隨著移動互聯網、云計算、大數據等技術的迅猛發展，數據中心和云計算資源的需求呈現出爆炸性增長。這一趨勢不僅極大地推動了核心網絡傳輸帶寬的需求增長，也催生了超大規模云數據中心的快速發展。數據中心內部及其間的互聯對光模塊帶寬的需求正以驚人的速度上升，這促使數據中心技術從100G向更高速率、更大帶寬、更低延遲的方向演進。400G以太網因此成為數據中心發展的必然趨勢，并已在超大型數據中心的光通信模塊中得到應用。

光模塊是實現數據中心內部光網絡互聯的關鍵硬件儀器，隨著端口數和密度的提升，光模塊的成本會占到數據中心光網絡成本的接近一半。

100G之后的400G已經成為高速傳輸的主流。作為未來數據中心內部光網絡互聯的關鍵硬件，400G光模塊面臨著速率、功耗、體積、成本等多方面的挑戰。同樣，400G光模塊在測試過程中面臨也諸多挑戰。400G光通訊技術的快速發展對測試測量儀器提出了新的要求。測試儀器需要能夠支持新的物理層規范，包括前向糾錯（FEC）功能以糾正錯誤，補償信號損耗并優化鏈路質量。同時，PAM4作為實現400G傳輸的關鍵技術，對測試儀器的分析和調試能力提出了更高要求。制造商需要簡便的解決方案，在不同的生產階段提供快速和準確的光模塊評估和驗證。

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400G光模塊分類

從光波長上區分，400G光模塊可以分為多模(MM)、單模(SM)；從信號調制方式上，分為NRZ和PAM4調制(目前以PAM4為主)；從傳輸距離上區分，400G光模塊可以分為SR、DR、FR、LR；從封裝形式上，400G光模塊可以分為CDFP、CFP8、OSFP、QSFP-DD等。下圖是400G光模塊的技術分類。

目前400G光模塊中，在光口側主要是使用8路53G PAM4（400G-SR8、FR8、LR8）或者4路106G PAM4（400G-DR4、FR4、LR4）實現400G的信號傳輸，在電口側使用8路53G PAM4電信號，采用OSFP或QSFP-DD的封裝形式。相比較來說，QSFP-DD封裝尺寸更小（和傳統100G光模塊的QSFP28封裝類似），更適合數據中心應用；OSFP封裝尺寸稍大一些，由于可以提供更多的功耗，所以更適合電信應用。在400G光通訊測試領域，廠商間的競爭愈發激烈。EXFO、是德科技、泰克、安立、VIAVI等品牌不斷推出創新解決方案以保持競爭力。這些廠商在提供高速測試解決方案方面展現出了強大的技術實力和市場領導力。隨著400G技術的發展，廠商們正通過技術創新和合作來滿足市場對高速、高效率測試解決方案的需求。

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400G光模塊主要測試項目

對于400G光模塊來說，其主要的高速接口包含電輸入接口、光輸出接口、光輸入接口、電輸出接口，以及其它的電源和低速管理接口。因此，對于400G光模塊的電氣性能驗證來說，其主要測試項目分為光口發射機指標、光口接收機容限、電口發射機指標、電口接收機容限、系統測試。

1)發射機測試

發射機的測量項目又分為光發射機的測量項目和電發射機的測量項目，主要用于驗證光口及電口輸出信號的質量。光發射機測試主要用于驗證被測光模塊發出光信號的質量。測試方法如下：被測光模塊插在MCB夾具上，上電并配置正常工作;誤碼儀產生PAM4電激勵信號送給光模塊一路電輸入端，使得被測光模塊輸出SSPRQ的光信號，模塊的相鄰電通道上輸入PAM4的串擾信號。輸出光信號經時鐘恢復進采樣示波器進行光發射機參數測試。更換其它通道依次測量所有通道光發射機指標。電發射機測試主要用于驗證被測光模塊電口輸出的質量。測試方法如下：被測光模塊插在MCB夾具上，上電并配置正常工作;誤碼儀產生PAM4電激勵信號送給光模塊一路電輸入端，光模塊相鄰電通道上輸入PAM4的串擾信號。輸出光信號環回到光接收機，并測試其電通道輸出的PRBS13Q信號參數。

