CN108964760A - 一种多路数字光模块误码率的测试装置和测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种多路数字光模块误码率的测试装置和测试方法，本装置CPU连接的FPGA接多个电光转换单元E/O和光电转换单元O/E，E/O和O/E连接待测数字光模块，CPU连接上位机接收参数设置并将测试结果返回上位机。测试方法为待测数字光模块连接在本装置的E/O和O/E，上位机根据对各光模块状况设置测试码型、误码率指标和测试速率，经CPU发送指令到FPGA，后者产生相应的电信号经E/O转换为光信号发送到待测试的数字光模块，经其传输后回传到O/E再转换为电信号送入FPGA分析计算得其误码率。CPU将实时测试结果送到上位机。本发明可同时测试多个数字光模块，且可选择多种测试参数，满足数字光模块误码率的测试需求。
Description
技术领域
本发明涉及高速大容量数字光模块测试及制造技术领域，具体为一种多路数字光模块误码率的测试装置和测试方法。
背景技术
随着云计算、大数据、物联网、人工智能时代的到来，全球数据中心所产生的数据总流量正在以34％的年复合增长率飞速上升，谷歌、亚马逊等互联网巨头对核心速率100Gbit/s(单波25Gbit/s)甚至更高传输速率的400Gbit/s(单波100Gbit/s)数据中心的需求渐行渐近。其中对核心组件即高速大容量数字光模块的需求更是日益增长，目前基本达到百万量级/数据中心。高速大容量的数字光模块不仅是数据中心的核心组件，也是数字光纤通信，电信骨干网、各类光纤传输专网的核心模块。在如此巨大的需求下，如何又快又准确的完成对高速大容量数字光模块的测试是一项极其重要的工作。
在军用方面，未来的军事设备对于各项战术指标的精度要求更是越来越高。这将导致很多战术设备如雷达，战机，舰船等内部数据的传输及处理量将急速增加，这就需要通过大量的数字光模块来传输日益增大的数据量，显然在未来军事光通信中对于高速大容量数字光模块也将有广泛的需求。
高速大容量数字光模块的关键指标主要是发光功率、光灵敏度、光饱和度、误码率和功耗。光功率计配合少量其他仪器即可完成光功率、光灵敏度及光饱和度指标的测试。
但对于数字光模块组件的误码率指标测试，目前的测试装置和测试方法难以满足日益增长的测试要求。现有的仪器只能测试1或2路低速率且码型单一的光信号，对高速数字光模块进行测试时传输速率，测试数量、传输带宽等参数设置均有局限，无法满足目前数量急速上升的高速大容量数字光模块产品的测试需求。
发明内容
本发明的目的是设计一种多路数字光模块误码率的测试装置，中央处理器CPU连接的可编程门阵列FPGA有多个电光转换单元和光电转换单元，各电光转换单元和光电转换单元连接待测数字光模块，CPU连接上位机接收测试参数设置信息并将测试结果实时返回上位机。
本发明的另一目的是设计一种多路数字光模块误码率的测试装置的测试方法，待测数字光模块连接在本装置的电光转换单元和光电转换单元，上位机根据对各电光转换单元和光电转换单元所连接的待测数字光模块的应用状况设置相关的测试码型、误码率指标和测试速率，将其送入CPU，CPU解析后发送指令到FPGA，后者产生相应的电信号经电光转换单元转换为光信号发送到待测试的数字光模块，经其传输后回传到光电转换单元再转换为电信号送入FPGA分析计算得其误码率。CPU将实时测试结果送到上位机。本发明可同时测试多个数字光模块，且可选择多种测试参数，解决了当前需求量巨大的数字光模块误码率的测试问题。
本发明设计的一种多路数字光模块误码率的测试装置包括中央处理器CPU、电光转换单元和光电转换单元，还包括与CPU连接的可编程门阵列FPGA，FPGA连接4～128套电光转换单元和光电转换单元，待测的数字光模块的输入端连接电光转换单元、输出端连接光电转换单元。所述CPU经以太网与上位机连接，上位机配有人机交互界面。所述FPGA含存储器、作为时钟源的晶振、电信号产生模块和分析计算模块。所述电光转换单元包括驱动电路和激光器，FPGA根据CPU的指令产生的电信号依次送入各电光转换单元的驱动电路，驱动电路按接收的电信号对其连接的激光器进行调制，得到相应的光信号发送到待测的数字光模块。所述光电转换单元包括光电转换器、数字时钟恢复电路和跨阻放大器，待测的数字光模块传输后回传的光信号送入光电转换单元，在光电转换器转换为电信号，再经放大电路放大后送回FPGA进行分析处理。
所述电光转换单元的激光器为传输速率高达25Gbit/s的DFB(DistributedFeedback Laser)激光器，即分布式反馈激光器。
所述电光转换单元的驱动电路含电信号处理整形电路，电光转换单元接收的电信号经处理整形电路处理后送入驱动电路。
所述光电转换单元的光电转换器为雪崩光电二极管APD。
所述上位机的人机交互界面为触摸屏或者屏幕和键盘。
