高效数据中心升级：400G光模块测试与采购策略

随着移动互联网、云计算、大数据等技术的迅猛发展，数据中心和云计算资源的需求呈现出爆炸性增长。这一趋势不仅极大地推动了核心网络传输带宽的需求增长，也催生了超大规模云数据中心的快速发展。数据中心内部及其间的互联对光模块带宽的需求正以惊人的速度上升，这促使数据中心技术从100G向更高速率、更大带宽、更低延迟的方向演进。400G以太网因此成为数据中心发展的必然趋势，并已在超大型数据中心的光通信模块中得到应用。

光模块是实现数据中心内部光网络互联的关键硬件仪器，随着端口数和密度的提升，光模块的成本会占到数据中心光网络成本的接近一半。

100G之后的400G已经成为高速传输的主流。作为未来数据中心内部光网络互联的关键硬件，400G光模块面临着速率、功耗、体积、成本等多方面的挑战。同样，400G光模块在测试过程中面临也诸多挑战。400G光通讯技术的快速发展对测试测量仪器提出了新的要求。测试仪器需要能够支持新的物理层规范，包括前向纠错（FEC）功能以纠正错误，补偿信号损耗并优化链路质量。同时，PAM4作为实现400G传输的关键技术，对测试仪器的分析和调试能力提出了更高要求。制造商需要简便的解决方案，在不同的生产阶段提供快速和准确的光模块评估和验证。

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400G光模块分类

从光波长上区分，400G光模块可以分为多模(MM)、单模(SM)；从信号调制方式上，分为NRZ和PAM4调制(目前以PAM4为主)；从传输距离上区分，400G光模块可以分为SR、DR、FR、LR；从封装形式上，400G光模块可以分为CDFP、CFP8、OSFP、QSFP-DD等。下图是400G光模块的技术分类。

目前400G光模块中，在光口侧主要是使用8路53G PAM4（400G-SR8、FR8、LR8）或者4路106G PAM4（400G-DR4、FR4、LR4）实现400G的信号传输，在电口侧使用8路53G PAM4电信号，采用OSFP或QSFP-DD的封装形式。相比较来说，QSFP-DD封装尺寸更小（和传统100G光模块的QSFP28封装类似），更适合数据中心应用；OSFP封装尺寸稍大一些，由于可以提供更多的功耗，所以更适合电信应用。在400G光通讯测试领域，厂商间的竞争愈发激烈。EXFO、是德科技、泰克、安立、VIAVI等品牌不断推出创新解决方案以保持竞争力。这些厂商在提供高速测试解决方案方面展现出了强大的技术实力和市场领导力。随着400G技术的发展，厂商们正通过技术创新和合作来满足市场对高速、高效率测试解决方案的需求。

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400G光模块主要测试项目

对于400G光模块来说，其主要的高速接口包含电输入接口、光输出接口、光输入接口、电输出接口，以及其它的电源和低速管理接口。因此，对于400G光模块的电气性能验证来说，其主要测试项目分为光口发射机指标、光口接收机容限、电口发射机指标、电口接收机容限、系统测试。

1)发射机测试

发射机的测量项目又分为光发射机的测量项目和电发射机的测量项目，主要用于验证光口及电口输出信号的质量。光发射机测试主要用于验证被测光模块发出光信号的质量。测试方法如下：被测光模块插在MCB夹具上，上电并配置正常工作;误码仪产生PAM4电激励信号送给光模块一路电输入端，使得被测光模块输出SSPRQ的光信号，模块的相邻电通道上输入PAM4的串扰信号。输出光信号经时钟恢复进采样示波器进行光发射机参数测试。更换其它通道依次测量所有通道光发射机指标。电发射机测试主要用于验证被测光模块电口输出的质量。测试方法如下：被测光模块插在MCB夹具上，上电并配置正常工作;误码仪产生PAM4电激励信号送给光模块一路电输入端，光模块相邻电通道上输入PAM4的串扰信号。输出光信号环回到光接收机，并测试其电通道输出的PRBS13Q信号参数。

