是德科技的光纖接口如何應(yīng)對(duì)5G測(cè)試

一年前，有六家公司與AXIe聯(lián)盟和VITA貿(mào)易行業(yè)組織一起批準(zhǔn)了一項(xiàng)稱為光學(xué)數(shù)據(jù)接口（ODI）的新標(biāo)準(zhǔn)。

ODI是用于儀器和嵌入式系統(tǒng)的高速接口，支持最高80 GBytes / s的速度。隨著Keysight Technologies上個(gè)月在老鴉協(xié)會(huì)（AOC）上推出基于ODI的系統(tǒng)，Conduant Corporation提供的基于ODI的RAID存儲(chǔ)系統(tǒng)以及Guzik Technical Enterprises先前宣布的數(shù)字化儀和處理模塊，ODI現(xiàn)已定位解決5G通信，軍用/航空系統(tǒng)和高速數(shù)據(jù)采集中的難題。

在深入探討Keysight和Conduant的新產(chǎn)品之前，是時(shí)候進(jìn)行全面披露了。我不是一個(gè)無私的觀察者，因?yàn)槲沂茿XIe聯(lián)盟主辦的ODI規(guī)范委員會(huì)的技術(shù)主席。您可以閱讀我的有關(guān)ODI的EDN列，以獲取技術(shù)概述或直接訪問ODI技術(shù)規(guī)范。

盡管該標(biāo)準(zhǔn)本身是由AXIe聯(lián)盟贊助的，但它對(duì)所有供應(yīng)商開放，而無需支付許可費(fèi)或特許權(quán)使用費(fèi)。ODI標(biāo)準(zhǔn)是圍繞標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)連接器設(shè)計(jì)的，該光學(xué)連接器可以放置在任何設(shè)備上的任何位置。因此，無論是AXIe，PXI，LXI，VPX還是傳統(tǒng)的臺(tái)式儀器設(shè)計(jì)，ODI都可以與所有產(chǎn)品外形尺寸很好地兼容。這是Keysight寬帶解決方案平臺(tái)的關(guān)鍵，因?yàn)锳XIe儀器和處理模塊與Conduant的基于PXIe的存儲(chǔ)模塊相結(jié)合，構(gòu)成了完整的解決方案。

是德科技的寬帶解決方案平臺(tái)是

德科技的寬帶解決方案平臺(tái)使用以下支持ODI的產(chǎn)品：

是德科技M8131A AXIe 16- / 32-GSa / s流數(shù)字化儀

是德科技M8121A AXIe 12-GSa / s流式任意波形發(fā)生器

是德科技M8132A AXIe FPGA模塊

Conduant Cobra PXIe高速記錄儀

可選地，用戶可以添加來自KJ Microwave的AXIe下變頻器和/或上變頻器，以解決感興趣的頻譜范圍。所有模塊以及控制器都集成在適當(dāng)?shù)腁XIe和PXI機(jī)箱中。

圖1顯示了ODI的作用。盡管此圖顯示了具有信號(hào)采集，生成，處理，存儲(chǔ)和回放功能的強(qiáng)大系統(tǒng)，但任何一個(gè)應(yīng)用程序可能只需要功能和產(chǎn)品的子集。

圖1：紅色箭頭顯示ODI光學(xué)數(shù)據(jù)的方向，而黑色箭頭顯示模擬IF和RF信號(hào)。（來源：是德科技）

從標(biāo)記為RF IN的點(diǎn)開始，信號(hào)被下變頻為基帶或IF信號(hào)。M8131A數(shù)字轉(zhuǎn)換器最多可將四個(gè)通道數(shù)字化，每個(gè)通道的帶寬為6.5 GHz，分辨率為10位。另外，它可以數(shù)字化兩個(gè)通道，每個(gè)通道的帶寬為13 GHz。無論哪種情況，數(shù)字流帶寬均為640 Gbit / s（10位×16 GSa / s×四通道）或80 GBytes / s。這種高速速度對(duì)于電接口而言是成問題的，但是M8131A上的ODI的四個(gè)端口可以輕松地將其傳輸至距離最大100 m的另一臺(tái)設(shè)備。

