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【Tech Tip】NRZ 到 PAM-4 SERDES 轉型的關鍵測試挑戰

在評估高速網路測試設備時,或許會傾向節省預算、簡化測試流程,而選擇放棄深入的物理層測試功能;有些時候,這些「剛好夠用」的解決方案看似足夠,但卻可能因缺乏深入的了解而導致產品規格需要重新設計、增加原本的開發週期,或者在已經出貨後才發現實際應用中出現系統性故障而需要RMA;更糟的是,您可能會後悔日前花大筆金錢投資的測試設備,卻發現它在關鍵需要的時刻不夠強大無法幫助解決問題,只能靠工程師臆測跟各種經驗排除狀況;這篇文章將幫助您明確自己的需求,更好地理解在哪些情況下「剛好夠用」可能會付出更多的代價。


看不見的錯誤:忽略錯誤特徵分析的代價


雖然您的產品通過了位元錯誤率(BER)測試,但缺乏錯誤特徵分析,使得一些潛在問題逃過了基本的診斷;而您已經發貨,但您的客戶在品質保證或系統測試中發現了問題;現在的挑戰是使用那些一開始忽略了錯誤的工具來識別問題的根本原因,隨後的手動探測和識別過程,可能需要數天甚至數周的時間;然後,還需要進行重新設計,這進一步延遲了您的上市時間和客戶的上市時間;這些事件經常發生,而只有一件像這樣的事件,就足以抵消您在測試工具上所節省的預算,甚至更糟糕的是,損害了您在客戶中的信譽。


從NRZ 轉變到 PAM-4:錯誤特徵分析的重要性


在過去的25年裡,VIAVI 從基於NRZ訊號的簡單10G用戶端光學技術,迅速發展到了使用每通道100G PAM-4 SERDES的800Gb可插拔相干光學技術


然而,隨著光學技術的不斷演進,為了開發、除錯和驗證這些技術,所需的測試範圍和深度也變得更加廣泛和深入,不再僅限於 100Gb 及以下的孤立基本測試;現代以 DSP 為基礎的 SERDES 技術變得非常複雜,它與韌體和光子學密切相關,這表示任何測試都需要具備多領域的觀念,並提供更多的訊息和測試數據,而不是過去那些簡單的量測結果。

VIAVI ONT提供了友善使用者的GUI界面,提供深入的關鍵數據與分析,以便在開發的早期識別問題。
VIAVI ONT提供了友善使用者的GUI界面,提供深入的關鍵數據與分析,以便在開發的早期識別問題。

在PAM-4和以DSP為基礎的SERDES時代,NRZ時代“簡單”的BER測試已不再適用;PAM-4訊號在鏈路上因將訊號分成四階後使得“錯誤”狀態的發生變成常態,這表示任何錯誤測試都必須充分了解錯誤特徵,一些錯誤是自然產生的,是光學和電氣通道中都會出現的隨機雜訊引起的;但其他錯誤則是由於DSP等化器 (equalizer) 的動態性、雜訊、串擾以及反射等通道損耗引起的;所有這些因素都需要在設計和驗證階段充分了解,參數中的微小變化,可能是由於溫度、工作電壓或時脈、和資料相位而引起,可以明顯改變BER,這將影響FEC(前向糾錯)修正錯誤以及確保在錯誤修正方面有額外的容忍度的能力;為了解決這些挑戰,VIAVI ONT提供了易於使用的測試界面,以在開發的早期識別關鍵性問題。


更糟糕的是,要捕捉那些引起大量連續錯誤 (Burst Error) 的罕見動態事件,這些事件會導致FEC無法進行修正,進而導致未糾正的程式碼字元和連接中斷;基本的BER測試僅顯示誤碼率升高,而無法提供任何深入分析,以協助識別錯誤特徵並找到根本原因以解決問題。


400Gb 和800 Gb混合式設計的關鍵測試挑戰


VIAVI擁有一支經驗豐富的應用工程師團隊,我們的客戶經常問他們的一個問題:“什麼是剛好夠用的測試?”在合作的過程中,我們展示了加速產品開發和除錯的途徑,是具備有深度洞察力的測試,這些測試可以診斷和驗證裕度;使用傳統的“剛好夠用”的測試,您實際上只能獲得基本的連接訊息,真正的價值在於獲得每個連接的特徵,有了這些特徵,您就能真正了解設計的效果以及實施的裕度,當今400Gb800Gb的設計混合了硬體、DSP和韌體,因此這一點變得更加關鍵;而今在資料中心內部,以及資料中心之間光通訊的PAM4和Coherent DSP已經興起,使光通訊產業邁向可預測的大躍進,光不再像其早期那樣,僅僅是小作坊式的業務,儘管其中的許多挑戰令人生畏,但畢竟它們都還沒有超出我們的想像範圍,因此選擇合適的測試解決方案,甚至升級接軌未來的藍圖,都是確保無縫接軌最新技術的關鍵評估要素。(延伸閱讀:CPO 共同封裝的架構介紹當光通訊與晶片相遇將共譜怎樣的未來)


以下是「只滿足基本測試需求」的一些限制:

滿足基本測試需求的一些限制
滿足基本測試需求的一些限制

魔鬼辯證:”剛好夠用” 與 “真正夠用”


「剛好夠用」的真正問題在於,您只能獲得當下最基本的訊息,您無法確定自己處於「好」和「壞」之間的哪個位置,以及最微小的變化如何將您的設計從完美運作轉變為隨機錯誤爆發。


我們的建議是避免捷徑,讓您對您的設計充滿信心,早期發現問題,不要被表面的「剛好夠用」測試所誤導,這將在長遠為您省下時間、金錢,甚至可能挽救一位客戶。


VIAVI ONT提供了測試深度和速度的理想組合
VIAVI ONT提供了測試深度和速度的理想組合

攜手翔宇科技跨越 PAM-4 測試藩籬


若您希望對高速光學模組的性能測試有更深入的了解,可採用符合最高產業標準的測試解決方案,歡迎請與我們聯繫;翔宇科技為 VIAVI Solutions – Platinum Partner – 最高等級的代理商,並於 2022 年獲頒 VIAVI 2022 Velocity Partner Award,主要代理 VIAVI Solutions 光纖網路設備測試、以及電腦運算儲存匯流排測試等兩大量測應用;翔宇科技具有豐富客戶服務經驗,可提供客戶設備安裝及時問題排除、設置建議、基本協定說明、檢視可能問題等,再搭配 VIAVI 設備,可提供客戶快速找到問題與對應方案。


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