2)接收机及误码率测试

发射机的测试项目主要用于保证光模块的光口和电口输出信号的质量。严格来说，还需要验证光模块的光口和电口接收信号的能力。光模块接收到的光信号通常经过很长距离的光纤传输，接收到的光信号上可能叠加了各种抖动和噪声，所以光接收机测试可以用于验证被测光模块对于恶劣光信号的容忍能力。同时，光模块需要从电口接收交换机或服务器发送过来的电信号并转成光信号发出去。由于电信号经PCB、连接器传输会产生较大的损耗和发射，所以电接收机测试项目可以验证被测光模块对于恶劣电信号的容忍能力。

3)系统测试

系统测试的主要目的是验证被测光模块配合交换机工作时，在真实的业务流量情况下的误码率以及错误容忍能力。400G的光模块普遍采用了PAM4(4电平调制)技术，虽然减少了高速信号传输需要的带宽，但由于信噪比的恶化，使得其原始误码率很难达到传统2电平调制时1e-12的水平，所以其原始误码率的要求比较低，比如IEEE 802.3bs中对于光口误码率的要求仅仅为2.4e-4。很多通信过程在这么高的误码率情况下是无法正常工作的，所以FEC(前向纠错)技术被普遍采用。FEC是通过在数据块里插入一些冗余的校验bit，可以对随机产生的错误bit进行修正，从而保证最终数据包的丢包率在可以接受的范围之内( <6.2e-11)。因此，系统测试中需要对光模块的原始误码率以及经过FEC修正后的丢包率都进行测试，并验证在出现已定随机错误符号或者频率偏差时系统性能是否受到影响。

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主要测试仪器

高性能采样示波器(光/电眼图仪)及时钟恢复

高速采样示波器主要用于光发射机的光眼图测试、光模块以及AOC的电眼图测试等，也可以用于未来电接收机以及光接收机容限测试中的信号校准。眼图仪的测试需要和信号同步的工作时钟，当被测件无法提供同步参考时钟时，需要光/电时钟恢复模块从被测件恢复时钟才能进行测试。Keysight N1000A系列是在原86100D基础之上再续经典的采样示波器系列，它可向下兼容原有86100D平台上的模块，与高带宽并内置CDR, PTB功能的N1060A模块组合使用是研发阶段的调试利器。N1092系列光/电采样示波器和N1077A/N1078A光/电时钟恢复模块是市面上集成度最高、功能最灵活的高速光/电眼图测试仪器。

高速PAM4误码仪

高速误码仪主要用于光发射机(光眼图)测试中产生高质量的电信号激励以及误码率测试，也可以用于电接收机以及光接收机容限测试中产生带抖动和压力的电信号验证接收容限。如果仅仅进行光眼图或电眼图测试，可以用经过验证的高质量的流量测试仪产生电信号激励。

400G光模块全面测试解决方案包括电发射机测试、光接收机测试、误码率测试、眼图测试等，为400G光通讯技术的研发和验证提供了强有力的支持。以满足用户的测试测量需求，帮助用户准确地生成、捕捉高速及多波长的光信号，准确测量光信号的功率、偏振、调制度等参数，以及进行数据分析和报告。益莱储/Electro Rent作为测试测量领域的领先供应商，是是德科技、安立、泰克、VIAVI等测试测量品牌的租赁合作伙伴，为客户提供全面的400G光模块测试方案。益莱储正在重塑行业采购仪器的方式，提供一站式解决方案，促进高科技测试采购中的高效实践。在行业面临越来越大的压力以降低成本和提高效率的背景下，益莱储凭借创新的融资解决方案，始终将财务稳健和运营卓越放在首位，成为一个倍受信赖的合作伙伴。

——内容来源：是德科技等网络资源

审核编辑 黄宇