10GB ASE-LRM光纤端口的互通性测试

摘要:
　　业内致力于持续推动以太网技术发展的产业团体——以太网联盟(Ethernet Alliance)，近日成功组织众多供应商完成支持IEEE Std. 802.3aq(tm)-2006的10GBASE-LRM光接口互通性测试。这项测试于2006年9月18-22日期间在意大利Monza的思科光通信实验室完成，分别在220m OM1（62.5μm）多模光纤和260m OM2（50μm）多模光纤上评估了不同厂家的X2, XFP和 SFP+等不同封装的模块。

关键字：10GBASE-LRM， EA， 测试

　　IEEE P802.3aq（10GBASE-LRM）标准由以太网联盟提出，旨在为10G以太网在多模光纤上的应用提供一种扩展距离的高性价比解决方案。该标准已于2006年9月17日被批准，并有望于2006年10月正式公布。

　　10GBASE-LRM是一种使用电色散补偿技术的标准，该标准能支持10G数据在多模光纤中传输220米的距离，从而为以太网从千兆向万兆的平滑升级提供了一种便捷的解决方案。

◆ 总述
　　以太网联盟(Ethernet Alliance)要求参加此次测试的成员至少携带一只满足10GBASE-LRM标准的模块及其评估板。在下表中列出了参加本次测试的成员和每个成员所提供模块的封装信息，而Cisco则在此次测试中承担了东道主的义务。

测试成员
Company: Excelight, Intel, Fiberxon, Finisar, Opnext, Picolight, Fujitsu;
Name of participants from Cisco

◆ 测试步骤

★ 步骤一 .... 光纤的选择方法

　　用于LRM规范的光纤链路是依据IEEE建议的理论计算方法计算而得, 这样可以通过CSRS和TWDP测试来确定不同光纤的最大传输距离. 我们在测试中需要考虑到这些参数能用于复制和确保真实链路在不同模块下的性能表现。

　　因此，我们将通过TWDP和EMBW的测试来定义“realistic links”(包括99%已经安装了的FDDI,OM1,OM2,OM3光纤),并通过这些测试来挑选光纤和验证每一个发射端和光纤的组合是否满足10GBASE-LRM的标准。

　　(1) 计算出来的TWDP值不超过10GBASE-LRM标准的最大值（使用IEEE Matlab运算法则来计算，见68.6.6.2章节，光纤加扰器设置为0,1,0,0）

● 由于光纤的特性会随着光纤的摆动而动态变化，我们对所有光纤定义了最大的TWDP值4.2dB（这是10GBASE-LRM规定的最大值）。

　　(2) 要求最小EMBW值（EMBW在测试时应考虑其入射条件，并且要排除光模块发射端和接收端的影响）

● 10GBASE-LRM标准（table 68-2）规范了FDDI/OM1/OM2/OM3光纤的最小传输距离（220米）和最小MBW（500MHz*km），对应的EMBW为2.3GHz。这些值代表了现实中符合IEEE规范的最差链路。

　　由于链路特性在正常操作时也会发生变化（10GBASE-LRM标准定义了信道动态变化的最高频率为10Hz），为了测试更加准确，因此我们在测试中增加了一个偏振控制器来模拟光纤的动态变化。在每一次测试TWDP和EMBW时，偏振控制器都会被调节到各种状态。

　　一个激光器光源将会送PRBS9-1信号给待测模块的接收端，模块的接收端在收到信号后再环回到发射端，这样待测模块的发射端就符合10GBASE-LRM标准了。
待测模块的发射端将通过偏振控制器把光送入光纤，最后通过示波器就可以获得波形了。图一展示了两套等同的测试平台，左边是Cisco自己的自动测试平台，而右边的测试平台是Circadiant Hydra公司的。

　　我们通过实验证实了这两套测试平台的测试结果是等同的，由于Circadiant Hydra公司的不能完全自动化测试，我们为了节约时间，选择了Cisco自己的自动化测试平台。
对每一种激光器和光纤的组合，我们都测试了在不同偏振状态下的TWDP和EMBW值，测试结果见图二。

