PCI Express 3.0 Testing Approaches for PHY and Protocol Layers
name title
Agenda
?
Introduction to PCI Express 3.0
– Trends and Challenges
?
Physical Layer Testing Overview
– – – Transmitter Design & Validation Transmitter Compliance Receiver & Summary of Tools for PCIe PHY Testing
?
Protocol
– – – ? Planning probe access Time to confidence Information density Applications
?
Summary
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2010-4-26
Tektronix Innovation Forum 2010
PCI Express 3.0 Technology Timeline
Today 2009
0.5 Release 0.7 Release 0.71 Release
2010
2011
2112
Base Spec
0.5 Release 0.7 Draft
CEM Spec
0.3 Release
Test Spec
Deployment Phase Integration Phase
– – Product Development PCI-SIG Tool Development
Silicon Phase
–
CEM Spec Development
Presentation Content based on .9 Base Specification Draft and .7 CEM Specification Draft
Tektronix Involved in PCIe EWG, CEM, and Serial Enabling Working Groups
3 2010-4-26 Tektronix Innovation Forum 2010
PCI Express 3.0
Trends and Implications
Industry/Technology Trends
? Data transfer rates continue to increase:
2.5
5
8 GT/s
? 128b/130b encoding ? Backwards interoperability ? Energy efficiency (Lower mW/Gb/s)
Implications
? Greater system complexity increases
the engineering challenge
? Higher data rate signals have less
margin – requires de-embedding
? Crosstalk, skew, noise and attenuation
more significant
? Link training and power management
continue to be the most difficult challenges
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High Speed Serial Test Challenges
Design Verification Compliance Test
Transaction Layer
System Integration
Digital Validation & Debug
Data Link Analysis
Digital validation & Debug
Data Link Layer
Logical Sub-block
Complete Validation, Debug, Compliance Solutions!! Receiver Test Simulation Signal Integrity
Eye and Jitter Analysis Characterization & Validation Direct Synthesis
Compliance Testing
Physical Layer
+ -
Electrical Sub-block
Serial Data Network & Link Analysis
Tx
+ + -
path
+ -
Rx
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Agenda
?
Introduction to PCI Express 3.0
– Trends and Challenges
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Physical Layer Testing Overview
– – – Transmitter Design & Validation Transmitter Compliance Receiver & Summary of Tools for PCIe PHY Testing
?
Protocol
– – – ? Planning probe access Time to confidence Information density Applications
?
Summary
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What’s New for PCI Express Gen 3.0
Double bandwidth (8GT/s with 128b/130b) while using traditional circuit board (FR-4) Requires de-embedding measurements to Tx pins, specifies breakout and replica channels. Large channel losses require Tx and Rx equalization
– Tx equalization- Defined pre-shoot and deemphasis Presets – Rx equalization– behavioral CTLE & DFE
New jitter separation algorithms
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Transmitter Design & Validation
PCI Express
PCIe 3.0 Base Spec Transmitter Voltage and Jitter Measurements
Base Spec Measurements defined at the pins of the transmitter New Jitter Measurements are defined for PCIe 3.0
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New PCIe 3.0 Jitter Measurements
Uncorrelated Total Jitter and Uncorrelated Deterministic Jitter
– Uncorrelated jitter is not mitigated by Tx or Rx equalization and represents timing margin that cannot be recovered with equalization. – Data Dependent Jitter is determined by averaging from a repeated compliance pattern – Uncorrelated Jitter derived after removing Data Dependent Jitter – Construct the bathtub curve in Q scale – Estimate Total Jitter with Q Scale extrapolation
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New PCIe 3.0 Jitter Measurements (cont’d)
Uncorrelated Total and Deterministic PWJ
– Long lossy channels cause single pulses to be attenuated – ISI contributions need to be removed to determine PWJ – Calculate the edge to edge Jitter – Construct the bathtub curve in Q scale – Estimate Total Jitter with Q Scale extrapolation
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Transmitter Characterization
? ? ?
Tx measurements referenced to pins but can only access TP1 Extract replica channel transfer function (S-Parameter) Acquire signals at TP1 then mathematically remove channel effects
Test Channel.s4p
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De-embedding
Removal of signal impairment caused by selected known part of the circuit. Measurement setup often known – i.e., a fixture.
When impacts does the test fixture add? What does the signal look like at the Tx, without the fixture?
