So testen Sie einen 100G-QSFP28-Transceiver

10-Gigabit-Ethernet ist in den letzten Jahrzehnten in Unternehmensnetzwerken und Stadtnetzen (MANs) weit verbreitet. Heutzutage richten Kommunikationsunternehmen ihre Aufmerksamkeit auf 100g-Ethernet. Mit der Entwicklung von Big Data und Cloud Computing ist es notwendig, den Rechenzentrums-Switch aufzurüsten. Der Kern von 100G-Ethernet sind optische Transceiver-Module, das parallele 4×25-GB/s-QSFP28-Transceiver-Modul bietet eine Lösung für die Hochgeschwindigkeits-Verbindungsübertragung mit größerer Übertragungskapazität, höherer Portdichte, geringerem Stromverbrauch und geringeren Kosten. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie einen optischen 100G-QSFP28-Transceiver testen und welche wichtigsten Indexanforderungen ein QSFP28-Modul erfüllen sollte.

Warum nehmen 100G-QSFP28-Transceiver zu?

Verglichen mit dem optischen CFP-Modul und dem optischen CFP4-Modul des steckbaren 100G-Transceivers der ersten Generation mit gemeinsamem Formfaktor hat das in QSFP28 verpackte optische Modul offensichtliche Vorteile.

Vom Aussehen her beträgt die Größe des CFP4-Gehäuses ein Viertel der Größe des CFP der ersten Generation, die Größe von QSFP28 ist jedoch noch viel kleiner als die von CFP4. Daher eignet sich 100G QSFP28 für Switch-Geräte mit höherer Dichte, um die höhere Weiterleitungsdienstleistung eines einzelnen Switches zu realisieren und die Möglichkeit zum Aufbau eines supergroßen Rechenzentrums zu bieten.

Vom Leistungsaspekt her ist das optische QSFP28-Modul eine 4-Kanal-25-GB/s-Parallelübertragung, verglichen mit der 10-Kanal-10-GB/s-Übertragung des optischen CFP-Moduls unterstützt es den neuesten 100G-Ethernet-Standard. Verglichen mit der 4-Kanal-Übertragungsrate von 10 GB/s des optischen QSFP+-Moduls belegt es die gleiche Menge an Kanalressourcen, kann jedoch die 2,5-fache Übertragungsleistung erreichen. Daher ist es im Zeitalter der Big-Data-Entwicklung von großer Bedeutung. Die Nachfrage nach 100G-QSFP28 steigt und es ist wichtig zu lernen, wie man einen QSFP28-Transceiver testet, insbesondere wenn Sie 100G-QSFP28-Transceiver von Drittherstellern kaufen.

Abb. 1 QSFPTEK 100G QSFP28 SR4 Transceiver

100G QSFP28 Optische Transceiver-Testmethoden

Optische Transceiver werden hauptsächlich in großen Switching-Netzwerken wie Park-Switch-Netzwerken und Rechenzentrums-Switches verwendet. Da das optische Modul eine Art untergeordnetes Gerät ist, kaufen die meisten Kommunikationsgerätehersteller optische Module extern. Daher ist für große Kommunikationsgeräte wie Switches und Router die Anpassung und Fehlersuche optischer Module eine äußerst wichtige Aufgabe.

Im Allgemeinen wird der Signaltest des optischen Moduls in einen Low-Speed-Signaltest und einen High-Speed-Signaltest unterteilt. Dieses Papier konzentriert sich auf den Logikpegelindex und den Timing-Index von I2C im Low-Speed-Signaltest des optischen Moduls und die Methode im Prozess von F&E und Debugging sowie den optischen Augendiagrammtest im Hochgeschwindigkeitssignal Test des optischen Moduls.

I2C-Signaltest

Der I2C-Schnittstellentest ist beim Debuggen von optischen Transceivern von entscheidender Bedeutung. Der I2C-Bus bietet eine praktische Schnittstelle für Softwaretreiber. In der Zwischenzeit kann die Plattformsoftware den I2C-Bus verwenden, um eine Reihe von Funktionen zu realisieren, die für Benutzer bequem sind, um den optischen Transceiver zu verwalten und zu steuern. Beispielsweise ermöglicht der interne Steuerchip des optischen Transceivers durch Softwareverarbeitung dem Benutzer, die wichtigen Informationen von Transceivern, wie z. B. den Alarm und den aktuellen Verwendungsstatus des optischen Moduls, zu überwachen. Daher müssen beim Debugging die Anforderungen an den elektrischen Index und das Timing des I2C des optischen Moduls strikt eingehalten werden.

