Introduction
En raison de la croissance rapide de l'échange d'informations, des normes de communication à haut débit telles que 100, 200, 400 GbE et OTN, PCIe Gen4, USB3.1 et Thunderbolt 3 sont utilisées ou étudiées pour la transmission à haut débit et le traitement de gros volumes de données. Les données. Les technologies de télécommunication pour la mise en œuvre de transferts à haut débit et à grand volume reposent sur les techniques de signaux PAM (Pulse Amplitude Modulation) et NRZ (Non-Return-to-Zero). De plus, pour l'interconnexion de données entre l'équipement et ses modules ou composants internes, des vitesses de signal plus rapides sont nécessaires dans les formats NRZ et PAM. La mise en œuvre de ces technologies passe par la recherche et le développement de nouveaux composants ou concepts qui doivent être évalués et testés, ce qui a conduit les fabricants d'équipements de mesure comme Anritsu à proposer de nouveaux développements au sein de leur gamme d'analyseurs de données numériques.
Technologies de transmission NRZ et PAM
NRZ (Non-Return-to-Zero) est le format binaire le plus utilisé et est composé de deux niveaux : 1 ou 0. Il a beaucoup évolué depuis sa création puisqu'il est passé d'un petit nombre de kbits/s à atteint actuellement près de 64Gbits/s. Il existe des modules 100G composés de 4 canaux de 25/28G. Les techniques PAM (Pulse Amplitude Modulation) sont mises en œuvre dans tout le secteur des télécommunications. La prochaine génération de méthodes de transmission 200 et 400 Gbit/s définies par IEEE802.3bj, 100GBase-KP4 et IEEE802.3bs augmente la capacité de transmission par rapport à la technique NRZ conventionnelle sans augmenter le débit en bauds grâce à la mise en œuvre de la technologie de transmission PAM. En utilisant la signalisation PAM4, au lieu de transférer 1 bit à l'un des deux niveaux 0 ou 1 dans un intervalle de temps comme dans la signalisation NRZ, deux bits de données sont transférés à quatre niveaux dans un intervalle de temps. Dans la signalisation PAM8, trois bits de données sont transférés à huit niveaux dans un intervalle de temps. PAM a l'avantage d'augmenter la capacité de transfert de données sans augmenter le débit en bauds du signal ; au lieu de cela, comme le niveau de tension de chaque signal dans un intervalle de temps est plus petit, il présente l'inconvénient d'un rapport signal sur bruit (SNR) pire.
Considérations sur les tests
Qu'il s'agisse de signaux électriques ou optiques, NRZ ou PAM4, un schéma d'ensemble peut être dessiné qui représente le canal de transmission testé. Toutes les liaisons de transmission doivent être vérifiées pour confirmer que les données sont transmises correctement et que le réseau et ses équipements peuvent être partagés en deux parties : une pour la transmission et une pour la réception du signal. Lorsque des mesures sont effectuées dans un équipement de réception, indiqué par Rx sur la figure 2, il est nécessaire d'appliquer une source de signal pour vérifier sa capacité à le détecter correctement. Pour l'équipement émetteur, indiqué par Tx sur la figure 2, les tests peuvent être effectués avec un oscilloscope et doivent être validés en comptant les erreurs à l'aide d'un testeur BER (Bit Error Rate). Pour effectuer un test d'E/S de liaison complet, qu'il s'agisse de tests sur des liaisons à courte ou longue distance, une configuration appelée Loopback est souvent utilisée, dans laquelle Rx est connecté à Tx. Sur la figure 2, lors du test d'un signal optique, un équipement tel qu'un modulateur ou un démodulateur optique est ajouté. Dans les tests de communications numériques, l'un des équipements de test les plus importants pour le suivi de source numérique est le générateur de modèles d'impulsions ; il fournit l'image du signal tel qu'il va le transmettre dans le réseau réel, mais il doit disposer des spécifications (NRZ, PAM, électriques, optiques) nécessaires à la réalisation des tests.
Ce signal est idéal pour mesurer les défauts produits tout au long de la chaîne de transmission ; Pour tester la composante Rx, ce signal est intentionnellement déformé pour reproduire les défaillances du réseau. L'autre alternative est de placer un détecteur d'erreur, qui remplacera le récepteur Rx afin qu'il puisse mesurer le taux d'erreur de la transmission.
Le générateur d'impulsions
La haute qualité du signal à la sortie du générateur est une exigence essentielle et chaque fois que possible, de bonnes spécifications doivent être proposées en termes d'amplitude, de temps de montée et de descente, de gigue intrinsèque et de bruit. Ces variables de performance ne sont pas faciles à obtenir, surtout pour un débit très élevé ; par exemple, pour PAM4, une amplitude élevée, un faible bruit et une bonne linéarité sont nécessaires. De plus, étant donné que le module ou le canal testé est souvent différentiel, les sorties du générateur de séquences d'impulsions doivent être différentielles. Actuellement, un générateur de forme d'onde arbitraire n'est pas capable de fournir une qualité de signal aussi élevée qu'un générateur de modèle d'impulsion.
