CN1835460A - 测试使用光模块的单板电接口的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试使用光模块的单板电接口的方法，所述电接口包括发送端和接收端，所述方法包括：分离单板的电接口与光模块；将单板的业务数据信号从电接口的发送端依次环回到电接口的接收端；在电接口的接收端引入业务传输所需的时钟信号；根据业务数据信号的环回结果获取单板的性能参数。本发明还公开了一种测试使用光模块的单板电接口的装置，包括：数据输入接口，数据输出接口，数据环回电路，以及提供待测业务数据传送所需时钟信号的时钟输出电路。利用本发明，可以使单板脱离光模块实现单独测试或故障定位，消除光模块的干扰和影响，提高性能测试及故障定位的准确度。

Description

测试使用光模块的单板电接口的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信设备技术领域，具体涉及一种测试使用光模块的单板电接口的方法及装置。

背景技术

目前，通信网干线传输容量的不断扩大及速率的不断提高，使得光纤通信成为现代信息网络的主要传输手段，随着光纤传输容量的增大，传输网络的可靠性、可用性和对线路故障的应变能力至关重要，网络传输设备的可靠性对网络的正常运行起着决定性的作用。

以太网和光纤的结合使得收发一体光模块成为光接口以太网交换机的最大需求。作为光纤通信中的重要器件之一，光模块用于将低速电信号转换为可以在光纤中传输的高速光信号或反之。在光传输系统中，有一类单板需要和光模块一起使用来完成单板的业务功能，这些单板与光模块之间通过标准MSA(多源协议)电接口或其他企业内部标准接口连接。因此，在这些使用光模块的单板的调试、测试及故障定位中，存在如下需求：

1.单板开发过程中，所需的光模块可能暂时无法获得或为了避免光模块问题对开发过程带来的干扰，希望有一个可靠的、可以配置业务的光模块替代方案。

2.使用光模块的单板在做HALT(高加速寿命测试)试验时会对光模块带来损伤，光模块损伤后会导致业务不通或灵敏度下降，使HALT试验无法进行，因此需要一种不使用光模块也能保证业务进行试验的方案。

3.在单板测试中，需要将光模块与使用光模块的单板分离开来，分别进行故障定位。例如：为了准确定位导致业务误码的电路，需要将光模块和这些单板分离开来，并分别独立地进行误码测试。

4.在单板测试中，需要测试单板与光模块接口信号的时序、电平幅度的实际容限和信号异常情况下的状态。

鉴于上述需求，现有技术通过对单板上的业务处理芯片进行业务内部环回来实现对这类单板的测试。

以采用MSA(多源协议)接口的电路为例，其业务内部环回过程如图1所示：

正常业务流向如实线箭头所示：

a.发送业务：16路电发送数据业务->业务处理芯片->16路数据输出->TXDOUT->光模块->1路光发送数据业务

b.接收业务：1路光接收数据业务->光模块->RXDOUT->16路数据输入->业务处理芯片->16路电接收数据业务

环回时业务流向如“环回”虚线箭头所示：

16路电发送数据业务->16路电接收数据业务。

业务直接经过业务侧环回，不再经过模块侧和后续的光模块。

业务侧的16路接收业务数据进入业务处理芯片，业务处理芯片内部按顺序直接将16路接收业务数据“连接”到16路发送业务数据，这样业务侧的数据实际上就不再经过模块侧的数据/时钟的输入和输出端，而直接在业务侧环回。

可见，业务处理芯片内部的环回和模块侧完全无关，因此对模块侧物理接口的性能、问题也就无法分析和处理。

而且，上述环回方案只是业务数据的简单环回，无法对模块侧的时钟进行配置，即将模块侧相位调整或数据时钟通过外接时钟信号代替环回时钟信号，因此，也就不能定位模块侧时钟出现的任何问题。同时，并不是所有业务处理芯片都支持环回。

