光学レシーバテスト: 正確な測定のための方法そしてベストプラクティス

光学受信機の理解

光受信機は、変電光信号を電気信号に戻します。彼らは光ファイバーリンクの最終段階であり、光信号を検出し、それを増幅し、下流電子のためにそれを調節する責任があります。コアコンポーネントは、通常、PINフォトダイオードまたは、高感度のためのアバランチェフォトダイオード(APD)です。光検出器、トランペットアンプ(TIA)の後に、各々の信号を、信号を回転させ、各信号を回転させる、または信号を回転させる、各信号を、信号を、信号を、または信号を、各方向に、信号を、信号を、制御、または信号を、信号を、または、信号を、または、信号を、信号を、または、信号を、制御する、信号を、信号を、または、信号を、または、信号を、または、または、信号を、信号を、または信号を、または、または信号を、信号を、または信号を、または、または、または信号を、または、信号を、または、信号を、信号を、または信号を、信号を、信号を、または信号を、または信号を、または信号を、または信号を、または信号を、信号を、

主性能変数

感度:

感度は、受信機の入力で必要な最小平均光電力で、指定されたビットエラー率(BER)、通常10〜12で最も電気通信システム。これは、dBmで測定されます。高感度は、より長いリーチと弱いソースを可能にします。感度は、光度、アンプノイズ、および信号変調フォーマットによって異なります。凝集受信機の場合、感度には、局所発振器と相ノイズも含まれています。感度をテストする人は、ターゲットを変化させるまで変化します。

バンド幅

帯域幅は、受信機が信号を忠実に再現できる周波数範囲を定義します。不十分な帯域幅は、パルスブレンディングとインターシンボル干渉(ISI)を引き起こします。非回転対ゼロ(NRZ)変調のために、受信機の帯域幅は、通常、0.7〜1.0倍ビットレートです。 PAM4の場合、帯域幅は必要です。帯域幅は、光学キャリア上の小さな信号調節をスワイプするか、または短パルス応答を分析することによって測定されます。

ダイナミックレンジ

ダイナミックレンジは、最小検出可能な電力(感度)に最大許容入力電力(飽和または非線形歪み)の比率です。受信機が変化する信号強度、変動リンク損失を伴うシステムで重要な取り扱い方法を示します。試験は、BERまたは波形の歪みが起こるまで、入力電力を増加させるを含みます。

騒音図

ノイズフィギュアは、受信機の電子機器による信号対騒音比(SNR)の劣化を定量化します。ショットノイズ、熱騒音、アンプノイズの影響を受けます。ノイズの低減により、リンク全体の予算が向上します。ノイズフィギュアは、一般的に、光学信号対ノイズ比(OSNR)の透過率から導出され、電気スペクトルアナライザを使用して直接測定されます。

共通試験方法

1. ビット誤差率(BER)のテスト

BERテストは、受信機のパフォーマンスを評価するための最も直接的な方法です。擬似ビットシーケンス(PRBS)は、レーザーソースを調節し、受信機はそれを検出し、ビットエラーテスター(BET)は、送信されたパターンで受け取ったビットを比較します。結果は、BERとプロファイリングされた光力(BERの滝のカーブ)としてプロットされます。特定のビットシーケンスは、受信機のタイミングと同等性を強調するので、テストはパターン依存を考慮しなければなりません。 PAM4の場合、一般的には、マルチレベルの校正を要求するかどうかを検証する必要があります。証拠は、証拠とテストは、証拠を要求します。

2. 感受性のテスト

感度テストは、BER のターゲット BER の力を見つけることに焦点を当てたBER テストのサブセットです。それは一定の絶滅の比率および信号の質を維持している間、入力電力を変化させるために光学減衰器を使用します。テストセットアップは校正されなければなりません: 光学力メートルは正確でなければなり、レーザーの源は安定した波長および低雑音があるべきです。感受性は受信機の電力帯域幅によって影響されます、従ってそれはわずかなビット速度で頻繁に測定されます。標準テストプロシージャ(例えば、GR-468の条件は作動する範囲を越えます)

3. 帯域幅測定

帯域幅は、周波数ドメイン(S21応答)または時間領域(rise/fall時間)で測定することができます。ベクトルネットワークアナライザ(VNA)と光電コンバータは、低周波数から受信機のカットオフを超えて、小さな信号変調をスワップします。 - 3 dB電気帯域幅は記録されます。または、高速発振器は、ステップパルスに対する応答の上昇時間(10%〜90%)を測定することができます。帯域幅0.35 / 上昇速度は、両方の参照機器を要求します。両方の写真は、両方の要件を満たしていると、両方の要件を満たす必要があります。

4. 目図の分析

目図は、信号の品質の視覚表現を提供します。視鏡検査は、振幅ノイズ、タイミングジッタ、およびISIを示すために多数のビット期間をオーバーレイします。キーメトリックには、目の高さ、目の幅、デューティサイクル歪み、およびQファクタ(BERが推定できる)が含まれます。凝集受信機の場合、眼図はIとQの両方が存在するため、より複雑です。目マスク検査は、IE IE 802.3 のように、受諾された限界の範囲内で信号が保持されることを確認します。

