400G光模块主要测试项目
400G的光模块普遍采用了PAM4(4-level Pulse Amplitude Modulation：4电平脉冲幅度调制)的信号调制技术，即采用4个不同的信号电平来进行信号传输，每个符号周期可以表示2个bit的逻辑信息(0、1、2、3)。
因此，要实现同样的信号传输能力，PAM4信号的符号速率只需要达到NRZ信号的一半即可，传输通道对其造成的损耗大大减小，但付出的代价是信噪比会比NRZ信号恶化很多，测量方法也会有比较大的差异。下图是典型的NRZ信号的波形、眼图与PAM4信号的对比。
对于400G光模块来说，其主要的高速接口包含电输入接口、光输出接口、光输入接口、电输出接口，以及其它的电源和低速管理接口。因此，对于400G光模块的电气性能验证来说，其主要测试项目分为光口发射机指标、光口接收机容限、电口发射机指标、电口接收机容限、系统测试。
发射机测试：光发射机、电发射机电气特性测试环境如下。
发射机的测量项目又分为光发射机的测量项目和电发射机的测量项目，主要用于验证光口及电口输出信号的质量。
光发射机测试方法
主要用于验证被测光模块发出光信号的质量。测试方法如下：被测光模块插在MCB夹具上，上电并配置正常工作;误码仪产生PAM4电激励信号送给光模块一路电输入端，使得被测光模块输出SSPRQ的光信号，模块的相邻电通道上输入PAM4的串扰信号。输出光信号经时钟恢复进采样示波器进行光发射机参数测试。更换其它通道依次测量所有通道光发射机指标。
TDECQ (Transmitter and dispersion eye closure for PAM4)即发射机色散眼图闭合代价，是衡量光发射机经过一个典型的光通道后PAM4信号功率裕量的损失。正常用于光信号传输的激光器都有一定的谱线宽度，经过一段距离传输后，色散效应就会造成信号中不同波长成分的传输时延的变化。这些不同传输时延的信号在接收端叠加在一起就会造成信号质量的恶化，从而导致接收端的灵敏度下降。
在10G以太网IEEE 802.3ae标准里，这个指标定义为TDP (Transmitter and Dispersion Penalty) ;在100G以太网IEEE 802.3bm标准里，这个指标定义为TDEC(Transmitter and Dispersion Eye Closure) ;而在针对200G/400G以太网IEEE 802.3bs标准里，这个指标就是TDECQ(Transmitter and dispersion eye closure for PAM4)。
TDECQ通常用dB表示，对于PAM4信号来说，TDECQ值越小，表示这个信号相对于理想信号的功率裕量损失越小，或者说能在光纤里传输更远的距离。根据802.3bs里的定义，TDECQ的参考测试方法如下图所示：
在测试中，被测件产生SSPRQ码型的光信号，然后经过测试光纤进行传输。被测信号经光纤传输后进入测量用的采样示波器，采样示波器一方面通过符合规范的CRU(Clock Data Recovery)电路进行时钟恢复，另一方面把被测光信号经过参考滤波器后进行采样。采样后的波形要进行5阶FFE的信号均衡，然后以CRU恢复时钟为基准形成PAM4信号眼图。
眼图形成以后，再根据信号眼图的光调制幅度(OMA)、信号幅度噪声(R)、以及和误码率要求对应的外推系数(Qt)根据公式计算TDECQ的值。
下图是在采样示波器里对均衡后光信号的参数进行OMA、ER、TDECQ等参数测试的例子。我们可以看到，尽管很多测量参数的定义非常繁琐，但基于示波器里的PAM4测量选件，使用者不需要繁琐的操作，就可以快速得到需要的测量结果。
电发射机测试方法
主要用于验证被测光模块电口输出的质量。测试方法如下：被测光模块插在MCB夹具上，上电并配置正常工作;误码仪产生PAM4电激励信号送给光模块一路电输入端，光模块相邻电通道上输入PAM4的串扰信号。输出光信号环回到光接收机，并测试其电通道输出的PRBS13Q信号参数。
眼高(Eye Height)和眼宽(Eye Width)是400G光模块电信号质量测试的重要参数。在IEEE 802.3bs规范中，定义眼图测试时使用PRBS13Q的PAM4码型。被测点输出的信号经过参考均衡器和时钟恢复后叠加形成眼图。因此，合适带宽的示波器、正确的均衡器以及可靠的时钟恢复对于PAM4信号的眼图测试至关重要。而对于Module输出端的测试来说，还需要模拟出信号经过Host内部走线损耗对于信号的影响，所以测试中示波器还需要在捕获到的信号上叠加上约6.4dB的传输通道损耗。