发明内容

本发明的目的是提供一种测试使用光模块的单板电接口的方法，以克服现有技术中通过业务数据在业务处理芯片内部的简单环回测试方式不能满足测试需求的缺点，提高性能测试及故障定位的准确度。

本发明的另一个目的是提供一种测试使用光模块的单板电接口的装置，以克服现有技术中不支持环回功能的业务处理芯片无法与使用的光模块分离进行测试的缺点，使单板可以脱离光模块实现单独测试或故障定位，消除光模块的干扰和影响。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种测试使用光模块的单板电接口的方法，所述电接口包括发送端和接收端，所述方法包括步骤：

A、分离所述单板的电接口与所述光模块；

B、将所述单板的业务数据信号从所述电接口的发送端依次环回到所述电接口的接收端；

C、在所述电接口的接收端引入业务传输所需的时钟信号；

D、根据所述业务数据信号的环回结果获取所述单板的性能参数。

所述步骤C具体为：将所述电接口发送端的时钟信号直接环回到所述电接口的接收端。

所述步骤C具体为：

调整所述电接口发送端的时钟信号；

将调整后的时钟信号环回到所述电接口的接收端。

所述调整电接口发送端的时钟信号的步骤具体为：调整所述时钟信号的幅度和/或调整所述时钟信号的相位和/或调整所述时钟信号的频率。

所述步骤C具体为：将外部时钟信号引入到所述电接口的接收端。

所述业务传输所需的时钟信号包括：参考时钟信号和输入数据时钟信号。

一种测试使用光模块的单板电接口的装置，所述电接口包括发送端和接收端，包括：

数据输入接口，用于接收所述单板电接口发送端输出的业务数据；

数据输出接口，用于向所述单板电接口接收端输入待测业务数据；

数据环回电路，分别耦合于所述数据输入接口和所述数据输出接口，用于将所述数据输入接口接收的业务数据环回生成所述待测业务数据；

时钟输出电路，耦合于所述电接口的接收端，用于生成所述待测业务数据传送所需的时钟信号。

所述时钟输出电路包括：

内部时钟单元，通过阻抗匹配的等长直连导线与所述电接口的发送端相连，用于获取所述单板电接口发送端输出的时钟信号并将其作为内部时钟信号；

外部时钟单元，用于生成外部时钟信号；

控制单元，用于控制所述时钟输出电路向所述电接口的接收端输出内部时钟信号或者外部时钟信号。

优选地，所述装置还包括：

时钟调整电路，分别耦合于所述时钟输出电路和所述所述电接口的发送端，用于对所述时钟输出电路输出的时钟信号进行调整。

所述时钟调整电路包括：

锁相器，用于调整所述时钟输出电路输出的时钟信号的相位；

电衰减器，耦合于所述锁相器，用于调整所述时钟输出电路输出的时钟信号的幅度。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过将使用光模块的单板的电接口与光模块分离，将业务的数据信号以及时钟信号从单板电接口(业务处理芯片的模块侧)的发送端依次环回到其接收端，而不是在业务处理芯片内部作简单环回，因此可以满足使用不同类型芯片的单板测试需求，使单板脱离光模块实现单独测试和故障定位，消除了光模块的干扰和影响，丰富了测试和故障定位的手段。本发明还可进一步通过外部接口，对单板电接口发送端的时钟信号进行幅度、相位、频率等调整后再将其引入到电接口接收端，而且还可以将外部时钟信号引入到电接口接收端，即对模块侧的时钟进行配置，从而准确定位模块侧时钟出现的任何问题。通过对引入的时钟信号的调整，可以实现对设计容限的了解和测试。通过环回装置代替光模块，避免了在对单板进行HALT(高加速寿命测试)对光模块的损坏。

