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自动化分析高性能计算电缆的射频测量数据

Rupert Dance, Software Forge


高通量、低延迟的无源铜缆和有源光缆在高性能计算中发挥着至关重要的作用,为高性能计算集群中的数十个、数百个甚至数千个节点提供互连。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,制造商设计的电缆满足InfiniBand发布的协议和物理层规范®贸易协会。

半年一次的InfiniBand Plugfest活动为电缆制造商提供了一个测试其产品是否符合规格的机会。下载188bet金宝搏直到最近,处理和分析这些测试产生的所有RF数据都是费时费力的,制造商经常需要等待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。我们使用了s参数遵从工具,这是我在MATLAB中开发的®和RF工具箱™,由MathWorks顾问协助。S-Parameter Compliance Tool自动化了许多手动处理步骤,计算分贝损失和其他性能指标,并在Microsoft中生成综合报告®Excel®我估计,如果没有MATLAB和RF工具箱提供的内置功能,开发时间将会延长5到10倍。

图1所示。s参数遵从工具界面。

图1所示。s参数遵从工具界面。

处理上百倍增长的测试数据

在过去,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。该代码旨在测试QSFP电缆的单通道,但有时难以处理来自plugfest期间测试的数百根电缆的数据集。用这段代码分析测量数据需要几个手动步骤。因此,对单个Plugfest事件的结果进行后处理可能需要1-2个月。

在最近的InfiniBand Plugfest事件中测试的电缆由8个通道组成,每个方向4个,将数据文件的大小增加了100倍以上。32端口Keysight矢量网络分析仪(VNA)测试每根电缆,以2600个频率检查32个端口之间的相互作用,并产生一个32 x 32 x 2600结果的矩阵。一个典型的测试产生大约150mb的数据,而单车道测试产生1.5 MB的数据。

我的目标是开发一个应用程序,它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。

来跟上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,虽然我曾经使用过物理层计算机网络,但我必须学习大量关于RF测量数据的工作。我考虑了几种方法,包括尝试使用Excel来执行分析,但出于三个原因,我决定用MATLAB编写新的应用程序。首先,一些IBTA规范限制是使用MATLAB编写的表达式定义的,因此我能够将这些限制纳入新应用程序。其次,MATLAB和RF工具箱具有内置功能,可以极大地简化开发。第三,MATLAB被整个行业的工程师广泛使用,包括研究网络规范的小组。

我完成了为期三天的MathWorks培训课程“MATLAB Fundamentals”,通过算例学习MATLAB基础知识。对于在MATLAB中操作RF数据的具体细节,我与MathWorks工程师合作,他提供现场培训和远程后续支持。金宝app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无法解决的问题。

导入和处理数据

第一步是从Vector Network Analyzer生成的每个s32p文件中导入大约150 MB的数据。RF工具箱可以很容易地将数据直接导入MATLAB环境。我使用RF工具箱函数将数据转换为不同的格式。例如,我用过s2sdd而且s2scc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,就可以简单地编写MATLAB函数来计算ib规范中引用的每个频率的分贝损失。

格式化和可视化结果

在数据处理之后,应用程序将创建一个格式化的Excel文件,详细列出所有测试结果(图2)。我选择在Excel中输出结果,以便经理和工程师可以轻松地查看他们最感兴趣的数据,从高级的通过-失败结果到低级的特定于车道的详细信息。电子表格提供了分贝损失结果和其他指标,包括最接近超出规格的频率以及每个测量值与相关规格线之间的差异。如果电缆没有通过测试,电子表格将突出显示涉及的特定s参数。然后,工程师可以直接转到相关的图表,查看测量结果超过限制的程度。

图2。显示有源光缆测试结果的Excel电子表格。

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JPEG和MATLAB图形文件格式的数十个图形(图3)。工程师可以使用MATLAB放大图文件版本的任何部分,以详细查看它。

图3。通过测试的有源光缆和在单通道上失败的有源光缆的分贝损失作为频率的函数图。

图3。通过测试的有源光缆(上)和在单车道上失败的有源光缆(下)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极限。

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同一天对其产品进行调整,然后重新测试电缆,以查看更改的效果。下载188bet金宝搏

独立应用程序和其他增强功能

当我们在实际的Plugfest活动中试用S-Parameter Compliance Tool时,它被证明能够处理所有RF测量测试数据。从那以后,我做了一些改进,包括增加对IEEE首创的通道运营边际(COM)测试方法的支持。金宝app我还添加了一个命令行界面,使应用程序更容易用于批处理。

我现在准备使用MATLAB编译器™来打包和加密MATLAB代码,以便将其作为一个独立的软件包发布,即使工程师没有安装MATLAB也可以运行该软件包。

发布日期2017 - 93175v00

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