CN105391603B - 一种测试万兆电信号的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及万兆以太网通信测试技术，其公开了一种测试万兆电信号的系统及方法，解决传统技术中测试精度不高、测试不全面、成本高的问题。本发明中的测试系统，包括：被测设备、测试夹具和示波器；所述被测设备通过万兆电缆与测试夹具相连；所述测试夹具通过测试同轴线缆与示波器的通道相连。此外，本发明还提供了一种测试万兆电信号的方法，适用于对万兆电信号经过电缆连接的测试。

Description

一种测试万兆电信号的系统及方法

技术领域

本发明涉及万兆以太网通信测试技术，具体涉及一种测试万兆电信号的系统及方法。

背景技术

近年来数据中心大规模兴起，大数据的爆发，高密度万兆以太网交换机作为连接服务器间的桥梁设备以极其旺盛的需求迅速兴起。与此同时，人们对以太网交换机的稳定性，适应性也都提出了更高的要求。因此，对于以太网通信设备的生产厂商，在面临设备端口速率越来越高的情况，常会出现由于端口信号并没有做好良好的测试导致出现兼容性和一致性问题。

由于万兆以太网用双绞线做物理互连在技术上暂不成熟，且双绞线传输存在距离短的限制，所以现在大多数高密度万兆以太网交换机仍使用光模块和光纤方式做物理层互连，这种交换机如果使用光模块作为物理连接，成本极高。所以，在数据中心的万兆以太网交换机在大多数情况下并不选用万兆光模块而选用万兆电缆进行作为物理连接。而使用万兆电缆做物理连接对万兆电信号提出了更高的测试要求。

对于万兆以太网经过万兆电缆连接后的电信号的测试，我们常使用黑盒测试、白盒测试结合的方法。

所谓黑盒测试，就是通过IXAL或者TESTCENTER这种灌包测试仪，与被测试设备做连接，通过灌包测试仪的一个端口向被测试设备某一端口发包，被测试设备再把收到的包在内部转换一下从被测设备的其他端口返回给灌包测试仪的另一个端口，灌包测试仪统计发出和接收到的包数量是否有差异，进而判断设备端口是否存在异常。

由于黑盒测试的效率较低，只进行满足误码率时间(一般为几分钟)情况的灌包测试。黑盒测试只保证短时间被测试设备端口无丢包，但是网络设备要求的长时间的稳定性，特别是在数据中心这类要求极其严酷的客户环境，端口出现丢包对于整个数据中心的大数据处理带来极大的效率降低，且黑盒测试无法保证网络设备长期无丢包运行。

所以，白盒测试是成为保证被测试设备端口长期不丢包(即误码率极低)的重要测试手段。所谓白盒测试，就是通过示波器进行显示，再根据显示的波形来调整被测试设备端口经过万兆电缆后的电信号波形，以达到电信号的最优化，保证被测试设备端口物理层无丢包。

常用白盒测试方法如下：被测试设备某端口通过万兆电缆与对端设备连接，在对端设备将接收被测试设备通过万兆电缆后的电信号的芯片去掉，在去掉芯片的印制板的芯片对应管脚上并100欧姆电阻(此电阻作信号匹配使用，模拟接收电信号的芯片内部的匹配电阻)，再将示波器的高速差分有源探头焊接在100欧姆电阻两端，示波器通过差分有源探头进行信号感知，再在示波器进行信号显示。此种测试方法存在如下问题：

1)测试精准度不高：高速差分有源探头存在性能漂移现象，此为目前高速差分有源探头目前的通病。探头需要焊接到100欧姆两端，焊接过程也会导致性能漂移，焊接后再接上示波器会存在探头再次开电，其内部配置参数会存在漂移，导致测试精准度和一致性不高；

2)设备质量保证力度无法提高：被测试设备在客户处使用连接什么样的对端设备是无法预知的，所以测试也无法覆盖全面；

3)测试成本高：高速差分有源探头价格昂贵，且经常焊接导致使用寿命大大减少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种测试万兆电信号的系统及方法，解决传统技术中测试精度不高、测试不全面、成本高的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种测试万兆电信号的系统，包括：被测设备、测试夹具和示波器；所述被测设备通过万兆电缆与测试夹具相连；所述测试夹具通过测试同轴线缆与示波器的通道相连。

