最完美的PAM4标准通信数据测试方案大全 - 全文

随着对网络带宽需求的进一步提升，PAM4 正在成为这种需求的一个主要推动力。PAM（Pulse Amplitude Modulation：脉冲幅度调制）信号作为下一代数据中心做高速信号互连的一种热门信号传输技术，可以广泛应用于200G/400G接口的电信号或光信号传输。PAM信号为 4 种电平脉冲幅度调制，可以显示比传统数字信号更多的bit逻辑信息。由于存在每符号 2 位、4 符号电平和每 UI 3 眼图，PAM4 展现出许多新的测量和测试挑战。

PAM4 与传统数字信号有何不同？

传统的数字信号最多采用的是NRZ（Non-Return-to-Zero）信号，即采用高、低两种信号电平来表示要传输的数字逻辑信号的1、0信息，每个信号符号周期可以传输1bit的逻辑信息；而PAM信号则可以采用更多的信号电平，从而每个信号符号周期可以传输更多bit的逻辑信息。比如以PAM4信号来说，其采用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）。由于PAM4信号每个符号周期可以传输2bit的信息，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，因此传输通道对其造成的损耗大大减小。随着未来技术的发展，也不排除采用更多电平的PAM8甚至PAM16信号进行信息传输的可能性。下图是典型的NRZ信号的波形、眼图与PAM4信号的对比。

传统NRZ信号与PAM-4标准信号波形对比图

其实PAM4信号的概念并不新鲜，比如在最普遍使用的100MBase-T以太网中，就使用3种电平进行信号传输；而在无线通信领域中普遍使用的16QAM调制、32QAM调制、64QAM调制等，也都是采用多电平的基带信号对载波信号进行调制。

泰克针对OIF-CEI 和 IEEE PAM4 标准的测量解决方案

MSO/DPO70000 数字及混合信号示波器

MSO/DPO70000 系列高性能混合信号示波器

MSO/DPO70000 系列示波器提供优异的信号采集性能和分析功能。通过业内最高的波形捕获能力发现真实信号，捕获更多信号细节。工具套件的设计能自动执行高速串行数据信号的设置、采集和分析，加快设计和一致性测试。

· 最高 33 GHz 和 100 GS/s

· 低于 9ps 上升时间

· 低于 0.50% 垂直噪声，≥5.5 有效位

· 16 个逻辑通道，80 皮秒的时基分辨率（仅适用于 MSO 型号）

· 超过 30 个可定制的应用特定软件分析包

MSO/DPO70000系列示波器 快速选型：

MSO/DPO70000 系列示波器选型表

DSA8300 数字采样示波器

—— 为高速检定测试提供最优秀的信号保真度

DSA8300系列示波器提供最优信号保真

DSA8300 系列提供了小于 100 fs 的本底抖动，可以实现异常准确的器件检定，全面支持光通信标准、时域反射和 S 参数。DSA8300 数字采样示波器为 155 Mb/s 至 100Gb/s 及更高速率的数据通信提供了完整的高速物理层测试平台。

DSA8300 系列示波器功能及优势：

另外，泰克针对PAM-4标准串行数据提供整体链路的相关测量工具，包括对PAM-4发射机分析软件，及适用于DSA8300 的 80SJARB 80SJNB 抖动、噪声、BER 分析软件产品，最新版80SJNB， PAM4支持全面分析多电平信令，包括脉冲幅度调制（PAM-4）编码数据。

泰克针对PAM-4信号提供完整链路测试分析工具

泰克PAM4发射机测试软件提供自动PAM4测量、抖动和线性度分析、相关波形分析、上升/下降时间分析、通道嵌入及反嵌（SDLA Visualizer选项SDLA64）、应用均衡、测试配置及调试保存等主要功能。

泰克PAM4链路分析软件功能、特点

目前，泰克共有三种软件解决方案为高速串行数据链路测量和分析。80SJARB是一种基本抖动测量工具，能够测量任何波形上的抖动，包括任意波形和超长码型波形。80SJNB Essentials（80SJNB）可以全面分析抖动、噪声和BER，分解各项成分，清楚地了解信号的问题和裕量。 80SJNB Advanced （80SJNB02）在80SJNB Essentials中增加了串行数据链路分析可视化器（SDLA）功能，包括测试夹具反嵌、通道仿真、FFE/DFE均衡和预加重/去加重。 最新版80SJNB， PAM4支持全面分析多电平信令，包括脉冲幅度调制（PAM-4）编码数据。

