AWG和BERT常见问题解答

作为两款信号源

AWG 和 BERT

一直在高速电气和光信号测试中

发挥着重要的作用！

随着信号的速率越来越高，调制格式越来越复杂，对测试仪器的性能要求也越来越高。是德科技也一直在推出业界领先的高带宽、高采样率的AWG和高性能的BERT。

今天这篇文章，小K总结了一些客户对于AWG 和BERT 常见的问题，还有一些关于数据中心大家关心的功耗墙和交换机等问题。

本文涉及的三款产品为

是德科技高性能系列

AWG M8199A /M8199B

和 BERT M8050A

观看视频了解更多产品特征和主要应用!

本期解答嘉宾

张晓

是德科技

资深技术解决方案工程师

个人简介：毕业于郑州大学并取得电气工程及自动化硕士学位。2016年加入是德科技，主要负责高速数字产品的技术支持工作，拥有超过10年研发和测试经验，主要涉及高速数字接口，信号完整性等高速数字系统的测试，应用与研究。

顾磊

是德科技

光通信解决方案工程师

个人简介：2008年毕业于西安理工大学。曾在半导体芯片公司担任封装测试工程师。2012年起加入高意（II-VI），有十余年的光学测试相关经验。对有源、无源光器件测试以及产线自动化有深厚的积累。2022年起加入是德科技，担任光学解决方案工程师。

Q&A 环节

1. AWG带宽和输出信号波特率有什么区别？为什么80G模拟带宽能产生160G的信号？

张晓答：

这个一个很好的问题，这其实就涉及到理论，AWG最核心的是DAC，第一个核心指标是采样率，决定了可以输出多高速率的信号；第二个核心指标是带宽，决定了可以输出多快上升时间的信号，它们可以类比实时示波器的指标的。实时示波器正好和它反过来啊，是一个AD, 它也是采样率和带宽，采样率要求是带宽的2.5倍以上。带宽指的是可以输出信号的最高的上升时间。比如生成一个快沿信号，这个信号的上升时间不可能为0，如果为0，带宽就无穷大了，那么信号是多少ps，就是由带宽来决定的。那波特率是什么呢？它可以描述信号的一个最高频率。一般就等于采样率，如果AWG的采样率是10GSa/s, 我们当然可以输出一个10GBaud的信号，但信号的质量就是由它的带宽所决定的。这就是AWG 这个带宽和采样率的关系。再教你一个小的技巧，我们的AWG, 你需要用什么样的波特率信号，就输出同样的采样率就行。输出160G的信号，用160GSa/s 采样率输出就可以了。那只是这个信号的上升时间是由你用的AWG 的带宽所决定的。

以上就是我对AWG 的带宽和采样率的一个简单的解释。

顾磊补充答：

当你的采样率和输出波特率相等时，其实会得到一个理想的信号，前提是这个传输线得非常短，不需要做什么补偿。如果说你的传输线比较长，在接收端看到的信号质量会比较差。这种情况就需要用到AWG 里面的均衡能力或者说预加重能力，它都会占用一定的采样率，这就是为什么我推荐用128G Sa/s的采样率 去产生100G波特率多一点的信号的原因。我就稍微在这点上做一些补充。

2. M8199A 和M8199B 有什么区别，各有什么优势？

顾磊答：

首先，能了解这两款产品，看来对我们公司还是很了解的啊。其实M8199A是M8199B 的前面一个版本。M8199A 刚开始采样率是128GSa/s, 65GHz的带宽，只能产生100G 稍多一点点的波特率的信号，那么之后，我们对M8199A进行了升级，加了一块叫做交织器的板卡，它将两路M8199A的通道合成了一路，这样它的采样率直接翻倍，就可以产生单波200G 的信号了。M8199B呢，在交织器后面，我们还加了放大电路，并集成到了模块内部，这样可以使得输出电压比以前大的多，且带宽也做了提升。所以从信号质量来说，M8199B 产生的信号会比M8199A优异。另外，我们的M8199B 是一个高性能的传输，所以它的前面板是1mm 的连接头，M8199A 依然是1.85mm的连接头。所以在信号速率达到160G波特率以上时候，我们更推荐M8199B。

3. 国内现有的采样测90GHz以上的设备是否已经普及？

张晓答：

对于采样示波器来讲，从安捷伦时代开始，就是行业的一个标杆，对于Tx 测试，基本上都是用采样示波器。如果是信号到了90GHz及以上这个速率，这个仪表就是必备了。

4. M8050A最高能产生多少G波特率的信号？

顾磊答：

最高到120GBd。

5. M8199B最高采样率是多少，模拟带宽是多少？

张晓答：

M8199B 任意波形发生器的最高采样率为256GSs/s, 80GHz的模拟带宽，在最高速率输出时候，信号幅度可以达到3V。可能我把这些指标一放，你就知道AWG 是做什么的了，它可以说是为高速光通讯芯片、驱动芯片、DSP芯片量身定制的一款仪器。

它的高性能，使它不仅能产生单波200G的信号，甚至可以产生160Gbaud的信号。另外在2024年OFC 展会上，单波400G的研究用的就是是德科技这款M8199B。它还被用于1.6T 单载波相干光的研究中。

6. M8050A与哪种类型的示波器组合可以测试误码率？

张晓答：

目前我们M8050A 中的PG M8042A 可以产生120GBaud 信号。配套的ED 是做到了64GBaud。对于64GBaud以上的误码比较，我们目前的方案是基于实时示波器。因为对于这么高速率的信号，它的原始误码率已经不需要做到10-12 次方，如果你对规范理解的话，从802.3bj开始，我们只需要测到10-5或者-6 就可以了。我们的UXR-B 系列示波器，标配存储200Mbps，选配可以到2Gbps，所以理论上我们可以直接给出10-8 -9的误码率，所以我们推荐的方案呢，测试224Gbps信号的误码率，可以使用80GHz带宽的UXR实时示波器做为接收机。测试112Gbps信号的误码率，可以直接使用M8050A上集成的Error Detector模块做为接收机。