进一步的，所述被测设备用于提供人机交互界面，供测试人员通过人机交互界面对被测试设备的万兆电信号进行物理层配置，并发送特定的测试码型。

进一步的，所述测试夹具一端与万兆电缆相连，另一端通过SMA连接器与测试同轴线缆相连。

进一步的，所述测试夹具上设置有一段从夹具一端到另一端的印制板走线。

进一步的，所述印制板走线满足规范SFF8431要求的最长印制板走线要求。

此外，本发明的另一目的还在于提出一种测试万兆电信号的方法，其包括以下步骤：

a.启动被测设备及示波器；

b.对被测设备进行配置，发送万兆电信号；

c.采用测试要求的某一规格的万兆电缆连接被测设备及测试夹具；

d.采用测试同轴线缆连接测试夹具及示波器；

e.测试人员通过示波器对万兆电信号进行相应分析，判断是否满足要求，若满足，则将该信号在示波器上进行记录，若不满足，则返回步骤b改变配置参数，直至满足要求；

f.更换另一规格的万兆电缆，重复步骤b至步骤e，直至完成测试要求的所有规格的万兆电缆的测试。

进一步的，步骤b中，所述对被测设备进行配置，发送万兆电信号的方法是：

测试人员通过被测设备的人机交互界面对被测试设备的万兆电信号进行物理层配置，并发送特定的测试码型；所述特定的测试码型为PRBS码型。

进一步的，步骤c中，所述采用测试要求的某一规格的万兆电缆连接被测设备及测试夹具的方法是：

将测试要求的某一规格的万兆电缆的一端连接至被测设备的某一万兆端口相连，将万兆电缆的另一端连接至测试夹具的万兆电缆连接器。

进一步的，步骤d中，所述采用测试同轴线缆连接测试夹具及示波器的方法是：

将测试同轴线缆的一端连接至测试夹具的SMA连接器，将测试同轴线缆的另一端连接至示波器通道。

进一步的，步骤e中，所述对万兆电信号进行相应分析，判断是否满足要求，具体包括：对被测试万兆电信号作眼图和抖动分析，判断被测试电信号是否满足误码率要求且存在较大裕量。

相对于传统技术，本发明的有益效果是：

1)提高测试精准度及一致性：现有白盒测试方法必须使用示波器高速差分有源探头并100欧姆电阻方式进行，该方式无法避免探头性能随着时间偏移问题；本发明通过在测试夹具上设计一定长度的印制板走线，模拟与外部设备对接时，外部设备接收端的最长印制板走线；通过测试同轴线缆与示波器连接作为示波器的探头，利用测试同轴线缆良好的一致性，避免了示波器本身有源探头性能漂移导致测试误差，并且避免了差分有源探头和示波器组合导致整体带宽下降的风险，保证了测试精准度；

2)保证设备质量：现有白盒测试方法无法模拟到被测试设备在客户使用处与之对接外部设备的最差情况；本发明通过在测试夹具上设计一段印制板走线，该走线满足规范SFF8431要求的最长印制板要求，以最长的印制板走线长度来模拟最差的对接设备端口，有效的保证了电信号的可靠性，提升了被测试设备的端口可靠性；

3)降低测试成本：现在白盒测试方法必须使用高速示波器高速差分探头，并且需要找到各种可能与被测试设备做连接的设备，再通过去掉芯片在芯片焊盘并100欧姆方式进行测试，但是无法预支被测试设备会和什么样的设备做连接，也就无法穷举所有可能连接的设备。本发明的方法通过在测试夹具上设计一段印制板走线，该走线满足规范SFF8431要求的最长印制板走线要求，以最长的印制板走线长度来模拟最差的对接设备端口，避免了对外部设备的穷举；测试夹具上的SMA连接器和测试同轴线缆连接，再与示波器SMA通道连接，可以省去一个高速差分有源探头；而测试同轴线缆的成本为高速差分有源探头的二十分之一，因此可以节约测试硬件成本。

