QSFP28光模塊應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)分析與測(cè)試技術(shù)研究

許朝蓬

(南京郵電大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210003)

QSFP28光模塊應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)分析與測(cè)試技術(shù)研究

許朝蓬

(南京郵電大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210003)

萬(wàn)兆以太網(wǎng)已經(jīng)運(yùn)用于企業(yè)網(wǎng)和城域網(wǎng)絡(luò)，各大通信公司正將視線轉(zhuǎn)移到100 G以太網(wǎng)。隨著大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算處理的發(fā)展，使得數(shù)據(jù)中心交換機(jī)升級(jí)成為了必要。100 G以太網(wǎng)技術(shù)的核心在于光模塊，4×25 Gb/s QSFP28并行收發(fā)模塊提供了高速互連傳輸?shù)慕鉀Q方案，擁有更大的傳輸容量、更高的端口密度以及更低的功耗和成本。從系統(tǒng)角度，結(jié)合100 G以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)，深入理解QSFP28光模塊在100 G以太網(wǎng)中的應(yīng)用；從信號(hào)層面，通過(guò)對(duì)實(shí)物的調(diào)試以及測(cè)試結(jié)果分析，充分保證其在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性。重點(diǎn)分析了光模塊的管理接口I2C總線以及業(yè)務(wù)接口的參數(shù)指標(biāo)，針對(duì)實(shí)際調(diào)試過(guò)程中所遇到的測(cè)試問(wèn)題，提出了相應(yīng)的接收端擾動(dòng)測(cè)試方案。在存在一定抖動(dòng)的情況下，信號(hào)的誤碼率依然符合規(guī)范要求。一系列的試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了該光模塊各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

以太網(wǎng)； 物理層； 光模塊； I2C管理接口； 擾動(dòng)測(cè)試； 邏輯開(kāi)關(guān)； 發(fā)射端； 接收端

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)快速發(fā)展及人們對(duì)于更高速光網(wǎng)絡(luò)的需求，持續(xù)地推動(dòng)著整個(gè)光通信行業(yè)的快速發(fā)展，光通信器件的技術(shù)也隨之得到創(chuàng)新和發(fā)展。QSFP28光模塊就是伴隨這一發(fā)展的產(chǎn)物。

QSFP28封裝的光模塊相比于第一代外形封裝可插拔(common form-factor pluggable，CFP)光模塊以及CFP4封裝光模塊，有著明顯的優(yōu)勢(shì)。在外觀上，CFP4封裝體積是第一代CFP封裝的1/4，而QSFP28封裝的體積比CFP4封裝更小，因此適用于更高密度的交換機(jī)產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)單塊交換機(jī)單板更高轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)能力，為建設(shè)超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心提供可能性。在內(nèi)在性能方面，QSFP28封裝光模塊為4通道25 Gb/s并行傳輸。相比于CFP封裝10通道10 Gb/s傳輸，其支持最新的100 G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；相比QSFP+光模塊的4通道10 Gb/s傳輸速率，其占用同樣多的通道資源，但可實(shí)現(xiàn)2.5倍傳輸性能，因此在大數(shù)據(jù)發(fā)展的時(shí)代具有重大意義。

1 QSFP28光模塊的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 以太網(wǎng)物理層簡(jiǎn)述

在最新的100G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)[1]中詳細(xì)介紹了物理媒體相關(guān)子層(physical medium dependent，PMD)。物理層參考框圖如圖1所示。

圖1 物理層參考框圖

相對(duì)于圖1左側(cè)的開(kāi)放系統(tǒng)互連(open system interconnection，OSI)標(biāo)準(zhǔn)模型，圖1右側(cè)清晰地展示了的PMD、媒體專用接口(media independent interface，MII)以及其他子層在標(biāo)準(zhǔn)模型中的具體位置。

在100 G以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)中，一般將物理層[2]劃分為PMD、物理媒體連接(physical medium attachment，PMA)、里索-前向糾錯(cuò)(reed-solomon forward error correction，RS-FEC)和物理編碼(physical coding sublayer，PCS)子層。在實(shí)際的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，所使用的交換芯片包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層兩部分，可以直接擴(kuò)展光模塊端口，處理和轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)。

