800G直调光信号的测试

基本的光通信系统具有将电信号转换为调制光信号的激光发射器，光纤以及将调制后的光信号转换回电信号的光电二极管接收器。由于在数据中心环境中很少由单一供应商制造光链路，因此不同供应商生产的光设备之间相互连接通信使得设计光通信系统变得非常复杂。发射器，光纤和接收器可能由三个不同的公司生产。这种称为互操作性的概念为数据中心设计人员提供了灵活性，并促进了供应商之间的竞争，从而带来了更多的创新和更低的成本。这样做的缺点是，设计系统和指定系统内的组件会变得更加复杂。

从接收器的角度来看，工作在同一功率级的两个激光器可能产生非常不同的信号。当今最先进的系统可运行超过50GBaud（PAM4）。也就是说，光必须在发射器上以每秒500亿次的速度开关。接收器必须检测到光是打开还是关闭，并且较低质量的发射器开关速度可能会变慢。当接收器做出决定时，激光可能会产生不稳定的信号。因此，激光信号的质量需要满足最低水平。

同样，我们不能指望有完美的发射器，因此接收器需要对非理想的输入信号有一定的容忍度。这导致对发射器和接收器的一些重要要求：

压力接收器灵敏度（SRS）：当信号进入接收机时低于预期水平的误码率或预期丢帧率是来自发射机(和信道)的最坏情况的预期信号。

图2. 压力接收器灵敏度受损的光信号

测试仪器已被开发，以提供仪器级光学损伤(特定的TDECQ，ER和OMA目标)的接收机压力测试。图2显示了为了测试而生成的一个接收机压力灵敏度受损的光信号。

发射机通常用专门的采样示波器进行测试。这些仪器具有内置的光学参考接收器和固件，可以执行这些标准所需的测量。同样，对于接收机，SRS测试系统（图3），包括校准的“受损”信号和误码仪（BERT），以验证标准的一致性。

图3. 典型的400G光电测试设置

100Gbps的链路性能（无论是电的还是光的）都比低速的25 Gbps或50Gbps的链路具有更高的误码率。当前的100Gbps接口以高达2E-4 BER的本机链路误码率运行，并依靠现代的Reed-Solomon前向纠错（RS-FEC）技术来纠正传输中自然发生的随机和孤立的比特错误。

前向错误编码是在数据传输到物理介质附件(PMA)之前，从物理编码子层(PCS)开始的一个过程。该PCS/ PMA接口管理数据错误编码，交织，加扰和对齐贡献。这种PCS/PMA编码系统对误码率分析提出了挑战，因为观察产生根本原因的物理比特错误的过程现在被大量的数字纠错和交错电路掩盖了。

检测光传输中导致不可恢复数据帧的物理错误的是一个复杂的过程，也是测试仪器供应商今天积极推进的一个过程。像层1 BERT和KP4 FEC多端口分析系统这样的专门工具现在接收机容错和通用FEC感知调试工具中扮演着不可或缺的角色（图4）。

图4. FEC感知物理层分析

Keysight的400G FEC感知接收机测试系统可以桥接存在于FEC校正光信号与其实际原始物理传输之间的PCS/PMA差距，该系统可以分析FEC编码的数据流，并且可以指示示波器在发生误差的位置定位(触发)物理光接口，并为系统设计人员首次提供了将后FEC错误分析与对物理传输的分析和可视化相结合的工具。