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【Tech Tip】FEC 錯誤分布:更符合 400GbE/800GbE 的錯誤檢測新指標

FEC(Forward Error Correction)被廣泛運用,起因來自 400GbE/800GbE、及未來 1.6TbE 等更高速的乙太網路速率皆使用 PAM-4 訊號調變。這種調變格式讓 400GbE 及以上速度運行得以實現,但 PAM-4 調變因為是在每個符號(symbol)上編碼 2 個位元,讓時脈速率不變並把資料速率變成 2 倍,雖然快,卻更容易受到雜訊和訊號完整性的影響;然而,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。


過往大家可能習慣使用誤碼率測試(BERT);傳統的測試設備可以計算位元錯誤(BER),但無法深入了解錯誤的性質:BERT 能顯示一個時間間隔內有多少位元出錯,但無法幫助使用者了解「錯誤是如何分佈」、以及這些錯誤是否真的值得關注。這讓工程師只能盲目地排除故障,甚至可能完全錯過一個基本的設計缺陷。


《VIAVI Solutions》開發了全面的整合工具集,其中由 FEC 測試,可清楚顯示錯誤的嚴重程度並深入了解其性質,讓工程師更精準地了解問題。



FEC 能顯示多達 15 位階的錯誤分布資訊


下圖為實際案例中,使用 FEC 測試的兩種情況。這兩個待測物使用 BERT 進行測試時,兩者 BER 的數值幾乎相同;然而在使用〈VIAVI ONT-800 FEC 光通訊網路測試儀〉錯誤符號視圖(Symbol Errors per Codeword)進行檢查時,卻會出現截然不同的情況:


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

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


良好的 FEC 尾端/壞的 FEC 尾端
良好的 FEC 尾端/壞的 FEC 尾端

以上面兩張截圖的誤碼率來說,BERT 測試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 or 失敗閾值」區分,而不會顯示詳細情況,這會導致工程師使用到不良的產品零件。


但若使用 FEC 測試如上圖,可以看見由 VIAVI 的〈數值關鍵視圖〉清楚呈現每個 Codeword 的 Symbol Error。 視圖呈現的尾部長度和形狀可以迅速提供大量資訊。


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),且不是以快速遞減方式,就必須進一步調查 。



VIAVI ONT 解決方案:即時且完整的錯誤識別分析


承接前段,我們利用〈VIAVI ONT-800 FEC 光通訊網路測試儀〉進一步了解「範例 2」為什麼會出現如此多的錯誤符號。


VIAVI Optical Network Tester(VIAVI ONT)光網路測儀系列提供多種工具分析測試問題, ONT 可以追蹤錯誤輪廓,「偵測錯誤突發(Error Bursts)」和「位元滑移(Bit Slips)」,來了解前段範例 2 中,FEC 即使執行仍在尾端 15 階、16 階有大量 Symbol Error 發生的潛在原因。


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

其中,〈RX 位元滑移分析視圖( RX slip analysis view )〉可快速識別多個邏輯通道出現嚴重位元滑移的問題。 讓我們直接看到上圖範例 2中的不良 FEC 尾端。


這樣能更有效地幫助使用者做出適當的更改(包括更改 TX 均衡器設定、更新 DSP 韌體等)。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。



VIAVI ONT-800 FEC 光通訊網路測試儀: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;只有能快速呈現錯誤輪廓、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,而這也是 Viavi 致力優化的技術價值。


〈VIAVI ONT 系列〉整合了所有這些功能,可協助驗證和偵錯 PAM-4,防止使用者被位元錯誤迷惑。


完整了解「PAM-4 和錯誤指紋識別」:Viavi:Making All The Right Mistakes: PAM-4 And Error Fingerprinting


VIAVI ONT-800 FEC 光通訊網路測試儀


翔宇科技是《VIAVI Solutions》台灣地區的白金級代理


《翔宇科技》代理了各種光通訊網路測試解決方案匯流排協定測試解決方案,包括:PCIe、NVMe、CXL、Serial Attached SCSI、Serial ATA、Fibre Channel、Ethernet、MIPI M-PHY、 UniPro、UFS、A-PHY、I3C、USB、CAN、I2C、SPI、eSPI 等測試工具。


同時,翔宇身為《VIAVI Solutions》台灣地區的白金級代理商,擁有專業的技術團隊,為您提供原廠等級的全方位的技術支援服務,滿足您的網路測試和分析需求,輔以各種實際應用案例與情境分享;我們期待與您建立長期合作夥伴關係,共同實現成功和創造價值。















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