Решение для тестирования активного кабеля AEC – пошаговое изучение производительности AEC

С постоянным расширением центров обработки данных и растущим спросом на высокопроизводительные вычисления, AEC (активный электрический кабель) стал эффективным решением для высокоскоростной передачи данных на короткие расстояния. Крупные поставщики облачных услуг, такие как Google, AWS и Microsoft, уже приступили к масштабным развертываниям AEC, в то время как производители оборудования, такие как Nvidia, широко интегрировали его в архитектуру своих центров обработки данных. По сравнению с традиционными Активный оптический кабельs (AOC) и оптические модули, AEC может похвастаться более низкой стоимостью и сниженным энергопотреблением, что делает его особенно конкурентоспособным для сценариев передачи на короткие расстояния, особенно при построении крупномасштабных кластеров ИИ. Более того, благодаря интеграции чипа ретаймера активные медные кабели AEC эффективно компенсируют затухание и искажение сигнала, тем самым обеспечивая более длинные расстояния передачи и более высокую пропускную способность. Эти технические достоинства делают AEC ключевым фактором для высокоскоростного соединения на короткие расстояния в центрах обработки данных.

Согласно прогнозам маркетинговых исследований, рынок AEC готов к быстрому росту в ближайшие годы. Ожидается, что рынок достигнет приблизительно 2.8 млрд долларов США к 2028 году, с годовым темпом роста (CAGR) 45% в период с 2023 по 2028 год. Быстрое расширение побудило многочисленных производителей DAC (Direct Attach Copper) и оптических модулей инвестировать в проектирование и производство продуктов AEC. Однако различные инвестиционные стратегии и последующие внедрения продуктов поставили этих производителей перед беспрецедентными проблемами в проектировании и тестировании.

Как профессиональный поставщик решений для тестирования, FiberMall стремится предложить детальные знания и помощь в тестировании производителям в различных секторах по мере интеграции AEC. Их цель — способствовать более плавному переходу Продукция AEC от производственных испытаний до практического применения.

Традиционные производители ЦАП уже давно используют методологии S-параметров для оценки высокочастотных параметров, таких как вносимые потери (IL), обратные потери (RL), рефлектометрия во временной области (TDR) и перекрестные помехи, которые оказываются бесценными для пассивных ЦАП. Однако, когда удлиненные медные кабели включают чипы ретаймера или DSP, процесс измерения становится цифровым, в результате чего S-параметры теряют свою эффективность в качестве эталонов для частотных характеристик аналоговых продуктов. Этот сдвиг требует перехода от пассивных или аналоговых методов измерения к тем, которые подходят для цифровых продуктов — изменение, которое может выиграть от принятия методологий тестирования, которые в настоящее время используются для оптических модулей или AOC. Тем не менее, производители, специализирующиеся на оптических модулях или AOC, которые традиционно сосредоточены на решении проблем в области оптоэлектронного преобразования и цифровизации DSP, могут быть не в полной мере оснащены для решения таких проблем, как стабильность паяных соединений, изменения импеданса и перекрестные помехи в медных кабелях до или после каскадов DSP или ретаймера. Следовательно, переход от цифровых оптоэлектронных измерений к измерениям для чисто медных цифровых продуктов представляет собой серьезную проблему.

Более того, переход от DAC к AEC означает, что обычные сетевые анализаторы больше не подходят для измерений, включающих системы на основе ретаймеров или DSP. Вместо этого методики тестирования теперь должны включать такие приборы, как оцифровочные осциллографы и тестеры битовой ошибки (BERT), чтобы наблюдать электрическую глазковую диаграмму на конце приемника (Rx) и проверять соответствие спецификациям IEEE. В этом контексте корректировки цифровой эквализации, такие как выравнивание прямой связи (FFE), связанное с ретаймерами или DSP, теперь должны быть откалиброваны на основе электрических глазковых диаграмм Rx. В отличие от систем на основе волокон, где преобладает оптическая глазковая диаграмма, электрическая глазковая диаграмма при передаче по медному кабелю подвержена таким осложнениям, как перекрестные помехи и разрывы импеданса, которые снижают ее четкость. Следовательно, корректировки FFE должны проводиться путем комплексного тестирования в различных точках вдоль кабеля, а не полагаться исключительно на традиционные оптические критерии.

Подводя итог, можно сказать, что обеспечение качества AEC требует систематического, многомерного подхода к тестированию, охватывающего такие конфигурации, как тесты host-to-line, line-to-line, line-to-host и host-to-host, чтобы эффективно настроить и оптимизировать компенсацию выравнивания, предоставляемую DSP или ретаймером. Эта строгая стратегия тестирования имеет основополагающее значение для гарантии надежной работы и надежности систем AEC.