實(shí)際應(yīng)用中，QSFP28光模塊應(yīng)用在PMD子層上，將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信，并通過(guò)PMA子層的串行化服務(wù)傳遞到PCS子層，進(jìn)行數(shù)據(jù)的并行化處理，實(shí)現(xiàn)本地多鏈路傳輸。為高效地配合工作,制定了一系列以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)環(huán)相扣、高度統(tǒng)一。

PMD服務(wù)接口為編碼數(shù)據(jù)提供了物理實(shí)物之間的交換通道，能夠?qū)⒕幋a數(shù)據(jù)整合到信號(hào)之內(nèi)，也能夠從信號(hào)內(nèi)提取出編碼數(shù)據(jù)，傳遞到下一個(gè)指定的媒體，是一種典型的跨子層服務(wù)接口。

1.2 100 G以太網(wǎng)PMD子層的工作原理

PMD子層框圖如圖2所示，其實(shí)質(zhì)上可以理解為100 G BASE-SR4傳輸/接收路徑的框圖。出于對(duì)系統(tǒng)一致性和兼容性的考慮，框圖以點(diǎn)到點(diǎn)的方式定義了物理媒體相關(guān)子層。

圖2 PMD子層框圖

QSFP28光模塊實(shí)質(zhì)上可以理解為PMD子層[3]，其主要功能就是將接收到的光信號(hào)通過(guò)其內(nèi)部的光接收器轉(zhuǎn)化成高速電信號(hào)。在QSFP28光模塊中，存在4條平行通道，每條通道由一對(duì)差分線組成，存在接收和發(fā)射2個(gè)方向。

①在發(fā)射方向上，PMA子層向PMD子層連續(xù)發(fā)送4條平行的比特流，同時(shí)每條通道的典型速率是25.781 25 Gb/s，在經(jīng)過(guò)媒體專用接口層時(shí)，將比特流轉(zhuǎn)變成合適的信號(hào)，傳到下一個(gè)設(shè)備。

②在接收方向上，PMD子層向PMA子層連續(xù)發(fā)送4條平行的比特流。相應(yīng)地，每條接受通道上的比特流也是在媒體專用接口轉(zhuǎn)變而來(lái)，典型速率也是25.781 25 Gb/s。

從其中一個(gè)光模塊發(fā)射端到另一個(gè)光模塊接收端之間的信號(hào)，QSFP28光模塊之間是以光信號(hào)傳輸?shù)摹Ｒ泊嬖赒SFP28電纜，傳輸?shù)男盘?hào)是電信號(hào)。但這種模塊只是在封裝上和QSFP28光模塊一樣，其內(nèi)部并沒(méi)有激光發(fā)射器和接收放大器，所以傳輸?shù)木嚯x有限，同時(shí)也稱為無(wú)源電纜。

100 G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)PMD子層的功能進(jìn)行了一些標(biāo)準(zhǔn)化定義。定義了4類必需的功能，包括信號(hào)的發(fā)射、接收、檢測(cè)以及復(fù)位功能；同時(shí)，還定義了一部分可選的功能，如發(fā)射禁用功能，發(fā)射/接收的故障上報(bào)功能等。在QSFP28光模塊的實(shí)際功能中，還存在低功耗選擇功能、總線模式選擇功能、在位功能以及中斷上報(bào)功能。相比于QSFP28光模塊來(lái)說(shuō)，無(wú)源電纜和有源光學(xué)線纜所具有的功能會(huì)少很多。價(jià)格昂貴的QSFP28光模塊則具備以上所有功能。

2 QSFP28光模塊的管理接口

光模塊流程圖如圖3所示。如果將光模塊功能[4]分為業(yè)務(wù)和控制管理兩部分，那么發(fā)射和接收功能屬于業(yè)務(wù)功能，用于實(shí)現(xiàn)流量的傳輸，而以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)所定義的信號(hào)檢測(cè)功能、光模塊的復(fù)位功能以及光模塊異常上報(bào)的功能都屬于控制管理功能。在光模塊中，會(huì)提供二線制串行(inter-integrated circuit, I2C)總線接口，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)光模塊的管理和操作。