+ + - - Fixt ure
Measured
De-embedded (calculated in oscilloscope from ‘Measure’ and from network parameters of fixture)… close to the ‘True’
True
Measure the Fixture (with TDR, VNA, etc) and and capture the network’s parameters (e.g. as a S parameter touchstone file)
?
In the oscilloscope Import the S parameter file, view the waveform as it was at the source.
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Probing and Signal Access
?
Typically used when a signal needs to be measured and no SMA or RF connector is available Debug
– – Require a quick way to check that signals are present Solder tips can be used for a more permanent connection for troubleshooting
?
?
Validation and Compliance Testing
– Chip to chip buses
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Tektronix’ Solutions for PCIe 3.0 Base Spec Testing
Available Today Channel Embedding / Deembedding support with (Serial Data Link Analysis) Software TX Voltage VTX-FS-NO-EQ and VTXRS-NO-EQ Measurements available today in DPOJET 20Ghz Real-Time Oscilloscope and Probes for Fifth Harmonic Capture
Tektronix DPOJET PCIe 3.0 SW
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Transmitter Compliance
PCI Express
CEM Specification Add-In Card Transmitter Testing
TX measurements based on one preset value (assumption is the best preset will be used for compliance) Measurements taken after RX Equalization using the Compliance Base Board Voltage Measurements on Both Transition and Non-Transition Bits at a BER of 10-6 Eye Width Measurements taken with a sample of at least 106 UI and Eye opening is computed at 10-6
Preset Number P4 P1 P0 P9 P8 P7 P5 P6 P3 P2 P10 preshoot (dB) 0.0 0.0 0.0 3.5 ±1 dB 3.5 ±1 dB 3.5 ±1 dB 1.9 ±1 dB 2.5 ±1 dB 0.0 0.0 0.0 de-emph (dB) 0.0 -3.5 ±1 dB -6.0 ±1.5 dB 0.0 -3.5 ±1 dB -6.0 ±1.5 dB 0.0 0.0 -2.5 ±1 dB -4.4 ±1.5 dB -9.5 ± 1.5 dB c-1 0.000 0.000 0.000 -0.166 -0.125 -0.100 -0.100 -0.125 0.000 0.000 0.000 c +1 0.000 -0.167 -0.250 0.000 -0.125 -0.200 0.000 0.000 -0.125 -0.200 -0.333 Va 1.000 1.000 1.000 0.668 0.750 0.800 0.800 0.750 1.000 1.000 1.000 Vb 1.000 0.668 0.500 0.668 0.500 0.400 0.800 0.750 0.750 0.600 0.333 Vc 1.000 0.668 0.500 1.000 0.750 0.600 1.000 1.000 0.750 0.600 0.333
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CEM Specification System Transmitter Testing
Same methodology as Add-In Card Testing, but uses the dual port method (clock and data) Measurements taken after RX Equalization using the Compliance Load Board Voltage Measurements on Both Transition and Non-Transition Bits at a BER of 10-6 Eye Width Measurements taken with a sample of at least 106 UI and Eye opening is computed at 10-6
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Receiver Equalization
PCIe Gen 3.0 uses Transmitter De-emphasis plus RX CTLE and Dfe What would the signal look like inside the receiver after equalization?