5. ジッタテスト

ジッタは、理想的な位置から信号の移行の偏差であり、受信機のタイミングマージンに影響を与えます。これは、ランダムジッタ(RJ)とデタミスティックジッタ(DJ)に分離されます。ジッタテストは、既知のジッタストレスとジッタアナライザまたはTIE(時間間隔のエラー)測定でパターンジェネレータを使用します。受信機の許容差は、副鼻ジッタ、無相関ジッタ、およびインターシンボル干渉は、I-TU-T-T-T-51.G.I.規格のように検証する必要があります。

正確なテストのためのベストプラクティス

校正機器の使用

すべてのテスト機器 - パワーメーター、発振器、BERテスター、減衰器 - 現在の校正証明書を持っている必要があります。国家標準(例えば、NIST)へのトレーサビリティは、測定の自信を保証します。校正間隔は使用によって異なりますが、一般的な再認証が推奨されます。カプラーやコネクタなどの光学パスコンポーネントの場合、インサート損失とリターンロスが記録されるべきです。

環境要因の制御

温度と湿度は、テストとテスト機器の下の受信機に影響します。制御環境(25°C ± 1°C、< 60% RH)は、漂流を防ぎます。機械振動は、特に単一モード繊維を使用して感度テストで、繊維のカップリングを破壊することができます。振動相関テーブルまたは安全な繊維ルーティングを使用してください。近接高速回路からの電磁妨害(EMI)はシールドする必要があります。必要に応じてシールドされたエンクロージャにDUTを配置してください。

標準化されたプロシージャに続いて下さい

テレコーディアGR-468-CORE、IEC 60793、IEEE 802.3などの業界標準は、受信機のテストのためのガイドラインを提供します。高度化は、ラボや製品に関する互換性を保証します。段階的な手順は、ウォームアップ時間、電源セッティング、エラーサンプル数、および自信レベルをカバーする必要があります。例えば、10−12でBERテストは、通常、25 Gb /秒で少なくとも100秒のテストで、重要な統計量を蓄積する必要があります。

ドキュメントすべて

受信機モデルと実際の実装、光学パスの損失予算、および機器シリアル番号などのレコードテスト設定図。校正日、テスト日、環境条件、およびデータ分析に使用するソフトウェアバージョンが含まれています。グッドドキュメンテーションでは、デバイスが後でフィールドに失敗した場合、監査およびルートカウス分析を可能にします。

定期的にプロトコルを更新

データレートが上昇する(例えば、800 Gb/s 以上)、テスト方法が進化しなければならない。コヒーレント受信機はローカル発振器注射と偏光制御を必要としています。これらは従来の直接検出セットアップに存在しません。PRBS13Q や PAM4 用の SSPRQ などの新しいテストパターンを組み込む。あなたのテストが関連していることを確認する ITU-T と IEEE の更新で現在の滞在。

高度なテストの検討

凝集した受信機のテスト

凝集光受信機は、局所発振器レーザーと信号混合を90°ハイブリッドで使用し、振幅と相の両方を回復します。テストは、星座図、エラーベクトルの大きさ(EVM)、および相差を測定することができる光学調節分析装置(OMA)が必要です。キーメトリックには、線幅許容、キャリア回復性能、およびレーザー周波数オフセットが含まれます。コヒーレント受信機の感度テストは、LO電力と偏光アライメントのアライメントのために考慮する必要があります。

高速テスト(≥ 400 Gb/s)

400 Gb/s 以上では、電気インターフェイスは、多くの場合、QSFP-DD や OSFP などのホストコネクタを使用します。テストには、ブレイクアウトボードとケーブル損失をエラー検出器に含める必要があります。適応参照受信機または金モジュールを使用して、ボード効果を除去します。電気ジッタ分離は、より困難になります。クロックリカバリユニットのような帯域幅制御は不可欠です。DUT の熱管理は、電力損失がデータレートで増加するので、重要です。

ストレスでのテスト

リアルワールド信号は理想的ではありません。ストレスは、光学バック・ツー・バック、分散、偏光モード分散(PMD)で受信機をテストします。プリエンファサイズパターン(例えば、制御されたISI)または副鼻ジッタを追加することで、CDRとイコライザーの堅牢性が検証されます。ストレステストは通常、OIF MSAまたはIEEE 802.3準拠文書に従います。

コンテンツ

正確な光受信機のテストは、信頼性の高い高速光ネットワークのバックボーンです。 BERテスト、アイ分析、ジッタ測定などの方法を使用して、感度、帯域幅、騒音、およびダイナミックレンジを徹底的に特徴付けることにより、エンジニアはコンポーネントが厳格な性能要件を満たしていることを確認することができます。校正機器、制御された環境、標準化された手順、厳格な文書、および定期的なプロトコルの更新 - 収量が繰り返し、信頼できる結果をもたらします。変調形式が進んでおり、データ転送速度が上昇し、ネットワークの完全性を維持し、ネットワークの一貫性を維持します。