Master Your 400G, Characterization and simplifying PAM4 testing

随着高速网络技术的发展，400G网络已成为当前及未来数据中心的重要技术之一。在高速通信领域，PAM4（四电平脉冲幅度调制）技术是实现400G网络的关键技术。本文旨在探讨400G网络的定义、PAM4技术的应用、测试挑战和关键测试参数。 400G网络是基于一系列电气或光网络实现的，其数据传输率大约为50Gbps的整数倍。这种网络类别通常采用PAM4调制技术，主要包含以下几个标准： - 以太网（Ethernet）：包括电气和光网络，支持单模和多模光纤传输，速率有50G、100G、200G和400G。 - 光纤通道（Fibre Channel）：支持64Gb/s和256Gb/s的电气和光传输。 - InfiniBand 600GHDR：使用12条电气线路。 - OIF CEI（Common Electrical Interface）-56G：该标准的电气传输范围从直流到背板，是大多数其他标准的基础。 400G网络为什么需要PAM4技术？原因在于，随着100GbE和CEI-28G的发展，通道带宽已推至极限。为了节省通道带宽，400G网络需要在每个符号中封装超过1比特。传统的NRZ（Non-Return-to-Zero）调制只有两种电平（PAM-2），而PAM4调制使用四种电平，可以封装2比特。尽管PAM4是提高数据速率的有效方式，但实现PAM4的转变并非易事，它要求在幅度维度上有更好的信号完整性。 PAM4信号面临的挑战包括： - 需要更好的幅度完整性，因为PAM4将信息编码为四个不同的电平，比NRZ多出一倍。 - 除了管理时间抖动外，还需要管理信号噪声比（SNR）。PAM4的SNR比NRZ减少了9.6dB，使PAM4链路更容易受到反射、串扰、非线性和眼睛倾斜等问题的影响。 - PAM4链路不可能运行无误码，它们依赖于高增益的前向纠错（FEC）来减少误码。 在PAM4链路的测量挑战方面，新的损伤类型可能会降低PAM4链路的性能，因此需要新的测量方法和技术来验证PAM4链路的完整性。例如，光输出测量需要新的测量定义，很多测量是基于平均波形而非眼图，当接收器使用高级均衡以打开眼睛时，眼掩码测试无法提供太多信息。电输出测量涉及到新的抖动类型、通道操作余量和有效返回损耗的测量。而输入测试，则需要使用被测试接收器内部的错误计数器来测量误码率（BER），同时需要计算错误突发。 针对光学发射器的关键测量包括OMA（Optical Modulation Amplitude，光调制幅度）。这些参数对于确保光传输设备满足严格的行业标准至关重要。 为了掌握400G网络和PAM4测试，设备制造商和服务供应商需要深入了解相关的标准和实施协议，并且必须掌握一整套新的测试技术与测量工具。本文提供了一些关于如何简化PAM4测试流程和提高测试效率的指南，并且引用了Keysight Technologies公司的Steve Sekel的见解，为400G网络的特性化和测试提供专业指导。