是德科技的光纤接口如何应对5G测试

一年前，有六家公司与AXIe联盟和VITA贸易行业组织一起批准了一项称为光学数据接口（ODI）的新标准。

ODI是用于仪器和嵌入式系统的高速接口，支持最高80 GBytes / s的速度。随着Keysight Technologies上个月在老鸦协会（AOC）上推出基于ODI的系统，Conduant Corporation提供的基于ODI的RAID存储系统以及Guzik Technical Enterprises先前宣布的数字化仪和处理模块，ODI现已定位解决5G通信，军用/航空系统和高速数据采集中的难题。

在深入探讨Keysight和Conduant的新产品之前，是时候进行全面披露了。我不是一个无私的观察者，因为我是AXIe联盟主办的ODI规范委员会的技术主席。您可以阅读我的有关ODI的EDN列，以获取技术概述或直接访问ODI技术规范。

尽管该标准本身是由AXIe联盟赞助的，但它对所有供应商开放，而无需支付许可费或特许权使用费。ODI标准是围绕标准光学连接器设计的，该光学连接器可以放置在任何设备上的任何位置。因此，无论是AXIe，PXI，LXI，VPX还是传统的台式仪器设计，ODI都可以与所有产品外形尺寸很好地兼容。这是Keysight宽带解决方案平台的关键，因为AXIe仪器和处理模块与Conduant的基于PXIe的存储模块相结合，构成了完整的解决方案。

是德科技的宽带解决方案平台是

德科技的宽带解决方案平台使用以下支持ODI的产品：

是德科技M8131A AXIe 16- / 32-GSa / s流数字化仪

是德科技M8121A AXIe 12-GSa / s流式任意波形发生器

是德科技M8132A AXIe FPGA模块

Conduant Cobra PXIe高速记录仪

可选地，用户可以添加来自KJ Microwave的AXIe下变频器和/或上变频器，以解决感兴趣的频谱范围。所有模块以及控制器都集成在适当的AXIe和PXI机箱中。

图1显示了ODI的作用。尽管此图显示了具有信号采集，生成，处理，存储和回放功能的强大系统，但任何一个应用程序可能只需要功能和产品的子集。

图1：红色箭头显示ODI光学数据的方向，而黑色箭头显示模拟IF和RF信号。（来源：是德科技）

从标记为RF IN的点开始，信号被下变频为基带或IF信号。M8131A数字转换器最多可将四个通道数字化，每个通道的带宽为6.5 GHz，分辨率为10位。另外，它可以数字化两个通道，每个通道的带宽为13 GHz。无论哪种情况，数字流带宽均为640 Gbit / s（10位×16 GSa / s×四通道）或80 GBytes / s。这种高速速度对于电接口而言是成问题的，但是M8131A上的ODI的四个端口可以轻松地将其传输至距离最大100 m的另一台设备。

在记录和回放的情况下，此数据将被传输到基于Conduant Cobra高速记录器的基于PXIe的RAID存储系统。最多可以存储384 TB。对于一个16-GSa / s数字转换器通道，这相当于320分钟或全速存储超过5个小时。使用低速采样时，存储时间成比例地更长。可以使用其他机箱来扩展记录的通道数。

存储后，可以通过将数据从存储系统传输到一个或多个Keysight M8121任意波形发生器（AWG）来重新创建原始信号。每个AWG有两个通道，每个通道都有其自己的ODI端口，该端口的速率为20 GBytes / s。这支持全带宽和两种AWG模式的分辨率的无缝传输：8 GSa / s时14位或12 GSa / s时12位。在大于几英寸的电接口上，要达到这些速度非常困难。与下变频器​​一样，可以使用可选的上变频器将信号带到感兴趣的频谱。

应当注意，M8121A是第一个使用ODI流量控制的产品，这是ODI的关键功能。任何AWG都将比存储系统具有更好的频率精度和相位噪声特性。AWG设置采样速度和发送给它的光学数据的速率很重要。这是通过同一条光缆完成的，该光缆通过使用另一组光纤从AWG向存储系统反向发送流量控制信号来发送数据。AWG管理其输入缓冲区中的数据量，以防止上溢或下溢。通过从其自己的内部缓冲区执行，AWG可以再现具有所需频率精度和相位噪声的信号。

