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【Tech Tip】位元錯誤率(BER)的迷思

實現包含 400GbE 及更高乙太網路速率的現代高速鏈路皆使用 PAM-4 電子調變。

這種調變格式允許介面以 400GbE 及以上所需的速度運行,但 PAM-4 調變更容易受到雜訊和訊號完整性的影響。 透過使用整合到乙太網路堆疊中的前向糾錯(FEC)編碼,可以緩解這一問題。 即使使用 FEC,了解連結中的所有錯誤也至關重要,因為有些錯誤可能表示產品效能不佳,甚至存在重大設計缺陷。


傳統的測試設備可以計算位元錯誤,但無法深入了解錯誤的性質。 工程師只能盲目地排除故障,並努力了解真正的問題,甚至可能完全錯過一個基本的設計缺陷。 VIAVI 開發了全面的整合工具集,可清楚顯示錯誤的嚴重程度並深入了解其性質,從而幫助工程師更快地解決問題。


為什麼BER沒有幫助

誤碼率是一種粗略的測量方法。 它基本上告訴你在一個時間間隔內有多少位元出錯。 即使具有精細的時間粒度,您仍然可以看到數十億位元,而基本誤碼率 (BER) 並不能幫助您了解錯誤是如何分佈的,以及它們是否真的值得關注。


首先要查看每個碼字(codeword) 的 FEC 錯誤符號(symbols)。

下面兩個範例是在裝置上產生的,當使用傳統誤碼率測試儀(BERT)進行測試時,得到了非常相似結果。 但在使用 VIAVI ONT-800 FEC 錯誤符號視圖進行檢查時,會出現截然不同的情況。

良好的FEC尾端  /  壞的FEC尾端
良好的FEC尾端/壞的FEC尾端

範例1 (左) : 良好的FEC尾端,每個Codeword的Symbol Error快速下降

範例2 (右) : 壞的FEC尾端,尾部較長,導致無法校正的Codeword和掉包


上面兩張截圖的誤碼率大致相同。 簡單的 BERT 不會顯示這兩種情況之間的任何顯著差異,若只透過簡單的通過/失敗閾值將會讓使用者使用到不良的產品零件! VIAVI 提供的關鍵視圖資訊清楚呈現每個Codeword的Symbol Error。 這個視圖呈現的尾部長度和形狀可以迅速為有經驗的工程師提供大量資訊。 Symbol Error在5 階以上(經過合理的運行時間後),如果尾部較短(接近0錯誤,遠離15階),且誤碼符號迅速遞減下降到零,則不需要太大地關注,但如果尾部較長(遠離0錯誤,接近甚至多於15階),且不是快速遞減方式,則必須進一步調查 。


下一階段是了解範例 2 為什麼會出現如此多的錯誤符號。

VIAVI ONT 系列提供了幾種獨特的工具來研究這個問題。 ONT 可以追蹤錯誤輪廓,偵測錯誤突發(Bursts)和位元滑移(Bit Slips)--這是造成 "壞的" FEC尾端的潛在原因。


Viavi ONT-800 bit slip view
Viavi ONT-800 bit slip view

RX 位元滑移分析視圖可快速識別多個邏輯通道出現嚴重位元滑移的問題。 這將導致我們在案範例2 中看到的不良 FEC 尾端。


設計人員就可以做出適當的更改(這可能包括更改 TX 均衡器設定和更新 DSP 韌體)。

為了進一步確保設計的穩健性,使用者可以使用 ONT 動態偏移(Dynamic Skew)功能對連結施加壓力。 這將最大限度地提高串擾(Crosstalk)發生的幾率,並對基於 DSP 的現代 CDR 和均衡器施加壓力,以確保它們有足夠的工作餘裕。


即時且完整的錯誤識別

如果沒有正確的洞察力,僅依靠簡單的誤碼率,就會忽略現代高速乙太網路積體電路、模組和系統的重大問題。 只有能快速呈現出錯誤輪廓的影響並深入了解錯誤指紋(error fingerprint) 的視圖,才能對基於 PAM-4 的介面有所幫助。

VIAVI ONT 系列整合了所有這些功能,可協助驗證和偵錯 PAM-4,防止您被位元錯誤迷惑!


VIAVI ONT-800 提供深度測量和即時見解
VIAVI ONT-800 提供深度測量和即時見解

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