圖3 光模塊流程圖

I2C總線接口[5]廣泛地應(yīng)用于光模塊的管理接口，其由一條串行的時(shí)鐘信號(hào)和一條串行的數(shù)據(jù)信號(hào)組成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，串行時(shí)鐘信號(hào)(serial clock，SCL)和串行數(shù)據(jù)信號(hào)(serial data，SDA)通過(guò)上拉電阻拉高至電平。整個(gè)二線制串行總線接口的兩端連接著主用模塊和從屬模塊，為呈菊花鏈狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。例如光模塊在園區(qū)交換機(jī)中的應(yīng)用，交換機(jī)單板可以作為主用模塊，熱插拔光模塊可以作為從屬模塊，控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信息在這兩者之間進(jìn)行串行化傳輸；同時(shí)， 主用模塊利用串行時(shí)鐘信號(hào)，記錄并跟蹤二線制串行總線上的數(shù)據(jù)和控制信息。

2.1 光模塊I2C總線的尋址方式

通常主機(jī)會(huì)有多條I2C總線通道，每條總線下面會(huì)掛有多個(gè)從機(jī)模塊。為了更加簡(jiǎn)便、快速地找到要訪問(wèn)的器件，I2C總線采用7位地址的尋址方式。每個(gè)器件都有其相應(yīng)的地址，通過(guò)軟件編程找到相應(yīng)的器件；同時(shí)，一條總線上掛有多個(gè)器件，可以通過(guò)設(shè)置器件硬件引腳的電平值來(lái)區(qū)分地址。這種方法雖然可以使得一條總線下掛多個(gè)器件，但是通常大部分器件封裝只會(huì)預(yù)留3個(gè)引腳，因而一條總線最多只能下掛8個(gè)器件。主機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力直接影響到信號(hào)質(zhì)量，通常下掛器件越多，將會(huì)導(dǎo)致I2C總線信號(hào)質(zhì)量越差，最好的情況就是下掛1個(gè)器件。

光模塊的尋址方式與其他器件模塊略有不同。上述介紹到，100 G光模塊器件主要應(yīng)用在大型的園區(qū)交換機(jī)、數(shù)據(jù)中心交換機(jī)等數(shù)據(jù)量很大的環(huán)境中。在大型交換機(jī)的一塊業(yè)務(wù)板中會(huì)有多個(gè)光模塊業(yè)務(wù)端口，有些交換機(jī)的單個(gè)業(yè)務(wù)板就可以達(dá)到48個(gè)萬(wàn)兆光模塊業(yè)務(wù)口。這樣如果在一條總線下尋址會(huì)需要大量的硬件地址，同時(shí)也會(huì)由于驅(qū)動(dòng)能力不足而產(chǎn)生信號(hào)質(zhì)量不好的問(wèn)題。

對(duì)于交換機(jī)產(chǎn)品，眾多的光模塊業(yè)務(wù)口其實(shí)給光模塊的訪問(wèn)提供了另外一種方式，可以直接通過(guò)光模塊業(yè)務(wù)口在交換機(jī)中的物理位置對(duì)其訪問(wèn)，同時(shí)配合邏輯開(kāi)關(guān)模塊對(duì)相應(yīng)光模塊I2C使能通道進(jìn)行選通。在光模塊規(guī)范[6]中也對(duì)QSFP28封裝光模塊的I2C地址進(jìn)行了規(guī)定。

2.2 光模塊I2C總線的傳輸方式

I2C總線協(xié)議一般都會(huì)由主用模塊產(chǎn)生一個(gè)開(kāi)始條件。當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平變?yōu)榈碗娖健Ｏ鄳?yīng)的結(jié)束條件是：當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平切換，同時(shí)數(shù)據(jù)傳輸必須帶有響應(yīng)，相關(guān)的響應(yīng)時(shí)鐘脈沖由主機(jī)產(chǎn)生，在響應(yīng)時(shí)鐘脈沖期間發(fā)送器釋放SDA線(高電平)，此時(shí)接收器必須將SDA線拉低，使其在這個(gè)響應(yīng)脈沖的高電平期間保持穩(wěn)定的低電平。

