誤碼率分析儀應對高速通信的測試挑戰

高速總線的速度和復雜度正在不斷提升，并且提升速度有越來越快的趨勢。為了提升通信速率，將多個高速串行總線并行組織起來使用，將會引起串擾現象。另一個問題是符號間干擾(ISI)。銅線具有介電效應，數據速率越快，距離越長，信號衰減就會越嚴重。這些問題對系統設計都造成了很大影響。

泰克(Tektronix)公司BERTScope產品經理Allen談到，串行技術演變到現在，25Gbps速率大概是銅線的極限。要達到更高的吞吐率，需要采用并行拓撲結構。例如，為了達到100Gbps速率，可以采用4路25Gbps或10路10Gbps的方式來實現。將多路串行總線(如Displayport或DDR)并行使用，就會產生串擾現象。在100Gbps的應用中如何克服這種串擾現象是一個比較大的挑戰。

另一個問題符號間干擾與碼型有關。一個很常用的測試碼型是PRBS(偽隨機二進制序列)。真實世界的碼型是隨機性的，但在做誤碼分析的時候不能采用隨機碼型，原因是誤碼儀必須要用一致的碼型作比對，才能得到誤碼率。PRBS幾乎考慮了所有的隨機特性。

PRBS有很多類型，例如PRBS 7、11、13……31。這些不同類型具有不同的長度：PRBS 7的長度為27-1=127位，PRBS 31的長度為231-1位(約2Gb)。要產生PRBS 31這樣多的封包，是一件很困難的事情。因為存儲器有限，不管是TX端還是RX端，要產生2Gb的數據都不簡單。泰克最新推出的BERTScope誤碼率分析儀BSA286C(見圖)雖然具有大容量的128Mb存儲器，但是還是沒有辦法直接產生2Gb的碼型。這樣，BSA286C便在內部采用邏輯門去產生PRBS的線路。

泰克BERTScope誤碼率分析儀BSA286C。

能夠接收這么長的碼型也是一個挑戰。ISI與材料、距離、總線速度和碼型有關。碼型越復雜，ISI的效率就越強。對于設計人員來說，測試碼型由PRBS 9或PRBS 16變成PRBS 31不只是翻倍，這是一個非常嚴格的挑戰。

另外，時序裕量在減少——數據速率1Gbps時，眼寬為1ns;速率變成25Gbps時，只剩40ps。對于RX端測試，可以容忍±5%的誤差率(高速通信必須考慮RX端測試)。速率為25Gbps時，可容忍的固有抖動為4ps，以RZR延時算法除以14，可容忍的抖動只有300fs。這樣小的抖動容限目前只有BERTScope可以做到。

100Gbps通信會涉及到光的部分。系統端采用銅線通信，線端則采用光纖通信。光纖較銅線損耗小。光纖的距離通常很長，因此對底噪的要求(低噪、低抖動)很高(銅線對底噪要求卻相反，需要在信號中加入抖動)。泰克不只提供了BERT，同時還推出了新的光模塊。它的底噪可以做到100fs。從TX端來看，主要的挑戰是在帶寬的部分(28Gbps的三次諧波為42GHz)，因此做到50GHz。

在光的測試上，一個很重要的指標是動態范圍。對于光的應用，需要做到50dBm(即10-5mW)的動態范圍。這是一個非常小的能量。采用高帶寬的實時示波器測量成本會很高，高垂直分辨率也難以達到。另外，底噪如果不能保證，高分辨率也沒有意義。從成本、底噪和垂直分辨率來講，這些都是示波器很難達到的。

不管是BERTScope還是新的光模塊，都可以達到要求。對于高速串行通信測試，BERTScope的BERT很重要;要做抖動分析，則一定要有示波器。BERTScope的固有抖動可以做到350fs的Rj。光和電需要同時測量。另外還有CRU(時鐘恢復單元)。高速通信雖然采用并行拓撲，但卻仍是串行總線。區別并行和串行最簡單的方法就是看它是否具有時鐘，有則是并行，無則是串行。測量高速串行數據的眼圖和抖動，必須要知道一個UI的長度，即它的時鐘。BERTScope可以對串行數據進行時鐘恢復。另外，BERTScope擁有28.6Gbps的數據速率和較低的固有抖動，相當于一個帶有示波器功能的誤碼率分析儀，適合于對高速光電器件進行誤碼定位和抖動分析。

最后，他指出，100Gbps對于傳統的光傳輸是一個很大的挑戰。城市間的遠距離光纖鋪設投入了大量成本。光通信的一個主要器件是EDFA(摻餌光纖放大器)，用于克服長距離衰減而做信號放大。那么，如何能夠在原有的基礎設施下提高吞吐量?那就是用相干光的方式，即在同一個數據包內多放一些數據。泰克也可以提供傳統的光、電、TX端、RX端和新的相干光的應用。