result after emulated channel
+ + - -
result after Equalization
Measured Eye out of Tx
Link analysis with Continuous Time Linear Equalizer (CTLE) or Decision Feedback (DFE) Equalizers Three DFE modes
Coefficients values adapted based on measured dataAuto adapt taps Coefficient values adapted based on existing tapsAdapt from current taps Do not adapt
Slicer controls and training sequence support
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Tektronix’ Solutions for PCIe 3.0 CEM Testing
Available Today Receiver Equalization support for CTLE and DFE with SDLA (Serial Data Link Analysis) Software Measurements available today in DPOJET
Tektronix DPOJET SW
PCI-SIG SigTest SW
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Ethernet信号测试方法 一、Ethernet物理层测试 1、简介 在PC和数据通信等领域中，以太网的应用非常广泛。以太网的技术从1990年10Base-T标准推出以来，发展非常迅速，目前普及的是基于双绞线介质的10兆/百兆/千兆以太网，同时10G以太网的技术也逐渐开始应用。 为了保证不同以太网设备间的互通性，就需要按照规范要求进行响应得一致性测试。测试所依据的标准主要是IEEE802.3和ANSI X3.263- 1995中的相应章节。根据不同的信号速率和上升时间，要求的示波器和探头的带宽也不一样。对于10Base-T/100Base-Tx/1000Base-T的测试需要1GHz带宽。对于10G以太网的测试，由于其标准非常多，如10GBase-CX、10GBase-T、10GBase-S等，有的是电接口，有的是光接口，不同接口的信号速率也不一样。10GBase-CX、XAUI、10GBase-T的测试至少需要8G带宽的实时示波器，10GBase-S等光接口的测试，根据不同速率则需要相应带宽的采样示波器。 要进行一致性测试，首先要保证的是测量的重复性，由于以太网信号的摆幅不大，如1000Base-T的信号幅度只有670~820mv，XAUI信号最小摆幅只有200mv，如果测量仪器噪声比较大，就会造成比较大的测量误差。
2、10M/100M/1000M以太网测试方法 对于10M/100M/1000M以太网的信号测试，可以选择Agilent 9000系列示波器，也可以选择90000系列示波器。 要进行Ethernet信号的测试，只有示波器是不够的，为了方便地进行以太网信号的分析，还需要有测试夹具和测试软件。测试夹具的目的是把以太网信号引出，提供一个标准的测试接口以方便测试，测试夹具的型号是N5395B。下图是夹具的图示。 在N5395B测试夹具上划分了不同的区域，可以分别进行10Base-T/100Base-Tx/1000Base-T的测量。另外还有专门区域可以连接网络分析仪进行回波损耗的测量。夹具附带的短电缆可以连接夹具和被测件，附带的小板用于回波损耗的测量时进行网络仪校准。 IEEE802.3规定了很多以太网信号的参数，对于10Base-T/100Base-Tx/1000Base-T的电气参数，可以分别参考IEEE802.3规范的14、25和40节。如果不借助相应的软件，要完全手动进行这些参数的测量是一件非常烦琐和耗时耗力的工作，为了便于用户完成以太网信号的测量，Agilent在8000/90000系列的Infiniium系列示波器上都提供了以太网的一致性测试软件N5392A。 下图是N5392A 以太网一致性测试软件提供的测试项目。
IEEE1588V2 PTP时钟同步方案介绍 一实现原理 1.1 PTP系统概述 PTP为Precise Time Protocol的简称，遵循IEEE 1588协议标准，1588协议是解决IP传输的基站之间同步问题的协议。以前的NODEB基站从GPS获取同步信号1PPS和时间信息TOD，为保证时间同步，每个NODEB都需要一个GPS。而1588协议提出通过PTP消息进行时钟信息的传递，NODEB接受到同样的时钟信息作为本NODEB的同步时间信息，从而实现整个系统时钟的同步。 如1.1，PTP系统的同步时钟系统。同一个通路上（Path A, Path B , Path C和PathD）获取相同的时钟信息，这样只需要边界时钟（NODEB13和NODEB14；NODEB13和NODEB15；）实现同步即可以实现系统时钟的同步。 图1.1 PTP同步时钟系统示意图 在PTP系统中分为主/从两种时钟提取的方式。当本NODEB为主时钟方式，需要有GPS，通过GPS获取TOD时间消息和1PPS同步信号。然后将TOD消息和1PPS封装在UDP数据包中通过以太网连路进行传输。当本NODEB为从时钟方式，需要从以太网接受的数据中，解析出该UDP数据包，获取时间信息和同步信息。 另外PTP系统之间的时间信息是通过MAC地址进行寻址传输的。 NodeB支持主从两种模式，选用SEMTECH的ACS9510时钟芯片，PTP系统的实现方式如图1.2。
