10GB ASE-LRM光纖端口的互通性測試

摘要:
　　業(yè)內(nèi)致力于持續(xù)推動以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)團(tuán)體——以太網(wǎng)聯(lián)盟(Ethernet Alliance)，近日成功組織眾多供應(yīng)商完成支持IEEE Std. 802.3aq(tm)-2006的10GBASE-LRM光接口互通性測試。這項(xiàng)測試于2006年9月18-22日期間在意大利Monza的思科光通信實(shí)驗(yàn)室完成，分別在220m OM1（62.5μm）多模光纖和260m OM2（50μm）多模光纖上評估了不同廠家的X2, XFP和 SFP+等不同封裝的模塊。

關(guān)鍵字：10GBASE-LRM， EA， 測試

　　IEEE P802.3aq（10GBASE-LRM）標(biāo)準(zhǔn)由以太網(wǎng)聯(lián)盟提出，旨在為10G以太網(wǎng)在多模光纖上的應(yīng)用提供一種擴(kuò)展距離的高性價(jià)比解決方案。該標(biāo)準(zhǔn)已于2006年9月17日被批準(zhǔn)，并有望于2006年10月正式公布。

　　10GBASE-LRM是一種使用電色散補(bǔ)償技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)能支持10G數(shù)據(jù)在多模光纖中傳輸220米的距離，從而為以太網(wǎng)從千兆向萬兆的平滑升級提供了一種便捷的解決方案。

◆ 總述
　　以太網(wǎng)聯(lián)盟(Ethernet Alliance)要求參加此次測試的成員至少攜帶一只滿足10GBASE-LRM標(biāo)準(zhǔn)的模塊及其評估板。在下表中列出了參加本次測試的成員和每個成員所提供模塊的封裝信息，而Cisco則在此次測試中承擔(dān)了東道主的義務(wù)。

測試成員
Company: Excelight, Intel, Fiberxon, Finisar, Opnext, Picolight, Fujitsu;
Name of participants from Cisco

◆ 測試步驟

★ 步驟一 .... 光纖的選擇方法

　　用于LRM規(guī)范的光纖鏈路是依據(jù)IEEE建議的理論計(jì)算方法計(jì)算而得, 這樣可以通過CSRS和TWDP測試來確定不同光纖的最大傳輸距離. 我們在測試中需要考慮到這些參數(shù)能用于復(fù)制和確保真實(shí)鏈路在不同模塊下的性能表現(xiàn)。

　　因此，我們將通過TWDP和EMBW的測試來定義“realistic links”(包括99%已經(jīng)安裝了的FDDI,OM1,OM2,OM3光纖),并通過這些測試來挑選光纖和驗(yàn)證每一個發(fā)射端和光纖的組合是否滿足10GBASE-LRM的標(biāo)準(zhǔn)。

　　(1) 計(jì)算出來的TWDP值不超過10GBASE-LRM標(biāo)準(zhǔn)的最大值（使用IEEE Matlab運(yùn)算法則來計(jì)算，見68.6.6.2章節(jié)，光纖加擾器設(shè)置為0,1,0,0）

● 由于光纖的特性會隨著光纖的擺動而動態(tài)變化，我們對所有光纖定義了最大的TWDP值4.2dB（這是10GBASE-LRM規(guī)定的最大值）。

　　(2) 要求最小EMBW值（EMBW在測試時(shí)應(yīng)考慮其入射條件，并且要排除光模塊發(fā)射端和接收端的影響）

● 10GBASE-LRM標(biāo)準(zhǔn)（table 68-2）規(guī)范了FDDI/OM1/OM2/OM3光纖的最小傳輸距離（220米）和最小MBW（500MHz*km），對應(yīng)的EMBW為2.3GHz。這些值代表了現(xiàn)實(shí)中符合IEEE規(guī)范的最差鏈路。

　　由于鏈路特性在正常操作時(shí)也會發(fā)生變化（10GBASE-LRM標(biāo)準(zhǔn)定義了信道動態(tài)變化的最高頻率為10Hz），為了測試更加準(zhǔn)確，因此我們在測試中增加了一個偏振控制器來模擬光纖的動態(tài)變化。在每一次測試TWDP和EMBW時(shí)，偏振控制器都會被調(diào)節(jié)到各種狀態(tài)。

　　一個激光器光源將會送PRBS9-1信號給待測模塊的接收端，模塊的接收端在收到信號后再環(huán)回到發(fā)射端，這樣待測模塊的發(fā)射端就符合10GBASE-LRM標(biāo)準(zhǔn)了。
待測模塊的發(fā)射端將通過偏振控制器把光送入光纖，最后通過示波器就可以獲得波形了。圖一展示了兩套等同的測試平臺，左邊是Cisco自己的自動測試平臺，而右邊的測試平臺是Circadiant Hydra公司的。

　　我們通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這兩套測試平臺的測試結(jié)果是等同的，由于Circadiant Hydra公司的不能完全自動化測試，我們?yōu)榱斯?jié)約時(shí)間，選擇了Cisco自己的自動化測試平臺。
對每一種激光器和光纖的組合，我們都測試了在不同偏振狀態(tài)下的TWDP和EMBW值，測試結(jié)果見圖二。

