100G QSFP28 트랜시버를 테스트하는 방법
게시 됨: 2022-02-1510기가비트 이더넷은 지난 수십 년 동안 엔터프라이즈 네트워크와 MAN(Metropolitan Area Network)에서 널리 사용되었습니다. 요즘 통신사들은 100g 이더넷으로 관심을 돌리고 있다. 빅 데이터 및 클라우드 컴퓨팅의 발전으로 데이터 센터 스위치의 업그레이드가 필요합니다. 100G 이더넷의 핵심은 광 트랜시버 모듈이며, 4×25GB/s QSFP28 병렬 트랜시버 모듈은 더 큰 전송 용량, 더 높은 포트 밀도, 더 낮은 전력 소비 및 비용으로 고속 상호 연결된 전송을 위한 솔루션을 제공합니다. 이 기사에서는 100G QSFP28 광 트랜시버를 테스트하는 방법과 QSFP28 모듈이 충족해야 하는 주요 인덱스 요구 사항에 대해 설명합니다.
100G QSFP28 트랜시버가 증가하는 이유는 무엇입니까?
1세대 100G 공통 폼 팩터 플러그형 트랜시버 CFP 광 모듈 및 CFP4 광 모듈과 비교할 때 QSFP28에 패키징된 광 모듈은 분명한 장점이 있습니다.
외관상 CFP4 패키지의 크기는 1세대 CFP의 1/4이지만 QSFP28의 크기는 CFP4보다 훨씬 작습니다. 따라서 100G QSFP28은 고밀도 스위치 장치에 적합하므로 단일 스위치의 더 높은 포워딩 서비스 기능을 실현하고 초대형 데이터 센터를 구축할 수 있는 가능성을 제공합니다.
성능 측면에서 QSFP28 광 모듈은 4채널 25GB/s 병렬 전송이며 CFP 광 모듈의 10채널 10GB/s 전송과 비교하여 최신 100G 이더넷 표준을 지원합니다. QSFP+ 광 모듈의 4채널 10GB/s 전송 속도와 비교하여 동일한 양의 채널 리소스를 차지하지만 2.5배의 전송 성능을 달성할 수 있습니다. 따라서 빅데이터 발전 시대에 의미가 크다. 100G QSFP28에 대한 수요가 증가하고 있으며 특히 타사 제조업체에서 100G QSFP28 트랜시버를 구입할 때 QSFP28 트랜시버를 테스트하는 방법을 배우는 것이 필수적입니다.
그림 1 QSFPTEK 100G QSFP28 SR4 트랜시버
100G QSFP28 광 트랜시버 테스트 방법
광 트랜시버는 주로 파크 스위치 네트워크 및 데이터 센터 스위치와 같은 대규모 스위칭 네트워크에 사용됩니다. 광모듈은 일종의 종속장비이기 때문에 대부분의 통신장비 업체들은 광모듈을 외부에서 구매한다. 따라서 스위치 및 라우터와 같은 대규모 통신 장비의 경우 광 모듈의 적응 및 디버깅은 매우 중요한 작업입니다.
일반적으로 광 모듈의 신호 테스트는 저속 신호 테스트와 고속 신호 테스트로 구분됩니다. 본 논문에서는 광모듈의 저속 신호 테스트에서 I2C의 로직 레벨 인덱스와 타이밍 인덱스, 연구 개발 및 디버깅 과정에서의 방법, 고속 신호에서의 광학 아이 다이어그램 테스트에 초점을 맞출 것이다. 광 모듈 테스트.
I2C 신호 테스트
I2C 인터페이스 테스트는 광 트랜시버 디버깅에서 매우 중요합니다. I2C 버스는 소프트웨어 드라이버를 위한 편리한 인터페이스를 제공합니다. 한편, 플랫폼 소프트웨어는 I2C 버스를 사용하여 사용자가 광 트랜시버를 관리하고 제어하는 편리한 일련의 기능을 실현할 수 있습니다. 예를 들어, 소프트웨어 처리를 통해 광 송수신기의 내부 제어 칩을 통해 사용자는 경보 및 광 모듈의 현재 사용 상태와 같은 송수신기의 중요한 정보를 모니터링할 수 있습니다. 따라서 디버깅 과정에서 광 모듈 I2C의 전기적 인덱스 요구 사항과 타이밍 요구 사항을 엄격히 준수해야 합니다.
QSFP28 표준은 100G 광 트랜시버의 폼 팩터 구조를 정의할 뿐만 아니라 전기적 인덱스와 타이밍 인덱스도 정의합니다. 그 목적은 다양한 제조업체에서 생산하는 광 모듈을 스위치 및 라우터와 같은 시장 통신 장치와 더 호환되도록 만드는 것입니다. 저속 신호의 전기적 파라미터, I2C 타이밍 요구 사항 및 I2C 타이밍 다이어그램은 각각 표 1, 표 2 및 그림 2에 나와 있습니다.
