100G网络传输设备的测试方法探讨

罗礼开

【摘要】本文通过介绍100G传输技术的实现，并对100G产品测试方法进行分析。

【关键词】100Gb/s 传输 测试

【中图分类号】TN214 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0189-01

1、100G关键技术实现

1.1 调制方式

为了实现50GHz的间隔，需要将IOOG的波特率降低到有效的范围内。通过40G技术采用的正交相位调制（QPSK）可以将波特率降低到50Gband左右，但这在50GHz的间隔中显然会造成较大的误码率。因此需要在QPSK基础上加入偏振复用调制，如图1所示，即偏振复用一正交相位调制（PM-QPSK）。通过PM-QPSK可以将波特率进一步较低到25-32Gband，使其可以在50GHz的间隔内有效传输。PM-QPSK是业界广泛认可的100G调制技术，已被OIF列为标准。除此之外，正交频分复用（OFDM）和正交幅度调制（QAM）作为更加先进的调制技术被学者所青睐。目前这两种技术在400G和T的研究中得以应用。

1.2 前同纠错技术

前向纠错技术（FEC）技术一直以来都是作为提高传输性能的重要手段。通过FEC技术可以降低信号的误码率，提高系统的OSNR灵敏度，增强传输系统的可靠性。10G技术采用了级联方式的硬判决。所谓硬判决是FEC译码器输入序列中仅包含0和1，其复杂度低，理论成熟，被广泛应用。硬判决方式可提高8dB的编码增益。100G技术采用了更高级的软判决，即FEc译码器输入为多级量化电平，在相同码率下，软判决较硬判决有更高的增益，但译码复杂度会成倍增加。软判决可将编码增益提高到10dB以上，以保证100G长距离传输的需求。

1.3 相干接收技术

传统的10G技术采用非相干解调的调制方式，其完全在光域对信号完成偏振解复用和相位解调。而IOOG技术采用了相干解调的调制方式，即利用信号光与本振光混频，在电域中对信号进行偏振估计和相位估计。相干接收中本振光源可在一定程度上补偿信号光功率的损耗，例如信号光功率过低时，适当提高本振光源功率可以增加相干混频后的光信号幅度，以改善光电转换后电信号的误码率，相干调制原理图如图2所

1.4 数字信号处理技术

100G的相干解调是在电域中对信号进行偏振估计和相位估计，因此高效的DSP技术对于100G的发展至关重要。100G信号经数字信号处理后可以提高色散容限，减少线路色散补偿的使用，抑制非线性损伤的影响；提高自适应线路色散变化的相应速度，避免了40G技术采用的色散补偿器的弊端；使系统PMD容限大幅度提升。PMD效应也不再成为限制系统传输距离的因素，系统组网能力及灵活性将得到极大的提高。目前，PDM-QPSK、相干接收和DSP技术的配合使用，已成为100G传输系统最主流的技术配置方案。而DSP技术由于设计复杂，成本高昂，一直是100G发展的瓶颈。因此高性能低成本的高速数字信号处理技术是100G大规模商用的关键因素之一。

2、100GE和OTU4的新测试要求及测试方法

2.1 通道Skew的测试

（1）最大Skew容限测试

测试时直接将测试仪与被测设备连接，设备上设置环回，将测试信号在PCS层后环回到测试仪表，仪表应处于无误码状态。

利用ONT测试仪的发送LANES kew设置功能在任意某个或某几个LANE上设置最大相对延时180ns或者1856bi t s（40Gbps）、928b i t s（100Gbps）的延时，同时保留至少一个LANE的延迟为“0”。这时仪表上应该能够达到无误码状态。

（2）最大Skew Variation测试测试连接方式与静态Skew相同，仪表任意选择某一个的LANE，然后加入动态的Skew，在仪表上在整个过程中应该不出现误码/告警。

2.2 发送通道物理参数测量测试

（1）发光波长、发光功率、SMSR的测试

将被测设备的发送光口连接到OSAll0光谱仪上，从光谱仪测量到的光谱上可以读出各通道的参数，包括中心波长、通道功率、SMSR。值得注意的是，对于各通道发光功率的测试，由于目前的普通光功率计不能测量单个波长的光功率，因此用光谱仪进行通道功率的测量是最直接的方法，测量时需要计算每个通道的积分功率而不是中心波长上的峰值功率。

（2）OMA、ER和发光眼图测试

光谱分析仪可以分辨wDM信号，但测试OMA，ER和发光眼图的仪表却无法分辨WDM信号，因此，本测试项目和下面的多通道测试功能一样，都需要用到100G系统的分波/合波设备，另外测试这些项目也需要测试信号中发送合适的测试数据图案。ONT测试仪的作用是产生合适的测量图案，如PRBS图案；WDMDeMux的作用是将4个物理LANE分开，眼图仪的作用是测量每个通道的OMA、ER、眼图。测试连接是：ONT测试仪通过DUT测试设备再到100G DeMux连接眼图仪

2.3 接收通道测试

ONT测试仪与被测设备通过100G端口连接，但由于要单独控制4个25G通道，因此需要串入一个100G的波长Mux/DeMux设备，该设备可以上下100GBase-LR4/ER4或者40GBase-LR4的每一个物理波长通道。

同时，我们还要在ONT测试仪上进行设置，才能测试每一个物理通道。ONT仪表有Lainda Group设置功能，可以将仪表发送的逻辑LANE与实际的物理通道对应起来。

这样我们就可以测试每个物理通道的参数了，包括接收机的接收灵敏度、过载光功率。如果要测试压力接收灵敏度或者做抖动测量，可以将一个低速10.3G（针对100GBase-LRl0）、10.75G（OTL3.4）或者11.18G（OTL4.10）的抖动测试仪表串接在复用解复用出来的10G速率通道上，在10G速率上注入抖动调制进行测试。

3、结束语

随着城市化的发展，光缆、管道、机房的建设难度越来越大，成本越来越高，基础资源对运营商越来越宝贵。100G传输技术的诞生很好地解决了运营商所面临的问题，其传输技术不仅具有更高的集成度，还可以更大程度利用光纤的传输特性，能为运营商节省宝贵的机房空间和光缆资源。