由于PAM4信号会形成3层眼图，所以对每层眼图要分别测量。在IEEE 802.3bs规范里，定义以中间层眼图的中心位置为参考点计算眼高和眼宽。在测试过程中要更换不同的均衡器的值，并根据信号的噪声和抖动概率分布来计算等效的眼高和眼宽，这是一个非常复杂的计算过程，这里不做具体论述。
接收机及误码率测试
发射机的测试项目主要用于保证光模块的光口和电口输出信号的质量。严格来说，还需要验证光模块的光口和电口接收信号的能力。
光模块接收到的光信号通常经过很长距离的光纤传输，接收到的光信号上可能叠加了各种抖动和噪声，所以光接收机测试可以用于验证被测光模块对于恶劣光信号的容忍能力。
同时，光模块需要从电口接收交换机或服务器发送过来的电信号并转成光信号发出去。由于电信号经PCB、连接器传输会产生较大的损耗和发射，所以电接收机测试项目可以验证被测光模块对于恶劣电信号的容忍能力。
光接收机测试方法
IEEE 802.3bs规范中对于光接收机的压力容限测试方法描述如下：通过参考的PAM4信号源与抖动、噪声、码间干扰注入源，以及参考的光发射机产生所需的光压力信号。
对光压力信号由外围消光比OER，外光调制幅度OOMA和压力眼图闭合代价SECQ来表征。PAM4光压力信号首先由一个参考光接收机进行校准，以确保其参数符合规范要求。这个接收机包含符合规范要求的理想4阶贝塞尔-汤姆逊低通滤波器，规范要求的FIR均衡器以及时钟恢复功能。
校准后的光压力信号输入被测接收机的一个通道，被测接收机其余通道输入正常通信的光信号。最后由被测光模块环回电信号到误码仪的误码检测口，或通过接收机内部的误码统计功能进行误码和压力灵敏度等测试。下图是400G-DR4光模块的光压力眼图测试框图，以及各部分对应的测试仪表。
电接收机测试方法
IEEE 802.3bs规范中对于光模块的电输入口的压力容限测试方法描述如下：通过参考电发射机(通常是码型发生器)以及抖动注入源、码间干扰源和串扰源，将压力电信号输入MCB夹具。之后将参考接收机(通常是示波器)通过HCB夹具与MCB夹具连接在一起，对压力电信号进行校准。
参考接收机包含符合规范要求的理想4阶贝塞尔-汤姆逊滤波器，规范要求的CTLE均衡器以及时钟恢复功能。PAM4电压力信号由眼图对称模板宽度ESMW，眼宽EW，眼高EH和附加正弦抖动SJ的频率和幅度来表征。经过校准的电压力信号接入被测模块电输入口被测通道，并由模块内的FEC误码检测功能进行误码与接收容限测试，或将信号环回输出至外部的误码分析仪进行分析。
系统测试
系统测试的主要目的是验证被测光模块配合交换机工作时，在真实的业务流量情况下的误码率以及错误容忍能力。400G的光模块普遍采用了PAM4(4电平调制)技术，虽然减少了高速信号传输需要的带宽，但由于信噪比的恶化，使得其原始误码率很难达到传统2电平调制时1e-12的水平，所以其原始误码率的要求比较低，比如IEEE 802.3bs中对于光口误码率的要求仅仅为2.4e-4。
很多通信过程在这么高的误码率情况下是无法正常工作的，所以FEC(前向纠错)技术被普遍采用。FEC是通过在数据块里插入一些冗余的校验bit，可以对随机产生的错误bit进行修正，从而保证最终数据包的丢包率在可以接受的范围之内(<6.2e-11)。
因此，系统测试中需要对光模块的原始误码率以及经过FEC修正后的丢包率都进行测试，并验证在出现已定随机错误符号或者频率偏差时系统性能是否受到影响。典型的系统测试环境如下：
其测试方法如下：在数据流量测试仪上发送64字节长度连续数据帧，FEC修正前的BER值应小于2.4e-4;在流量测试仪上运行以太网流量测试软件，并发送64字节长度、100%线速率的数据帧，累积至少1e+12个数据帧后，读取端口的Frame Loss Ratio值应小于6.2e-11;在流量测试仪上进行FEC后单个或多个(<15个)的误码注入，并验证经FEC后的误包率满足802.3bs的规范要求;在流量测试仪上对速率进行100ppm的调整，并验证误码率和误包率满足802.3bs的规范要求。
下图是进行FEC修正前的误码率及FEC修正后的丢包率测试的例子。
