光模塊誤碼儀工作原理

  光模塊誤碼儀工作原理

  光通信因其傳輸損耗低、信息容量大、傳輸速率快等優(yōu)點正成為通信技術的核心力量，光模塊的應用也越來越廣泛。傳輸速率的加快，高速光通信系統(tǒng)中由于衰減、色散等問題會產(chǎn)生誤碼現(xiàn)象，準確有效的測量光模塊的誤碼率至關重要。那么，誤碼儀的工作原理是怎樣的呢?

  誤碼測試原理

  誤碼測試的對象一般是指數(shù)字傳輸系統(tǒng)，可以理解為數(shù)字信息傳輸?shù)男诺?，將碼型發(fā)生器與被測對象的輸入端相連，被測對象的輸出端與誤碼檢測器相連，就構成了誤碼測試結構的基本框圖

  數(shù)字傳輸系統(tǒng)誤碼測試原理圖

  圖中的實際測試中，碼型發(fā)生器和誤碼檢測器經(jīng)常集成在一起，組成了誤碼測試儀的重要部分。誤碼發(fā)生器生成一段連續(xù)測試碼元序列，編碼以后送到被測試系統(tǒng)的輸入端，信號在通過被測系統(tǒng)信道以后被誤碼測試儀的誤碼檢測器接收并解碼，得到含有誤碼的測試碼元序列。把接收端的測試碼元序列與發(fā)送端的測試信號逐碼進行對比，如果某一位碼元不一致，則誤碼計數(shù)加一。統(tǒng)計一段時間內的誤碼個數(shù)，記錄存儲，計算這段時間內的誤碼率，分析并顯示測試誤碼的結果，這就是誤碼測試儀的工作原理。

  誤碼率(BER)=在平均間隔內計讀的出錯位數(shù)/在平均間隔內被傳輸?shù)目偽粩?shù)

  誤碼測試儀的工作原理框圖

  為了對數(shù)字系統(tǒng)進行誤碼率測量，通常采用測試碼型激勵輸入端。一般測試碼型采用偽隨機二進制序列(PRBS)，主要有PRBS7、PRBS9、PRBS21、PRBS23和PRBS31。

  偽隨機序列

  偽隨機序列(PRBS)是誤碼測試系統(tǒng)中最常用的測試碼，之所以叫偽隨機序列， 是因為這種二進制序列具有近似于隨機信號的特征，和噪聲有著相似的性能。但它又不是真正的隨機序列，實際上它是確定的，一段PRBS碼是具有最大碼長且周期重復的。

  PRBS信號是由PRBS碼型發(fā)生器生成的。PRBS發(fā)生器通常是由線性反饋移位寄存器和異或電路組成。如下圖是PRBS7的碼型發(fā)生器，其初始值是0000001，本原多項式是X6+X7+1。即將寄存器的第6位和第7位做異或運算后，輸入到寄存器的第1位，寄存器的第7位同時也是PRBS7發(fā)生器的輸出。

  在圖中可以看到，PRBS7最長是127bit(27-1)， 理論上來說，7bit的2進制碼，一共會有27個不同組合。但是如果碼流全部為‘0’的時候，經(jīng)過異或運算，輸入到寄存器第一位的值還是0， 這樣移位寄存器將會一直輸出為零，移位寄存器被死鎖。所以PRBS碼流不能全部為零。另外，PRBS7 碼流中最長的連續(xù)‘1’個數(shù)為7個，最長的連續(xù)‘0’個數(shù)為6個。127bit的連續(xù)碼流中，一共有64個‘1’，63個‘0’。

  同理，PRBSn的碼長為2n-1bits，其中包括2n-1個‘1’和2n-1-1個‘0’。

  一些常用的PRBS碼的本原多項式如下：

  PRBS7 = X6+X7+1

  PRBS9 = X9+X5+1

  PRBS21= X21+X19+1

  PRBS23 = X23+X18+1

  PRBS31 = X31+X28+1

  針對PAM4誤碼測試中，還會采用到PRBSQ碼型測試，PRBSQ碼型是由對應的連續(xù)的PRBS的NRZ碼型序列每相鄰2個bit編碼組成。

  資料來源《一款PAM4誤碼測試儀的設計與實現(xiàn)》

  易飛揚為滿足用戶對200G和400G高速光模塊產(chǎn)品功能測試的需求，推出了可對200G和400G光模塊進行云端編程的兩款便攜式誤碼儀。兩款產(chǎn)品均可支持50G PAM4和25G NRZ兩種調制模式。其中包括支持25G NRZ調制模式BERT碼型(PRBS7、PRBS9、PRBS21、PRBS23和PRBS31)，以及支持50G PAM4調制模式的BERT碼型(PRBSQ7、PRBSQ9、PRBSQ21、PRBSQ23和PRBSQ31)

  200G版支持200G QSFP56和200G QSFP-DD光模塊，向下兼容100G QSFP28;400G版支持400G QSFP-DD，向下兼容200G QSFP56、200G QSFP-DD和100G QSFP28光模塊。