是德科技的光纖接口如何應對5G測試

一年前，有六家公司與AXIe聯盟和VITA貿易行業組織一起批準了一項稱為光學數據接口（ODI）的新標準。

ODI是用于儀器和嵌入式系統的高速接口，支持最高80 GBytes / s的速度。隨著Keysight Technologies上個月在老鴉協會（AOC）上推出基于ODI的系統，Conduant Corporation提供的基于ODI的RAID存儲系統以及Guzik Technical Enterprises先前宣布的數字化儀和處理模塊，ODI現已定位解決5G通信，軍用/航空系統和高速數據采集中的難題。

在深入探討Keysight和Conduant的新產品之前，是時候進行全面披露了。我不是一個無私的觀察者，因為我是AXIe聯盟主辦的ODI規范委員會的技術主席。您可以閱讀我的有關ODI的EDN列，以獲取技術概述或直接訪問ODI技術規范。

盡管該標準本身是由AXIe聯盟贊助的，但它對所有供應商開放，而無需支付許可費或特許權使用費。ODI標準是圍繞標準光學連接器設計的，該光學連接器可以放置在任何設備上的任何位置。因此，無論是AXIe，PXI，LXI，VPX還是傳統的臺式儀器設計，ODI都可以與所有產品外形尺寸很好地兼容。這是Keysight寬帶解決方案平臺的關鍵，因為AXIe儀器和處理模塊與Conduant的基于PXIe的存儲模塊相結合，構成了完整的解決方案。

是德科技的寬帶解決方案平臺是

德科技的寬帶解決方案平臺使用以下支持ODI的產品：

是德科技M8131A AXIe 16- / 32-GSa / s流數字化儀

是德科技M8121A AXIe 12-GSa / s流式任意波形發生器

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的AXIe和PXI機箱中。

圖1顯示了ODI的作用。盡管此圖顯示了具有信號采集，生成，處理，存儲和回放功能的強大系統，但任何一個應用程序可能只需要功能和產品的子集。

圖1：紅色箭頭顯示ODI光學數據的方向，而黑色箭頭顯示模擬IF和RF信號。（來源：是德科技）

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

在記錄和回放的情況下，此數據將被傳輸到基于Conduant Cobra高速記錄器的基于PXIe的RAID存儲系統。最多可以存儲384 TB。對于一個16-GSa / s數字轉換器通道，這相當于320分鐘或全速存儲超過5個小時。使用低速采樣時，存儲時間成比例地更長?？梢允褂闷渌麢C箱來擴展記錄的通道數。

存儲后，可以通過將數據從存儲系統傳輸到一個或多個Keysight M8121任意波形發生器（AWG）來重新創建原始信號。每個AWG有兩個通道，每個通道都有其自己的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14位或12 GSa / s時12位。在大于幾英寸的電接口上，要達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帶到感興趣的頻譜。

應當注意，M8121A是第一個使用ODI流量控制的產品，這是ODI的關鍵功能。任何AWG都將比存儲系統具有更好的頻率精度和相位噪聲特性。AWG設置采樣速度和發送給它的光學數據的速率很重要。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向存儲系統反向發送流量控制信號來發送數據。AWG管理其輸入緩沖區中的數據量，以防止上溢或下溢。通過從其自己的內部緩沖區執行，AWG可以再現具有所需頻率精度和相位噪聲的信號。

圖2顯示了ODI流量控制和水箱之間的類比。數據將始終以全速從存儲設備發送到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送Transmit On（XON）和Transmit Off（XOFF）命令。只要設法將緩沖區級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行數據序列。

圖2：緩沖區使數據以指定的速率流動。（來源：AXIe聯盟）

AWG不限于重新創建記錄的信號。任何波形都可以加載到存儲系統中并進行播放。這允許用戶定義要實時回放的長序列測試方案。類似地，可以離線分析存儲系統中的記錄信號。

對于需要實時分析或處理信號的應用，是德科技提供M8132A FPGA模塊。它實際上是M8131A數字化儀的處理引擎，但沒有數字化前端。它包含兩個Xilinx Virtex Ultrascale + VU9P FPGA。是德科技計劃提供KF9000A PathWave FPGA編程環境，以允許用戶設計和配置M8131A和M8132A內部的FPGA。在此軟件可用之前，將單獨為客戶提供支持，以開發所需的功能。

FPGA模塊可以部署在數據流的多個位置，具體取決于應用程序。這包括：

• 在數字化儀和AWG之間
• 在數字化儀和存儲系統之間
• 在存儲系統和AWG之間
• 以上任意組合

這使得許多需要實時處理和控制的應用成為可能。

應用
我與是德科技高速AWG和數字化儀的戰略產品規劃師Thomas Dippon就這些應用進行了交談。中央應用程序是記錄和回放5G中發現的高帶寬信號，以模擬有問題的場景。

一個示例場景是由于5G設備移動或旋轉而導致的衰落測試。在這種情況下，可能存在捕獲的場景，然后將其處理為各種分類的參數和障礙，然后將其作為一組測試用例回放到5G接收器?？梢赃M一步增強它以模擬小區之間或其他幾種情況下的切換。儀器的高帶寬和ODI的數據吞吐量相結合，形成了一個功能強大且靈活的測試系統。如果現場遇到間歇性問題，則可以記錄并回放場景，直到發現問題的根本原因為止。該應用程序還存在于衛星測試中，其中記錄了數小時的信號數據，然后回放以測試設計。

圖3顯示了使用模塊化儀器和ODI的記錄和回放系統。左側是帶有M8121A AWG，M8131A數字轉換器和M9537A嵌入式控制器（從上到下）的AXIe機箱。右側是帶有RAID存儲陣列的PXIe機箱。屏幕顯示了一個3 GHz寬的場景，正在使用數字化儀和外部示波器進行回放和捕獲。

圖3：ODI可以將儀器連接到RAID存儲陣列。（來源：是德科技）

雖然5G是ODI的關鍵應用領域之一，但它并不是唯一的領域。是德科技在AOC會議上展示了面向電子戰的應用程序。在這種情況下，M8131A數字化儀及其板載處理器直接連接到M8121A AWG，并產生各種實時威脅情況。這是位于操作系統和測試系統邊界上的應用程序的一個很好的例子。Thomas還說，使用Keysight的寬帶解決方案平臺可以處理從物理到測試伽利略衛星數據的各種應用。

記錄和回放系統顯示了ODI的另一個關鍵方面：多供應商的互操作性。是德科技和Conduant的產品必須以最高ODI速度共同運行，系統才能正常運行。Intel，Samtec和Xilinx的現成組件可用于為任何制造商的任何產品創建兼容的ODI接口。

隨著現在可通過ODI接口使用的核心數字化儀，信號發生器，處理器和存儲設備，支持ODI的解決方案的數量將不斷增長。

附錄

自撰寫本文以來，是德科技宣布了另一種支持ODI的產品-基于PXI的M9411A VXT矢量收發器。

是德科技M9411A VXT矢量收發器（來源：是德科技）

這是一個具有1.2 GHz信號生成和分析帶寬的3插槽PXIe收發器模塊。它專門針對5G測試。它涵蓋了380 MHz至6 GHz的頻譜，并且可以與M1740A mmWave收發器耦合以解決mmWave應用。

ODI端口是雙向的，并支持通過儀器的信號分析和信號捕獲部分進行傳輸。ODI接口和內部FPGA可通過Pathwave FPGA開發套件進行編程。

編輯：hfy