CN103200044B - 背板测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及背板测试系统，测试系统包括至少一个测试板，所述测试板包括：控制逻辑单元、交叉芯片、光模块和高速连接器。背板安装在系统机架中，电脑通过网线连接到机架的以太网口，与测试板的控制逻辑单元通信，交叉芯片直接把需要测试的通道连接到光模块中，再由与光模块光纤相连的外部测试仪表对测试背板传输的高速信号的质量进行误码率测量、眼图测试并分析故障点。本发明通过模块化设计的背板测试系统，使一般通用背板的测试设备均可共用该背板测试系统，测试设备简单、易操作，并可以实现大批量生产，节约了开发成本和生产成本，使得背板功能测试成本远低于外购专业测试仪器和软件。

Description

背板测试系统

技术领域

本发明涉及100G高速背板测试，具体说是背板测试系统。

背景技术

随着承载网市场带宽要求的高速增长，进入全业务阶段后，对100G等更大网络带宽技术提出了需求，使得大容量的OTN(OpticalTransportNetworking，光传送网)电交叉设备必须具有100G的传输能力，这需要100G高速背板(简称为100G背板)对其进行支持。

用于连接多个印刷电路板(PCB，PrintedCircuitBoard)以实现系统功能的基本电路板称为背板，它是提供转换功能，是PCB板制造行业具有专业化性质的产品。由于背板上的传输线密集，传输线上的信号速率也很高，其设计方法与其他电子设备的电路板有很大区别，信号完整性也要求背板遵从特有的涉及规则。

为保证背板的质量、分析背板故障点，背板测试是非常必要的先行检测手段。背板的特点是连接器多，功能简单。高速背板的测试主要在于信号质量，即PCB走线是否导通、走线是否受噪声干扰。现有的技术中，对背板进行测试的方法为：外观检查、在线测试(ICT，InCircuitTest)和物理层测试系统(PLTS，PhysicalLayerTestSystem)。

外观检查就是从外观上判断背板连接器是否安装正确。其缺点是不能检查出看不见的缺陷，如虚焊等，且不可靠，测试效率低。

ICT测试方法对背板进行测试时，可检测出所有开短路缺点，但是需要制作测试夹具，测试覆盖率较低，制作费用也相当高。

当高速信号在传输线路上传输时会形成微波传输线效应，这些传输线效应对于信号的影响会更加复杂。物理层测试系统，引导用户完成硬件设置、校准和数据采集，可去除不需要的测试夹具效应。但是测试成本很高，需专门的仪表和软件。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供背板测试系统，操作简单、测试效率高、成本低，并且能够对多种通用的背板进行测试。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

背板测试系统，其特征在于：包括至少一块用于对背板进行测试的测试板，该测试板作为100G背板和电脑或测试仪表连接的接口，所述测试板包括：控制逻辑单元、交叉芯片、光模块和高速连接器，

测试板上的高速连接器用于与背板上的高速连接器连接，使测试板分别与背板的各个待测槽位插接连接，实现对整个100G背板的背板传输线的测试，

所述控制逻辑单元用于运行测试操作系统和测试程序，用于通过网线与电脑通信并对测试板进行调试，控制逻辑单元包含一flash存储器，测试程序编译成固定的格式后下载到flash存储器内存储，

测试操作系统提供一个开放的开发和测试环境，测试程序在测试操作系统中运行，测试程序通过测试命令函数来测试背板传输线的信号质量，当有问题时给出故障定位，测试命令函数对应于各种通用的100G背板，

所述光模块用于把误码仪的光信号转换成电信号并输入交叉芯片，还用于把从背板回来的高速电信号转换成光信号并给到测试仪表，所述测试仪表指误码仪或者眼图表，

所述交叉芯片用于灵活配置测试通道与背板通道互连，所述交叉芯片是全交叉网络，控制逻辑单元的I2C通信接口与交叉芯片的通信接口相连并配置交叉路径。

在上述技术方案的基础上，测试板上设有控制逻辑单元安装插座和光模块安装插座，控制逻辑单元插装在控制逻辑单元安装插座内，光模块插装在光模块安装插座内。

在上述技术方案的基础上，交叉芯片还具有设置芯片的输入信号均衡和输出信号预加重功能，能进行多重信号的补偿，使得高速信号在背板内可以传输到更远的范围。

在上述技术方案的基础上，将背板通道对应的是哪个槽位的测试板、测试板的哪个交叉芯片和交叉芯片的哪个通道均发送给测试程序，则测试程序能通过手动运行测试命令函数或者自动运行测试函数建立测试板与背板的通道连接，从而通过测试仪表直观的检测出背板传输线的信号质量。