附图说明：

图1为本发明实施例中的测试万兆电信号的系统结构示意图；

图2为本发明实施例中测试万兆电信号的方法流程图。

具体实施方式

本发明旨在提出一种测试万兆电信号的系统及方法，解决传统技术中测试精度不高、测试不全面、成本高的问题。

本发明中的测试万兆电信号的系统，包括：被测设备、测试夹具和示波器；所述被测设备通过万兆电缆与测试夹具相连；所述测试夹具通过测试同轴线缆与示波器的通道相连。

在具体实施上，所述被测设备用于提供人机交互界面，供测试人员通过人机交互界面对被测试设备的万兆电信号进行物理层配置，并发送特定的测试码型。所述测试夹具一端与万兆电缆相连，另一端通过SMA连接器与测试同轴线缆相连。所述测试夹具上设置有一段从夹具一端到另一端的印制板走线，该印制板走线满足规范SFF8431要求的最长印制板走线要求。

实施例：

以一款万兆以太网交换机的万兆光端口使用万兆电缆连接的电信号测试为例，分别对测试系统和方法作进一步的描述：

如图1所示，本例中的测试系统由以下几个部分组成：

被测试设备：被测试设备打开电源并启动完成后，会在被测试设备端口连接器处一直发送万兆电信号。测试工程师通过被测试设备的人机交互界面配置其向连接器发送特定的测试码型—PRBS码型，该码型是国际标准组织SFF 8431要求的电信号测试码型。该电信号到被测试设备的连接器通过万兆电缆与测试夹具相连，电信号即被传送到测试夹具；

万兆电缆：该电缆为被测试设备规格定义的电缆，会存在不同的长度(如1m、3m、5m)，一端连接被测试设备的某一万兆端口，另一端连接测试夹具，为被测试设备的端口电信号传输通道；

测试夹具：一端连接器与万兆电缆连接，电信号通过连接器在测试夹具上的一段印制板走线传输到另外一端SMA连接器，SMA连接器与测试同轴线缆连接；测试夹具中的其中一段印制板走线需要规范其长度，此长度是规范SFF 8431定义的最长走线长度，以模拟被测试设备在可能遇到的最长(对应最差信号传输状况)印制板长度。电信号经过测试夹具的SMA连接器传送到测试同轴线缆；

测试同轴线缆：为40G带宽测试同轴线缆(40G带宽主要是为了满足被测试万兆信号采样要求，万兆信号速率为10.3125Gbps)，一端与测试夹具的SMA连接器相连，另外一端与示波器的通道连接，示波器通道也为SMA连接器形态(此形态为高速示波器业内标准的连接器形态)，测试同轴线缆把接收到来自测试夹具的电信号传送到示波器，此处测试同轴线缆替代常用白盒测试方法中的高速差分有源探头；

示波器：为高速示波器，需要其带宽和采样率满足被测试万兆电信号的采样要求，主要用于测试电信号的显示及对电信号的后处理，其中后处理主要包括作电信号的眼图和抖动，工程师通过眼图和抖动来判断该电信号是否满足误码率要求且存在较大的裕量，为工程师进行电信号调节提供参考依据；

如图2所示，本例中的测试万兆电信号的方法包括以下步骤：

1、各设备及仪器上电：被测试设备及示波器打开电源并启动完成后，被测试设备会在被测试万兆端口连接器处一直发送万兆电信号。

2、配置被测试设备发送PRBS码型，调节被测试设备电信号：

测试工程师通过被测试设备的人机交互界面配置其向连接器发送特定的测试码型—PRBS码型，该码型是国际标准组织SFF 8431要求的电信号测试码型。

3、采用某一长度规格万兆电缆连接被测试设备和测试夹具：

采用同轴电缆连接测试夹具和示波器：使用被测试设备规格要求的某一种长度万兆电缆与被测试万兆交换机的被测试某万兆端口连接器相连，被测试电信号通过测试夹具传送到测试夹具的SMA连接器；

