CN108923850B - 用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置 - Google Patents

用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，涉及光模块测试领域。该测试装置包括主控单元、母板、TX子板、RX子板、多路电开关、光开光、光电眼图仪，母板、TX子板、RX子板三板分离，母板、TX子板、RX子板、多路电开关、光电眼图仪均与主控单元连接；母板给TX子板、RX子板提供电源，产生频率连续可调的时钟信号，提供调制信号，检测接收信号的误码率；TX子板完成并行12路高速信号的产生和检测；RX子板集成用于连接待测品的插座和高频连接器，主控单元控制多路电开关的切换，使信号分别流向光电眼图仪或母板。本发明能显著降低成本、提高生产效率、精简结构、缩小体积。

Description

用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置
技术领域
本发明涉及光通信中光模块测试领域，具体是涉及一种用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置。
背景技术
当前光传输网络中骨干传输网、城域传输网、接入网等都面临不断增加的带宽需求，40G速率以上的光模块已经成为网络主力军。在高速模块方案中，并行多通道光模块因其较高的性价比和方案适应性在光网上得到广泛应用，例如QSFP+(Quad Small Form-factor Pluggable，四通道小型化可插拔模块)、CFP(100Gigabit Form factorPluggable，100G可插拔模块)、CXP(120Gb/s 12x Small Form factor Pluggable，120G光模块)类光模块，在研发和生产制造过程中，光纤传输***中并行多通道光模块(40Gbs～120Gbs)涉及的测试指标非常多，因其多通道的特点，用于实现各项参数测试的硬件测试装置需要多通道信号发生器、多通道误码仪，多通道信号发生器、多通道误码仪的价格动辄百万人民币以上，其通道数越多，价格越昂贵；而完成所有指标测试需要的***搭建复杂，且并不能找到既有的满足要求的硬件测试装置。
现有测试装置需要昂贵的多通道信号发生器、误码仪，由于测试工序较多，这种多通道信号发生器和误码仪在生产时要复用，导致生产效率很低；测试光电眼图时，需要时钟恢复模块、多个多路光开关和电开关，测试***庞大且复杂。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，能够显著降低成本、提高生产效率、精简结构、缩小体积。
本发明提供一种用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，该测试装置包括主控单元、母板、发端TX子板、收端RX子板、多路电开关、光开光、光电眼图仪，所述母板、TX子板、RX子板三板分离，母板、TX子板、RX子板、多路电开关、光电眼图仪均与主控单元连接；母板给TX子板、RX子板提供电源，产生频率连续可调的时钟信号，提供调制信号，检测接收信号的误码率；TX子板完成并行12路高速信号的产生和检测；RX子板集成有用于连接待测品的插座和高频连接器，所述插座包括四通道小型化可插拔模块QSFP+插座、100G可插拔模块CFP插座、120G光模块CXP插座，高频连接器与多路电开关相连，主控单元控制多路电开关的切换，使信号分别流向光电眼图仪或母板。
在上述技术方案的基础上，所述母板包括第一时钟基准源、一个信号发生和处理芯片、第一MCU处理器、一个标准光源、三个天线接口SMA高频连接器：SMA1、SMA2、SMA3，第一时钟基准源在主控单元的控制下，输出频率连续可调的时钟信号，该时钟信号有两路，一路时钟信号接到SMA1、SMA2，用于分别向TX子板和光电眼图仪提供同源时钟；另外一路差分时钟信号给信号发生和处理芯片提供参考时钟；信号发生和处理芯片给标准光源提供调制信号，同时用来检测SMA3发过来的信号的误码率。
在上述技术方案的基础上，所述第一时钟基准源输出的时钟信号的频率范围为155.4MHz～176.8MHz。