在上述技术方案的基础上，光模块的收、发固定连接在交叉芯片的IN1接口、OUT1接口。

在上述技术方案的基础上，所述配置交叉路径是指：控制逻辑单元通过访问交叉芯片配置交叉通道，划分出多个通道，其中：

交叉芯片的IN2～INn接口用于接收背板的信号，

交叉芯片的OUT2～OUTn接口用于将信号送给背板。

在上述技术方案的基础上，交叉芯片至少为12×12的全交叉网络。

验证100G背板互连信号质量的方法，其特征在于：待测试的100G背板安装在系统机架中，电脑通过网线连接到机架的以太网口，与测试板的控制逻辑单元通信，

在测试背板的传输线信号质量时，交叉芯片直接把需要测试的通道连接到光模块中，再由与光模块光纤相连的外部测试仪表对测试背板传输的高速信号的质量进行误码率测量、眼图测试，通过是否误码，眼图质量的好坏分析故障点。

在上述技术方案的基础上，误码率测试采用误码仪，眼图测试是采用眼图表。

本发明所述的背板测试系统，通过模块化设计的背板测试系统，使一般通用背板的测试设备均可共用该背板测试系统，测试设备简单、易操作，并可以实现大批量生产，节约了开发成本和生产成本，使得背板功能测试成本远低于外购专业测试仪器和软件。

附图说明

本发明有如下附图：

图1背板测试系统与背板连接示意图，

图2交叉芯片的逻辑结构图,

图3误码仪运行2000多个点后得到的结果图，

图4眼图表测试得到的结果图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1、2所示，本发明所述的背板测试系统，包括至少一块用于对背板进行测试的测试板，该测试板作为100G背板和电脑或测试仪表连接的接口，所述测试板包括：控制逻辑单元、交叉芯片、光模块和高速连接器，

测试板上的高速连接器用于与背板上的高速连接器连接，使测试板分别与背板的各个待测槽位插接连接，实现对整个100G背板的背板传输线的测试，例如：背板上用的是插座型高速连接器，测试板上用的是插针型高速连接器，插座型高速连接器和插针型高速连接器配套，二者可插接连接，

测试板上设有控制逻辑单元安装插座和光模块安装插座，控制逻辑单元插装在控制逻辑单元安装插座内，光模块插装在光模块安装插座内，这种模块化设计可简化测试板的设计、调试，也可减小加工成本，

所述控制逻辑单元用于运行测试操作系统和测试程序，用于通过网线与电脑通信并对测试板进行调试，控制逻辑单元包含一flash存储器，测试程序编译成固定的格式后下载到flash存储器内存储，

测试操作系统提供一个开放的开发和测试环境，如vxworks操作系统，测试程序在测试操作系统中运行，测试程序通过测试命令函数来测试背板传输线的信号质量，当有问题时给出故障定位，测试命令函数对应于各种通用的100G背板，

所述光模块用于把误码仪的光信号转换成电信号并输入交叉芯片，还用于把从背板回来的高速电信号转换成光信号并给到测试仪表，所述测试仪表指误码仪或者眼图表，

所述交叉芯片用于灵活配置测试通道与背板通道互连，所述交叉芯片是全交叉网络，控制逻辑单元的I2C通信接口与交叉芯片的通信接口相连并配置交叉路径。

交叉芯片除了可以配置交叉路径，选通到背板高速通道，还可以设置芯片的输入信号均衡和输出信号预加重功能，可以进行多重信号的补偿，使得高速信号在背板内可以传输到更远的范围。

在上述技术方案的基础上，将背板通道对应的是哪个槽位的测试板、测试板的哪个交叉芯片和交叉芯片的哪个通道均发送给测试程序，则测试程序能通过手动运行测试命令函数或者自动运行测试函数建立测试板与背板的通道连接，从而通过测试仪表直观的检测出背板传输线的信号质量。

