100G網(wǎng)絡傳輸設備的測試方法探討

羅禮開

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

【關鍵詞】100Gb/s；傳輸；測試

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

1 100G關鍵技術實現(xiàn)

1.1 調制方式

為了實現(xiàn)50GHz的間隔，需要將100G的波特率降低到有效的范圍內。通過40G技術采用的正交相位調制（QPSK）可以將波特率降低到50Gband左右，但這在50GHz的間隔中顯然會造成較大的誤碼率。因此需要在QPSK基礎上加入偏振復用調制，如圖1所示，即偏振復用- 正交相位調制（PM- QPSK）。通過PM- QPSK 可以將波特率進一步較低到25 ～32Gband，使其可以在50GHz的間隔內有效傳輸。PM- QPSK是業(yè)界廣泛認可的100G調制技術，已被OIF列為標準。除此之外，正交頻分復用（OFDM）和正交幅度調制（QAM）作為更加先進的調制技術被學者所青睞。目前這兩種技術在400G和1T的研究中得以應用。

1.2 前向糾錯技術

前向糾錯技術（FEC）技術一直以來都是作為提高傳輸性能的重要手段。通過FEC技術可以降低信號的誤碼率，提高系統(tǒng)的OSNR靈敏度，增強傳輸系統(tǒng)的可靠性。10G技術采用了級聯(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，其復雜度低，理論成熟，被廣泛應用。硬判決方式可提高8dB的編碼增益。100G技術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，但譯碼復雜度會成倍增加。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

傳統(tǒng)的10G技術采用非相干解調的調制方式，其完全在光域對信號完成偏振解復用和相位解調。而100G技術采用了相干解調的調制方式，即利用信號光與本振光混頻，在電域中對信號進行偏振估計和相位估計。相干接收中本振光源可在一定程度上補償信號光功率的損耗，例如信號光功率過低時，適當提高本振光源功率可以增加相干混頻后的光信號幅度，以改善光電轉換后電信號的誤碼率，相干調制原理圖如圖2所示。圖2 相干解調原理圖

1.4 數(shù)字信號處理技術

100G的相干解調是在電域中對信號進行偏振估計和相位估計，因此高效的DSP技術對于100G的發(fā)展至關重要。100G信號經(jīng)數(shù)字信號處理后可以提高色散容限，減少線路色散補償?shù)氖褂茫种品蔷€性損傷的影響；提高自適應線路色散變化的相應速度，避免了40G技術采用的色散補償器的弊端；使系統(tǒng)PMD容限大幅度提升。PMD效應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技術的配合使用，已成為100G傳輸系統(tǒng)最主流的技術配置方案。而DSP技術由于設計復雜，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)字信號處理技術是 100G大規(guī)模商用的關鍵因素之一。

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

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

利用ONT測試儀的發(fā)送LANES kew設置功能在任意某個或某幾個LANE上設置最大相對延時180ns或者1856bi t s（40Gbps）、928b i t s（100Gbps）的延時，同時保留至少一個LANE的延遲為“0”。這時儀表上應該能夠達到無誤碼狀態(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的LANE，然后加入動態(tài)的Skew，在儀表上在整個過程中應該不出現(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不能測量單個波長的光功率，因此用光譜儀進行通道功率的測量是最直接的方法，測量時需要計算每個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/合波設備，另外測試這些項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個物理LANE分開，眼圖儀的作用是測量每個通道的OMA、ER、眼圖。測試連接是：ONT測試儀通過DUT測試設備再到100G DeMux連接眼圖儀。

2.3接收通道測試

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

同時，我們還要在ONT測試儀上進行設置，才能測試每一個物理通道。ONT儀表有Lamda Group設置功能，可以將儀表發(fā)送的邏輯LANE與實際的物理通道對應起來。

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

3 結束語

隨著城市化的發(fā)展，光纜、管道、機房的建設難度越來越大，成本越來越高，基礎資源對運營商越來越寶貴。100G傳輸技術的誕生很好地解決了運營商所面臨的問題，其傳輸技術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，能為運營商節(jié)省寶貴的機房空間和光纜資源。