附图说明

图1是现有技术中使用光模块的单板电接口环回测试过程示意图；

图2是本发明方法的实现流程图；

图3是本发明装置原理框图；

图4是本发明装置的第一实施例接线图；

图5是本发明装置的第二实施例接线图；

图6是本发明装置的第三实施例接线图。

具体实施方式

本发明的核心在于将使用光模块的单板的电接口与光模块分离，将业务的数据信号从单板电接口(业务处理芯片的模块侧)的发送端依次环回到其接收端，而不是在业务处理芯片内部作简单环回，数据传送所需的时钟信号可以使用内部时钟信号或外部时钟信号。需要使用内部时钟信号时，将单板电接口(业务处理芯片的模块侧)的发送端输出的时钟信号作为内部时钟信号，将其以与数据信号相同的方式环回到单板电接口(业务处理芯片的模块侧)的接收端。需要使用外部时钟信号时，由外部时钟单元生成数据传送所需的时钟信号。进一步通过时钟调整电路对获取的内部时钟信号或者生成的外部时钟信号进行配置，即对时钟信号进行幅度、相位、频率等调整后再将其引入到电接口接收端，从而对单板进行全面测试或故障定位。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参照图2，图2示出了本发明方法的实现流程，包括以下步骤：

步骤201：分离单板的电接口与光模块，也就是说断开单板的业务处理芯片与光模块相连的模块侧的所有连线。

步骤202：将单板的业务数据信号从电接口的发送端依次环回到电接口的接收端。

本技术领域人员知道，使用光模块时，需要发送的业务数据从单板业务侧进入单板的业务处理芯片，经过业务处理芯片进行业务处理后，由单板模块侧的发送端传送给光模块，再由光模块将单板的低速电信号转换为可以在光纤中传输的高速光信号；接收业务数据时，由光模块将在光纤中传输的高速光信号转换为低速电信号传送给单板模块侧的接收端，然后再经业务处理芯片进行业务处理，获得电接收的业务数据。在业务数据传送时，还需要有时钟信号来保证业务数据的同步传输。

将光模块与单板分离后，将单板的业务数据信号从电接口的发送端依次环回到电接口的接收端，也就是说，将发送端的数据信号依次连接到接收端的数据信号上，比如，如果有16路输出和输入信号时，将第1路的输出连接到第1路的输入上，将第2路的输出连接到第2路的输入上，依此类推，使16路数据信号全部环回。这样，就可以根据环回的业务数据进行单板业务侧和模块侧性能的测试及故障定位。

为了准确接收业务数据，还需要时钟信号的配合，因此，

进到步骤203：在电接口的接收端引入业务传输所需的时钟信号。

通常，业务处理芯片输出的时钟信号有：参考时钟信号和数据时钟信号；接收业务数据时需要输入的时钟信号有：相位调整时钟信号和数据时钟信号。其中，相位调整时钟信号用于给业务处理芯片提供统一的数据同步处理时钟；数据时钟信号是与相应的数据信号同步的，用于给后续接收数据信号的设备提供与数据信号同步的时钟，以便稳定准确地接收数据信号。

因此，可以将电接口发送端的时钟信号直接环回到电接口的接收端，即将业务处理芯片模块侧输出的数据时钟信号直接引到输入数据时钟信号端，将输出的参考时钟信号直接作为相位调整时钟引到模块侧输入的相位调整时钟端。这样，如果接收的业务数据与发送的业务数据相同，则说明业务处理芯片的工作正常，如果不相同，则说明业务处理芯片发生故障，此时，可以对实际接收的业务数据进行分析，定位故障产生原因。

注意，需要使用等长的电缆使所有信号环回，以保证业务数据不受外界影响。

为了进一步对单板的数据信号容限、容错等性能进行模拟测试，还可以将单板电接口发送端的时钟信号进行调整后再环回到其接收端。比如，分别对发送端的时钟信号的幅度、相位或频率进行调整，将调整后的时钟信号接入单板电接口的接收端。这样，根据业务数据的环回测试结果，可以准确掌握单板的设计容限。