400G的光模块普遍采用了PAM4(4-level Pulse Amplitude Modulation：4电平脉冲幅度调制)的信号调制技术，即采用4个不同的信号电平来进行信号传输，每个符号周期可以表示2个bit的逻辑信息(0、1、2、3)。
因此，要实现同样的信号传输能力，PAM4信号的符号速率只需要达到NRZ信号的一半即可，传输通道对其造成的损耗大大减小，但付出的代价是信噪比会比NRZ信号恶化很多，测量方法也会有比较大的差异。下图是典型的NRZ信号的波形、眼图与PAM4信号的对比。
对于400G光模块来说，其主要的高速接口包含电输入接口、光输出接口、光输入接口、电输出接口，以及其它的电源和低速管理接口。因此，对于400G光模块的电气性能验证来说，其主要测试项目分为光口发射机指标、光口接收机容限、电口发射机指标、电口接收机容限、系统测试。
发射机测试：光发射机、电发射机电气特性测试环境如下。
发射机的测量项目又分为光发射机的测量项目和电发射机的测量项目，主要用于验证光口及电口输出信号的质量。
光发射机测试方法
主要用于验证被测光模块发出光信号的质量。测试方法如下：被测光模块插在MCB夹具上，上电并配置正常工作;误码仪产生PAM4电激励信号送给光模块一路电输入端，使得被测光模块输出SSPRQ的光信号，模块的相邻电通道上输入PAM4的串扰信号。输出光信号经时钟恢复进采样示波器进行光发射机参数测试。更换其它通道依次测量所有通道光发射机指标。
TDECQ (Transmitter and dispersion eye closure for PAM4)即发射机色散眼图闭合代价，是衡量光发射机经过一个典型的光通道后PAM4信号功率裕量的损失。正常用于光信号传输的激光器都有一定的谱线宽度，经过一段距离传输后，色散效应就会造成信号中不同波长成分的传输时延的变化。这些不同传输时延的信号在接收端叠加在一起就会造成信号质量的恶化，从而导致接收端的灵敏度下降。
在10G以太网IEEE 802.3ae标准里，这个指标定义为TDP (Transmitter and Dispersion Penalty) ;在100G以太网IEEE 802.3bm标准里，这个指标定义为TDEC(Transmitter and Dispersion Eye Closure) ;而在针对200G/400G以太网IEEE 802.3bs标准里，这个指标就是TDECQ(Transmitter and dispersion eye closure for PAM4)。
TDECQ通常用dB表示，对于PAM4信号来说，TDECQ值越小，表示这个信号相对于理想信号的功率裕量损失越小，或者说能在光纤里传输更远的距离。根据802.3bs里的定义，TDECQ的参考测试方法如下图所示：
在测试中，被测件产生SSPRQ码型的光信号，然后经过测试光纤进行传输。被测信号经光纤传输后进入测量用的采样示波器，采样示波器一方面通过符合规范的CRU(Clock Data Recovery)电路进行时钟恢复，另一方面把被测光信号经过参考滤波器后进行采样。采样后的波形要进行5阶FFE的信号均衡，然后以CRU恢复时钟为基准形成PAM4信号眼图。
眼图形成以后，再根据信号眼图的光调制幅度(OMA)、信号幅度噪声(R)、以及和误码率要求对应的外推系数(Qt)根据公式计算TDECQ的值。
下图是在采样示波器里对均衡后光信号的参数进行OMA、ER、TDECQ等参数测试的例子。我们可以看到，尽管很多测量参数的定义非常繁琐，但基于示波器里的PAM4测量选件，使用者不需要繁琐的操作，就可以快速得到需要的测量结果。
电发射机测试方法
主要用于验证被测光模块电口输出的质量。测试方法如下：被测光模块插在MCB夹具上，上电并配置正常工作;误码仪产生PAM4电激励信号送给光模块一路电输入端，光模块相邻电通道上输入PAM4的串扰信号。输出光信号环回到光接收机，并测试其电通道输出的PRBS13Q信号参数。
眼高(Eye Height)和眼宽(Eye Width)是400G光模块电信号质量测试的重要参数。在IEEE 802.3bs规范中，定义眼图测试时使用PRBS13Q的PAM4码型。被测点输出的信号经过参考均衡器和时钟恢复后叠加形成眼图。因此，合适带宽的示波器、正确的均衡器以及可靠的时钟恢复对于PAM4信号的眼图测试至关重要。而对于Module输出端的测试来说，还需要模拟出信号经过Host内部走线损耗对于信号的影响，所以测试中示波器还需要在捕获到的信号上叠加上约6.4dB的传输通道损耗。