7. 同属于信号源，AWG与BERT有什么区别？

顾磊答：

误码仪（BERT）是依靠硬件的移位寄存器来产生高速电信号，而任意波形发生器(AWG)是依靠高速的DAC来播放存储在内存空间中的文件来产生高速电信号。它们各有优势，譬如第一，M8050A 可以产生长码型，譬如PRBS 31, M8199B 受限于1M 的内存，最多只能产生长度等于PRBS 16 伪随机码的信号。第二，M8050A PG端的编码格式有NRZPAM 4 PAM6PAM8, M8199B 还能生成PAM15 PAM16等，还能产生16QAM 64QAM 这样的IQ 的电调试信号。第三，M8050A PG端是7阶的Tap 均衡，而M8199B 由于是模拟的方式产生的电信号，它甚至可以做到几十阶的tap 均衡，这对于芯片的研发客户是非常有利的。因此，目前的情况是，研发型的客户更偏爱M8199B，生产型的客户更偏爱M8050A。

张晓补充答：

AWG 和BERT 都属于信号源范畴。BERT的全称是误码比特率测试仪，它的理论是比较简单的，主要包括码型产生和码型比较，先产生一个码型，通过码型比较，接收码型，去测试它的误码率。所以BERT 产生的基本都是数字信号，随着技术的发展，以前光这边主要是OOK的调制，电的是NRZ的码型，到32G PCIe 5.0 以后，基本大家都采用了PAM4的信号，譬如PCIe 6.0 以太网802.3bs 以及224G，这部分都是用BERT来产生的。那AWG 和BERT最大的区别是什么呢？AWG 只有PG, 也就是码型产生单元，如果你需要测试误码率，你的芯片里需要有ED。AWG 就是一个高性能DA，外加一些外围的放大电路、滤波电路、调节电路等。一句话，它可以产生它性能以内任意波形。它还能产生BERT所不能产生的一些码型，譬如产生有幅度和相位的相干光的波形。QPSK,QAM16 QAM32 QAM 64。脉冲，调制脉冲，只要你能在Matlab 中编出来的码型，只要采样率带宽满足，就能在AWG中实现。所以AWG是一个多才多艺的仪表。当然它也有缺陷，受制与存储深度，码型长度不能这么深。不过这个问题，我们已经解决，我们推出了我们深存储版本的AWG M8198A 。另外由于原理架构不同，AWG  导入一个波形可能需要几分钟，BERT 只需要10几秒，所以芯片用户会有一些权衡。总结一下，在光通信领域，AWG 和BERT 都有广泛的应用。

8. 目前交换机芯片速率做到了多少T?

顾磊答：

目前交换机速率，25.6T 已经是大规模商用的一个交换机速率，一些头部厂商在51.2T有了一些样机，未进入量产阶段。目前有的厂家采用LPO的形式，有些是用传统的带DSP的可插拔光模块，甚至我看到有些厂家已经在51.2T 交换机上用上了CPO 和NPO 技术。所以，目前市场上51.2T 交换机还处于一个小批量样机的阶段，而102.4T 的交换机还没有做出来，这个前提条件你的SerDes 速率得达到200G，然后你用512 lane，200G乘以512等于102.4T。

以上就是关于交换机速率发展的一些回答。

9. 我们有哪些手段来应对功耗墙问题？

顾磊答：

功耗墙的问题，是在做51.2T 交换机时发现的。它的功耗密度过大，你想一个51.2T的交换机，它的前面板上要插多少400G 或者800G的光模块，那么每一个光模块（指非LPO光模块）里面，它里面都有1个DSP芯片，占了50%的功耗，会产生非常大的热量。·目前交换机上的风冷技术，要把热量完全排除到机箱外面保证核心芯片的安全，光芯片对于温度非常敏感，为了不让电芯片的热量影响到光芯片，我们需要把光模块的热量及时排出去。现在光模块的尺寸非常小，就拿800G 光模块的OSFP 或者QDD封装来说，尺寸小通道多，全部集成在一块PCB上。有一个细节啊，现在交换机上的风扇功耗比起6.4T 的交换机已经提升了11倍，对于这些提升的能耗，我们为了节约能耗，考虑采用液冷的技术，会更有效率把热量从光模块导出到数据中心，然后呢，我们再把数据中心建在海底下或者高纬度寒冷地区，来进一步节省能耗。

还有前面提到的SerDes芯片的功耗啊，也是提升了25倍，这个功耗想要减少，目前行之有效的方法，一是去掉SerDes芯片，采用LPO或者NPO方案，另一种就是减小线程，不仅能提高带宽，还能节省功耗，所以线程从最开始的28nm，14nm，到现在7nm 5nm 甚至3nm。

以上就是我对于应对功耗墙的一些见解。

如果你有兴趣，可以观看 高性能误码仪——解码下一代数据中心 的网络研讨会 的回放，一起探索是德科技高性能AWG 和BERT 在AI 时代下如何推动电气以及光通信技术的发展，获取更多关于数据中心、光通信、以太网技术的洞察！

关于是德科技

是德科技（NYSE：KEYS）启迪并赋能创新者，助力他们将改变世界的技术带入生活。作为一家标准普尔 500 指数公司，我们提供先进的设计、仿真和测试解决方案，旨在帮助工程师在整个产品生命周期中更快地完成开发和部署，同时控制好风险。我们的客户遍及全球通信、工业自动化、航空航天与国防、汽车、半导体和通用电子等市场。我们与客户携手，加速创新，创造一个安全互联的世界。