　　從圖二我們可以看到，如果在所有偏振狀態(tài)下的TWDP/EMBW值都在綠色區(qū)域，那么這根光纖是滿足10GBASE-LRM規(guī)范的。但如果有某些測試值在綠色區(qū)域以外了,那么這根光纖是不符合10GBASE-LRM要求的。

　　所有參加此次測試的成員在之前的電話會議和第一天的會議上均同意該種挑選光纖的方法。Cisco也為此次測試準(zhǔn)備了兩根滿足要求的光纖。

　　第一天我們分別在兩根光纖上對所有成員的發(fā)射端進(jìn)行了TWDP/EMBW的測試。為了去掉發(fā)射端帶寬的影響，我們首先用LRM stressors測試了back-to-back的TWDP值（依據(jù)10GBASE-LRM標(biāo)準(zhǔn)Table 68-3的定義）。

　　同時(shí)，我們也依據(jù)10GBASE-LRM標(biāo)準(zhǔn)測試了消光比。所有成員通過測試后均宣告他們的發(fā)射端是滿足10GBASE-LRM標(biāo)準(zhǔn)的，只有一個成員的發(fā)射端由于其技術(shù)的特殊性沒有被完全驗(yàn)證。
★ 步驟二 ....目標(biāo)光纖和TWDP/EMBW的測試

　　經(jīng)過挑選，Cisco推薦了兩根目標(biāo)光纖及其對應(yīng)的入射條件。光纖的特性及其入射條件見下表。

　　所有成員發(fā)射端的TWDP和ER值見表一（每家公司的名字均以一個字母來表示）。

　　Table 1: TX characteristics. Extinction ratio and TWDP measurements.

　　需要注意的是，某些發(fā)射端的TWDP和ER值比較接近10GBASE-LRM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限，這意味著會給接下來的OMA靈敏度測試帶來一定難度。

　　對于在光纖上的傳播,所有的發(fā)射端和不同光纖的TWDP和EMBW值均滿足10GBASE-LRM標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　從兩根光纖的數(shù)測試據(jù)來看，OM2光纖將會給后面的傳輸測試帶來挑戰(zhàn)。OM2光纖除了長度比OM1光纖長以外（OM1=216m，OM2=260m），其EMBW值也比OM1光纖要低（OM1=4.7GHz，OM2=3.9GHz），因此TWDP在OM2光纖上會比OM1光纖高一些（OM1=3.1dBm,OM2=3.9dBm）。

★ 步驟三 ....在Cisco主機(jī)上的傳輸測試：測試設(shè)備及測試條件

——在最小OMA靈敏度上觀察BER

在以上測試的基礎(chǔ)上，我們開始了互通性測試，每一個成員的發(fā)射端將會面對其他所有成員的接收端。

為了測試在10GBASE-LRM規(guī)范以內(nèi)的極限情況，我們決定
● 設(shè)置接收端的輸入光功率為-6.5dBm（OMA），這是IEEE要求的最小輸入光功率（pre-post cursors）。為了考慮不同發(fā)射端有不同的ER，OMA輸入光功率采用平均光功率來計(jì)算
● 為了模擬動態(tài)變化，在誤碼測試時(shí)連續(xù)改變偏振狀態(tài)，這將對接收端增加更多的壓力
● 為了避免發(fā)射端和接收的優(yōu)化匹配，每一個成員只能使用同一只參考模塊
● 設(shè)定測試時(shí)間為10分鐘,從圖5可知置信度為99%

考慮到大量的測試，我們建議：
● 所有測試只在室溫和正常電壓下進(jìn)行。
● 由于我們使用Cisco的下一代主機(jī)來進(jìn)行測試，X2模塊可以直接插到Cisco主機(jī)上使用。
● 由于Csico的主機(jī)支持雙向傳輸，因此X2模塊每一次測試可以測試兩種傳輸條件。（TX_A到RX_B經(jīng)過OM1光纖，TX_B到RX_A經(jīng)過OM2光纖。）
● 對于其他封裝形式的模塊，每一次只能測試一種傳輸條件，而這時(shí)X2模塊將會被插進(jìn)Cisco主機(jī)當(dāng)作客戶端使用。
注意：傳輸測試一共會測試n*（n-1）次，n代表成員數(shù)。這次測試一共有7個成員，因此在兩根光纖上總共要做84次測試。

★ 步驟四:—在Cisco主機(jī)上的傳輸測試:結(jié)論 ——在最小OMA靈敏度上觀察BER
每一個成員在第二，三，四天完成了傳輸測試，測試結(jié)果列在下面兩張表里面
OM1 fiber, 216m, offset launch　　
Vendor TX\RX A B C D E F G
A n.a.
B n.a.
C n.a.
D n.a.
E n.a.
F　　n.a.
G　　 n.a.
OM1光纖測試結(jié)果：紅色表示發(fā)射端，斜體表示接收端（同一只模塊的發(fā)射端對自己的接收端不做測試）
“√”表示測試通過，由上表可知所有的成員均通過了OM1光纖的測試。
OM2 fiber, 260m, offset launch　　
Vendor TX\RX A B C D E F G
A n.a.
B 1E-09 n.a. 2E-11 6E-12
C n.a.
D n.a.
E n.a.
F　　n.a.
G　　 n.a.
OM2光纖測試結(jié)果：紅色表示發(fā)射端，斜體表示接收端（同一只模塊的發(fā)射端對自己的接收端不做測試）