由于PAM4信号会形成3层眼图，所以对每层眼图要分别测量。在IEEE 802.3bs规范里，定义以中间层眼图的中心位置为参考点计算眼高和眼宽。在测试过程中要更换不同的均衡器的值，并根据信号的噪声和抖动概率分布来计算等效的眼高和眼宽，这是一个非常复杂的计算过程，这里不做具体论述。
接收机及误码率测试
发射机的测试项目主要用于保证光模块的光口和电口输出信号的质量。严格来说，还需要验证光模块的光口和电口接收信号的能力。
光模块接收到的光信号通常经过很长距离的光纤传输，接收到的光信号上可能叠加了各种抖动和噪声，所以光接收机测试可以用于验证被测光模块对于恶劣光信号的容忍能力。
同时，光模块需要从电口接收交换机或服务器发送过来的电信号并转成光信号发出去。由于电信号经PCB、连接器传输会产生较大的损耗和发射，所以电接收机测试项目可以验证被测光模块对于恶劣电信号的容忍能力。
光接收机测试方法
IEEE 802.3bs规范中对于光接收机的压力容限测试方法描述如下：通过参考的PAM4信号源与抖动、噪声、码间干扰注入源，以及参考的光发射机产生所需的光压力信号。
对光压力信号由外围消光比OER，外光调制幅度OOMA和压力眼图闭合代价SECQ来表征。PAM4光压力信号首先由一个参考光接收机进行校准，以确保其参数符合规范要求。这个接收机包含符合规范要求的理想4阶贝塞尔-汤姆逊低通滤波器，规范要求的FIR均衡器以及时钟恢复功能。
校准后的光压力信号输入被测接收机的一个通道，被测接收机其余通道输入正常通信的光信号。最后由被测光模块环回电信号到误码仪的误码检测口，或通过接收机内部的误码统计功能进行误码和压力灵敏度等测试。下图是400G-DR4光模块的光压力眼图测试框图，以及各部分对应的测试仪表。
电接收机测试方法
IEEE 802.3bs规范中对于光模块的电输入口的压力容限测试方法描述如下：通过参考电发射机(通常是码型发生器)以及抖动注入源、码间干扰源和串扰源，将压力电信号输入MCB夹具。之后将参考接收机(通常是示波器)通过HCB夹具与MCB夹具连接在一起，对压力电信号进行校准。
参考接收机包含符合规范要求的理想4阶贝塞尔-汤姆逊滤波器，规范要求的CTLE均衡器以及时钟恢复功能。PAM4电压力信号由眼图对称模板宽度ESMW，眼宽EW，眼高EH和附加正弦抖动SJ的频率和幅度来表征。经过校准的电压力信号接入被测模块电输入口被测通道，并由模块内的FEC误码检测功能进行误码与接收容限测试，或将信号环回输出至外部的误码分析仪进行分析。
系统测试
系统测试的主要目的是验证被测光模块配合交换机工作时，在真实的业务流量情况下的误码率以及错误容忍能力。400G的光模块普遍采用了PAM4(4电平调制)技术，虽然减少了高速信号传输需要的带宽，但由于信噪比的恶化，使得其原始误码率很难达到传统2电平调制时1e-12的水平，所以其原始误码率的要求比较低，比如IEEE 802.3bs中对于光口误码率的要求仅仅为2.4e-4。
很多通信过程在这么高的误码率情况下是无法正常工作的，所以FEC(前向纠错)技术被普遍采用。FEC是通过在数据块里插入一些冗余的校验bit，可以对随机产生的错误bit进行修正，从而保证最终数据包的丢包率在可以接受的范围之内(<6.2e-11)。
因此，系统测试中需要对光模块的原始误码率以及经过FEC修正后的丢包率都进行测试，并验证在出现已定随机错误符号或者频率偏差时系统性能是否受到影响。典型的系统测试环境如下：
其测试方法如下：在数据流量测试仪上发送64字节长度连续数据帧，FEC修正前的BER值应小于2.4e-4;在流量测试仪上运行以太网流量测试软件，并发送64字节长度、100%线速率的数据帧，累积至少1e+12个数据帧后，读取端口的Frame Loss Ratio值应小于6.2e-11;在流量测试仪上进行FEC后单个或多个(<15个)的误码注入，并验证经FEC后的误包率满足802.3bs的规范要求;在流量测试仪上对速率进行100ppm的调整，并验证误码率和误包率满足802.3bs的规范要求。
下图是进行FEC修正前的误码率及FEC修正后的丢包率测试的例子。