2)接收機及誤碼率測試

發射機的測試項目主要用于保證光模塊的光口和電口輸出信號的質量。嚴格來說，還需要驗證光模塊的光口和電口接收信號的能力。光模塊接收到的光信號通常經過很長距離的光纖傳輸，接收到的光信號上可能疊加了各種抖動和噪聲，所以光接收機測試可以用于驗證被測光模塊對于惡劣光信號的容忍能力。同時，光模塊需要從電口接收交換機或服務器發送過來的電信號并轉成光信號發出去。由于電信號經PCB、連接器傳輸會產生較大的損耗和發射，所以電接收機測試項目可以驗證被測光模塊對于惡劣電信號的容忍能力。

3)系統測試

系統測試的主要目的是驗證被測光模塊配合交換機工作時，在真實的業務流量情況下的誤碼率以及錯誤容忍能力。400G的光模塊普遍采用了PAM4(4電平調制)技術，雖然減少了高速信號傳輸需要的帶寬，但由于信噪比的惡化，使得其原始誤碼率很難達到傳統2電平調制時1e-12的水平，所以其原始誤碼率的要求比較低，比如IEEE 802.3bs中對于光口誤碼率的要求僅僅為2.4e-4。很多通信過程在這么高的誤碼率情況下是無法正常工作的，所以FEC(前向糾錯)技術被普遍采用。FEC是通過在數據塊里插入一些冗余的校驗bit，可以對隨機產生的錯誤bit進行修正，從而保證最終數據包的丟包率在可以接受的范圍之內( <6.2e-11)。因此，系統測試中需要對光模塊的原始誤碼率以及經過FEC修正后的丟包率都進行測試，并驗證在出現已定隨機錯誤符號或者頻率偏差時系統性能是否受到影響。

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主要測試儀器

高性能采樣示波器(光/電眼圖儀)及時鐘恢復

高速采樣示波器主要用于光發射機的光眼圖測試、光模塊以及AOC的電眼圖測試等，也可以用于未來電接收機以及光接收機容限測試中的信號校準。眼圖儀的測試需要和信號同步的工作時鐘，當被測件無法提供同步參考時鐘時，需要光/電時鐘恢復模塊從被測件恢復時鐘才能進行測試。Keysight N1000A系列是在原86100D基礎之上再續經典的采樣示波器系列，它可向下兼容原有86100D平臺上的模塊，與高帶寬并內置CDR, PTB功能的N1060A模塊組合使用是研發階段的調試利器。N1092系列光/電采樣示波器和N1077A/N1078A光/電時鐘恢復模塊是市面上集成度最高、功能最靈活的高速光/電眼圖測試儀器。

高速PAM4誤碼儀

高速誤碼儀主要用于光發射機(光眼圖)測試中產生高質量的電信號激勵以及誤碼率測試，也可以用于電接收機以及光接收機容限測試中產生帶抖動和壓力的電信號驗證接收容限。如果僅僅進行光眼圖或電眼圖測試，可以用經過驗證的高質量的流量測試儀產生電信號激勵。

400G光模塊全面測試解決方案包括電發射機測試、光接收機測試、誤碼率測試、眼圖測試等，為400G光通訊技術的研發和驗證提供了強有力的支持。以滿足用戶的測試測量需求，幫助用戶準確地生成、捕捉高速及多波長的光信號，準確測量光信號的功率、偏振、調制度等參數，以及進行數據分析和報告。益萊儲/Electro Rent作為測試測量領域的領先供應商，是是德科技、安立、泰克、VIAVI等測試測量品牌的租賃合作伙伴，為客戶提供全面的400G光模塊測試方案。益萊儲正在重塑行業采購儀器的方式，提供一站式解決方案，促進高科技測試采購中的高效實踐。在行業面臨越來越大的壓力以降低成本和提高效率的背景下，益萊儲憑借創新的融資解決方案，始終將財務穩健和運營卓越放在首位，成為一個倍受信賴的合作伙伴。

——內容來源：是德科技等網絡資源

審核編輯 黃宇