрические и оптические характеристики, стабильно работает на заявленной скорости и совместим с выбранной host-платформой, линией связи и сетевым оборудованием.

Сценарий применяется:

при разработке нового трансивера;
при выборе модулей для серверов и коммутаторов;
при входном контроле поставляемой партии;
при квалификации альтернативного поставщика;
при проверке совместимости оборудования разных производителей;
при диагностике нестабильного соединения;
при приемочных и ресурсных испытаниях.

Объект тестирования

Объектом тестирования являются оптические трансиверы, активные и пассивные кабельные сборки, а также интерфейсы их подключения к хост-платформе и линии передачи.

QSFP-DD / OSFP-модули

SFP / SFP28 / SFP56-модули

QSFP28 / QSFP56-модули

AOC / DAC-кабели

Когерентные / DCO-модули

Электрический интерфейс хоста

Оптическая линия и MPO/LC-соединения

Reference Tx / Rx и loopback-модули

При необходимости модуль и тракт анализируются по отдельным участкам: электрический интерфейс хоста, оптический передатчик Tx, оптический приемник Rx и сквозное end-to-end соединение.

Уровни проверки и типовые схемы стенда

Типовая схема зависит от уровня проверки

Проверка оптического передатчика Tx

Здесь проверяется качество оптического выходного сигнала модуля.

Типовая схема:

BERT / Ethernet-тестер / хост-платформа → DUT-модуль → DCA / стробоскопический осциллограф / измеритель оптической мощности / OSA

Что проверяется

форма оптического сигнала;
глазковая диаграмма NRZ/PAM4;
уровень оптической мощности;
качество модуляции;
соответствие требованиям интерфейса;
стабильность оптического выхода.

Типовое оборудование:

BERT или генератор трафика;
DCA / стробоскопический осциллограф;
оптический измерительный модуль;
оптический аттенюатор;
измеритель оптической мощности;
оптический анализатор спектра.

Проверка оптического приемника — Rx / Stressed Receiver

Здесь проверяется способность приемника работать при ослабленном или искаженном оптическом сигнале.

Типовая схема:

BERT / генератор паттернов / эталонный передатчик → оптический аттенюатор / источник стрессовых искажений → DUT-модуль → хост-платформа / анализатор ошибок BER / анализатор трафика

Что проверяется

чувствительность приемника;
BER / pre-FEC BER / post-FEC BER;
запас по оптической мощности;
устойчивость к деградации сигнала;
работа приемника в стрессовых условиях;
стабильность соединения на целевой скорости.

Типовое оборудование:

BERT / BER analyzer;
эталонный передатчик Tx;
оптический аттенюатор;
оптический коммутатор;
анализатор ошибок BER;
хост-плата или тестовая платформа.

Проверка электрического интерфейса хоста — Host Electrical

Здесь проверяется электрический интерфейс между модулем и хост-платформой: сервером, коммутатором, NIC, DPU или тестовой платой.

Типовая схема:

BERT / осциллограф / VNA → тестовое приспособление / интерпозер → порт хоста / посадочное место модуля → DUT-модуль или loopback-модуль.

Что проверяется:

электрический сигнал на host-side интерфейсе;
качество SerDes-линий;
глазковая диаграмма;
джиттер;
S-параметры канала;
потери и отражения;
влияние разъема, корпуса, PCB, ретаймер.

Типовое оборудование:

BERT;
осциллограф реального времени;
DCA;
VNA;
TDR/TDT;
тестовые приспособления для compliance-тестирования;
интерпозер / тестовая плата.

End-to-end проверка модуля в составе системы

Здесь проверяется не только сам модуль, а его работа в реальном тракте: сервер — NIC — модуль — линия — коммутатор.

Типовая схема:

Сервер / NIC / порт коммутатора → DUT-трансивер / AOC / DAC → волокно / кабель / аттенюатор → второй DUT / эталонный модуль → генератор и анализатор Ethernet-трафика.

Что проверяется:

установление соединения;
стабильность линка;
совместимость модулей и хост-платформ;
пропускная способность;
задержка;
потери пакетов;
ошибки FEC / CRC;
работа под длительной нагрузкой;
поведение при изменении температуры, питания и уровня сигнала.

Типовое оборудование:

Тестер Ethernet-трафика;
коммутатор или серверная платформа;
reference modules;
loopback modules;
оптические аттенюаторы;
измерители мощности;
ПО автоматизации и протоколирования.

Выполняемые измерения

Электрические измерения

глазковая диаграмма PAM4;
джиттер;
амплитудные и временные параметры;
BER;
стресс-тестирование приемника;
компенсация искажений (equalization);
характеристики электрического канала;
вносимые и обратные потери;
перекрестные помехи (crosstalk);
TDR/TDT;
энергопотребление и параметры питания.

Оптические измерения

средняя оптическая мощность;
OMA;
ER;
TDECQ;
оптическая глазковая диаграмма;
длина волны и спектр;
чувствительность приемника;
перегрузка приемника;
BER в зависимости от оптической мощности;
оптический бюджет;
стабильность каналов.

Системные измерения

установление и стабильность линка;
pre-FEC и post-FEC BER;
статистика исправленных и неисправленных ошибок;
пропускная способность;
задержка;
потери пакетов;
корректность диагностики;
совместимость host firmware и модуля;
стабильность при длительной нагрузке.

Классы оборудования

Для реализации сценария могут использоваться:

– BERT и генераторы PAM4-паттернов;

– анализаторы ошибок BER / ED;

– осциллографы реального времени;

– DCA и стробоскопические осциллографы;

– оптические измерительные модули;

– векторные анализаторы цепей VNA;

– TDR/TDT-решения;

– анализаторы и генераторы Ethernet-трафика;

– оптические аттенюаторы;

– измерители оптической мощности;

– анализаторы оптического спектра;

– блоки восстановления тактового сигнала / CDR;

– тестовые приспособления, интерпозеры, пробники и калибровочные комплекты;

– ПО для compliance-тестирования, de-embedding и автоматизации измерений.

Ожидаемый результат

подтверждение работоспособности оптического модуля на целевой скорости;
оценка качества оптического выходного сигнала Tx;
проверка чувствительности и устойчивости приемника Rx;
BER и запас по оптической мощности / качеству сигнала до предельных условий;
оценка электрического интерфейса хоста и качества host-side сигнала;
проверка совместимости модуля с сервером, сетевым адаптером или коммутатором;
локализация проблем: модуль, хост-интерфейс, оптическая линия, кабель, порт или настройки FEC;
рекомендации по выбору модуля, настройке FEC, эквализации и параметров канала;
протокол измерений или заключение о готовности решения к интеграции и эксплуатации.

Связанные материалы

схема типового стенда для тестирования оптических модулей и трансиверов;
краткое описание решения в PDF;
опросный лист для подбора конфигурации стенда;
материал по PAM4, BER и TDECQ;
пример протокола испытаний;
сравнительная таблица уровней проверки: Tx, Rx, электрический интерфейс хоста, end-to-end соединение.

Подберем решение под вашу задачу