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設備廠商驗證無源光網(wǎng)絡(PON)系統(tǒng)的優(yōu)先級，通常是使用數(shù)據(jù)流量的方式來快速測試系統(tǒng)質(zhì)量好壞。但通常結(jié)局只有兩種，一是順利通過流量質(zhì)量、延遲或其它封包測試，二則是花費了許多除錯的時間仍找不到改善質(zhì)量的關鍵因素。
目前一般做法皆透過軟件工程人員不斷地改善流量處理速度、頻寬設定及協(xié)議上的問題，但卻忽略了硬件改善的根本思考方向。國際設備大廠皆從物理層著手；而眾多物理層測量驗證的項目更是以眼圖信號為一窺系統(tǒng)質(zhì)量及相關改善的方向。因此，本文將說明眼圖基本驗證項目，并提出PON常見的問題提供PON系統(tǒng)研發(fā)廠商有效改善產(chǎn)品質(zhì)量的驗證方向。
信號好壞一望可知 眼圖幫助大
眼圖是高速信號依據(jù)時間對累加1及0振幅的相對關系(圖1)。由兩個位所組成的眼圖信號，其中中間的一個位是眼晴張開得以讓信號順利通過的關鍵。一般而言，眼圖張得愈開，代表較佳的信號質(zhì)量及較低的誤碼率；反之，眼圖愈小即代表信號質(zhì)量愈差，也有較高的誤碼可能。眼圖兩邊的交叉點即代表信號由0轉(zhuǎn)1及由1轉(zhuǎn)0的信號轉(zhuǎn)換質(zhì)量，如此將有益于分析信號在振幅及時間上失真的損耗。
圖1 信號眼圖
不同交叉比例關系傳遞不同信號位準
此外，由于眼圖交叉百分比，是測量交叉點振幅與信號1及0位準之關系，因此不同交叉比例關系可傳遞不同信號位準。舉例來說，一般標準的信號其交叉百分比為50%，即代表信號1及0各占一半的位準。為了測量其相關比率，使用的統(tǒng)計方式分析如圖2。交叉位準依據(jù)交叉點垂直統(tǒng)計的中心窗口而計算出來的平均值，其比例方程式如下：
圖2 眼圖信號交叉點比例關系
其中的1及0位準是取眼圖中間的20%為其平均值，即從40～60%中作換算；而最終眼圖交叉比例即從0位準的0%到1位準的100%分析相關水平軸，而一般對應縱軸即會呈現(xiàn)趨近50%的關系。
隨著縱軸交叉點比例關系的不同，又代表著不同的信號1或0傳遞質(zhì)量之能耐。如圖3所示，左邊圖形為不同交叉比例關系的眼圖，對應到右邊相關的1及0脈沖信號；同時，可以了解在不同脈沖信號時間的寬度下，與眼圖交叉比例之關系。若分別以75%、50%及25%三種眼圖交叉比例作說明；其中75%所對應的1及0脈沖信號顯示，特別對于待測物著重在1位準測量信號質(zhì)量時，1信號脈沖的時間軸寬度大于0信號脈沖，若以傳遞較多1位準信號的流量而言，將會依此比例關系來驗證信號誤碼、屏蔽(Mask)及其極限值(Margin)。
圖3 不同眼圖交叉比例與脈沖信號之關系
反之，若使用25%為驗證，依其所對應的1及0脈沖信號顯示，0信號脈沖的時間軸寬度將大于1信號脈沖，即待測物著重在0位準測量信號質(zhì)量；或會傳遞較多0位準信號的流量。過多的0信號，一般容易造成接收端信號不易從其中抽取頻率，導至無法同步，進而產(chǎn)生同步損失(Synchronous Loss)。對于一般的信號而言，平均分布信號位準1及0是最常見的，因此要求眼圖交叉比例為50%，即相同的信號脈沖1與0長度標準，來作相關參數(shù)的驗證。眼圖比例關系的分布，可以有效地測量因不同1及0信號位準的偏差所造成的相對應振幅損失分析。
抖動質(zhì)量攸關信號好壞
抖動質(zhì)量是高速信號最常驗證的項目，也是重要的測量參數(shù)之一，可有效驗證相對理想時間下的飄移情形。在計算抖動時，常以眼圖交叉點上升及下降邊緣的信號對時間統(tǒng)計之分析方式作測量依據(jù)。如圖4所示，在所選取的區(qū)塊中進行抖動點對點(Jitter p-p)及抖動均方根值(Jitter RMS)之驗證；其中Jitter p-p是以所取選取區(qū)塊之統(tǒng)計寬度作為計算，而Jitter RMS是以平均分布標準差1奈秒作計算；而對應的真實抖動眼圖如圖4右方所示。
圖4 抖動測量基準
眼圖上升及下降時間影響信號質(zhì)量
一般測量上升及下降時間，是以眼圖占20～80%的部分為主，其中上升時間如圖5，分別以左側(cè)交叉點左側(cè)(20%)至右側(cè)(80%)兩塊水平區(qū)間作此傳遞訊息上升斜率時間之換算。計算公式如下：
上升時間=平均(80%時間位準)－平均(20%時間位準)
圖5 眼圖信號上升時間
而20%及80%是與信號位準1及0有著相關性。當然，如果上升時間愈短，即愈能表現(xiàn)出眼圖中間的白色區(qū)塊，即代表可傳遞的信號及容忍誤碼比率較好。 而對于眼圖下降時間(圖6)所示，分別以右側(cè)交叉點左側(cè)(80%)至右側(cè)(20%)兩塊水平區(qū)間作此訊息傳遞下降斜率時間之換算。計算公式如下：
下降時間=平均(20%時間位準)－平均(80%時間位準)
圖6 眼圖信號下降時間
