光模塊誤碼儀工作原理

  光模塊誤碼儀工作原理

  光通信因其傳輸損耗低、信息容量大、傳輸速率快等優(yōu)點(diǎn)正成為通信技術(shù)的核心力量，光模塊的應(yīng)用也越來越廣泛。傳輸速率的加快，高速光通信系統(tǒng)中由于衰減、色散等問題會(huì)產(chǎn)生誤碼現(xiàn)象，準(zhǔn)確有效的測(cè)量光模塊的誤碼率至關(guān)重要。那么，誤碼儀的工作原理是怎樣的呢?

  誤碼測(cè)試原理

  誤碼測(cè)試的對(duì)象一般是指數(shù)字傳輸系統(tǒng)，可以理解為數(shù)字信息傳輸?shù)男诺?，將碼型發(fā)生器與被測(cè)對(duì)象的輸入端相連，被測(cè)對(duì)象的輸出端與誤碼檢測(cè)器相連，就構(gòu)成了誤碼測(cè)試結(jié)構(gòu)的基本框圖

  數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼測(cè)試原理圖

  圖中的實(shí)際測(cè)試中，碼型發(fā)生器和誤碼檢測(cè)器經(jīng)常集成在一起，組成了誤碼測(cè)試儀的重要部分。誤碼發(fā)生器生成一段連續(xù)測(cè)試碼元序列，編碼以后送到被測(cè)試系統(tǒng)的輸入端，信號(hào)在通過被測(cè)系統(tǒng)信道以后被誤碼測(cè)試儀的誤碼檢測(cè)器接收并解碼，得到含有誤碼的測(cè)試碼元序列。把接收端的測(cè)試碼元序列與發(fā)送端的測(cè)試信號(hào)逐碼進(jìn)行對(duì)比，如果某一位碼元不一致，則誤碼計(jì)數(shù)加一。統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)的誤碼個(gè)數(shù)，記錄存儲(chǔ)，計(jì)算這段時(shí)間內(nèi)的誤碼率，分析并顯示測(cè)試誤碼的結(jié)果，這就是誤碼測(cè)試儀的工作原理。

  誤碼率(BER)=在平均間隔內(nèi)計(jì)讀的出錯(cuò)位數(shù)/在平均間隔內(nèi)被傳輸?shù)目偽粩?shù)

  誤碼測(cè)試儀的工作原理框圖

  為了對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行誤碼率測(cè)量，通常采用測(cè)試碼型激勵(lì)輸入端。一般測(cè)試碼型采用偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)，主要有PRBS7、PRBS9、PRBS21、PRBS23和PRBS31。

  偽隨機(jī)序列

  偽隨機(jī)序列(PRBS)是誤碼測(cè)試系統(tǒng)中最常用的測(cè)試碼，之所以叫偽隨機(jī)序列， 是因?yàn)檫@種二進(jìn)制序列具有近似于隨機(jī)信號(hào)的特征，和噪聲有著相似的性能。但它又不是真正的隨機(jī)序列，實(shí)際上它是確定的，一段PRBS碼是具有最大碼長(zhǎng)且周期重復(fù)的。

  PRBS信號(hào)是由PRBS碼型發(fā)生器生成的。PRBS發(fā)生器通常是由線性反饋移位寄存器和異或電路組成。如下圖是PRBS7的碼型發(fā)生器，其初始值是0000001，本原多項(xiàng)式是X6+X7+1。即將寄存器的第6位和第7位做異或運(yùn)算后，輸入到寄存器的第1位，寄存器的第7位同時(shí)也是PRBS7發(fā)生器的輸出。

  在圖中可以看到，PRBS7最長(zhǎng)是127bit(27-1)， 理論上來說，7bit的2進(jìn)制碼，一共會(huì)有27個(gè)不同組合。但是如果碼流全部為‘0’的時(shí)候，經(jīng)過異或運(yùn)算，輸入到寄存器第一位的值還是0， 這樣移位寄存器將會(huì)一直輸出為零，移位寄存器被死鎖。所以PRBS碼流不能全部為零。另外，PRBS7 碼流中最長(zhǎng)的連續(xù)‘1’個(gè)數(shù)為7個(gè)，最長(zhǎng)的連續(xù)‘0’個(gè)數(shù)為6個(gè)。127bit的連續(xù)碼流中，一共有64個(gè)‘1’，63個(gè)‘0’。

  同理，PRBSn的碼長(zhǎng)為2n-1bits，其中包括2n-1個(gè)‘1’和2n-1-1個(gè)‘0’。

  一些常用的PRBS碼的本原多項(xiàng)式如下：

  PRBS7 = X6+X7+1

  PRBS9 = X9+X5+1

  PRBS21= X21+X19+1

  PRBS23 = X23+X18+1

  PRBS31 = X31+X28+1

  針對(duì)PAM4誤碼測(cè)試中，還會(huì)采用到PRBSQ碼型測(cè)試，PRBSQ碼型是由對(duì)應(yīng)的連續(xù)的PRBS的NRZ碼型序列每相鄰2個(gè)bit編碼組成。

  資料來源《一款PAM4誤碼測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》

  易飛揚(yáng)為滿足用戶對(duì)200G和400G高速光模塊產(chǎn)品功能測(cè)試的需求，推出了可對(duì)200G和400G光模塊進(jìn)行云端編程的兩款便攜式誤碼儀。兩款產(chǎn)品均可支持50G PAM4和25G NRZ兩種調(diào)制模式。其中包括支持25G NRZ調(diào)制模式BERT碼型(PRBS7、PRBS9、PRBS21、PRBS23和PRBS31)，以及支持50G PAM4調(diào)制模式的BERT碼型(PRBSQ7、PRBSQ9、PRBSQ21、PRBSQ23和PRBSQ31)

  200G版支持200G QSFP56和200G QSFP-DD光模塊，向下兼容100G QSFP28;400G版支持400G QSFP-DD，向下兼容200G QSFP56、200G QSFP-DD和100G QSFP28光模塊。