在上述技术方案的基础上，所述TX子板包括有第二时钟基准源、一个时钟分配单元、6个信号发生和处理芯片、第二MCU处理器、一个选择开关、两个SMA高频连接器：SMA4、SMA5，第二时钟基准源将一路信号连接至SMA4，另外一路给时钟分配单元；时钟分配单元支持2路时钟输入、10路差分信号输出，2路时钟输入一路来自第二时钟基准源，另外一路连接至SMA5，用外来时钟源作为输入，通过选择开关来选择哪一路输入；10路差分信号中的6路分别给6个信号发生和处理芯片作为参考时钟输入源，每一个信号发生和处理芯片同时处理2路信号，TX子板同时完成并行12路高速信号的产生和检测，第二MCU处理器连接至主控单元，整个TX子板独立用作一个12路的高速误码仪。
在上述技术方案的基础上，所述RX子板集成有一个用于连接待测品的120G光模块CXP插座和12个高频连接器：SMA6～SMA17，每一个SMA连接一对差分线，即两根高速电缆；RX子板将待测品解调出来的高速电信号通过12对差分线输出到多路电开关，主控单元控制多路电开关的切换，使信号分别流向光电眼图仪或母板。
在上述技术方案的基础上，所述多路电开关包括2个2×1电开关、4个1×6电开关、2个1×2电开关，均分为两组，每一组中的2个1×6电开关通过一个2×1电开关连接至一个1×2电开关，每个1×2电开关分别连接至母板、光电眼图仪。
在上述技术方案的基础上，所述多路电开关在主控单元的控制下，测试收端灵敏度时，信号从RX子板流向母板；测试收端电眼图时，信号从RX子板流向光电眼图仪。
在上述技术方案的基础上，所述测试装置进行眼图和灵敏度测试时，通过母板访问RX子板上的待测品信息，母板的SMA1连接至光电眼图仪的触发输入口，给光电眼图仪提供同步的时钟触发信号；母板的SMA2连接至TX子板的SMA5，TX子板上与时钟分配单元相连的选择开关置于外置时钟源输入口。
在上述技术方案的基础上，所述测试装置在测试TX子板上待测品的发端指标时，对于120G光模块CXP，通过12×1的光开关将每路信号单独输出给光电眼图仪，逐一测试每个通道的光眼图；对于四通道小型化可插拔模块QSFP+或100G可插拔模块CFP，直接通过关断激光器，来测试每个通道的眼图；
所述测试装置在测试收端电眼图和灵敏度的指标时，母板上的标准光源提供一路标准光信号给1×12光开关，给RX子板上的待测品提供光信号，通过光开关的切换，RX子板上的待测品每个通道都能接收到光信号；再通过12×2的电开关连接到母板的SMA3或光电眼图仪的电卡输入口，分别测试每路信号的电眼图和灵敏度，灵敏度的测试在母板上完成。
在上述技术方案的基础上，所述测试装置在进行业务稳定测试时，如果一个待测品发端直接接到自己的收端，形成自环，一个TX子板即可完成稳定性测试；或者由两个TX子板对接进行业务稳定测试，此时一个TX子板提供同步时钟源：一个TX子板的SMA4输出到另外一个子板的SMA5，另外一个TX子板将时钟输入源选择为外部输入。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明在测试链路搭建上采用母板、TX子板、RX子板三板分离的方式，按照不同的测试场景，可以灵活组合成满足不同测试目的用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置。本发明通过一个母板或两个TX子板等效的信号发生分析仪和多路电开关，来取代昂贵的进口误码仪，物料成本仅一千人民币左右，每套测试装置至少节省成本100万元以上，能够显著降低成本、提高生产效率、精简结构、缩小体积，支持40Gbs、100Gbs、120Gbs并行多通道光模块的测试。本发明不仅提高了测试装置的利用率，而且组装灵活，成本低廉，适应速率9.95G到11.3G，覆盖了10G以太网、OTU2(Optical Channel TransportUnit，光通道传送单元)、10GFC(10Gb/s Fiber channel，10G光纤通道)等场景，适用于QSFP+、CFP、CXP等多种封装的多通道并行光模块测试。
附图说明
图1是本发明实施例中用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置的母板的原理框图。
图2是本发明实施例中用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置的TX子板的原理框图。
图3是本发明实施例中用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置的RX子板的原理框图。
图4是本发明实施例中用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置的多路电开关的原理框图。
