许可:关于测试高速以太网接口的讨论

本篇文章3324字，读完约8分钟

许可:关于测试高速以太网接口的讨论 2017年8月22日，在云计算发展与政策论坛和数据中心联盟的指导下，由开放数据中心委员会主办，由百度、腾讯、阿里巴巴、中国电信、中国移动、中国信息与通信研究院和英特尔主办的2017年ODCC开放数据中心峰会在北京隆重举行。在下午的纺织测试分论坛上，华为网络产品线系统测试高级工程师就测试和讨论高速以太网接口问题做了发言。 2017年8月22日，开放委员会在北京举办了由百度、腾讯、阿里巴巴、中国电信、中国移动、中国信息与通信研究院和英特尔主办的“2017 ODCC开放数据中心峰会”。在下午的纺织测试分论坛上，华为网络产品线系统测试高级工程师就测试和讨论高速以太网接口问题做了发言。

许可:大家下午好。华为有很多测试经验。今天的机会非常难得。我从实验室出来。今天出差之前，我还在实验室和同事们一起测试100克端口。我很高兴有这个平台来分享我浅薄的知识和经验。题目有点大，讨论了高速以太网接口的测试，我的切入点比较小，大家比较容易理解。如果这个范围几天几夜都无法覆盖，我们将只看一看当前的测试如何解决实际网络的问题。它分为三个部分，包括以太网端口测试的概况、常用的测试方法和面临的挑战。

以太网端口发展至今才30年，但发展速度非常快。它最典型的特点是非常高的速度和越来越多的类型。最早的10米，到现在将大规模应用200克，400克的速度。10M的最早速度是双绞线。在100G阶段，它的接口非常丰富，有电信号、通过背板的信号、双绞线和各种灯，特别是有许多标准。高速以太网接口，有一个问题是如何定义高速？想象通用电气在1000万年前是不可能的。通用当时正处于高速发展阶段。现在通用电气根本没有高速发展。今天我们谈论的是400克，400克以后。当1T商用时，400G也可能不是高速。我明白高速指的是媒介。当传输速率达到介质的物理极限时，这个速率就是高速。

双绞线电缆接口是最早的以太网接口。到目前为止，随着25G和40G标准的发布以及物联网行业中2.5G和5G端口的出现，2.5G和5G通常更适合与POE一起使用。铜缆广泛用于数据中心，如机架内的互连。多年来，铜缆测试方法没有多大变化。发送端的指示器测试、接收端的抖动测试、接收端的抖动测试等。极限测试也是常用的。例如，规格是支持5米，但我们实际上必须测量7米甚至10米。很难看出达到了什么样的极限。光信号分为单模和多模。单模主要应用于长距离。100克之前的测试方法基本相同。100克的最早时间是10克。现在，更多的是4.25克。测试方法变化很小。在100G，出现了许多实现，不仅是光的传输，还有许多类型，所有这些都可以实现100G互连。例如，QSFP28、CFP等。200克和400克信号发生了巨大的变化。PAM4信号的应用给整个行业带来了巨大的挑战。从连接器到印刷电路板，到测试仪器，最基本的芯片要求都非常高。有新的测量信号的标准，如TDECQ，一些新的测试模式用于测试这些指标。由于PAM4本身的特点，对CDR会有更高的要求。这里的CDR是测试网络的CDR。如果CDR不好，将对我们的测试结果产生很大影响，使我们无法真正看到设备发出的信号。

谈到目前的测试方法，这是我个人的总结。这些内容已经包含在ODCC发布的标准中，这是一件非常好的事情。这个简单的网络是我们数据中心最小单元的互连。主机可以是服务器的交换机或网卡。模块用于通过光信号互连。从灰箱的角度来看，测试可以分为三个部分。兼容性测试包括物理层测试、第2层和第3层测试以及更高层测试。这里的兼容性测试包括端到端主机到主机和主机到模块。它还包括一致性测试，即不同制造商和批次的产品之间的互连。二是性能测试，如线速测试和高速纠错功能测试。可靠性测试，如高低温运行/启动、反复插拔/通电/断电。可靠性测试极其苛刻，例如，我们通常的设备在0-40摄氏度下工作，但事实上我们对零下5度和零下55度，甚至更宽的温度范围都有透彻的了解。这种情况对于整个系统的散热和硬件中的时钟电源都非常严重。当然，我们喜欢激发深层次的问题，概率问题，什么是概率问题？也许每十年在线一次，这个问题将在三天后在我们的实验室被提出。

