طراحان در زمینه ی فیبر نوری تست TDECQ را به آزمایشات خود اضافه می کنند

استاندارد IEEE 802.3bs نتنها در مورد دو نرخ انتقال جدید اترنت یعنی 200 و 400 گیگا بیت اترنت می باشد بلکه یک فرآیند تست جدید است که مهندسین حوزه ی فیبر نوری باید با آن آشنا باشند. TDECQ ‏(Transmitter and Dispersion Eye Closure Quaternary)‎ بخش مهمی از این روش جدید است، که زمانی استفاده از آن ضروری شد که IEEE، PAM4 را (به عنوان پایه ای برای این نرخ انتقال جدید در شبکه های فیبر نوری سینگل مد) جایگزین مدولاسیون NRZ نمود.

PAM4 یک شکل از مدولاسیون دامنه پالس است که اطلاعات را در چهار سطح رمزگذاری می کند، از این رو عدد چهار در کنار آن قرار داده شده است. در این روش برای هر سیمبل دو بیت در نظر گرفته می شود، بنابراین میزان اطلاعات نسبت به کدگذاری NRZ (مبتنی بر صفر و یک) در سرعت سیگنالینگ مشابه دو برابر می شود. این بهبود در بهره وری انتقال، PAM4 را به جایگزین مناسبی برای روش NRZ که قادر به پشتیبانی از نرخ انتقال در اترنت 400 گیگا بیت و همچنین رسیدن به اهداف اپلیکیشن های فیبر سینگل مد نبود، تبدیل کرد.

استفاده از این فرمت جدید مدولاسیون، بدین معنا بود که سازندگان استاندارد نیز مجبور به در نظر گرفتن روش های جدید تست شدند.

چهار پارامتر اصلی تست که برای انتقال NRZ در نظر گرفته می شد:

نسبت کاهش شدت نور(Extinction Ratio) ، نسبت سیگنال چشمی در سطح صفر و یک را اندازه گیری می کند. این اندازه گیری نشان میدهد بطور موثر چه میزان از توان لیزر برای مدولاسیون استفاده شده است
تطبیق امپدانس نوری(OMA)، تفاوت بین سطوح صفر و یک است که توان واقعی مدولاسیون را اندازه گیری می کند.
ماسک چشمی، که بازه نسبی انتقال در نمودار چشمی را اندازه گیری می کند.
TDP، یک مقیاس خطای مجاز است که نرخ خطای بیت (BER :Bit Error Ratio) در فرستنده را نسبت به یک فرستنده با شرایط ایده آل اندازه گیری می نماید.

اصول مدولاسیون PAM4 موجب تغییر در چگونگی تعریف و تست هر چهار پارامتر شد. برای مثال نرخ صحیح extinction و تطبیق امپدانس نوری بر روی نمودار کلی PAM4 اجرا نمی شوند بلکه در سطوح 0 و 3 اجرا می شوند. تکنسین ها این پارامترها را بر مبنای توالی بیت مشخص اندازه گیری میکنند بدین معنی که اسیلوسکوپ های آنها باید مطابق با الگو تنظیم شده باشند. به نقل از منابع، PRBSQ13 و SSPRQ بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.

علاوه بر این متخصصین، استفاده از اندازه گیری ماسک چشمی را نیز بطور کامل منسوخ کردند. انتظار می رفت که نمودار ماسک چشمی بقدری آشفته و شلوغ باشد که وابسته به مقیاس گیرنده باشد که این موجب می شد از ارزش آزمایشات و دقت عملکرد آن کاسته شود.

متخصصین به این نتیجه رسیدند اندازه گیری پراکندگی نور فرستنده می تواند عملکرد بهتری را پیش بینی کند. آنها به جای روش TDP از روش TDEC که یک روش اندازه گیری رمزگذاری شده با IEEE 802.3bm است به عنوان روش بهتر برای اندازه گیری پراکندگی نوری فرستنده در فیبرنوری مالتی مد در کاربردهای اترنت 100 گیگا بیت استفاده کردند. TDEC این مزیت را دارد که روش تصحیح خطا رو به جلو در آن باعث می شود سطح لینک BER نسبتاً بالا باشد اما همچنان BER های سطح پائین را نیز دریافت کند. در نتیجه انجام تست در یک محیط شبیه سازی شده برای تصحیح خطای رو به جلو سخت و پر هزینه نخواهد بود. TDECQ نوعی از TDEC بهینه سازی شده برای PAM4 می باشد.