图5是本发明实施例中用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置的眼图与灵敏度测试的原理框图。
图6是本发明实施例中用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置的业务稳定性测试的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
本发明实施例1提供一种用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，包括主控单元、母板、TX(发端)子板、RX(收端)子板、多路电开关、光开光、光电眼图仪，其中，母板、TX子板、RX子板三板分离，在测试不同的指标时便于灵活搭配；母板、TX子板、RX子板、多路电开关、光开光、光电眼图仪均与主控单元连接。
母板给TX子板、RX子板提供电源，产生频率连续可调的时钟信号，提供调制信号，检测接收信号的误码率，母板本身可以等效信号发生分析仪。
TX子板可以同时完成并行12路高速信号的产生和检测。
RX子板集成有用于连接待测品的插座和高频连接器，插座包括QSFP+插座(对应40G光模块)、CFP插座(对应100G光模块)、CXP插座(对应120G光模块)，高频连接器与多路电开关相连，主控单元控制多路电开关的切换，使信号分别流向光电眼图仪或母板。
光开光、光电眼图仪采用外购仪表。多路电开关通过网线与主控单元(PC机)通信，光开关、光电眼图仪通过GPIB(General-Purpose Interface Bus，通用接口总线)线连接至主控单元完成通信。
实施例2
作为一个优选的实施方式，在实施例1的基础上，参见图1所示，母板包括第一时钟基准源1、一个信号发生和处理芯片、第一MCU处理器1、一个标准光源、一个电源单元、第一通信接口1、第一通信及电源接口1、三个SMA(Sub-Miniature-A，天线接口)高频连接器：SMA1、SMA2、SMA3。
第一时钟基准源1采用Silicon公司的SI5326，在主控单元的控制下(下发不同的寄存器值)，可以输出频率连续可调的低抖动时钟信号。
根据业务类型，第一时钟基准源输出的时钟信号的频率范围为155.4MHz～176.8MHz，该时钟信号有两路，一路时钟信号接到SMA1、SMA2两个高频SMA连接器，用于分别向TX子板和光电眼图仪提供同源时钟；另外一路差分时钟信号给信号发生和处理芯片提供参考时钟。
信号发生和处理芯片采用Silicon公司的SI5040，给标准光源提供调制信号，同时用来检测SMA3发过来的信号的误码率。
电源单元主要用于将220V电源转为母板、子板所需要的5V、3.3V、1.8V等各类子电源。母板通过第一通信及电源接口1来给子板提供电源，第一通信接口1连接到主控单元，以主控单元上的可视化界面来监控、配置整个测试装置。
实施例3
作为一个优选的实施方式，在实施例2的基础上，参见图2所示，TX子板包括有第二时钟基准源2、一个时钟分配单元、6个信号发生和处理芯片、第二MCU处理器2、第二通信接口2、第二通信及电源接口2、一个选择开关(手动拨码)、两个SMA高频连接器：SMA4、SMA5。
第二时钟基准源2(SI5326)将一路信号连接至一个高频连接器SMA4，另外一路给时钟分配单元。
时钟分配单元采用MC100系列的低抖动Buffer(缓冲器)，支持2路时钟输入、10路差分信号输出。2路时钟输入一路来自TX子板的第二时钟基准源2，另外一路连接至SMA5，用外来时钟源作为输入，通过选择开关来选择哪一路输入。10路差分信号中的6路分别给6个信号发生和处理芯片(SI5040芯片)作为参考时钟输入源，因为每一个信号发生和处理芯片(SI5040芯片)都是双通道的，可以同时处理2路信号，这样，TX子板可以同时完成并行12路高速信号的产生和检测。
TX子板自带第二MCU处理器2，通过第二通信接口2连接至主控单元。
整个TX子板完全可以独立作为一个12路的高速误码仪使用，能够取代昂贵的进口误码仪，显著降低整套测试装置的成本。
实施例4
作为一个优选的实施方式，在实施例3的基础上，参见图3所示，RX子板集成有一个用于连接待测品的插座(图3中标记为待测品2)、12个高频连接器SMA(SMA6～SMA17)、第三通信及电流接口3。40G光模块对应QSFP+插座，100G光模块对应CFP插座，120G光模块对应CXP插座。
在图3中，每一个SMA代表一对差分线，即两根电缆。