從當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)束到下一數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_(kāi)始，被稱為總線的空余時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，因?yàn)橐粭l總線下掛多個(gè)器件或者1個(gè)器件在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)被多次訪問(wèn)，所以I2C總線還存在總線的空余時(shí)間。I2C總線采用電平采樣，在SCL為高電平期間，SDA必須保持平穩(wěn)；當(dāng)SCL為低電平時(shí)，SDA可以進(jìn)行電平切換。

在I2C總線中還定義了一位讀寫(xiě)位，讀寫(xiě)位指示了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颍?dāng)讀寫(xiě)位為高電平時(shí)表示讀數(shù)據(jù)，由主用模塊產(chǎn)生向從屬模塊傳輸；當(dāng)讀寫(xiě)位低電平時(shí)表示寫(xiě)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流向是由從屬模塊到主用模塊。讀寫(xiě)位的判斷有助于之后的測(cè)試。

I2C總線的幀結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 I2C總線的幀結(jié)構(gòu)

Fig.4 Frame structure of I2C bus

3 QSFP28光模塊測(cè)試方法

光模塊主要應(yīng)用于園區(qū)交換機(jī)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心交換機(jī)等大型交換網(wǎng)絡(luò)中。由于光模塊是一種從屬設(shè)備，目前大多數(shù)通信設(shè)備公司都是將光模塊作為通信設(shè)備的一種物料對(duì)外進(jìn)行采購(gòu)，所以對(duì)于交換機(jī)和路由器等大型通信設(shè)備來(lái)說(shuō)，光模塊的適配和調(diào)試是極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，光模塊的信號(hào)測(cè)試分為低速信號(hào)測(cè)試和高速信號(hào)測(cè)試。本文將重點(diǎn)介紹光模塊的低速信號(hào)測(cè)試中的I2C的邏輯電平指標(biāo)、時(shí)序指標(biāo)及其研發(fā)調(diào)試過(guò)程中的方法，以及光模塊的高速信號(hào)測(cè)試中的光眼圖和電信號(hào)眼圖測(cè)試。

3.1 I2C信號(hào)測(cè)試

在研發(fā)調(diào)試中，I2C接口測(cè)試[7]是其中的關(guān)鍵性工作。I2C總線給軟件驅(qū)動(dòng)人員提供了方便的接口，同時(shí)光模塊內(nèi)部定義了一些存儲(chǔ)空間，平臺(tái)軟件可以調(diào)用I2C總線實(shí)現(xiàn)一系列的功能，方便用戶對(duì)光模塊進(jìn)行管理和控制。例如，光模塊內(nèi)部控制芯片通過(guò)軟件處理，可以實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)光模塊告警以及光模塊當(dāng)前使用狀態(tài)等重要信息進(jìn)行監(jiān)控。所以在調(diào)試驗(yàn)證過(guò)程中，必須嚴(yán)格遵循光模塊I2C的電氣指標(biāo)要求、時(shí)序要求等。

在QSFP28光模塊標(biāo)準(zhǔn)中，不僅定義了100 G光模塊的封裝結(jié)構(gòu)，還定義了其電氣指標(biāo)和時(shí)序指標(biāo)。其目的就是讓各廠商所生產(chǎn)的光模塊能夠更好地兼容當(dāng)前市面上的交換機(jī)等通信設(shè)備。低速信號(hào)電氣參數(shù)、I2C時(shí)序要求及I2C時(shí)序圖分別如表1、表2和圖5所示。表1中，Vol所對(duì)應(yīng)的Iol(max)=3.0 mA。SCL和SDA的VIH和VIH通過(guò)上拉電阻至Vcc。

表1 低速信號(hào)電氣參數(shù)

表2 I2C時(shí)序要求

圖5 I2C時(shí)序圖

I2C信號(hào)為低速一驅(qū)多信號(hào)，同時(shí)也是電平采樣，在實(shí)際應(yīng)用中，通常可以不關(guān)注SDA下降沿是否單調(diào)，只要時(shí)序有充足的裕量即可。表3是使用泰克示波器得到的I2C時(shí)序測(cè)試結(jié)果。

表3 I2C時(shí)序測(cè)試結(jié)果

通過(guò)表3可以看出，該設(shè)計(jì)中的光模塊I2C總線信號(hào)質(zhì)量滿足規(guī)范要求，硬件設(shè)計(jì)是沒(méi)有問(wèn)題的。