所述中央处理器配有无线通讯模块，经无线通讯网络与远程计算或相关人员的手机连接，发送测试结果。
本发明设计的一种多路数字光模块误码率的测试装置的测试方法包括如下主要步骤：
步骤Ⅰ、数字光模块的连接
每个待测的数字光模块的输入端连接本装置的一个电光转换单元的输出端，该数字光模块的输出端则连接与上述电光转换单元配套的光电转换单元的输入端，即接入本装置的一个端口。
步骤Ⅱ、上位机的设置
操作人员根据FPGA各电光转换单元和光电转换单元所连接的待测数字光模块的应用需要，在上位机的人机交互界面上选择设置测试光模块数量和端口号、及各端口的测试码型、误码率指标和测试速率。
所述在上位机设置的测试码型为K28.5，PRBS15，PRBS23和PRBS31中的任一种；
所述在上位机设置的误码率指标为≤10-7至≤10-13；
所述在上位机设置的测试速率为600Mbit/s～25Gbit/s。
步骤Ⅲ、测试装置进行测试
启动本测试装置进行测试；
中央处理器CPU将上位机对各电光转换单元测量指标的设置信息分析后发送指令到FPGA，FPGA据此产生各电光转换单元相应的电信号发送到各电光转换单元，其驱动电路按接收的电信号对其连接的激光器进行调制，得到相应的光信号发送给待测的数字光模块。待测的数字光模块传输后回传的光信号返回送入光电转换单元，在光电转换器转换为电信号，再经数字时钟恢复电路和跨阻放大器后送回FPGA，FPGA分别对各路发送和接收电信号进行分析比较，计算各数字光模块的误码率，送入CPU；
步骤Ⅳ、结果处理
CPU将各数字光模块的误码率测试结果传送给上位机，上位机根据误码率值确定相关的数字光模块返修或丢弃。
与现有技术相比，本发明多路数字光模块误码率的测试装置和测试方法的优点为：1、能同时对多路高速数字光模块进行误码率指标测试，突破了现有仪器只能同时测试一两路的限制，大大提高了高速数字光模块测试的工作效率；2、各种测试参数均可有多种选择设置，测试信源数据速率从600Mbit/s～25Gbit/s可选，测试信源数据码型可选用K28.5，PRBS15，PRBS23或PRBS31，测试计量的误码率标准可选≤10-7至≤10-13，满足了不同速率、不同码型的高速数字光模块的测试需求，提升了测试质量；3、实时测试结果通过以太网快速上传至上位机显示，同时测试结果可经无线通讯网络发送到远程计算机或手机中。
附图说明
图1为本多路数字光模块误码率的测试装置实施例结构框图；
图2为图1中电光转换单元(E/O)的结构框图；
图3为图1中光电转换单元(O/E)的结构框图。
具体实施方式
多路数字光模块误码率的测试装置实施例
本多路数字光模块误码率的测试装置实施例的结构框图如图1所示，图中点划线的框内为本装置，图中部件之间的实线表示电信号连接，虚线表示光信号连接，粗点虚线表示以太网连接，细点虚线表示无线通讯网连接。本例测试装置包括中央处理器CPU、与CPU连接的可编程门阵列FPGA，FPGA连接36套电光转换单元E/O和光电转换单元O/E，待测的数字光模块的输入端连接电光转换单元E/O、输出端连接光电转换单元O/E(图1中只画出一个本装置连接的数字光模块)。
本例CPU经以太网与上位机连接，还有无线通讯模块，经无线通讯网络与远程计算或相关人员的手机连接。上位机配有人机交互界面触摸屏。所述FPGA含存储器、作为时钟源的晶振、电信号产生模块和分析计算模块。
本例电光转换单元E/O的结构框图如图2所示，包括含电信号处理整形电路的驱动电路和激光器，FPGA根据CPU的指令产生的电信号依次送入各电光转换单元，电信号处理整形电路对其处理后送入驱动电路，驱动电路按接收的电信号对其连接的激光器进行调制，得到相应的光信号发送到待测的数字光模块。本例的电光转换单元的激光器为传输速率高达25Gbit/s的DFB激光器，即分布式反馈激光器。
本例光电转换单元O/E的结构框图如图3所示，包括光电转换器、数字时钟恢复电路和跨阻放大器，待测的数字光模块传输后回传的光信号送入光电转换单元，在光电转换器转换为电信号，再经放大电路放大后送回FPGA进行分析处理。本例光电转换单元的光电转换器为雪崩光电二极管APD。
多路数字光模块误码率的测试装置的测试方法实施例
本多路数字光模块误码率的测试装置的测试方法实施例使用上述的多路数字光模块误码率的测试装置实施例，包括如下主要步骤：
步骤Ⅰ、数字光模块的连接
每个待测的数字光模块的输入端连接本装置的一个电光转换单元的输出端，该数字光模块的输出端则连接与上述电光转换单元配套的光电转换单元的输入端，即接入本装置的一个端口。
步骤Ⅱ、上位机的设置
操作人员根据FPGA各电光转换单元和光电转换单元所连接的待测数字光模块的应用需要，在上位机的人机交互界面上选择设置测试光模块数量和端口,及各端口的测试码型、误码率指标和测试速率。
所述在上位机设置的测试码型为K28.5，PRBS15，PRBS23和PRBS31中的任一种；
所述在上位机设置的误码率指标为≤10-7至≤10-13；