当然，还可以将外部时钟信号引入到电接口的接收端，对单板的设计容限作进一步的测试。

步骤204：根据业务数据信号的环回结果获取单板的性能参数。

由此可见，本发明将单板的业务数据信号从电接口的发送端依次环回到电接口的接收端，而对信号接收所需的时钟信号则采取灵活配置的方式，以产生不同幅度、相位或频率的时钟信号，从而实现了对单板性能的多方面测试。单板与光模块的分离，方便了单板的特殊测试(比如HALT试验)，并保证了可靠性。

参照图3，图3是本发明装置的原理框图：

包括：数据输入接口301、数据环回电路302、数据输出接口303，时钟输出电路31。

其中，数据输入接口用于接收单板电接口300发送端输出的业务数据，并将其接收的业务数据经过数据环回电路处理产生待测业务数据，然后由数据输出接口将这些待测业务数据发送到单板电接口接收端；时钟输出电路耦合于耦合于单板电接口的接收端，用于生成待测业务数据传送所需的时钟信号。

数据环回电路可以是连接数据输入接口和数据输出接口的直连导线，即将单板电接口发送端输出的业务数据，不经过任何处理直接环回到单板电接口的接收端。具体连接方式是将多路输出与输入业务数据一一对应连接，即基于业务的高低字节进行排列：高位的数据输出口对应高位的数据输入口，若数据输出/入口为差分信号，还要求数据输出差分信号的“正(P)”端和“负(N)”端按照电路接口电平要求与数据输入差分信号的“正(P)”和“负(N)”端相连，是指逻辑上的对应关系，而不一定是物理上的“一一对应”。电缆要求等长、阻抗与业务处理芯片数据输入/出接口的阻抗匹配、线路阻抗均匀分布无突变。

另外，在数据环回电路上可以通过选焊电阻的方式，通过同轴接头将各路数据信号引出，并可通过外部电缆按照任意顺序连接，以适应将来可能的其他环回方式。

时钟输出电路31可以输出单板内部时钟信号，也可以输出外部时钟信号。

当需要内部时钟信号时，由内部时钟单元311获取单板电接口发送端输出的时钟信号并将其作为内部时钟信号，为了保证环回的业务数据的同步传输，可以使用内部时钟信号，而且为了保证高频信号的可靠性，内部时钟单元需要通过阻抗匹配的等长直连导线与电接口的发送端相连，同样，其输出也需要通过阻抗匹配的等长直连导线与电接口的接收端相连。

当需要外部时钟信号时，比如为了配合单板设计容限的测试，则可由外部时钟单元312直接产生外部时钟信号，通过外部时钟代替单板上业务处理芯片输出的时钟，对业务数据进行测试。

外部时钟信号和内部时钟信号可以根据实际测量需要进行选择，为了方便不同的测量需要，通过控制单元313控制时钟输出电路向电接口的接收端输出内部时钟信号还是外部时钟信号。

控制单元313可以是一个双向开关，当需要对单板的内部时钟进行测试时，将该双向开关连接到内部时钟单元311，以将单板输出的内部时钟环回到单板的时钟输入端，使业务数据保持同步传输；当需要引入外部时钟，进一步测试单板的其他性能(比如，测试时钟劣化(频偏、电平异常、相位噪声异常等)对业务影响)时，可以将双向开关连接到外部时钟单元312，配置不同的外部时钟信号来满足测试需求。

当然，控制单元也可以采用其他方式来实现，比如，利用继电器控制接入将单板输出的内部时钟环回到单板的时钟输入端，或是引入外部时钟到单板的时钟输入端。

为了进一步测试单板的时序容限性能，还可在时钟输出电路和电接口的发送端增加一个时钟调整电路32，用于对时钟输出电路输出的时钟信号进行调整。

时钟调整电路32包括：锁相器321和电衰减器322，分别可以调整时钟信号的相位和幅度。通过相位的调整，使时钟信号滞后或超前于数据信号，人为造成时钟信号滞后或超前，从而可以判断其时序紧张的程度。

