QSFP测试专项方案专业资料.doc

QSFP+ 模块测试方案

Infiniband测试
Tektronix Beijing. Nov.

一．方案构架

QSFP+模块测试方案分为发送端测试（Transmitter）和接受端测试（Receiver）。
l Transmitter测试
n 用作Tx测试电信号必要足够好，满足原则定义眼图和模板规定。在测试之前，必要对电信号进行验证
n Tx端光输出通过光眼图、OMA、消光比等测试
l Receiver测试
n Rx端测试需要一种带压力光信号来模仿现实中信号输入。这个光信号同样在Rx端测试之前必要通过抖动和功率校准
n Rx端电输出性能必要进行测试，有如下三种测试规定：
u 模板测试：保证足够眼图张开度。普通在某一定BER规定下。
u 抖动分量测试：保证不同类型抖动满足一定规定
u 抖动容限测试：拟定Rx端容限能力

二． 方案设备构成
误码率分析仪：BSA260C
BSA260C是当今业内数据率最高单机误码率分析仪。码型发生器（PG）和误码检测器（ED）速率高达26Gbps。无需再使用多台设备或在外部通过额外Mux将数据率提高。BSA260C可以充分发挥其最高数据率分析能力，充分地对DUT进行测试和性能分析。

而通过通道复用模式（Mux）而达到28.4Gbps方案（JBert），有诸多不拟定问题。第一，Mux自身抖动定期性能如何，与否会影响到合成后信号抖动特性。理论上，在多通道复用系统中，参照时钟抖动会传递到被合成信号当中去（其实，某些工业规范中，专门有类似抖动测试：F/2 jitter。例如在10GBase-KR）。此外，对于PGjitter generation在Mux模式下精度和功能与否会受到影响，都没有明确给出答案。
对于ED而言，却没有类似DeMux，而是直接将28.4Gbps信号输入到原有额定指标只有14.2Gbps误码检测器中。很显然，测试成果无法接受。如下图所示：25Gbps信号该设备中进行眼图测试。可以看到非常明显ISI，以及在眼图内某些散着诸多因素不明采样点（不知是PG发出信号抖动过大，还是ED接受时产生问题）。

在ED中，由于采样时钟仅为数据率一半，因而，每两个bit中就会漏掉一种bit。无法保证对整个数据流无漏失检测，甚至连基本BER都无法保证。例如，如果在bit6位置处浮现误码，ED是无法检测到。
所谓“28.4Gbps”误码仪，只是在当前产品无法升级，为了应对市场竞争时，推出折中方案，顾客如果选取，后果风险极大。
在系统调试时，需要对误码浮现规律进行分析，用以拟定故障来源。因而，对误码仪而言，不但仅可以测量误码，并且还要对误码进行分析。BSA260C一方面可以通过眼图观测待测信号质量，还可以通过抖动测试分析其抖动来源，进而拟定与否是由于SI问题引起误码；接着，对于误码浮现规律进行分析，可以通过Error Location功能对误码浮现频率、间隔时间、码型有关性以及同Burst和Block甚至外部输入信号之间关联，从而协助测试人员迅速拟定故障来源。

左上是迅速眼图测试，BSA260C通过专利双判决器技术，实现了迅速眼图测试，在短短几秒之内，可以积累10-9误码率眼图。
左下是抖动分离
右上是浴盆曲线。同示波器测试浴盆曲线最大区别在于BSA可以真实测量到很低误码率时抖动，精度高，而示波器是估算出来。
右下是误码率有关分析。直方图显示出误码浮现位置呈现某种周期特性，进而对其分析可知误码重复浮现周期及时数据帧重复周期，因而，误码率和数据帧构造有关。

相比之下，JBert也可以进行某些分析功能，但是分析项目较少，能力较弱，速度慢。而Anritsu同样其产品定位于Telecom一致性测量，因而，并没有丰富无码分析能力。
时钟恢复仪：CR286A
在高速串行总线中，时钟是被嵌入在数据流中，而不是随着数据同步在链路中传播。因而，在Rx端进行接受时会通过CDR（Clock Data Recovery）将时钟从数据流中提取出来，作为采样根据。对于测试而言，同样也需要进行CDR，作为测量仪器进行抖动分析、眼图测试时间参照。
特别，对于测试时CDR尚有特殊规定，即：可调节PLL环路带宽、可调节增益、可调节数据率等等。CR286A作为仪器级时钟恢复仪，具备无可比拟性能。数据速率持续可调，最高28.6Gbps、PLL带宽持续可调100KHz~12M，可扩展到24MHz、peaking增益持续可调到6dB。
CR280A是外置独立仪器，不会依存其她设备。可以灵活以便运用在任何高速串行测试系统中。CR280A还可以完毕信号均衡、抖动频谱分析功能。
相比较CR280A，其她CDR方案都是在ED中一种选件，即固化在ED中，只能用于自己系统中。此外，对于AnritsuCDR，其带宽、增益都是无法调节。由于其产品重要是定位在Telecom原则一致性测试中，如ITU等，没有提供调谐能力，意味着无法对产品进行debug。毕竟QSFP+模块会应用在不同场合，其SerdesCDR能力不尽相似，为了满足最大一致性和互操作性，需要考察在不同CDR状况下信号或系统性能。CR280A可以最大限度满足模仿接受端CDR需求。
40G/100G光模块：80C10B
80C10B是一款光接受机模块，用于对光信号物理层特性测试，例如眼图、抖动、模板等。80C10B模仿带宽不不大于80GHz，最高测试光信号速率>112Gbps。光模块中标配了40G光参照接受机滤波器，专用对40G光信号进行原则测试。80C10B具备一下特点和长处：
l 40G光信号测试原则参照，具备最佳噪底性能。
l 具备最佳光参照接受机滤波器一致性，±0.5dB
l ER Calibration功能可以解决ER测试一致性问题，大大增长了测试稳定度
l 可选配opt.CRTP，可将O/E电输出，进行时钟恢复或误码测试
l 内置光功率计，可以直接测量光功率
l DSA8200示波器主机，可以同步进行光、电、码型同步等功能。可以一台主机内实现。