　　从图二我们可以看到，如果在所有偏振状态下的TWDP/EMBW值都在绿色区域，那么这根光纤是满足10GBASE-LRM规范的。但如果有某些测试值在绿色区域以外了,那么这根光纤是不符合10GBASE-LRM要求的。

　　所有参加此次测试的成员在之前的电话会议和第一天的会议上均同意该种挑选光纤的方法。Cisco也为此次测试准备了两根满足要求的光纤。

　　第一天我们分别在两根光纤上对所有成员的发射端进行了TWDP/EMBW的测试。为了去掉发射端带宽的影响，我们首先用LRM stressors测试了back-to-back的TWDP值（依据10GBASE-LRM标准Table 68-3的定义）。

　　同时，我们也依据10GBASE-LRM标准测试了消光比。所有成员通过测试后均宣告他们的发射端是满足10GBASE-LRM标准的，只有一个成员的发射端由于其技术的特殊性没有被完全验证。
★ 步骤二 ....目标光纤和TWDP/EMBW的测试

　　经过挑选，Cisco推荐了两根目标光纤及其对应的入射条件。光纤的特性及其入射条件见下表。

　　所有成员发射端的TWDP和ER值见表一（每家公司的名字均以一个字母来表示）。

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

　　需要注意的是，某些发射端的TWDP和ER值比较接近10GBASE-LRM标准规定的极限，这意味着会给接下来的OMA灵敏度测试带来一定难度。

　　对于在光纤上的传播,所有的发射端和不同光纤的TWDP和EMBW值均满足10GBASE-LRM标准的要求。

　　从两根光纤的数测试据来看，OM2光纤将会给后面的传输测试带来挑战。OM2光纤除了长度比OM1光纤长以外（OM1=216m，OM2=260m），其EMBW值也比OM1光纤要低（OM1=4.7GHz，OM2=3.9GHz），因此TWDP在OM2光纤上会比OM1光纤高一些（OM1=3.1dBm,OM2=3.9dBm）。

★ 步骤三 ....在Cisco主机上的传输测试：测试设备及测试条件

——在最小OMA灵敏度上观察BER

在以上测试的基础上，我们开始了互通性测试，每一个成员的发射端将会面对其他所有成员的接收端。

为了测试在10GBASE-LRM规范以内的极限情况，我们决定
● 设置接收端的输入光功率为-6.5dBm（OMA），这是IEEE要求的最小输入光功率（pre-post cursors）。为了考虑不同发射端有不同的ER，OMA输入光功率采用平均光功率来计算
● 为了模拟动态变化，在误码测试时连续改变偏振状态，这将对接收端增加更多的压力
● 为了避免发射端和接收的优化匹配，每一个成员只能使用同一只参考模块
● 设定测试时间为10分钟,从图5可知置信度为99%

考虑到大量的测试，我们建议：
● 所有测试只在室温和正常电压下进行。
● 由于我们使用Cisco的下一代主机来进行测试，X2模块可以直接插到Cisco主机上使用。
● 由于Csico的主机支持双向传输，因此X2模块每一次测试可以测试两种传输条件。（TX_A到RX_B经过OM1光纤，TX_B到RX_A经过OM2光纤。）
● 对于其他封装形式的模块，每一次只能测试一种传输条件，而这时X2模块将会被插进Cisco主机当作客户端使用。
注意：传输测试一共会测试n*（n-1）次，n代表成员数。这次测试一共有7个成员，因此在两根光纤上总共要做84次测试。

★ 步骤四:—在Cisco主机上的传输测试:结论 ——在最小OMA灵敏度上观察BER
每一个成员在第二，三，四天完成了传输测试，测试结果列在下面两张表里面
OM1 fiber, 216m, offset launch　　
Vendor TXRX 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光纤测试结果：红色表示发射端，斜体表示接收端（同一只模块的发射端对自己的接收端不做测试）
“√”表示测试通过，由上表可知所有的成员均通过了OM1光纤的测试。
OM2 fiber, 260m, offset launch　　
Vendor TXRX 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光纤测试结果：红色表示发射端，斜体表示接收端（同一只模块的发射端对自己的接收端不做测试）
来源：《网络通信世界》