80SJARB波形抖动测量工具

是德科技（Keysight）用于执行32Gbaud高速率 PAM-4 设计与测试

是德科技提供全套 PAM-4 解决方案，用于执行 32 Gbaud 和更高速率的仿真、输入和输出设计表征。

越来越多的客户要求数据中心提供更大的网络带宽。为满足这种不断增长的需求，新一代解决方案将提供 400 Gb/s（又称为 400G）链路。支持 400G 实施的技术包括应用多级信令制式，例如脉冲幅度调制（PAM-N）。不过，从不归零（NRZ）到 PAM-4 的革命性转变也会给设计、测量和测试工作带来新的挑战。

是德科技PAM-4 相关产品及解决方案：

是德PAM-4为用户提供多种仿真、发射和接收硬件示波器系列，及其相关的PAM-4测量分析应用软件、工具。如支持 PAM-4 和 NRZ 信号，高达 64 GBaud 的数据速率，覆盖 400 GbE 标准的所有特性的 M8040A 比特误码率测试仪，用于以太网和 OIF-CEI 的 PAM-4 测量应用软件 N8836A，帮助工程师应用 Keysight 86100D DCA-X 宽带宽示波器平台完成电和光脉冲幅度调制（PAM-4）信号分析的 86100D-9FP 软件。

是德科技PAM-4 测量与设计解决方案示例

M8040A 64 GBaud 高性能比特误码率测试仪

M8040A 比特误码率测试仪

主要特性与技术指标：

· 码型发生器和分析仪的数据速率从 2 至 32 GBaud 直到 64 GBaud

· 可从用户界面选择 PAM-4 和 NRZ

· 内置 4 分接去加重

· 综合和校准的抖动注入：RJ、PJ1、PJ2、SJ、BUJ 和时钟/2 抖动

· 每个模块有两个码型发生器通道，用于仿真干扰源通道

· 码型发生器使用远程探头前端，缩短与被测器件的连接距离

· 真正的实时 PAM-4 误码检测，实现低比特误码率

· 所有选件和模块均可升级

描述：

Keysight M8040A 是一款高度综合的比特误码率测试仪（BERT），可用于物理层表征和一致性测试。借助对 PAM-4 和 NRZ 信号的支持，以及高达 64 GBaud（相当于 128 Gbit/s）的数据速率，它适用于全部 200 和 400 GbE 标准。

M8040A BERT 具备真正的误码分析功能，能够提供精确且可重复的测量结果，从而优化 400GbE 器件的性能裕量。

应用：

M8040A 以研发和测试工程师为设计对象，帮助他们表征芯片、器件、收发信机模块和子组件、电路板以及系统。这些被测器件和系统主要在数据中心和通信行业中使用，具有串行 I/O 端口，其符号率高达 32 GBaud 和 64 GBaud。

许多流行的互连标准使用了 PAM-4 和 NRZ 数据格式。M8040A 可对这些标准进行接收机（输入）测试，如下所示：400 GbE、50/100/200 GbE、OIF CEI-56G 和 CEI-112G、64G/112G 光纤通道、Infiniband-HDR，以及芯片间、芯片与模块、背板、中继器和有源光纤电缆的专有接口。

M8040A 64 GBaud BERT 的码型发生器提供了干净的 29 GBaud PAM-4 输出信号。

N8836A ——用于实时示波器的以太网和 OIF-CEI PAM-4 测量应用软件

N8836A 实时示波器以太网及OIF-CEI PAM-4 测量

主要特性与技术指标：

全面的测量和调试解决方案

· 按照 OIF-CEI 4.0 和 IEEE 400G（802.3bs）标准的草案文档执行 PAM-4 测量

· 执行超过 25 项测试

· 基于电平（噪声、线性度）、基于眼图（EW6、EH6）、抖动和回波损耗测试

灵活性和可扩展性

· 在 Keysight Z 系列、V 系列、X 系列、S 系列和 90000A 系列实时示波器上运行

· 用于多通道测试的可选开关矩阵支持

· 自动生成 HTML 报告

· 根据一致性限制（规范草案文档中的建议）或定制限制来测试全部参数或选定参数

兼容性

· S 系列、90000A、V 系列、90000 X 和 Z 系列实时示波器