图2显示了ODI流量控制和水箱之间的类比。数据将始终以全速从存储设备发送到AWG。这等效于只有OFF和ON控件的水龙头。AWG使用ODI光缆中的反向光路发送Transmit On（XON）和Transmit Off（XOFF）命令。只要设法将缓冲区级别保持在满和空之间，AWG就可以以其自己的采样率和精度执行数据序列。

图2：缓冲区使数据以指定的速率流动。（来源：AXIe联盟）

AWG不限于重新创建记录的信号。任何波形都可以加载到存储系统中并进行播放。这允许用户定义要实时回放的长序列测试方案。类似地，可以离线分析存储系统中的记录信号。

对于需要实时分析或处理信号的应用，是德科技提供M8132A FPGA模块。它实际上是M8131A数字化仪的处理引擎，但没有数字化前端。它包含两个Xilinx Virtex Ultrascale + VU9P FPGA。是德科技计划提供KF9000A PathWave FPGA编程环境，以允许用户设计和配置M8131A和M8132A内部的FPGA。在此软件可用之前，将单独为客户提供支持，以开发所需的功能。

FPGA模块可以部署在数据流的多个位置，具体取决于应用程序。这包括：

• 在数字化仪和AWG之间
• 在数字化仪和存储系统之间
• 在存储系统和AWG之间
• 以上任意组合

这使得许多需要实时处理和控制的应用成为可能。

应用
我与是德科技高速AWG和数字化仪的战略产品规划师Thomas Dippon就这些应用进行了交谈。中央应用程序是记录和回放5G中发现的高带宽信号，以模拟有问题的场景。

一个示例场景是由于5G设备移动或旋转而导致的衰落测试。在这种情况下，可能存在捕获的场景，然后将其处理为各种分类的参数和障碍，然后将其作为一组测试用例回放到5G接收器。可以进一步增强它以模拟小区之间或其他几种情况下的切换。仪器的高带宽和ODI的数据吞吐量相结合，形成了一个功能强大且灵活的测试系统。如果现场遇到间歇性问题，则可以记录并回放场景，直到发现问题的根本原因为止。该应用程序还存在于卫星测试中，其中记录了数小时的信号数据，然后回放以测试设计。

图3显示了使用模块化仪器和ODI的记录和回放系统。左侧是带有M8121A AWG，M8131A数字转换器和M9537A嵌入式控制器（从上到下）的AXIe机箱。右侧是带有RAID存储阵列的PXIe机箱。屏幕显示了一个3 GHz宽的场景，正在使用数字化仪和外部示波器进行回放和捕获。

图3：ODI可以将仪器连接到RAID存储阵列。（来源：是德科技）

虽然5G是ODI的关键应用领域之一，但它并不是唯一的领域。是德科技在AOC会议上展示了面向电子战的应用程序。在这种情况下，M8131A数字化仪及其板载处理器直接连接到M8121A AWG，并产生各种实时威胁情况。这是位于操作系统和测试系统边界上的应用程序的一个很好的例子。Thomas还说，使用Keysight的宽带解决方案平台可以处理从物理到测试伽利略卫星数据的各种应用。

记录和回放系统显示了ODI的另一个关键方面：多供应商的互操作性。是德科技和Conduant的产品必须以最高ODI速度共同运行，系统才能正常运行。Intel，Samtec和Xilinx的现成组件可用于为任何制造商的任何产品创建兼容的ODI接口。

随着现在可通过ODI接口使用的核心数字化仪，信号发生器，处理器和存储设备，支持ODI的解决方案的数量将不断增长。

附录

自撰写本文以来，是德科技宣布了另一种支持ODI的产品-基于PXI的M9411A VXT矢量收发器。

是德科技M9411A VXT矢量收发器（来源：是德科技）

这是一个具有1.2 GHz信号生成和分析带宽的3插槽PXIe收发器模块。它专门针对5G测试。它涵盖了380 MHz至6 GHz的频谱，并且可以与M1740A mmWave收发器耦合以解决mmWave应用。

ODI端口是双向的，并支持通过仪器的信号分析和信号捕获部分进行传输。ODI接口和内部FPGA可通过Pathwave FPGA开发套件进行编程。

编辑：hfy