使用40G带宽的测试同轴线缆与测试夹具的SMA连接和高速示波器的示波器通道做物理连接，将被测试电信号传送到示波器；

4、示波器对收到的电信号信号处理：

测试工程师通过示波器对被测试电信号作眼图和抖动分析。

5、判断是否满足误码率要求及裕量是否合适：

测试工程师从白盒测试角度分析出被测试电信号是否满足误码率要求且存在较大裕量(眼图睁开越大，抖动越小，则误码率越低，设备端口越稳定)；

6、如果被测试信号满足误码率要求且存在较大裕量，则测试工程师将该信号在示波器上记录；如不满足要求则在被测试设备的人机交互界面进行万兆电信号的调节，保证能满足误码率要求且存在较大裕量；

7、更换被测试设备规格要求的另外一种长度规格的万兆电缆，继续步骤2～6，直至被测试设备规格定义所有的万兆电缆均测试完成。

Claims (6)

1.一种测试万兆电信号的系统，其特征在于，包括：被测设备、测试夹具和示波器；所述被测设备通过万兆电缆与测试夹具相连；所述测试夹具通过测试同轴线缆与示波器的通道相连；所述测试夹具上设置有一段从夹具一端到另一端的印制板走线，所述印制板走线需要规范其长度，此长度是规范SFF 8431定义的最长走线长度；

所述被测设备提供人机交互界面，供测试人员通过人机交互界面对被测试设备的万兆电信号进行物理层配置，并发送特定的测试码型的电信号，所述特定的测试码型为PRBS码型；电信号通过测试夹具传输到示波器，工程师通过示波器上的显示的眼图和抖动来判断该电信号是否满足误码率要求且裕量是否合适，为工程师进行电信号调节提供参考依据。

2.如权利要求1所述的一种测试万兆电信号的系统，其特征在于，所述测试夹具一端与万兆电缆相连，另一端通过SMA连接器与测试同轴线缆相连。

3.一种测试万兆电信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.启动被测设备及示波器；

b.对被测设备进行配置，发送万兆电信号：测试人员通过被测设备的人机交互界面对被测试设备的万兆电信号进行物理层配置，并发送特定的测试码型的电信号；所述特定的测试码型为PRBS码型；

c.采用测试要求的某一规格的万兆电缆连接被测设备及测试夹具，所述测试夹具上设置有一段从夹具一端到另一端的印制板走线，所述印制板走线需要规范其长度，此长度是规范SFF 8431定义的最长走线长度；

d.采用测试同轴线缆连接测试夹具及示波器；

e.测试人员通过示波器对万兆电信号进行相应分析，判断是否满足规范或芯片要求，若满足，则将该信号在示波器上进行记录，若不满足，则返回步骤b改变配置参数，直至满足要求；

f.更换另一规格的万兆电缆，重复步骤b至步骤e，直至完成对被测设备采用测试要求的所有规格的万兆电缆作为连接的测试。

4.如权利要求3所述的一种测试万兆电信号的方法，其特征在于，步骤c中，所述采用测试要求的某一规格的万兆电缆连接被测设备及测试夹具的方法是：

将测试要求的某一规格的万兆电缆的一端连接至被测设备的某一万兆端口相连，将万兆电缆的另一端连接至测试夹具的万兆电缆连接器。

5.如权利要求3所述的一种测试万兆电信号的方法，其特征在于，步骤d中，所述采用测试同轴线缆连接测试夹具及示波器的方法是：

将测试同轴线缆的一端连接至测试夹具的SMA连接器，将测试同轴线缆的另一端连接至示波器通道。

6.如权利要求3-5任意一项所述的一种测试万兆电信号的方法，其特征在于，步骤e中，所述对万兆电信号进行相应分析，判断是否满足要求，具体包括：对被测试万兆电信号作眼图和抖动分析，判断被测试电信号是否满足误码率要求且裕量是否合适。