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Messtechnik

Über das Testen von SFP+-Transceivern

30. Juli 2012, 10:40 Uhr | Dean Miles, Tektronix

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Herausforderungen bei SFP+-Tests

Einerseits tragen SFP+-Receiver zwar zur Verringerung der Systemgesamtkosten bei, andererseits ergeben sich jedoch Einschränkungen hinsichtlich Bauart und Leistung der physikalischen Schicht. Die SFI-Schnittstelle zwischen dem Host-Board und dem SFP+-Modul hat sich für die Konstruktion und für die Testverfahren als große Herausforderung erwiesen. Eine offensichtliche Herausforderung ist die höhere Portdichte und die damit einhergehende längere Testzeit, die sich bei 48 oder mehr Ports pro Gehäuse nicht vermeiden lässt. So sind für jeden Test des Hostsenders 15 Messungen erforderlich. Dabei kann jede von ihnen, wenn sie mit Hilfe von manuellen Verfahren durchgeführt wird, gut 3 bis 5 Minuten in Anspruch nehmen. Das heißt, dass es einen Prüfingenieur über eine Stunde kosten würde, die erforderlichen Tests an einem einzigen Port durchzuführen. Das Testen aller vorhandenen Ports würde dann das entsprechende Vielfache dieser Zeit in Anspruch nehmen. Eine weitere Herausforderung für Entwicklungsingenieure liegt darin, von einer Compliance-Umgebung problemlos in eine Debug-Umgebung zu wechseln. Weisen Messergebnisse auf Mängel hin, weiß der Entwickler nicht, an welcher Komponente diese Mängel bestehen, und kann den Fehler demnach nicht beheben beziehungsweise die zugrunde liegende Ursache ermitteln. Als besondere Herausforderung erweisen sich hierbei die dichte Konstruktion und die kompakte Bauweise. Ein weiteres Problem, mit dem sich heutzutage die meisten Entwickler auseinandersetzen müssen, steht mit den Anschlussmöglichkeiten in Zusammenhang: Wie lässt sich das Signal aus dem zu testenden Gerät an ein Oszilloskop senden? In der Regel sind dafür Testvorrichtungen erforderlich. Allerdings stellt sich die Frage, ob die Vorrichtungen spezifikationsgemäß getestet und überprüft wurden.

Die SFP+-Spezifikation SFF-8431 wurde unter der Voraussetzung erstellt, dass die meisten Entwicklungs- und Prüfingenieure Oszilloskope mit Äquivalenzzeitabtastung verwenden. Tatsächlich arbeiten die meisten Entwickler jedoch vorzugsweise mit Echtzeit-Oszilloskopen, da sie mit ihnen leichter in den Debug-Modus gelangen. Im Übrigen sind Anstiegszeit und Bandbreite bei Oszilloskopen, die eine Bandbreite von mehr als 30 GHz und eine schnelle Abtastrate unterstützen, weit weniger Einschränkungen unterworfen als noch vor einigen Jahren. Die Herausforderung besteht jedoch darin, die für Oszilloskope mit Äquivalenzzeitabtastung entworfene Spezifikation im Kontext eines Echtzeit-Oszilloskops auszulegen. Darüber hinaus ist es eine Herausforderung, dass die SFP+-Spezifikation einige Messungen mit Hilfe eines PRBS31-Signals vorsieht. Für einige Größen (totaler Jitter und Trefferrate im Augendiagramm) wird PRBS31 als Muster empfohlen. Mit Hilfe der weitverbreiteten leistungsstarken Echtzeit-Oszilloskope können maximal 200 Millionen Abtastungen aufgezeichnet werden. Bei einer Abtastrate von 50 GS/s kann der Entwickler somit zirka 40 Millionen Unit-Intervalle (UI) erfassen, während das Gerät bei einer Abtastrate von 100 GS/s 20 Millionen UIs erfassen kann. Da ein PRBS31-Muster jedoch mehr als 2 Milliarden UIs hat, ist die Erfassung eines kompletten Musters eine wahre Herausforderung. Darüber hinaus stellt die Erfassung einer Aufzeichnungslänge von 200 Millionen Datenpunkten hohe Anforderungen an die Verarbeitungsleistung und -zeit. Eine Möglichkeit zur Bewältigung dieser Herausforderung besteht darin, das PRBS31-Signal als arbiträres Signal zu behandeln und für die Taktrückgewinnung und die Ergebnisberechnung eine mäßige Aufzeichnungslänge von 2 bis 10 Millionen UIs zu erreichen. Dies stellt einen guten Kompromiss zwischen der Verarbeitungsleistung und der Genauigkeit der Testergebnisse dar.