在上述技术方案的基础上，光模块的收、发固定连接在交叉芯片的IN1接口、OUT1接口。

在上述技术方案的基础上，所述配置交叉路径是指：控制逻辑单元通过访问交叉芯片配置交叉通道，划分出多个通道，其中：

交叉芯片的IN2～INn接口用于接收背板的信号，

交叉芯片的OUT2～OUTn接口用于将信号送给背板。

交叉芯片的IN、OUT可以任意做单路交叉，如IN1<——>OUT1，INn<——>OUTn等；也可以一个IN通道并发给全部的OUT通道，如IN1——>OUT1…n，这样一次性就可以测试多个通道的信号质量。根据测试需求，在线通过测试命令函数灵活配置交叉，实现方便、节约时间。每个通道对应于背板连接器上的某对插针，并具有一个通道号。通道号是根据交叉芯片与板内高速连接器的电路决定的，电路设计好后，就会有固定的通道顺序。

在上述技术方案的基础上，交叉芯片至少为12×12的全交叉网络。当然，也可以选择更多的I/O，如36×36，48×48的，这需要根据交叉芯片的成本，兼容商用产品的通用性。

本发明中，交叉芯片的作用在于从所连的通道中选出指定通道，它使用方便，可以配置成特定的通道，也可以配置多条并发通道，根据需求灵活配置。详细的说，即交叉芯片把背板上走的长距离高速信号引入到光模块中，光模块电信号转换成光信号输入到测试仪表中，通过误码测试或者眼图测试来判断引入的背板高速信号是否符合实际应用，比如，测试信号流是：误码仪发——>光模块收——>交叉芯片IN(光模块)——>OUT(背板)——>需测试的背板通道——>交叉芯片IN(背板)——>交叉芯片OUT(光模块)——>光模块发——>误码仪收/眼图表。

本发明还给出了利用上述背板测试系统验证100G背板互连信号质量的方法，

待测试的100G背板安装在系统机架中，电脑通过网线连接到机架的以太网口，与测试板的控制逻辑单元通信，

在测试背板的传输线信号质量时，交叉芯片直接把需要测试的通道连接到光模块中，再由与光模块光纤相连的外部测试仪表(误码仪、眼图表)对测试背板传输的高速信号的质量进行误码率测量、眼图测试，通过是否误码，眼图质量的好坏分析故障点。

误码率测试采用误码仪，如JDSU、EXFO等仪表发业务信号，测试一段时间后无误码说明无问题；眼图测试是采用眼图表，如安捷伦的，接收光模块发出的光信号，在眼图测试仪上把多段伪随机码波形重叠形成的图形，设置相应的模板——眼图测量中的一个区域，合乎标准的眼图要求不能有散点进入这个区域。从眼图上可以看出信号的上升/下降沿的快慢和抖动的大小。信号上升/下降得越快、抖动越小，眼张开得越大，则误码率越小。

为进一步说明本发明所述测试系统的操作性能及配置，特举例如下实验及相关图形进行具体描述，测试操作步骤如下：

1)把背板测试板插入所需测试的槽位上电；

2)测试板的程序运行完成后，通过电脑对测试板进行访问；

3)把误码仪通过光纤接入测试板的光模块中，在电脑运行测试命令函数，通过控制逻辑单元给交叉芯片下发交叉路径，即输入、输出的端口号，IN1——>OUTn(n＝2…n)，INn(n＝2…n)——>OUT1两条交叉，这两条交叉的n是同一个值，与需测试的背板通道号对应起来。完成后，误码仪发出的高速信号则会输入到背板中，经背板PCB(带高速连接器)长距离传输后回到测试板，最后回到误码仪。稳定10分钟后，误码仪上没有误码，则说明该通道无问题，可正常工作。还可以用眼图表的RX通过光纤接到光模块的TD中，观察信号比较好的时候的眼图，仪表运行2000多个点后得到图3所示；

4)若10分钟内有误码，则需要眼图表测试，得到图4：眼张的不开，有散点在眼图模版内，误码率较大。此时可以通过测试命令，设置交叉芯片的输入信号均衡和输出信号预加重的等级，使眼图的眼张开，符合模版，在用误码仪测试误码情况，稳定10分钟无误码，说明该通道无问题，可正常工作；

