100G網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的測試方法探討

羅禮開

【摘 要】本文通過介紹100G傳輸技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，并對100G產(chǎn)品測試方法進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】100Gb/s；傳輸；測試

【中圖分類號】TN929.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0038-01

1 100G關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1.1 調(diào)制方式

為了實(shí)現(xiàn)50GHz的間隔，需要將100G的波特率降低到有效的范圍內(nèi)。通過40G技術(shù)采用的正交相位調(diào)制（QPSK）可以將波特率降低到50Gband左右，但這在50GHz的間隔中顯然會(huì)造成較大的誤碼率。因此需要在QPSK基礎(chǔ)上加入偏振復(fù)用調(diào)制，如圖1所示，即偏振復(fù)用- 正交相位調(diào)制（PM- QPSK）。通過PM- QPSK 可以將波特率進(jìn)一步較低到25 ～32Gband，使其可以在50GHz的間隔內(nèi)有效傳輸。PM- QPSK是業(yè)界廣泛認(rèn)可的100G調(diào)制技術(shù)，已被OIF列為標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，正交頻分復(fù)用（OFDM）和正交幅度調(diào)制（QAM）作為更加先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)被學(xué)者所青睞。目前這兩種技術(shù)在400G和1T的研究中得以應(yīng)用。

1.2 前向糾錯(cuò)技術(shù)

前向糾錯(cuò)技術(shù)（FEC）技術(shù)一直以來都是作為提高傳輸性能的重要手段。通過FEC技術(shù)可以降低信號的誤碼率，提高系統(tǒng)的OSNR靈敏度，增強(qiáng)傳輸系統(tǒng)的可靠性。10G技術(shù)采用了級聯(lián)方式的硬判決。所謂硬判決是FEC譯碼器輸入序列中僅包含0和1，其復(fù)雜度低，理論成熟，被廣泛應(yīng)用。硬判決方式可提高8dB的編碼增益。100G技術(shù)采用了更高級的軟判決，即FEC譯碼器輸入為多級量化電平，在相同碼率下，軟判決較硬判決有更高的增益，但譯碼復(fù)雜度會(huì)成倍增加。軟判決可將編碼增益提高到10dB以上，以保證100G長距離傳輸?shù)男枨蟆?/p>

1.3 相干接收技術(shù)

傳統(tǒng)的10G技術(shù)采用非相干解調(diào)的調(diào)制方式，其完全在光域?qū)π盘柾瓿善窠鈴?fù)用和相位解調(diào)。而100G技術(shù)采用了相干解調(diào)的調(diào)制方式，即利用信號光與本振光混頻，在電域中對信號進(jìn)行偏振估計(jì)和相位估計(jì)。相干接收中本振光源可在一定程度上補(bǔ)償信號光功率的損耗，例如信號光功率過低時(shí)，適當(dāng)提高本振光源功率可以增加相干混頻后的光信號幅度，以改善光電轉(zhuǎn)換后電信號的誤碼率，相干調(diào)制原理圖如圖2所示。圖2 相干解調(diào)原理圖

1.4 數(shù)字信號處理技術(shù)

100G的相干解調(diào)是在電域中對信號進(jìn)行偏振估計(jì)和相位估計(jì)，因此高效的DSP技術(shù)對于100G的發(fā)展至關(guān)重要。100G信號經(jīng)數(shù)字信號處理后可以提高色散容限，減少線路色散補(bǔ)償?shù)氖褂茫种品蔷€性損傷的影響；提高自適應(yīng)線路色散變化的相應(yīng)速度，避免了40G技術(shù)采用的色散補(bǔ)償器的弊端；使系統(tǒng)PMD容限大幅度提升。PMD效應(yīng)也不再成為限制系統(tǒng)傳輸距離的因素，系統(tǒng)組網(wǎng)能力及靈活性將得到極大的提高。目前，PDM- QPSK、相干接收和DSP技術(shù)的配合使用，已成為100G傳輸系統(tǒng)最主流的技術(shù)配置方案。而DSP技術(shù)由于設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高昂，一直是100G發(fā)展的瓶頸。因此高性能低成本的高速數(shù)字信號處理技術(shù)是 100G大規(guī)模商用的關(guān)鍵因素之一。