3.2 光模塊高速信號(hào)測(cè)試

眼圖質(zhì)量將直接反映到硬件設(shè)計(jì)中。在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，CAD工程師需要非常細(xì)心地對(duì)印刷電路板的高速信號(hào)線進(jìn)行排版布線。稍有不慎，都可能給后期眼圖調(diào)試帶來(lái)無(wú)法預(yù)期的結(jié)果。硬件設(shè)計(jì)調(diào)試的目的就是保證光模塊實(shí)際測(cè)試指標(biāo)能夠滿足規(guī)范要求，其直接關(guān)系到光模塊在實(shí)際使用過(guò)程中的可靠性。

3.2.1 光模塊的眼圖測(cè)試

根據(jù)模塊功能來(lái)看，眼圖測(cè)試可以分為發(fā)射端和接收端測(cè)試。發(fā)射端測(cè)試[8]主要是觀察光模塊發(fā)射光信號(hào)的眼圖質(zhì)量是否滿足以太網(wǎng)定義規(guī)范要求。

從圖2可以看出，光信號(hào)眼圖測(cè)試是在TP2測(cè)試點(diǎn)，且測(cè)試光纖長(zhǎng)度范圍為2～5 m。本次試驗(yàn)采用的測(cè)試儀器是泰克DSA8300高帶寬數(shù)字采樣示波器和泰克CR286A時(shí)鐘恢復(fù)模塊。表4給出了100 G以太網(wǎng)所定義的100 G短距光模塊發(fā)射光信號(hào)參數(shù)[9]。

表4 光模塊發(fā)射光信號(hào)參數(shù)

在實(shí)際測(cè)試光信號(hào)眼圖[10]時(shí)，關(guān)注最多的就是上述指標(biāo)和眼圖質(zhì)量。在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中還定義了其他參數(shù)，本文沒(méi)有詳細(xì)介紹。表5列出了硬件研發(fā)調(diào)試階段的光模塊發(fā)射端測(cè)試結(jié)果，可以看出，眼圖質(zhì)量和測(cè)試指標(biāo)都滿足規(guī)范要求。

表5 光模塊發(fā)射端測(cè)試結(jié)果

3.2.2 光模塊的接收端擾動(dòng)測(cè)試

隨著數(shù)據(jù)速率增加，比特周期越來(lái)越短，因而抖動(dòng)要求越來(lái)越高。從光模塊整體角度來(lái)看，為了更好地反映光模塊的抗抖動(dòng)能力，需要對(duì)整個(gè)光模塊業(yè)務(wù)鏈路進(jìn)行測(cè)試。雖說(shuō)以太網(wǎng)規(guī)范規(guī)定了接收端的規(guī)范指標(biāo)，由于實(shí)際的交換網(wǎng)路產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，測(cè)試人員通常沒(méi)有找到合適的測(cè)試點(diǎn)去測(cè)試接收端的眼圖質(zhì)量，所以本文提供一種間接的測(cè)試手段來(lái)反映信號(hào)從光模塊接收到發(fā)射整個(gè)閉環(huán)鏈路的情況。

這種測(cè)試方法也可以稱為接收端擾動(dòng)測(cè)試[11]。發(fā)射端鏈路和接收端鏈路在PMA子層進(jìn)行環(huán)回，使信號(hào)不經(jīng)過(guò)PCS子層。同時(shí)，在發(fā)射端注入抖動(dòng)。這里的抖動(dòng)指的是誤碼率在E-15之內(nèi)所能容忍的抖動(dòng)，可以用總抖動(dòng)(total jitter，TJ)表示，總抖動(dòng)也括隨機(jī)抖動(dòng)(random jitter，RJ)和確定性抖動(dòng)(deterministic jitter，DJ)，注入的抖動(dòng)必須在規(guī)定的范圍之內(nèi)。最后，使用誤碼儀分析發(fā)射端的誤碼率，要求誤碼率在E-15以下。該方法不僅避免了測(cè)試人員找不到測(cè)試點(diǎn)的情況，而且可以觀察整條環(huán)回鏈路在惡劣情況下的誤碼率是否滿足要求。