• Host A to L1: Важно убедиться, что вносимые потери и импеданс золотого штыревого разъема соответствуют требуемым спецификациям. Для достижения этого испытательная плата MCB должна соответствовать стандартам IEEE как по импедансу, так и по вносимым потерям. Более того, сигнал, генерируемый имитируемым хостом, должен соответствовать стандартам IEEE, а частота ошибок по битам (BER) на стороне линии должна быть проверена на несколько порядков ниже указанного порогового значения.

• L1 to L2: DSP или ретаймер должны генерировать псевдослучайную двоичную последовательность (PRBS) на этом этапе. Соответствующие корректировки прямой коррекции (FFE) необходимы для обеспечения оптимального соотношения сигнал/шум (SNR) и BER на приемной линии. Часто чипы DSP или ретаймера включают функции обучения связи, которые облегчают калибровку FFE между линиями; однако эффективность этих корректировок зависит от различных условий. Таким образом, SNR и BER от линии к линии служат ключевыми эталонами для достижения сбалансированной окончательной настройки. Здесь калибровка FFE разработана специально для компенсации характеристик медного кабеля с учетом адаптивных возможностей приемника.
• Host A to L2: С учетом дополнительных потерь, возникающих в соединении Host A-to-L1, необходимо выполнить измерения BER и SNR на L2. Эти измерения помогают дополнительно подтвердить, что настройки, внесенные в FFE DSP или линейный эквалайзер непрерывного времени приемника (RX CTLE), являются адекватными, и они указывают, требуется ли дополнительная компенсация.
• L1 to Host B: Подобно сценарию Host-to-Line, крайне важно убедиться, что вносимые потери и импеданс золотых штыревых разъемов Rx-стороны соответствуют требованиям. Электрический осциллограф с его функциональностью расчета LFE может быть использован для выполнения настройки FFE для AEC DSP. Особое внимание следует уделить наблюдению за изменениями в глазковой диаграмме после настройки, например, достаточно ли велика высота глаза, а также изменениям ширины глаза и перекоса. Эти изменения указывают, могут ли настройки выравнивания DSP адекватно решать такие проблемы, как отражения кабеля и перекрестные помехи, поскольку процесс теперь включает в себя больше, чем простую компенсацию вносимых потерь. Естественно, BER остается важным параметром и может использоваться вместе с результатами FFE line-to-line для точной настройки. Измерения глазковой диаграммы на этом этапе могут быть выполнены либо с использованием одноканального тактового триггера DSP, либо с использованием внешней схемы восстановления данных тактовой частоты (CDR).

• Host A to Host B: После проверки производительности FFE DSP в различных точках может быть проведен комплексный тест host-to-host. Этот тест не ограничивается оценкой BER, но также включает оценки прямой коррекции ошибок (FEC), параметров глазковой диаграммы и других критических метрик. В идеале такие тесты должны проводиться с использованием реального или имитируемого оборудования для тестирования коммутаторов, которое может предоставить подробную информацию о таких параметрах, как BER, SNR, характеристики глазковой диаграммы и значения выравнивания приемника. Важно отметить, что из-за восстановления сигнала, выполняемого DSP/ретаймером, собственные часы хоста могут не удовлетворять требованиям измерения; следовательно, во время теста глазковой диаграммы следует использовать часы, извлеченные из CDR.

Кроме того, важно понимать, что системы AEC существуют в различных архитектурных конфигурациях, включая 800G-to-800G, Gearbox, PRBS в сочетании с режимами MSB/LSB и структуры с одним ретаймером. Каждая конфигурация требует уникального подхода к тестированию.

FiberMall предлагает комплексный набор тестовых решений для AEC, что облегчает быструю интеграцию новых продуктов производителями AEC. Например, тестер битовой ошибки LPO серии 8X00 может имитировать передатчик хоста и, аналогично приемнику хоста TH5, измерять такие параметры, как BER, FEC, SNR и время соединения. Благодаря возможности выравнивания приемника более 40 дБ он может проводить измерения AEC BER в архитектурах с односторонним ретаймером/DSP, предотвращая при этом условия потери синхронизации. Кроме того, MCB, разработанные для QDD800, Платформы OSFP1.6T/800 и QSFP112 могут выполнять измерения AEC в различных архитектурных конфигурациях (например, QDD <-> 2 QSFP). Кроме того, сочетание электрического осциллографа QCA1002 и инструмента восстановления данных электрических часов QCR 1002, сопоставимое с предложениями ведущих брендов, позволяет производителям AEC точно оптимизировать FFE при меньших затратах и ​​сокращении времени настройки, быстро определяя оптимальную конфигурацию ответвления и оценивая условия перекрестных помех с помощью измерений глазковой диаграммы. Наконец, векторный сетевой анализатор (VNA) SP67P с частотой 867 ГГц может быстро обнаруживать пассивные проблемы, связанные с импедансом и вносимыми потерями.