بکارگیری روش اندازه گیری TDECQ

در حالی که روش TDP نیاز دارد فرستنده مورد تست را با یک فرستنده فوق ایده آل مقایسه کند، TDECQ ، نرخ خطای سیمبل(SER: Symbol Error Ratio) فرستنده ی مورد ارزیابی را با فرستنده ایده آل مجازی مقایسه می نماید. علاوه بر این، از آنجا که در سیستم های واقعی گیرنده ها دارای اکولایز کننده هستند، سیستم تست TDECQ در هنگام انتقال سیگنال از اکولایزر مجازی استفاده می کند.

در عمل، تکنسین به دنبال میزان SER فرستنده تحت آزمایش بطور مستقیم بر روی سیگنال خودش است، همان گونه که توسط اسیلوسکوپ گرفته می شد. TDECQ به جای روش معمول تضعیف سیگنال جهت ایجاد خطا، نویز را از نظر ریاضی به سیگنال اضافه می کند. سطح نویز را تا جایی اضافه می کند که به هدف SER یعنی 2e-4 دست یابند.

سپس تکنسین همان کار را با فرستنده مجازی انجام می دهد و سطح نویز مورد نیاز را با نویز فرستنده تحت آزمایش مقایسه می کند.(میزان نویزی که به فرستنده مجازی اضافه می شود بیش از میزانی است که به فرستنده واقعی افزوده می شود.) تفاوت در دسی بل، نشان دهنده ی میزان خطای مجاز فرستنده تحت تست است. این به ما می گوید فرستنده چه میزان توان اضافی نیاز دارد تا بتواند اختلالات را جبران کند.

مقدار TDECQ برابر است با نسبت نویز افزوده شده در فرستنده واقعی به نویز افزوده شده در فرستنده مجازی همانطور که زمان زیادی صرف گرد آوری استاندارد IEEE 802.3bs شده است(به دلیل کار بر روی اترنت 200 گیگابیت در کابل سینگل مد)، تنظیمات و روش تست در TDECQ نیز جهت تکمیل شدن نیازمند بازه زمانی خاصی بود. به عنوان مثال، درحالیکه بهترین فکر برای بهینه سازی اکولایزر مجازی برای به حداقل رساندن بزرگی محدوده ی سیگنال چشمی و همچنین ایجاد بازترین حالت ممکن سیگنال چشمی ، به حداقل رساندن خطای TDECQ بطور مستقیم بود.

اکولایزر مجازی خود از نقطه T/2 به نقطه T تغییر کرد. از دیدگاه اندازه گیری، تکنسین ها تنها مجاز هستند موقعیت زمان اندازه گیری را برای به حداقل رساندن خطای TDECQ، بهینه کنند نه اینکه اندازه گیری را در دو برش زمانی برای مرکز سیگنال چشمی انجام دهند. پهنای باند ایکسوسکوپ Nyquist (50% از نرخ باند) برای اندازه گیری تعیین شده است.

با کار بر روی انتقال 200 و 400 گیگابیت اترنت، قبل از تصویب IEEE 802.3bs، فروشندگان ابزار تست، برای مدتی موارد TDECQ را ارائه می دادند. با استانداردی که در حال حاضر تصویب شده است مهندسین طراح و کسانی که با PAM4 برای نسل بعدی انتقال اترنت کار می کنند باید ابزارهایی را در بازار پیدا کنند که مطابق با الزامات روش TDECQ نهایی باشد. باید در نظر داشت که TDECQ در استانداردهای بعدی بکار رفته در فرستنده های نوری PAM4 استفاده می شود و مهندسان همچنان به دنبال راه هایی برای اصلاح مفهوم TDECQ هستند.

* extinction Ratio : این نسبت به کاهش شدت نور و یا هر تابش عبوری دیگر از اجسام یا محیط در اثر جذب، انعکاس یا پراکندگی در آن شیء یا محیط اشاره دارد.

*استاندارد IEEE 802.3bs : در مورد پارامترهای MAC، لایه ی فیزیکی و پارامترهای مدیریت در اترنت 200 و 400 گیگا بیت می باشد.

فاطر رسا نور طراح و مجری پروژه های فیبر نوری