更高的带宽要求正在增加大型数据中心互连中对400G光模块的需求。而一系列的测试对于确保400G光模块的高质量具有重要意义。本文将从挑战、关键项、机遇三个方面介绍400G光模块测试。
400G光模块测试的挑战
400G光模块的电接口使用16×28Gb/s的NRZ(不归零)调制或较新的4或8×56Gb/s的PAM4(4级脉冲幅度)调制。更高的速度和PAM4的利用确实带来了很大的改进，但也导致物理层的高复杂性，容易造成信号传输错误，给光模块厂商带来了挑战。
物理层的高复杂性
在物理外观层，400G光模块的高速接口包括更多的电输入/输出接口、光输入/输出接口以及其他电源和低速管理接口。而这些接口的所有性能都应该符合400G标准。由于400G光模块的尺寸与现有的100G光模块相似，因此这些接口的集成需要更复杂的制造技术。
信号传输错误
400G电接口的通道速度越高，信号传输中的噪声（也称为信噪比）就越大，导致误码率（BER）增加，进而影响信号质量。因此，应采取相应的性能测试来保证400G模块的质量。
开发和制造测试成本
复杂的400G光模块测试也给光模块厂商带来了新的挑战。为了保证用户的光模块质量，厂商必须高度重视光模块测试设备和研发技术。他们应该确保新产品能够支持400G升级，同时降低相关的开发和制造测试成本，这些成本可能会阻碍竞争性定价模式。
400G光模块测试的关键项目
对于光模块供应商来说，产品质量测试是与客户建立可靠连接的基础。
ER性能和光功率水平测试
ER（消光比），即电信号调制为光信号后激光器输出高电平与低电平时的光功率对数比，是衡量400G光模块性能的重要且最难的指标。ER测试可以显示激光器是否工作在最佳偏置点和最佳调制效率范围内。OMA（外光调制幅度）可以测量光模块激光器打开和关闭时的功率差异，从另一个方面测试400G光模块的性能。ER和平均功率都可以通过主流光学示波器来测量。
光谱测试
光谱测试主要分为三个部分：400G光模块的中心波长、边模抑制比（SMSR）和光谱宽度。所有这三个参数对于保持模块的高质量传输和性能至关重要。边模抑制比值越大，模块的激光器性能越好。
转发性能测试
400G光模块相比现有的QSFP28和QSFP+光模块集成更加复杂，这对其转发性能的测试提出了更高的要求。RFC2544定义了网络和设备的以下基准性能测试指标：吞吐量、延迟和丢包率。在此测试过程中，将对电接口和光接口进行测试，确保其发送和接收的信号质量不会失真。
眼图测试
与100G光模块中NRZ调制的单眼图不同，PAM4眼图具有三眼。而PAM4与NRZ相比，比特承载效率提高了一倍，但仍然存在噪声、线性和灵敏度问题。IEEE建议使用PRBS13Q来测试PAM4光眼图。主要测试指标是眼高和眼宽。通过检查测试结果中的眼图高度和宽度，用户可以判断400G光模块的信号线性质量是否良好。
抖动测试
抖动测试主要针对发射机的输出抖动和接收机的抖动容限进行测试。抖动包括随机抖动和确定性抖动。由于与随机抖动相比，确定性抖动是可预测的，因此可以设计发射器和接收器来消除它。在实际测试环境中，将抖动测试与眼图测试一起进行，以检查400G收发机的性能。
实际工作条件下的误码率测试
在本次测试过程中，400G光模块将被插入到400G交换机中，以测试其在真实环境中的工作性能、误码率和容错能力。如上所述，400G光模块通道中较高的误码率会导致大多数400G链路出现传输问题。因此，应用FEC（前向纠错）技术来提高信号传输质量。FEC提供了一种在极其嘈杂的信令环境中发送和接收数据的方法，使得400G链路中的无差错数据传输成为可能。
温度测试
每个400G光模块模块都具有供应商定义的工作温度范围。如果温度超过或超出正常温度范围，则模块将无法正常工作，甚至无法正常工作，甚至导致延迟或网络故障。因此温度测试对于光模块的传输性能也至关重要。这是为了保证高速通信网络和数据中心中使用的高速400G光模块的可靠性。
400G光模块测试的机遇
在5G、人工智能（AI）、虚拟现实（VR）、物联网（IoT）和自动驾驶汽车的推动下，虽然需要解决多项技术光模块测试问题，但400G以太网市场的蓬勃发展趋势无法阻挡。许多制造商和测试解决方案提供商已将自己的400G产品解决方案推向市场。在这种情况下，对于一些规模较小的光模块厂商来说，400G光模块测试是他们应该考虑的重点之一，因为如何提高400G产品的质量和供货速度，将决定他们从400G市场获得多少利润。
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