400G光模塊廣泛采用PAM4（4電平脈沖幅度調(diào)制）技術(shù)，通過四個(gè)不同的信號電平進(jìn)行信號傳輸，每個(gè)符號周期可表示2個(gè)bit的邏輯信息（0、1、2、3）。這種技術(shù)使得信號的符號速率只需達(dá)到NRZ信號的一半，從而大大減少了傳輸通道造成的損耗。然而，信噪比會(huì)比NRZ信號惡化很多，且測量方法存在較大差異。下圖是典型的NRZ信號的波形、眼圖與PAM4信號的對比。

400G光模塊的主要高速接口包括電輸入接口、光輸出接口、光輸入接口、電輸出接口以及其他電源和低速管理接口。因此，電氣性能驗(yàn)證主要涉及光口發(fā)射機(jī)指標(biāo)、光口接收機(jī)容限、電口發(fā)射機(jī)指標(biāo)、電口接收機(jī)容限和系統(tǒng)測試。

發(fā)射機(jī)測試

光發(fā)射機(jī)測試方法

• 測試環(huán)境：被測光模塊插在MCB夾具上，上電并配置正常工作。

• 測試內(nèi)容：誤碼儀產(chǎn)生PAM4電激勵(lì)信號送給光模塊一路電輸入端，使得被測光模塊輸出SSPRQ的光信號，同時(shí)輸入串?dāng)_信號。輸出光信號經(jīng)時(shí)鐘恢復(fù)進(jìn)采樣示波器進(jìn)行參數(shù)測試。

• 關(guān)鍵指標(biāo)：TDECQ（Transmitter and dispersion eye closure for PAM4），衡量光發(fā)射機(jī)經(jīng)過光通道后PAM4信號功率裕量的損失。TDECQ的參考測試方法如下圖所示：

  

  

電發(fā)射機(jī)測試方法

• 測試環(huán)境：同上。

• 測試內(nèi)容：誤碼儀產(chǎn)生PAM4電激勵(lì)信號送給光模塊一路電輸入端，光模塊相鄰電通道上輸入PAM4的串?dāng)_信號。輸出光信號環(huán)回到光接收機(jī)，并測試其電通道輸出的PRBS13Q信號參數(shù)。

• 關(guān)鍵指標(biāo)：眼高（Eye Height）和眼寬（Eye Width），反映電信號質(zhì)量。

接收機(jī)及誤碼率測試

光接收機(jī)測試方法

• 測試環(huán)境：參考的PAM4信號源與抖動(dòng)、噪聲、碼間干擾注入源，以及參考的光發(fā)射機(jī)產(chǎn)生所需的光壓力信號。

• 測試內(nèi)容：對光壓力信號由外圍消光比OER，外光調(diào)制幅度OOMA和壓力眼圖閉合代價(jià)SECQ來表征。

電接收機(jī)測試方法

• 測試環(huán)境：參考電發(fā)射機(jī)（通常是碼型發(fā)生器）以及抖動(dòng)注入源、碼間干擾源和串?dāng)_源，將壓力電信號輸入MCB夾具。

• 測試內(nèi)容：PAM4電壓力信號由眼圖對稱模板寬度ESMW，眼寬EW，眼高EH和附加正弦抖動(dòng)SJ的頻率和幅度來表征。

下圖是測試中用到的實(shí)際測試儀器。

系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試旨在驗(yàn)證被測光模塊配合交換機(jī)工作時(shí)，在真實(shí)業(yè)務(wù)流量情況下的誤碼率及錯(cuò)誤容忍能力。由于PAM4技術(shù)信噪比惡化，原始誤碼率難以達(dá)到傳統(tǒng)2電平調(diào)制時(shí)的水平，因此采用FEC技術(shù)修正隨機(jī)錯(cuò)誤bit，保證數(shù)據(jù)包丟包率在可接受范圍內(nèi)。典型的系統(tǒng)測試環(huán)境如下：

測試包括原始誤碼率和FEC修正后的丟包率測試，以及在特定錯(cuò)誤符號或頻率偏差下的系統(tǒng)性能影響驗(yàn)證。

PAM4和FEC技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得400G光模塊的測試和評估方法與傳統(tǒng)的100G光模塊有所不同。為了確保設(shè)備間的良好互聯(lián)互通及可靠數(shù)據(jù)傳輸，需要對其輸出質(zhì)量、接收容限以及承載真實(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)下的誤碼率等進(jìn)行詳細(xì)測試。