Selon les normes des différentes séquences binaires utilisées, le générateur de schéma d'impulsions doit pouvoir suivre l'ensemble de ces recommandations ; par exemple, QPRBS13 pour CEI-56G et PRBS31Q pour IEE 200G et 400G. Plusieurs canaux du générateur de modèle d'impulsion peuvent être nécessaires pour les tests ; une solution comme le MP1900A d'Anritsu offre jusqu'à 16 canaux synchronisés et l'inclinaison est réglable. Un test de diaphonie utilise au moins deux canaux, tandis que le multiplexage PAM-4, PAM-8 ou à débit binaire supérieur nécessite la création d'une combinaison de ces canaux. Une autre fonction est le test de stress : le générateur de modèles d'impulsions est capable d'ajouter des défauts et des améliorations au signal comme s'il se trouvait dans un canal réel et ce signal transformé introduira un stress dans l'appareil ou le système testé. Les spécifications de ces transformations de signal suivent les recommandations de normes telles que IEC56G ou IEEE 802.3.
Parmi les exigences de ces transformations de signal figurent : l'ajustement de l'amplitude, la réponse en fréquence, le bruit d'amplitude, la déviation de fréquence, la gigue, la préamplification, le regroupement et la séparation du réseau. L'analyseur de qualité de signal MP1900A est capable de générer toutes les contraintes requises par les normes. Dans le cas de signaux optiques, un modulateur externe est utilisé. Anritsu propose une gamme complète de solutions optiques offrant NRZ et PAM-4 avec différentes longueurs d'onde. L'amplification du signal est une fonction importante de l'émetteur dans un système de télécommunication, de sorte que le générateur de modèle d'impulsion doit être capable de reproduire cette fonction. Dans le cas du MP1900A, vous avez la possibilité d'ajuster la réponse en fréquence à l'aide de 10 prises. Cette fonction peut être appliquée en 3 modes : Mode manuel, dans lequel l'utilisateur peut régler manuellement les prises de vue ; Mode émulation, qui utilise des paramètres S 2 ports ou 4 ports pour régler les 10 jacks (très puissant pour regrouper ou séparer un réseau sur le canal) ; et le mode ISI, qui est une pente avec deux points aux fréquences de Nyquist et ½ Nyquist. Dans ces trois modes, des réponses en fréquence définies peuvent être ajustées pour répondre aux normes telles que CEI 28G / 25G.
le détecteur de bug
Les capacités du détecteur d'erreurs sont déterminées par sa sensibilité pour détecter et mesurer le signal à un débit binaire donné ; par exemple, un signal 10mV pp avec un PRBS31 à 28Gb/s pour un Bit Error Rate (BER) égal à 0. Ce signal pourrait être NRZ ou PAM-4. Pour mesurer un signal, le détecteur d'erreur a besoin d'une horloge, qui peut être obtenue de deux manières : de manière externe, de sorte que les données et les signaux d'horloge soient connectés au détecteur d'erreur, ou en récupérant les données de l'horloge (récupération de données d'horloge, CDR) afin d'extraire les données. Dans le second cas, il est préférable que le CDR soit intégré au détecteur d'erreur car cela réduit les erreurs de mesure causées par la longueur du câble. Pour les normes 25/28G, il est nécessaire d'égaliser le canal de transmission. Cette fonction est intégrée au détecteur d'erreur MP1900A pour reproduire la même configuration que le système. Sur la figure 5, l'œil du signal à la sortie de l'égaliseur est ouvert et peut être transmis sans erreur.
Anritsu propose deux solutions pour la détection PAM-4, selon que les tests pour les 3 niveaux sont effectués séquentiellement et automatiquement, auquel cas un seul détecteur d'erreur suffit, ou la solution alternative consistant à mesurer le signal en temps réel, dans laquelle Dans ce cas, un démodulateur PAM-4 et deux détecteurs d'erreur sont nécessaires. En plus du test de base, il est essentiel que le détecteur d'erreur mesure le BER, mais d'autres tests tels que le contour, le diagramme de l'œil, les marges de l'œil et la courbe de «baignoire» peuvent également être effectués. Ces mesures sont basées sur le BER et dépendent des seuils d'amplitude et de phase. Une autre variable importante est la tolérance de gigue, dans ce cas le générateur de modèle d'impulsion pour la génération de gigue et le détecteur d'erreur pour le test sont capables d'effectuer un test automatique.
Nouvelle génération de testeurs BER
Beaucoup de choses ont changé avec la dernière génération de testeurs BER. Non seulement les débits sont passés à 64 gigabauds pour les applications électroniques, mais ces testeurs doivent désormais offrir plus que le test de base consistant à compter le nombre d'erreurs. Ces testeurs de pointe, appelés analyseurs de qualité de signal, sont capables de générer ou d'analyser des signaux de fonction complexes. Ces appareils intègrent des fonctions telles que les tests d'effort et l'intégrité du signal et permettent d'effectuer des mesures en prenant comme référence les normes définies. De plus, la relation entre les communications de données et les télécommunications implique que la nécessité d'effectuer des tests avec des analyseurs de qualité du signal est liée à des normes telles que PCIe, Thunderbolt ou USB. L'analyseur MP1900A d'Anritsu est un analyseur de qualité de signal utilisé pour la recherche et le développement de composants et de systèmes de réseau. Anritsu propose également le testeur MP2110A, qui intègre un testeur VER et un oscilloscope et est utilisé pour produire des appareils 25G et 28G.