关于40G/100G测试辅助模块：82A04相位参照模块，可以将DSA8200触发抖动减小到100fs，有助于得到张开度更大眼图，以更大余量通过模板测试。
抖动、噪声分析套件：80SJNB

80SJNB是构架在DSA8200上分析软件，可以对输入DSA8200所采集光、电信号进行眼图测试、抖动和噪声分析、抖动和噪声分离等复杂分析过程。目是为了对引起误码率抖动和噪声进行调试，通过度析发现规律，从而找到问题根源，即是一款对高速总线特性debug工具。

图：测试成果举例。还可以分析抖动随码型变化规律及趋势等。

此外，80SJNB还可以完毕对信号均衡(\EQ)仿真、链路仿真以及对测试夹具、线缆进行反嵌(de-embedded)。

左图为均衡仿真，可以对DFE、FFE和CTLE进行仿真，其参数可自由调节。之后示波器会对信号进行均衡算法，对计算得到波形再进行测量
右图为测量夹具、线缆反嵌。在反嵌之前需要提供夹具和线缆S-parameter。80SJNB会将夹具和线缆引入衰减补偿，之后再对补偿数据进行测试。而夹具和线缆S-parameter可以通过80E10进行TDR和TDT测试之后，通过IConnect软件计算得到S-parameter。
三． 测试环节
Tx端测试

Step1：校准电勉励信号。测试码型可以是PRBS或者某些特殊抖动压力码型，如JSPAT

测试成果举例：

图：抖动成果需要符合规范规定

Step2：将BERTScope电输出连接到QSPF电口，使用光示波器DSA8200+80C10B进行光接口测试。

测试成果举例：在DSA8200上进行眼图模板、OMA、ER等测试项目。

Rx端测试
Step1：校准带压力信号

测试成果举例，可以通过80SJNB将各个抖动分量精准成果测试出来。依照测试成果，调节BERTScopestress，从而达到规范规定值。在该环节中，需要一种原则E/O，将带压力电信号转变为光信号。（E/O型号见方案配备列表）

Step2：鉴定Rx端与否满足规范规定抖动容限能力。

四． 方案配备列表
详细配备列表*
仪器/选项型号
方案配备优先级
仪器/选项名称
描述
BSA260C
1
误码率分析仪
数据率达到26Gbps误码分析仪
BSA260C-STR
1
压力信号产生组合套件
产生RJ、SJ、BUJ等抖动；完毕Tx信号物理层分析，涉及眼图、误码率等高线；误码有关性分析套件；Rx端抖动容限测试选件；以及SSC选件
BSA260C-JMAP**
2
抖动分离选件
在BERTScope上进行抖动RJ/DJ分离
CR286A
2
时钟恢复仪
恢复速率高达28.6GbpsCDR
80C10B
2
40/100G光模块
完毕光信号物理层参数测试
80C10B CPTR
2
电输入接口
可以从输入信号中提取时钟
82A04
3
高精度时基模块
提高DSA8200时集精度100fs
80A06
3
码型同步模块
提供帧同步信息
DSA8200-JNB01
3
80SJNB抖动、噪声分析套件
在DSA8200上完毕抖动、噪声测量以及分析；链路、均衡和反嵌
CSI V226/D150/D130
2
E/O模块
850um(MM)/1550um(SM)/1310um(SM)电光转换模块
80SSPARUP**
4
IConnect软件
通过80E10，完毕S-parameter测量
*配备以最后报价清单为准
**供参照
附录：产品对比表
指标/性能
Anritsu
MP1800
Agilent
N4903B JBERT
Tektronix
BSA85C，125C，175C，260C
最大数据率Gb/s
12.5/14.2/28/56
7.5/12.5/14.2/28(PG only)
8.5/12.5/17.5/26
最大可提供时钟恢复Gb/s
12.5（内部集成）
14.2（内部集成）
28.6（外部独立）
CDR带宽
固定带宽（Golden PLL）；分段，CDR参数不可调
500KHz~12MHz*
100HHz~4MHz
100KHz~12MHz
输出上升/下降时间，抖动
25ps 20%-80%
Jitter<8ps
20ps 20%-80%
25ps 10%-90%
Jitter<9ps
25ps ,23ps(20%-80%)典型值
Jitter<10ps pk-pk
输出电压幅度
50mV-2.5V;
3.5V可选
50mV-1.8V
200mV-2V
抖动生成能力
SJ,RJ,BUJ,SI
某些
有，完整
有，完整
PCIe、SFP+等工业高速串行信号抖动生成能力
没有
有
有
输入上升/下降时间
带宽
没有给出指标
25ps 20%-80%
12ps 20%-80%
>20GHz
输入敏捷度
<50mV，
<10mV（可选）
<50mV
<50mV
集成眼图分析能力
没有
弱、受限、速度慢
完整眼图分析和模板测试，并且还提供误码定位、分析能力
BER眼图分析
受限，几乎没有
弱、受限、速度慢
一键式测量，完整功能
拟定性抖动分离
没有
没有
Jitter map支持完整抖动分离