RX子板的主要功能是将待测光模块(待测品2)解调出来的高速电信号通过12对差分线输出到图4中的多路电开关，这12对差分线的时延应该在允许范围内，否则会对后端测试的电眼图抖动产生不利影响。
RX子板上集成的12个高频连接器SMA(SMA6～SMA17)的24根高速电缆连接到多路电开关，主控单元完成多路电开关的切换，使其信号分别流向光电眼图仪或母板。
实施例5
作为一个优选的实施方式，在实施例4的基础上，参见图4所示，多路电开关包括两个2×1电开关、4个1×6电开关、两个1×2电开关，主控单元控制多路电开关，来完成信号流从RX子板到母板、光电眼图仪的切换。
参见图4所示，多路电开关均分为两组，每一组中的2个1×6电开关通过一个2×1电开关连接至一个1×2电开关，每个1×2电开关分别连接至母板、光电眼图仪。
RX子板的12对差分线连接到到母板或光电眼图仪，例如，图3中RX子板的SMA6出来的两根高速电缆，一根连接至1×6电开关1的input-1(输入)口，另外一根连接至1×6电开关3的input-1口，2×1电开关1和2×1电开关2的COM(公共)口分别连接到2×1电开关3的COM口和2×1电开关4的COM口；1×2电开关3和1×2电开关4的两个output(输出)口分别接至母板的SMA3和光电眼图仪。
在主控单元的控制下，测试收端灵敏度时，信号从RX子板流向母板；测试收端电眼图时，信号从RX子板流向光电眼图仪。
实施例6
作为一个优选的实施方式，在实施例5的基础上，参见图5所示，测试装置进行眼图和灵敏度测试时，母板除了给TX子板、RX子板提供电源外，还可以通过母板访问RX子板上的待测品信息。母板的SMA1连接至光电眼图仪的Trrigle(触发)输入口，给光电眼图仪提供同步的时钟触发信号。母板的SMA2连接至TX子板的SMA5，TX子板上(图2)与时钟分配单元相连的选择开关置于外置时钟源输入口。
本测试装置可同时测试发端指标和收端指标。在测试TX子板上待测品的发端指标时，对于120G光模块(CXP类模块)，通过12×1的光开关1将每路信号单独输出给光电眼图仪，逐一测试每个通道的光眼图。
对于40G光模块(QSFP+类模块)或100G光模块(CFP类模块)，可以省掉光开光，直接通过关断激光器的方法，来测试每个通道的眼图。
本测试装置在测试收端电眼图和灵敏度的指标时，母板上的标准光源提供一路标准光信号给1×12光开关2，给RX子板上的待测品提供光信号，通过光开关的切换，RX子板上的待测品每个通道都能接收到光信号，再通过12×2的电开关，连接到母板的SMA3或光电眼图仪的电卡输入口，分别测试每路信号的电眼图和灵敏度。灵敏度的测试是在母板SI5040-0上完成的。
实施例7
作为一个优选的实施方式，在实施例5的基础上，本测试装置进行业务稳定测试时，实际上，如果一个待测品发端直接接到自己的收端，形成自环，一个TX子板就可以完成稳定性测试。
实施例8
作为一个优选的实施方式，在实施例5的基础上，图6中提供了由两个TX子板对接进行业务稳定测试的一种方式，此时一个TX子板提供同步时钟源：一个TX子板的SMA4输出到另外一个子板的SMA5，另外一个TX子板将时钟输入源选择为外部输入。
以上框图仅为本发明的典型例子，对不同测试需求(如仅作测试或既要调试也要测试)可通过修改测试软件，改变三板的配合方式来实现各类需求。
本发明实施例中核心的信号发生及检测功能分布在母板和TX子板上，母板本身就是信号发生分析仪。
图5中的一个母板或图6中的两个TX子板均都可以等效信号发生分析仪，用以满足不同的测试场景。
本发明实施例采用母板或两个TX子板等效的信号发生分析仪和多路电开关，来取代昂贵的进口误码仪，物料成本仅一千人民币左右，每套测试装置至少节省成本100万元以上，能够降低成本、提高生产效率、精简结构、缩小体积，支持40Gbs、100Gbs、120Gbs并行多通道光模块的测试。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，包括主控单元，其特征在于：该测试装置还包括母板、发端TX子板、收端RX子板、多路电开关、光开关 、光电眼图仪，所述母板、TX子板、RX子板三板分离，母板、TX子板、RX子板、多路电开关、光电眼图仪均与主控单元连接；母板给TX子板、RX子板提供电源，母板包括第一时钟基准源、一个信号发生和处理芯片、第一MCU处理器、一个标准光源、三个天线接口SMA高频连接器：SMA1、SMA2、SMA3，第一时钟基准源在主控单元的控制下，输出频率连续可调的时钟信号，该时钟信号有两路，一路时钟信号接到SMA1、SMA2，用于分别向TX子板和光电眼图仪提供同源时钟；另外一路时钟信号给信号发生和处理芯片提供参考时钟；信号发生和处理芯片给标准光源提供调制信号，同时用来检测SMA3发过来的信号的误码率；