在記錄和回放的情況下，此數(shù)據(jù)將被傳輸?shù)交贑onduant Cobra高速記錄器的基于PXIe的RAID存儲(chǔ)系統(tǒng)。最多可以存儲(chǔ)384 TB。對(duì)于一個(gè)16-GSa / s數(shù)字轉(zhuǎn)換器通道，這相當(dāng)于320分鐘或全速存儲(chǔ)超過5個(gè)小時(shí)。使用低速采樣時(shí)，存儲(chǔ)時(shí)間成比例地更長(zhǎng)?？梢允褂闷渌麢C(jī)箱來擴(kuò)展記錄的通道數(shù)。

存儲(chǔ)后，可以通過將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)系統(tǒng)傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)Keysight M8121任意波形發(fā)生器（AWG）來重新創(chuàng)建原始信號(hào)。每個(gè)AWG有兩個(gè)通道，每個(gè)通道都有其自己的ODI端口，該端口的速率為20 GBytes / s。這支持全帶寬和兩種AWG模式的分辨率的無縫傳輸：8 GSa / s時(shí)14位或12 GSa / s時(shí)12位。在大于幾英寸的電接口上，要達(dá)到這些速度非常困難。與下變頻器??一樣，可以使用可選的上變頻器將信號(hào)帶到感興趣的頻譜。

應(yīng)當(dāng)注意，M8121A是第一個(gè)使用ODI流量控制的產(chǎn)品，這是ODI的關(guān)鍵功能。任何AWG都將比存儲(chǔ)系統(tǒng)具有更好的頻率精度和相位噪聲特性。AWG設(shè)置采樣速度和發(fā)送給它的光學(xué)數(shù)據(jù)的速率很重要。這是通過同一條光纜完成的，該光纜通過使用另一組光纖從AWG向存儲(chǔ)系統(tǒng)反向發(fā)送流量控制信號(hào)來發(fā)送數(shù)據(jù)。AWG管理其輸入緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)量，以防止上溢或下溢。通過從其自己的內(nèi)部緩沖區(qū)執(zhí)行，AWG可以再現(xiàn)具有所需頻率精度和相位噪聲的信號(hào)。

圖2顯示了ODI流量控制和水箱之間的類比。數(shù)據(jù)將始終以全速?gòu)拇鎯?chǔ)設(shè)備發(fā)送到AWG。這等效于只有OFF和ON控件的水龍頭。AWG使用ODI光纜中的反向光路發(fā)送Transmit On（XON）和Transmit Off（XOFF）命令。只要設(shè)法將緩沖區(qū)級(jí)別保持在滿和空之間，AWG就可以以其自己的采樣率和精度執(zhí)行數(shù)據(jù)序列。

圖2：緩沖區(qū)使數(shù)據(jù)以指定的速率流動(dòng)。（來源：AXIe聯(lián)盟）

AWG不限于重新創(chuàng)建記錄的信號(hào)。任何波形都可以加載到存儲(chǔ)系統(tǒng)中并進(jìn)行播放。這允許用戶定義要實(shí)時(shí)回放的長(zhǎng)序列測(cè)試方案。類似地，可以離線分析存儲(chǔ)系統(tǒng)中的記錄信號(hào)。

對(duì)于需要實(shí)時(shí)分析或處理信號(hào)的應(yīng)用，是德科技提供M8132A FPGA模塊。它實(shí)際上是M8131A數(shù)字化儀的處理引擎，但沒有數(shù)字化前端。它包含兩個(gè)Xilinx Virtex Ultrascale + VU9P FPGA。是德科技計(jì)劃提供KF9000A PathWave FPGA編程環(huán)境，以允許用戶設(shè)計(jì)和配置M8131A和M8132A內(nèi)部的FPGA。在此軟件可用之前，將單獨(dú)為客戶提供支持，以開發(fā)所需的功能。

FPGA模塊可以部署在數(shù)據(jù)流的多個(gè)位置，具體取決于應(yīng)用程序。這包括：

• 在數(shù)字化儀和AWG之間
• 在數(shù)字化儀和存儲(chǔ)系統(tǒng)之間
• 在存儲(chǔ)系統(tǒng)和AWG之間
• 以上任意組合