所述在上位机设置的测试速率为600Mbit/s～25Gbit/s。
步骤Ⅲ、测试装置进行测试
启动本测试装置进行测试；
中央处理器CPU将上位机对各电光转换单元测量指标的设置信息分析后发送指令到FPGA，FPGA据此产生各电光转换单元相应的电信号发送到各电光转换单元，其驱动电路按接收的电信号对其连接的激光器进行调制，得到相应的Gbit/s的高速光信号发送到待测的数字光模块。待测的数字光模块传输后回传的光信号返回送入光电转换单元，在光电转换器转换为电信号，再经数字时钟恢复电路和跨阻放大器后送回FPGA，FPGA分别对各路发送和接收电信号进行分析比较，计算各数字光模块的误码率，送入CPU；
步骤Ⅳ、结果处理
CPU将各数字光模块的误码率测试结果传送给上位机，上位机根据误码率的值确定相关的数字光模块返修或丢弃。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多路数字光模块误码率的测试装置，包括中央处理器CPU、电光转换单元和光电转换单元，其特征在于：
还包括与CPU连接的可编程门阵列FPGA，FPGA连接4～128套电光转换单元和光电转换单元，待测的数字光模块的输入端连接电光转换单元、输出端连接光电转换单元；所述CPU经以太网与上位机连接，上位机配有人机交互界面；所述FPGA含存储器、作为时钟源的晶振、电信号产生模块和分析计算模块；所述电光转换单元包括驱动电路和激光器，FPGA根据CPU的指令产生的电信号依次送入各电光转换单元的驱动电路，驱动电路按接收的电信号对其连接的激光器进行调制，得到相应的光信号发送到待测的数字光模块；所述光电转换单元包括光电转换器、数字时钟恢复电路和跨阻放大器，待测的数字光模块传输后回传的光信号送入光电转换单元，在光电转换器转换为电信号，再经数字时钟恢复电路和跨阻放大器后送回FPGA进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的多路数字光模块误码率的测试装置，其特征在于：
所述电光转换单元的激光器为传输速率高达25Gbit/s的DFB激光器。
3.根据权利要求1所述的多路数字光模块误码率的测试装置，其特征在于：
所述光电转换单元的光电转换器为雪崩光电二极管。
4.根据权利要求1所述的多路数字光模块误码率的测试装置，其特征在于：
所述电光转换单元的驱动电路含电信号处理整形电路，电光转换单元接收的电信号处理整形电路处理后送入驱动电路。
5.根据权利要求1所述的多路数字光模块误码率的测试装置，其特征在于：
所述上位机的人机交互界面为触摸屏或者屏幕和键盘。
6.根据权利要求1所述的多路数字光模块误码率的测试装置，其特征在于：
所述中央处理器配有无线通讯模块，经无线通讯网络与远程计算或相关人员的手机连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的多路数字光模块误码率的测试装置的测试方法，其特征在于包括如下主要步骤：
步骤Ⅰ、数字光模块的连接
每个待测的数字光模块的输入端连接本装置的一个电光转换单元的输出端，该数字光模块的输出端则连接与上述电光转换单元配套的光电转换单元的输入端，即接入本装置的一个端口；
步骤Ⅱ、上位机的设置
在上位机的人机交互界面上操作人员根据FPGA各电光转换单元和光电转换单元所连接的待测数字光模块的应用需要，选择设置测试光模块数量和端口，及各端口的测试码型、误码率指标和测试速率；
步骤Ⅲ、测试装置进行测试
启动本测试装置进行测试；
中央处理器CPU将上位机对各电光转换单元测量指标的设置信息分析后发送指令到FPGA，FPGA据此产生各电光转换单元相应的电信号发送到各电光转换单元，各驱动电路按接收的电信号对其连接的激光器进行调制，得到相应的光信号发送到待测的数字光模块；待测的数字光模块传输后回传的光信号返回送入光电转换单元，在光电转换器转换为电信号，再经数字时钟恢复电路和跨阻放大器后送回FPGA；FPGA对各路发送和接收电信号进行分析比较，计算各数字光模块的误码率，送入CPU；
步骤Ⅳ、结果处理
CPU将各数字光模块的误码率测试结果传送给上位机。
8.根据权利要求7所述的多路数字光模块误码率的测试装置的测试方法，其特征在于：
所述步骤Ⅱ在上位机设置的测试码型为K28.5，PRBS15，PRBS23和PRBS31中的任一种；
根据需求在上位机设置的误码率指标为≤10-7至≤10-13；
在上位机设置的测试速率为600Mbit/s～25Gbit/s。
9.根据权利要求7所述的多路数字光模块误码率的测试装置的测试方法，其特征在于：
当本测试装置的CPU中有无线通讯模块，步骤Ⅳ中CPU还经无线通讯网络与远程计算或相关人员的手机连接，传送各数字光模块的误码率测试结果。
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