2 100GE和OTU4的新測試要求及測試方法

2.1通道Skew的測試

（1）最大Skew容限測試

測試時(shí)直接將測試儀與被測設(shè)備連接，設(shè)備上設(shè)置環(huán)回，將測試信號在PCS層后環(huán)回到測試儀表，儀表應(yīng)處于無誤碼狀態(tài)。

利用ONT測試儀的發(fā)送LANES kew設(shè)置功能在任意某個(gè)或某幾個(gè)LANE上設(shè)置最大相對延時(shí)180ns或者1856bi t s（40Gbps）、928b i t s（100Gbps）的延時(shí)，同時(shí)保留至少一個(gè)LANE的延遲為“0”。這時(shí)儀表上應(yīng)該能夠達(dá)到無誤碼狀態(tài)。

（2）最大Skew Variation測試測試連接方式與靜態(tài)Skew相同，儀表任意選擇某一個(gè)的LANE，然后加入動(dòng)態(tài)的Skew，在儀表上在整個(gè)過程中應(yīng)該不出現(xiàn)誤碼/告警。

2.2發(fā)送通道物理參數(shù)測量測試

（1）發(fā)光波長、發(fā)光功率、SMSR的測試

將被測設(shè)備的發(fā)送光口連接到OSA110光譜儀上，從光譜儀測量到的光譜上可以讀出各通道的參數(shù)，包括中心波長、通道功率、SMSR。值得注意的是，對于各通道發(fā)光功率的測試，由于目前的普通光功率計(jì)不能測量單個(gè)波長的光功率，因此用光譜儀進(jìn)行通道功率的測量是最直接的方法，測量時(shí)需要計(jì)算每個(gè)通道的積分功率而不是中心波長上的峰值功率。

（2） OMA、ER和發(fā)光眼圖測試

光譜分析儀可以分辨WDM信號，但測試OMA，ER和發(fā)光眼圖的儀表卻無法分辨WDM信號，因此，本測試項(xiàng)目和下面的多通道測試功能一樣，都需要用到100G系統(tǒng)的分波/合波設(shè)備，另外測試這些項(xiàng)目也需要測試信號中發(fā)送合適的測試數(shù)據(jù)圖案。ONT測試儀的作用是產(chǎn)生合適的測量圖案，如PRBS圖案；WDMDeMux的作用是將4個(gè)物理LANE分開，眼圖儀的作用是測量每個(gè)通道的OMA、ER、眼圖。測試連接是：ONT測試儀通過DUT測試設(shè)備再到100G DeMux連接眼圖儀。

2.3接收通道測試

ONT測試儀與被測設(shè)備通過100G端口連接，但由于要單獨(dú)控制4個(gè)25G通道，因此需要串入一個(gè)100G的波長Mux/DeMux設(shè)備，該設(shè)備可以上下100GBase-LR4/ER4或者40GBase-LR4的每一個(gè)物理波長通道。

同時(shí)，我們還要在ONT測試儀上進(jìn)行設(shè)置，才能測試每一個(gè)物理通道。ONT儀表有Lamda Group設(shè)置功能，可以將儀表發(fā)送的邏輯LANE與實(shí)際的物理通道對應(yīng)起來。

這樣我們就可以測試每個(gè)物理通道的參數(shù)了，包括接收機(jī)的接收靈敏度、過載光功率。如果要測試壓力接收靈敏度或者做抖動(dòng)測量，可以將一個(gè)低速10.3G（針對100GBase-LR10）、10.75G（OTL3.4）或者11.18G（OTL4.10）的抖動(dòng)測試儀表串接在復(fù)用解復(fù)用出來的10G速率通道上，在10G速率上注入抖動(dòng)調(diào)制進(jìn)行測試。

3 結(jié)束語

隨著城市化的發(fā)展，光纜、管道、機(jī)房的建設(shè)難度越來越大，成本越來越高，基礎(chǔ)資源對運(yùn)營商越來越寶貴。100G傳輸技術(shù)的誕生很好地解決了運(yùn)營商所面臨的問題，其傳輸技術(shù)不僅具有更高的集成度，還可以更大程度利用光纖的傳輸特性，能為運(yùn)營商節(jié)省寶貴的機(jī)房空間和光纜資源。