Der QSFP28-Standard definiert nicht nur die Formfaktorstruktur des optischen 100G-Transceivers, sondern auch seinen elektrischen Index und seinen Timing-Index. Sein Zweck besteht darin, die von verschiedenen Herstellern produzierten optischen Module besser mit den Marktkommunikationsgeräten wie Switches und Routern kompatibel zu machen. Die elektrischen Parameter des Niedriggeschwindigkeitssignals, der I2C-Timing-Anforderungen und des I2C-Timing-Diagramms sind in Tabelle 1, Tabelle 2 bzw. Abbildung 2 dargestellt.

Tab.1 Elektrische Parameter von Signalen mit niedriger Geschwindigkeit

Tab.2 Timing-Parameter des I2C-Busses

Abb.2 Zeitdiagramm des I2C-Busses

Augendiagramm-Test

Je nach Funktion des Moduls kann der Sehdiagrammtest in Sender und Empfänger unterteilt werden. Der senderseitige Test dient hauptsächlich dazu, zu beobachten, ob die Augenmusterqualität des vom optischen Modul übertragenen optischen Signals die Anforderungen der Ethernet-Definitionsspezifikation erfüllt. Tabelle 3 zeigt die optischen Signalparameter, die von optischen 100G-Kurzstreckenmodulen ausgesendet werden, die durch 100G-Ethernet definiert sind. Beim eigentlichen Test des Augendiagramms des optischen Signals sind die oben genannten Indikatoren und die Qualität des Augendiagramms am meisten betroffen. Tabelle 4 listet die Testergebnisse des optischen 100G QSFP28 SR4 -Moduls der Firma QSFPTEK auf. Es ist ersichtlich, dass die Qualitäts- und Testindikatoren des Augendiagramms die Spezifikationsanforderungen vollständig erfüllen.

Tab.3 Signalparameter des optischen Senders des optischen Moduls

Tab.4 Sendertestergebnisse des QSFPTEK 100G QSFP28 SR4 Transceivers

Empfängerstörungstest

Mit zunehmender Datenrate wird die Bitperiode immer kürzer, sodass die Jitter-Anforderung immer höher wird. Aus der Perspektive des optischen Moduls als Ganzes muss, um die Anti-Jitter-Fähigkeit des optischen Moduls besser widerzuspiegeln, die gesamte optische Modulverbindung getestet werden. Obwohl die Ethernet-Spezifikation den Index der Empfangsseite vorgibt, sind Tester im eigentlichen Entwicklungsprozess von Switching-Netzwerkprodukten jedoch normalerweise nicht in der Lage, einen geeigneten Testpunkt zu finden, um die Augendiagrammqualität der Empfangsseite zu testen indirektes Testverfahren, um die Situation der gesamten Closed-Loop-Verbindung vom empfangenen Signal des optischen Moduls bis zur Übertragung widerzuspiegeln. Dieses Testverfahren kann auch als Empfängerstörungstest bezeichnet werden.

Die Sendeendverbindung und die Empfangsendverbindung werden in der PMA-Teilschicht zurückgeschleift, so dass das Signal nicht durch die PCS-Teilschicht geht. Gleichzeitig wird auf der Sendeseite Jitter injiziert. Der Jitter bezieht sich hier auf den Jitter, der toleriert werden kann, wenn die Bitfehlerrate innerhalb von E-15 liegt. Dies kann als Gesamt-Jitter (TJ) angesehen werden. Der Gesamt-Jitter umfasst auch zufälligen Jitter (RJ) und deterministischen Jitter (DJ). Der eingespeiste Jitter muss innerhalb des angegebenen Bereichs liegen. Schließlich wird die Bitfehlerrate des Senders vom Bit Error Rate Tester (BERT) analysiert und die Bitfehlerrate muss unter E-15 liegen. Dieses Verfahren vermeidet nicht nur die Situation, dass der Tester den Testpunkt nicht finden kann, sondern kann auch beobachten, ob die Bitfehlerrate des gesamten Loopback-Links unter schlechten Bedingungen den Anforderungen entspricht.

Fazit

Gegenwärtig hat sich 100G-Ethernet in Rechenzentren und Stadtnetzen schnell durchgesetzt. Das optische Modul QSFP28 zeigt auch seine Vorteile von hoher Dichte und hoher Geschwindigkeit. QSFPTEK bietet eine Vielzahl von QSFP28-Portfolios an, darunter 100G QSFP28 SR4, 100G QSFP28 LR4 , 100G QSFP28 CWDM4, 100G QSFP28 PSM4, 100G QSFP28 ER4, 100G QSFP28 DWDM usw. Alle optischen QSFPTEK-Transceiver werden strengen Tests unterzogen, um eine hohe Leistung und vollständige Kompatibilität sicherzustellen.