让我们举一个实际测试的例子。或者只是网络。有两种信号:光信号和电信号。所有输出信号需要测试指标，输入信号需要测试压力和公差。你为什么要这么做？该测试步骤确保上述测试能够顺利进行。如果输出信号不符合要求，其他人无法接受，也无法识别您的信号，那么您为什么要进行以下兼容性测试？以主机测试为例。有两步。第一个是校准。我们需要一个串扰信号应用到被测设备的接收端。测试时，我们应该模拟真实情况。实验室环境不同于网络环境是不可接受的。HCB和MCB是以太网测试中非常著名的夹具。两种夹具都用于网卡、交换机或模块。作为主机合规委员会的HCB负责主机高速串行电信号，而MCB负责模块的串行信号。测试组网时，我们将刚才校准的信号加到被测设备的接收端，然后在发送端测量信号。

模块测试与此类似。最大的区别是模块测试需要一个辅助设备。为什么它需要一个辅助装置？因为模块模块不能主动发出信号，这需要我们使用辅助设备向其发送光信号，并且模块将光信号转换成电信号。对光信号会有一些要求，例如预期发射什么样的代码类型，速率是多少，等等。这两页很容易在几个框架中画在一起，但是我花了两个月的时间来实际测试所有的东西。为什么？由于速度已经达到一定的阶段，我们的测试网络的每个细节都要求非常高。形状记忆合金是一个3.5毫米规格，带宽远远不够，它不够达到后方2.92毫米。我们需要使用一个2.4毫米规格。测试中将添加一条电缆。这根电缆有损耗。我测量的信号是衰减信号。它是如何工作的？如何消除损失的影响通常是去嵌入。去嵌入后，信噪比变得很差，你看到的不是真实的信号。因此，从测试设计到测试执行需要很多时间。

谈谈常用的误码率测试。这是以太网接口的常见测试方法，现在也在使用。置信度为99.99999%，误码率为10 -12。测试误码率需要多长时间？通用是16118秒，大约4.5小时，两部电影。对通用电气来说，这已经相当苛刻了，100克161秒，400克40秒，这远远不够。我们ODCC在测试标准中有很多可靠性测试。我们可以在高温和低温下测试。只有在任何温度下长时间运行零错误代码，我们才能满足客户的要求。我们零错误代码的目标应该由所有的测试来保证，而不是简单地堆积数值。10的12次方可以吗？用户不接受它。我们一起想办法。我还没有想到一个好方法。进行更多的测试，获取更多的样本，并花更长的时间来确保我们的设备将在线。

这些都是挑战。我简要截取了一些行业估计，主要是数据中心使用的400克。橙色是标准的研究阶段，灰色将铸造一些测试芯片，黄色是第一个被集成到系统中进行测试和广泛部署的样品。到2017年Q2，现在是第三季度。整个行业相对稳定。实验室里的许多设备都经过了测试。今天上午的主要会议中提到的人工智能和虚拟现实的应用实际上是基于这些高速互联。400克在实际贴面中的位置是什么？这是交换机的架构。这很简单。左边是交换网板，中间是背板。现在他们中的许多人没有背板。前面是线路卡。这些信号的实际应用将带来许多考验。一个系统看起来很容易设计，但是经过我们的测试，据说它可以在当前的网络上使用，但是有许多挑战。PAM4测试方法有4个等级，所有的眼睛都是三只眼。许多层次，许多边缘和许多交叉点。还有很多眼睛。这些要求更好的信噪比，更复杂，并要求更高的预加重和均衡技术。信号本身的特性也带来了自然的DDJ。如何区分真正的DDJ和编码方法带来的DDJ？此外，光学设备的特性使得眼睛不是面向它们，而是倾斜的。这样的信号对我们的测试来说非常麻烦。

另一个麻烦的事情是有越来越多的标准。IEEE和OIF，以及由许多制造商自己组成的MSA、25G和50G联盟，将最终影响到我们的客户，例如BAT，它需要更多的测试来确保可靠的互连。如何解决这些问题？这也是我理解的ODCC的重要意义。我们应该汇聚行业力量，用开放的心态和开放的技术，共同构建数据中心的行业生态。谢谢你。