还可以通过改变时钟信号传输所需电缆长度来调整时钟信号的相位，满足单板不同的测试需求。

下面以300PIN MSA(多源协议)电接口为例进一步详细描述本发明装置。

该接口是目前应用较多的一个通用接口，但本发明方案的应用不限于此接口。300PIN MSA电接口主要用于10G光模块与使用10G光模块的单板之间的通讯。10G光模块与使用光模块的单板之间的信号主要包括32对622MHz差分数据信号以及相应的622MHz数据同步时钟信号、光模块送给单板的各种上报信号以及告警信号、单板送给光模块的各种控制信号。

图4是本发明装置的第一实施例接线图：

在该实施例中，16路数据输出从业务处理芯片的TXDOUT端经过本发明装置直接连接到业务处理芯片的16路数据输入RXDOUT端，业务处理芯片的TXPICLK端输出的数据时钟也经过本发明装置直接连接到业务处理芯片的数据时钟输入RXPOCLK端，同样，业务处理芯片的TXREFCLK端输出的参考时钟也经过本发明装置直接连接到业务处理芯片的相位调整时钟输入TXPCLK端。这样，相当于将业务处理芯片发送的业务数据不做任何处理直接环回到接收端，发送和接收数据的速率保持不变。通过这种方式对接收数据进行分析，可以代替光模块传输业务，验证HALT等不适宜光模块长期工作的环境下的业务受限情况。

将各种时钟信号在本发明装置上留出接口，可以方便时钟信号的测试和调整。如需测试时序容限，可通过这些接口改变时钟信号传输所需电缆长度，以使时钟信号滞后或超前于数据信号，人为造成时钟信号滞后或超前，以判断其时序紧张的程度。并通过接收的业务数据判断各种时钟变化情况下的时序是否符合要求。

如果需要进行数据信号容限、容错模拟测试时，可以将数据线也在本发明装置上留出接口，并与时钟信号一样通过等长电缆连接。需要注意的是，对于高速信号，通常一路信号都要通过两路信号线(差分信号线)传输，同一对差分线的P(正端)、N(负端)两段信号线路应该等长，因此要保证16对数据信号在线路上等长，以满足电路的时序要求。

各种告警、上报信号应遵照MSA协议对接口信号电平的规定通过上、下拉电阻的方式处理，以给使用此方案的单板一个明确的电平信号，比如信号丢失告警信号规定高电平告警；而为避免出现信号丢失的误告警，要将信号丢失通过电阻接至低电平。

图5是本发明装置的第二实施例接线图：

在该实施例中，16路数据输出从业务处理芯片的TXDOUT端经过本发明装置直接连接到业务处理芯片的16路数据输入RXDOUT端，业务处理芯片的TXPICLK端输出的数据时钟经过本发明装置中的时钟调整电路51进行调整后，再连接到业务处理芯片的数据时钟输入RXPOCLK端，同样，业务处理芯片的TXREFCLK端输出的参考时钟也经过本发明装置中的另一时钟调整电路52进行调整后，再连接到业务处理芯片的相位调整时钟输入TXPCLK端。这样，就可以通过时钟调整电路方便地对业务处理芯片输出的数据时钟和参考时钟进行配置，调整时钟信号的幅度或相位或频率，将调整后的时钟信号输入到业务处理芯片的时钟信号输入端，以满足不同的测试需求。