Tab.1 저속 신호의 전기적 파라미터
| 핀 | 매개변수 | 최대 | 최소 |
| SCL, SDA | 출력 저전압 | 0.0 | 0.4 |
| 출력 고전압 | VCC-0.5 | VCC+0.3 | |
| 입력 저전압 | -0.3 | VCC*0.3 | |
| 입력 고전압 | VCC*0.7 | VCC+0.5 | |
| 다른 | 입력 저전압 | -0.3 | 0.8 |
| 입력 고전압 | 2.0 | VCC+0.3 |
Tab.2 I2C 버스의 타이밍 파라미터
| 매개변수 | 최대 | 최소 | 단위 |
| 클록 주파수 | 0 | 400 | kHz |
| 클록 펄스 폭 낮음 | 1.3 | μs | |
| 클록 펄스 폭 높음 | 0.6 | μs | |
| 새로운 전송이 시작되기 전에 시간 버스 무료 | 20 | μs | |
| 시작 보류 시간 | 0.6 | μs | |
| 시작 설정 시간 | 0.6 | μs | |
| 데이터 보류 시간 | 0 | μs | |
| 설정 시간의 데이터 | 0.1 | μs | |
| 입력 상승 시간(400kHz) | 300 | μs | |
| 입력 하강 시간(400kHz) | 300 | μs | |
| 설정 시간 중지 | μs | ||
| 직렬 인터페이스 클록 홀드오프(클록 스트레치) | 500 | μs |
그림 2 I2C 버스의 타이밍도
아이 다이어그램 테스트
모듈의 기능에 따라 아이 다이어그램 테스트는 송신기와 수신기로 나눌 수 있습니다. 송신기 측 테스트는 주로 광 모듈이 전송하는 광 신호의 아이 패턴 품질이 이더넷 정의 사양의 요구 사항을 충족하는지 여부를 관찰하는 것입니다. 표 3은 100G 이더넷에 의해 정의된 100G 단거리 광 모듈에서 방출되는 광 신호 매개변수를 보여줍니다. 광 신호 아이 다이어그램의 실제 테스트에서 가장 우려되는 것은 위의 지표와 아이 다이어그램 품질입니다. 표 4는 QSFPTEK 회사 100G QSFP28 SR4 광 모듈의 테스트 결과를 나열합니다. 아이 다이어그램 품질 및 테스트 표시기가 사양 요구 사항을 완전히 충족함을 알 수 있습니다.
Tab.3 광 모듈의 광 송신기 신호 파라미터
| 매개변수 | 값 | 단위. |
| 각 채널의 속도 범위 | 25.78125 ±10^-4 | GBd |
| 중심 파장 범위 | 840~860 | nm |
| 각 채널의 평균 전송 전력 (최대) | 2.4 | nm |
| 각 채널의 평균 전송 전력 (최소) | -8.4 | dBm |
| 광 변조 진폭(최대) | 3.0 | dBm |
| 광 변조 진폭(최소) | -6.4 | dBm |
| 소광율(최소) | 2.0 | dBm |
Tab.4 QSFPTEK 100G QSFP28 SR4 트랜시버의 송신기 테스트 결과
| 매개변수 | 값 | 단위. |
| 평균 송신 전력 | -0.180 | dB |
| 소광율 | 4.630 | dB |
| 광 변조 진폭 | 0.212 | dB |
| 위상 지터 | 0.958 | 추신 |
| 진폭 지터 | 7.080 | 추신 |
수신기 방해 테스트
데이터 속도가 증가함에 따라 비트 주기가 점점 짧아지므로 지터 요구 사항이 점점 더 높아집니다. 광 모듈 전체의 관점에서 광 모듈의 지터 방지 기능을 더 잘 반영하려면 전체 광 모듈 링크를 테스트해야 합니다. 이더넷 사양은 수신단의 인덱스를 지정하지만 네트워크 제품을 전환하는 실제 개발 프로세스에서 테스터는 일반적으로 수신단의 아이 다이어그램 품질을 테스트할 적절한 테스트 포인트를 찾을 수 없습니다. 이 문서에서는 다음을 제공합니다. 광 모듈에서 수신된 신호에서 전송까지 전체 폐루프 링크의 상황을 반영하는 간접 테스트 방법. 이 테스트 방법은 수신기 방해 테스트라고도 합니다.
송신단 링크와 수신단 링크는 PMA 부계층에서 루프백되어 신호가 PCS 부계층을 거치지 않는다. 동시에 송신단에 지터가 주입된다. 여기서 지터는 비트 오류율이 E-15 이내일 때 허용될 수 있는 지터를 나타냅니다. 총 지터(TJ)로 볼 수 있습니다. 총 지터에는 랜덤 지터(RJ)와 결정적 지터(DJ)도 포함됩니다. 주입된 지터는 지정된 범위 내에 있어야 합니다. 마지막으로 BERT(Bit Error Rate Tester)를 통해 송신기의 비트 오류율을 분석하며, 비트 오류율은 E-15 이하여야 합니다. 이 방법은 테스터가 테스트 포인트를 찾을 수 없는 상황을 피할 수 있을 뿐만 아니라 전체 루프백 링크의 비트 오류율이 나쁜 조건에서 요구 사항을 충족하는지 여부를 관찰할 수 있습니다.
결론
현재 100G 이더넷은 데이터 센터와 대도시 지역 네트워크에서 빠르게 대중화되었습니다. QSFP28 광 모듈은 또한 고밀도 및 고속의 장점을 보여줍니다. QSFPTEK 는 100G QSFP28 SR4, 100G QSFP28 LR4 , 100G QSFP28 CWDM4, 100G QSFP28 PSM4, 100G QSFP28 ER4, 100W QSFP 등의 엄격한 송수신 성능 테스트를 거친 QSFP28 포트폴리오를 제공합니다.