整個(gè)測(cè)試分為兩個(gè)階段。階段一的抖動(dòng)注入接收端Rx組網(wǎng)圖如圖6所示。

圖6 抖動(dòng)注入接收端Rx組網(wǎng)圖

該階段用于確定接收端需要注入的抖動(dòng)大小，使得在眼圖質(zhì)量滿足要求的情況下，其抖動(dòng)逼近總抖動(dòng)。

階段二是通過(guò)誤碼分析儀觀察此時(shí)的誤碼率。

通過(guò)試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)預(yù)加重模塊使其眼高參數(shù)達(dá)到230 mV；開(kāi)啟抖動(dòng)模塊的RJ注入，在滿足TJ<0.28 UI(單位間隔)的情況下，使其RJ注入值接近0.15 UI，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)注入RJ為0.136 UI；在RJ滿足之后，開(kāi)啟抖動(dòng)模塊SJ注入，也是在滿足TJ<0.28 UI的情況下調(diào)節(jié)DJ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)注入DJ為0.5 UI。最后，根據(jù)上述一系列的參數(shù)設(shè)置，觀察誤碼儀的誤碼率小于E-15，可以看出此光模塊符合以太網(wǎng)規(guī)范要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，100 G以太網(wǎng)逐漸在數(shù)據(jù)中心和城域網(wǎng)絡(luò)中流行起來(lái)，QSFP28光模塊也展示了其高密集度、高速率等優(yōu)勢(shì)。以目前光模塊的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，有4個(gè)方向值得關(guān)注。①隨著大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算時(shí)代的到來(lái)，需要光模塊支持更高傳輸速率來(lái)滿足人們的信息交流。目前，在理論上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了更高效率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，在不久的未來(lái)就會(huì)出現(xiàn)更高速率的光模塊產(chǎn)品。②高速率所帶來(lái)的電磁輻射、嚴(yán)重的鏈路損耗以及阻抗匹配問(wèn)題將直接影響到光模塊傳輸距離。基于這種考慮，許多的光模塊采用1 550 nm的波長(zhǎng)。③光模塊逐漸趨于小型化，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高密集度。④光模塊需要更低的功耗和價(jià)格來(lái)滿足商用要求，以體現(xiàn)其商用價(jià)值。

光通信網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代信息交換、處理和傳輸?shù)闹辛黜浦饽K是光纖接入網(wǎng)絡(luò)的核心器件，其發(fā)展和創(chuàng)新還需要通信行業(yè)的工程師們共同努力。

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Research on the Standard Analysis and Testing Technology for Application of QSFP28 Optical Module

XU Zhaopeng

(School of Electronic Science and Engineering，Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210003,China)

The ten-gigabit Ethernet has been applied to enterprise networks and metropolitan networks while the major communication companies have shifted vision to the new Ethernet network over 100 G. With the development of big data and cloud computing,it becomes necessary to upgrade the data center switches. The core technology of 100 G is the optical module,as the solution of high speed interconnected transmission;the 4×25 Gb/s QSFP28 parallel optical transceiver module provides larger transmission capacity,higher port density,and lower power consumption and lower cost.From the system perspective,and combining the physical layer standards of 100 G Ethernet,the application of QSFP28 optic modules in 100 G Ethernet is in-depth understood;from the signal level,its reliability in practical applications is fully guaranteed through repeating debugging and analysis of test results. The management interface of the module I2C bus and the business interface parameters have been analyzed emphatically. Aiming at the problems encountering in practical testing process,the appropriate perturbation test methods of receiving ports are proposed. In presence of certain jittering,the bit error rate of the signal can still be controlled within the specification. Results of a series of tests verify that various indexes of the optical module meet the specification requirements.

Ethernet; Physical layer; Optical module; I2C management interface; Perturbation test; Logic switch; Transmitter; Receiver

許朝蓬(1993—)，男，在讀碩士研究生，主要從事園區(qū)交換機(jī)產(chǎn)品的硬件開(kāi)發(fā)及測(cè)試工作。E-mail：imrenweiye@qq.com。

TH7;TP302.7

A

10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201708011

修改稿收到日期:2017-04-15