TX子板包括有第二时钟基准源、一个时钟分配单元、6个信号发生和处理芯片、第二MCU处理器、一个选择开关、两个SMA高频连接器：SMA4、SMA5，第二时钟基准源将一路信号连接至SMA4，另外一路给时钟分配单元；时钟分配单元支持2路时钟输入、10路差分信号输出，2路时钟输入一路来自第二时钟基准源，另外一路连接至SMA5，用外来时钟源作为输入，通过选择开关来选择哪一路输入；10路差分信号中的6路分别给6个信号发生和处理芯片作为参考时钟输入源，每一个信号发生和处理芯片同时处理2路信号，TX子板同时完成并行12路高速信号的产生和检测，第二MCU处理器连接至主控单元，整个TX子板独立用作一个12路的高速误码仪；RX子板集成有用于连接待测品的插座和高频连接器，所述插座包括四通道小型化可插拔模块QSFP+插座、100G可插拔模块CFP插座、120G光模块CXP插座，高频连接器与多路电开关相连，主控单元控制多路电开关的切换，使信号分别流向光电眼图仪或母板。
2.如权利要求1所述的用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，其特征在于：所述第一时钟基准源输出的时钟信号的频率范围为155.4MHz～176.8MHz。
3.如权利要求1所述的用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，其特征在于：所述RX子板集成有一个用于连接待测品的120G光模块CXP插座和12个高频连接器：SMA6～SMA17，每一个SMA连接一对差分线，即两根高速电缆；RX子板将待测品解调出来的高速电信号通过12对差分线输出到多路电开关，主控单元控制多路电开关的切换，使信号分别流向光电眼图仪或母板。
4.如权利要求3所述的用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，其特征在于：所述多路电开关包括2个2×1电开关、4个1×6电开关、2个1×2电开关，均分为两组，每一组中的2个1×6电开关通过一个2×1电开关连接至一个1×2电开关，每个1×2电开关分别连接至母板、光电眼图仪。
5.如权利要求4所述的用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，其特征在于：所述多路电开关在主控单元的控制下，测试收端灵敏度时，信号从RX子板流向母板；测试收端电眼图时，信号从RX子板流向光电眼图仪。
6.如权利要求5所述的用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，其特征在于：所述测试装置进行眼图和灵敏度测试时，通过母板访问RX子板上的待测品信息，母板的SMA1连接至光电眼图仪的触发输入口，给光电眼图仪提供同步的时钟触发信号；母板的SMA2连接至TX子板的SMA5，TX子板上与时钟分配单元相连的选择开关置于外置时钟源输入口。
7.如权利要求6所述的用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，其特征在于：所述测试装置在测试TX子板上待测品的发端指标时，对于120G光模块CXP，通过12×1的光开关将每路信号单独输出给光电眼图仪，逐一测试每个通道的光眼图；对于四通道小型化可插拔模块QSFP+或100G可插拔模块CFP，直接通过关断激光器，来测试每个通道的眼图；
所述测试装置在测试收端电眼图和灵敏度的指标时，母板上的标准光源提供一路标准光信号给1×12光开关，给RX子板上的待测品提供光信号，通过光开关的切换，RX子板上的待测品每个通道都能接收到光信号；再通过12×2的电开关连接到母板的SMA3或光电眼图仪的电卡输入口，分别测试每路信号的电眼图和灵敏度，灵敏度的测试在母板上完成。
8.如权利要求6所述的用于40Gbs、100Gbs、120Gbs的并行多通道光模块测试装置，其特征在于：所述测试装置在进行业务稳定测试时，如果一个待测品发端直接接到自己的收端，形成自环，一个TX子板即可完成稳定性测试；或者由两个TX子板对接进行业务稳定测试，此时一个TX子板提供同步时钟源：一个TX子板的SMA4输出到另外一个子板的SMA5，另外一个TX子板将时钟输入源选择为外部输入。
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