上述情况是单块测试板测试的情况，N取不同值可测试不同的背板通道信号质量。如果测试板数量多的话，可以将多个测试板插入多个背板槽位，同时测试多个槽位的背板传输线的信号质量，测试步骤如下：

1)、2)同单块测试板测试步骤；

3)把误码仪通过光纤接入其中一块测试板的光模块中，在电脑运行测试命令函数，设置交叉芯片下发并发的交叉路径，IN1——>OUT2、3…n；在另外几块测试板中，设置INn(n＝2…n)——>OUT1，仅仅通过把误码仪的收光纤更换到不同的测试板的光模块的TD口就可以测试多个槽位的传输线信号质量。

此外，虽然在本说明给出的上述示例性实施方式中，测试板被设计成检测背板高速互连信号质量的功能，但是测试板并不局限于此，例如，多个测试板插入背板槽位中，在误码仪收、发两端的测试板上的交叉芯片，设置成光模块与背板的交叉，在中间的测试板设置成背板到背板的交叉，则可以测试出高速信号在背板上最多能传输多长的距离。由于交叉芯片配置灵活，可以用多种方法测试背板通道的信号质量，这里就不再赘述了。

以上只是本发明的优选实施方式进行了描述，本领域的技术人员在本发明技术的方案范围内进行的修改和变形属于本发明的权利要求及其等同技术范围内，则本发明也意图包含这些改动及变形在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.背板测试系统，其特征在于：包括至少一块用于对背板进行测试的测试板，该测试板作为100G背板和电脑或测试仪表连接的接口，所述测试板包括：控制逻辑单元、交叉芯片、光模块和高速连接器，

测试板上的高速连接器用于与背板上的高速连接器连接，使测试板分别与背板的各个待测槽位插接连接，实现对整个100G背板的背板传输线的测试，

所述控制逻辑单元用于运行测试操作系统和测试程序，用于通过网线与电脑通信并对测试板进行调试，控制逻辑单元包含一flash存储器，测试程序编译成固定的格式后下载到flash存储器内存储，

测试操作系统提供一个开放的开发和测试环境，测试程序在测试操作系统中运行，测试程序通过测试命令函数来测试背板传输线的信号质量，当有问题时给出故障定位，测试命令函数对应于各种通用的100G背板，

所述光模块用于把误码仪的光信号转换成电信号并输入交叉芯片，还用于把从背板回来的高速电信号转换成光信号并给到测试仪表，所述测试仪表指误码仪或者眼图表，

所述交叉芯片用于灵活配置测试通道与背板通道互连，所述交叉芯片是全交叉网络，控制逻辑单元的I2C通信接口与交叉芯片的通信接口相连并配置交叉路径。

2.如权利要求1所述的背板测试系统，其特征在于：测试板上设有控制逻辑单元安装插座和光模块安装插座，控制逻辑单元插装在控制逻辑单元安装插座内，光模块插装在光模块安装插座内。

3.如权利要求1所述的背板测试系统，其特征在于：交叉芯片还具有设置芯片的输入信号均衡和输出信号预加重功能，能进行多重信号的补偿，使得高速信号在背板内可以传输到更远的范围。

4.如权利要求1所述的背板测试系统，其特征在于：将背板通道对应的是哪个槽位的测试板、测试板的哪个交叉芯片和交叉芯片的哪个通道均发送给测试程序，则测试程序能通过手动运行测试命令函数或者自动运行测试命令函数建立测试板与背板的通道连接，从而通过测试仪表直观的检测出背板传输线的信号质量。

5.如权利要求1所述的背板测试系统，其特征在于：光模块的收、发固定连接在交叉芯片的IN1接口、OUT1接口。

6.如权利要求1所述的背板测试系统，其特征在于：所述配置交叉路径是指：控制逻辑单元通过访问交叉芯片配置交叉通道，划分出多个通道，其中：

交叉芯片的IN2～INn接口用于接收背板的信号，

交叉芯片的OUT2～OUTn接口用于将信号送给背板。

7.如权利要求1所述的背板测试系统，其特征在于：交叉芯片至少为12×12的全交叉网络。