這使得許多需要實(shí)時(shí)處理和控制的應(yīng)用成為可能。

應(yīng)用
我與是德科技高速AWG和數(shù)字化儀的戰(zhàn)略產(chǎn)品規(guī)劃師Thomas Dippon就這些應(yīng)用進(jìn)行了交談。中央應(yīng)用程序是記錄和回放5G中發(fā)現(xiàn)的高帶寬信號(hào)，以模擬有問題的場(chǎng)景。

一個(gè)示例場(chǎng)景是由于5G設(shè)備移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的衰落測(cè)試。在這種情況下，可能存在捕獲的場(chǎng)景，然后將其處理為各種分類的參數(shù)和障礙，然后將其作為一組測(cè)試用例回放到5G接收器。可以進(jìn)一步增強(qiáng)它以模擬小區(qū)之間或其他幾種情況下的切換。儀器的高帶寬和ODI的數(shù)據(jù)吞吐量相結(jié)合，形成了一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的測(cè)試系統(tǒng)。如果現(xiàn)場(chǎng)遇到間歇性問題，則可以記錄并回放場(chǎng)景，直到發(fā)現(xiàn)問題的根本原因?yàn)橹?。該?yīng)用程序還存在于衛(wèi)星測(cè)試中，其中記錄了數(shù)小時(shí)的信號(hào)數(shù)據(jù)，然后回放以測(cè)試設(shè)計(jì)。

圖3顯示了使用模塊化儀器和ODI的記錄和回放系統(tǒng)。左側(cè)是帶有M8121A AWG，M8131A數(shù)字轉(zhuǎn)換器和M9537A嵌入式控制器（從上到下）的AXIe機(jī)箱。右側(cè)是帶有RAID存儲(chǔ)陣列的PXIe機(jī)箱。屏幕顯示了一個(gè)3 GHz寬的場(chǎng)景，正在使用數(shù)字化儀和外部示波器進(jìn)行回放和捕獲。

圖3：ODI可以將儀器連接到RAID存儲(chǔ)陣列。（來源：是德科技）

雖然5G是ODI的關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域之一，但它并不是唯一的領(lǐng)域。是德科技在AOC會(huì)議上展示了面向電子戰(zhàn)的應(yīng)用程序。在這種情況下，M8131A數(shù)字化儀及其板載處理器直接連接到M8121A AWG，并產(chǎn)生各種實(shí)時(shí)威脅情況。這是位于操作系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)邊界上的應(yīng)用程序的一個(gè)很好的例子。Thomas還說，使用Keysight的寬帶解決方案平臺(tái)可以處理從物理到測(cè)試伽利略衛(wèi)星數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用。

記錄和回放系統(tǒng)顯示了ODI的另一個(gè)關(guān)鍵方面：多供應(yīng)商的互操作性。是德科技和Conduant的產(chǎn)品必須以最高ODI速度共同運(yùn)行，系統(tǒng)才能正常運(yùn)行。Intel，Samtec和Xilinx的現(xiàn)成組件可用于為任何制造商的任何產(chǎn)品創(chuàng)建兼容的ODI接口。

隨著現(xiàn)在可通過ODI接口使用的核心數(shù)字化儀，信號(hào)發(fā)生器，處理器和存儲(chǔ)設(shè)備，支持ODI的解決方案的數(shù)量將不斷增長(zhǎng)。

附錄

自撰寫本文以來，是德科技宣布了另一種支持ODI的產(chǎn)品-基于PXI的M9411A VXT矢量收發(fā)器。

是德科技M9411A VXT矢量收發(fā)器（來源：是德科技）

這是一個(gè)具有1.2 GHz信號(hào)生成和分析帶寬的3插槽PXIe收發(fā)器模塊。它專門針對(duì)5G測(cè)試。它涵蓋了380 MHz至6 GHz的頻譜，并且可以與M1740A mmWave收發(fā)器耦合以解決mmWave應(yīng)用。

ODI端口是雙向的，并支持通過儀器的信號(hào)分析和信號(hào)捕獲部分進(jìn)行傳輸。ODI接口和內(nèi)部FPGA可通過Pathwave FPGA開發(fā)套件進(jìn)行編程。

編輯：hfy