时钟调整电路可以是一个电衰减器，用于将接入的时钟信号衰减后，再送到单板的时钟输入端，以测试时钟输入信号幅度大小对业务和后续电路的影响；

此外，时钟调整电路还可以是一个锁相器，用于将接入的时钟信号进行频率、相位的调节后，再送到单板的时钟输入端，用于测试时钟输入信号的改变对业务以及后续电路的影响。

当然，也可以将电衰减器和锁相器组合使用，以便同时调整时钟信号的幅度、频率和相位。

通过这种方式对接收数据进行分析，可以测试在业务跟踪接收时钟的条件下，输入数据时钟相位、频率、幅度等性能劣化的情况对业务的影响，用于测试容限和改进点分析。

图6是本发明装置的第三实施例接线图：

在该实施例中，16路数据输出从业务处理芯片的TXDOUT端经过本发明装置直接连接到业务处理芯片的16路数据输入RXDOUT端，业务处理芯片的TXPICLK端输出的数据时钟终结于本发明装置的外部接口上，业务处理芯片所需的输入时钟信号由外部时钟提供。

外部时钟单元61产生的时钟信号，经过时钟调整电路51进行调整后，再连接到业务处理芯片的数据时钟输入RXPOCLK端，同样，外部时钟单元62产生的时钟信号，经过时钟调整电路52进行调整后，再连接到业务处理芯片的相位调整时钟输入TXPCLK端。这样，就可以引入外部时钟，并且可以通过时钟调整电路方便地对该外部时钟进行配置，调整时钟信号的幅度或相位或频率，将调整后的时钟信号输入到业务处理芯片的时钟信号输入端，以满足不同的测试需求。

通过这种方式对接收数据进行分析，同样可以测试输入数据时钟相位、频率、幅度等性能劣化的情况对业务的影响，用于测试容限和改进点分析。不同点是工作条件是业务跟踪本地时钟而非接收时钟。

上面以300PIN MSA(多源协议)电接口为例详细描述了本发明装置，应该知道，300PIN电接口不仅有MSA协议定义的接口，还有企业内部等自定义的接口，对应用各种接口的收发速率相同的收发一体光模块均可采用本发明方案。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (10)

1、一种测试使用光模块的单板电接口的方法，所述电接口包括发送端和接收端，其特征在于，所述方法包括步骤：

A、分离所述单板的电接口与所述光模块；

B、将所述单板的业务数据信号从所述电接口的发送端依次环回到所述电接口的接收端；

C、在所述电接口的接收端引入业务传输所需的时钟信号；

D、根据所述业务数据信号的环回结果获取所述单板的性能参数。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

将所述电接口发送端的时钟信号直接环回到所述电接口的接收端。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

调整所述电接口发送端的时钟信号；

将调整后的时钟信号环回到所述电接口的接收端。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调整电接口发送端的时钟信号的步骤具体为：调整所述时钟信号的幅度和/或调整所述时钟信号的相位和/或调整所述时钟信号的频率。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

将外部时钟信号引入到所述电接口的接收端。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述业务传输所需的时钟信号包括：参考时钟信号和输入数据时钟信号。

7、一种测试使用光模块的单板电接口的装置，所述电接口包括发送端和接收端，其特征在于，包括：

数据输入接口，用于接收所述单板电接口发送端输出的业务数据；

数据输出接口，用于向所述单板电接口接收端输入待测业务数据；

数据环回电路，分别耦合于所述数据输入接口和所述数据输出接口，用于将所述数据输入接口接收的业务数据环回生成所述待测业务数据；

时钟输出电路，耦合于所述电接口的接收端，用于生成所述待测业务数据传送所需的时钟信号。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述时钟输出电路包括：

内部时钟单元，通过阻抗匹配的等长直连导线与所述电接口的发送端相连，用于获取所述单板电接口发送端输出的时钟信号并将其作为内部时钟信号；

外部时钟单元，用于生成外部时钟信号；

控制单元，用于控制所述时钟输出电路向所述电接口的接收端输出内部时钟信号或者外部时钟信号。

9、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

时钟调整电路，分别耦合于所述时钟输出电路和所述所述电接口的发送端，用于对所述时钟输出电路输出的时钟信号进行调整。

10、根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述时钟调整电路包括：

锁相器，用于调整所述时钟输出电路输出的时钟信号的相位；

电衰减器，用于调整所述时钟输出电路输出的时钟信号的幅度。

Images