用于高性能计算电缆的RF测量数据自动化分析

作者:Rupert Dance, Software Forge


高吞吐量、低延迟的无源铜线和有源光缆在高性能计算中发挥着至关重要的作用,提供了一个高性能计算集群中数十个、数百个甚至数千个节点的互联。为了确保数据挖掘、电子设计自动化、流体动力学和天气分析等应用程序的高性能消息传递,制造商设计他们的电缆以满足InfiniBand发布的协议和物理层规范®贸易协会。

每半年一次的InfiniBand插件节活动给电缆制造商一个机会来测试他们的产品是否符合规格。s manbetx 845直到最近,处理和分析这些测试产生的所有RF数据都是耗时费力的,制造商往往要等上几个月才能得到结果。

然而,在最近的Plugfest中,我们在几分钟内就提供了测试结果。我们使用我在MATLAB中开发的s参数遵从工具来做这件事®和RF工具箱™,由MathWorks顾问协助。S-Parameter Compliance Tool自动执行许多手动处理步骤,计算分贝损失和其他性能指标,并在Microsoft中生成一个全面的报告®Excel®我估计,如果没有MATLAB和RF Toolbox提供的内置功能,开发时间将会延长5到10倍。

图1所示。S-Parameter Compliance Tool界面。

处理百倍增加的测试数据大小

过去,来自InfiniBand Plugfest事件的测量数据是使用10年前由新罕布什尔大学互操作性实验室的工程师编写的MATLAB代码进行分析的。该代码设计用于测试单一通道的QSFP电缆,但有时很难处理插头节期间测试的数百条电缆的数据集。使用此代码分析测量数据需要几个手动步骤。因此,可能需要1-2个月的时间来处理单个Plugfest事件的结果。

在最近的InfiniBand Plugfest事件中测试的电缆包含8个通道,每个方向4个,增加了超过100倍的数据文件大小。32端口的Keysight矢量网络分析仪(VNA)对每根电缆进行测试,检查32个端口在2600频率下的相互作用,产生32 × 32 × 2600的结果矩阵。一个典型的测试生成大约150mb的数据,而单线测试生成1.5 MB的数据。

我的目标是开发一个应用程序,不仅可以处理这些更大更复杂的数据集,而且还可以在制造商参加活动时向他们提供测试结果。

MATLAB的速度

作为一名软件工程师,我有丰富的编程经验,但没有MATLAB的经验,而当我从事物理层计算机网络工作时,有很多关于射频测量数据的工作我需要学习。我考虑了几种方法,包括尝试使用Excel执行分析,但出于三个原因决定用MATLAB编写新的应用程序。首先,一些IBTA规范限制是用MATLAB编写的表达式定义的,所以我能够将这些限制合并到新的应用程序中。其次,MATLAB和RF Toolbox有内置的功能,这将大大简化开发。第三,MATLAB被整个行业的工程师广泛使用,包括从事网络规范工作的小组。

我完成了为期三天的MathWorks培训课程“MATLAB基础”,在该课程中,我通过实例学习MATLAB基础。对于在MATLAB中操作射频数据的细节,我与MathWorks的工程师一起工作,他提供了现场培训和远程后续支持。万博1manbetx培训大大缩短了我的学习曲线,使我能够开发一个功能齐全的应用程序,便于其他工程师使用。

使用MATLAB的决定被证明是一个很好的决定——我从来没有遇到过MATLAB不能解决的问题。

导入和处理数据

第一步是从矢量网络分析器生成的每个s32p文件中导入大约150mb的数据。RF工具箱使它很容易导入数据直接到MATLAB环境。我使用RF Toolbox函数将数据转换成不同的格式。例如,我用s2sdds2scc将单端s参数分别转换为差分模s参数和共模s参数。

一旦我从文件中提取了s参数,就可以直接编写MATLAB函数来计算InfiniBand规范中引用的每个频率的分贝损失。

格式化和可视化结果

数据处理后,应用程序创建一个格式化的Excel文件,详细说明所有测试结果(图2)。我选择在Excel中输出结果,以便管理人员和工程师可以轻松地看到他们最感兴趣的数据,从高级的、通过-失败的结果到低级的、特定于通道的详细信息。电子表格提供分贝损失结果和其他指标,包括最接近超标的频率,以及每个测量值与相关规格线之间的差异。如果一根电缆没有通过测试,电子表格将突出显示所涉及的特定s参数。然后工程师可以直接查看相关图表,看看测量结果超出了多少限制。

图2。显示有源光缆测试结果的Excel电子表格。

该应用程序生成了几十个JPEG和MATLAB图文件格式(图3)。工程师可以使用MATLAB放大图文件版本的任何部分,以查看它的细节。

图3。通过测试的八车道有源光缆(顶部)和在单车道上失败的光缆(底部)的分贝损失作为频率的函数图。蓝线表示规范中定义的可接受限度。

最重要的是,该应用程序在几分钟内生成结果,使工程师能够立即分析结果。有源光缆制造商可能会在当天对其产品进行调整,然后重新测试光缆,以了解其变化的影响。s manbetx 845

独立应用程序和其他增强

当我们在一个实际的Plugfest活动中尝试S-Parameter Compliance Tool时,它被证明能够处理所有的RF测量测试数据。从那以后,我做了一些改进,包括添加对IEEE开创的渠道运营利润(COM)测试方法的支持。万博1manbetx我还添加了一个命令行界面,使应用程序更易于用于批处理。

我现在准备使用MATLAB编译器™打包和加密MATLAB代码,以便发布它作为一个独立的软件包,可以由工程师运行,即使他们没有安装MATLAB。

发布2017 - 93175v00

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