图1.2 PTP系统的实现方式 1.2 PTP时钟提取模块框图 BBU1324A设备支持IEEE1588 PTP HOST&SLAVE的功能， BBU1327A设备支持IEEE1588 PTP SLAVE，都采用SEMTECH的ACS9510。ACS9510支持IEEE1588 V2.0协议，PTP时钟提取模块 的功能框图如图1.3。 图1.3 PTP时钟提取模块的功能框图 当PTP模块工作在slave模式时，时钟信息通过iub口接受到NP，NP根据MAC地址 进行转发，把包含时钟信息的数据通过MII接口转发给时钟提取芯片ACS9510，ACS9510
广东移动-上海贝尔 基于PTN网络的1588时间同步技术
上海贝尔股份有限公司 2010年11月
TD基站对于同步的要求和现状分析
All Rights Reserved ? Alcatel-Lucent 2008, XXXXX
TD基站频率和时间同步要求
对于TD-SCDMA同步性能的要求 TD-SCDMA 的同步需求由3GPP TR 25.836定义。TD-SCDMA基站需要的频率 精度为±50 ppb（0.05ppm)。 此外，还需要相邻基站间的相位同步，误差要求在3 μs 以内，即基站和RNC （或PGW)之间的相位误差应该不超过1.5 μs。
TD-SCDMA空口时间同步精度要求： ∣△T1＋ △T2＋ △T3 ∣<±1.5us
GPS
Master Clock
Iub Backhaul Node B
△T2
按照最坏情况，精度分配如下： ∣△T1∣< 200 ns ∣△T3∣1 BBU+1 RRU情况下为300ns，1 BBU+6 RRU情况下为500ns 因此要求∣△T2∣的范围：800~1000ns
△T1
△T3
△T1：时间源精度
△T2：回传网络偏差
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△T3：基站偏差
目前 GPS 定时存在问题及替代方案
目前基站通过GPS保证空口同步：
GPS
n n n
对基站安装提出一定的要求 基站成本 安全性问题
GPS替代方案：
n n n
单星方案 北斗 时间同步网 传输分配
Node B
Iub Backhaul
RNC
n
传输分配方案 (借助IEEE 1588)：
n n n
通过MSTP开销 通过MSTP净荷 通过PTN
All Rights Reserved ? Alcatel-Lucent 2008, XXXXX
以太网物理层信号测试与分析 1 物理层信号特点 以太网对应OSI七层模型的数据链路层和物理层，对应数据链路层的部分又分为逻辑链路控制子层(LLC)和介质访问控制子层(MAC)。MAC与物理层连接的接口称作介质无关接口（MII）。物理层与实际物理介质之间的接口称作介质相关接口（MDI）。在物理层中，又可以分为物理编码子层（PCS）、物理介质连接子层（PMA）、物理介质相关子层（PMD）。根据介质传输数据率的不同，以太网电接口可分为10Base-T，100Base-Tx和1000Base-T三种，分别对应10Mbps，100Mbps和1000Mbps三种速率级别。不仅是速率的差异，同时由于采用了不同的物理层编码规则而导致对应的测试和分析方案也全然不同，各有各的章法。下面先就这三种类型以太网的物理层编码规则做一分析。 1、1 10Base-T 编码方法 10M以太网物理层信号传输使用曼彻斯特编码方法，即“0”=由“+”跳变到“-”，“1”=由“-”跳变到“+”,因为不论是”0”或是”1”,都有跳变,所以总体来说,信号是DC平衡的, 并且接收端很容易就能从信号的跳变周期中恢复时钟进而恢复出数据逻辑。 图1 曼彻斯特编码规则 1、2100Base-Tx 编码方法 100Base-TX又称为快速以太网，因为通常100Base-TX的PMD是使用CAT5线传输，按TIA/EIA-586-A定义只能达到100MHz，而当PCS层将4Bit编译成5Bit时，使100Mb/s数据流变成125Mb/s数据流，所以100Base-TX同时采用了MLT-3（三电平编码）的信道编码方法，目的是使MDI的5bit输出的速率降低了。MLT-3定义只有数据是“1”时，数据信号状态才跳变，“0”则保持状态不变，以减低信号跳变的频率，从而减低信号的频率。
IEEE1588精密网络同步协议（PTP）-v2.0协议浅析 (2010-06-27 19:27:51) https://www.doczj.com/doc/be7179908.html,/s/blog_4b0cdab70100k4fv.html 1 引言 以太网技术由于其开放性好、价格低廉和使用方便等特点，已经广泛应用于电信级别的 网络中，以太网的数据传输速度也从早期的10M提高到100M，GE，10GE。40GE，100GE 正式产品也于2009年推出。 以太网技术是“即插即用”的，也就是将以太网终端接到IP网络上就可以随时使用其提 供的业务。但是，只有“同步的”的IP网络才是一个真正的电信级网络，才能够为IP网络传 送各种实时业务与数据业务的多重播放业务提供保障。目前，电信级网络对时间同步要求十 分严格，对于一个全国范围的IP网络来说，骨干网络时延一般要求控制在50ms之内，现 行的互联网网络时间协议NTP（Network Time Protocol），简单网络时间协议SNTP（Simple Network Time Protocol）等不能达到所要求的同步精度或收敛速度。基于以太网的时分复用 通道仿真技术（TDM over Ethernet）作为一种过渡技术，具有一定的以太网时钟同步概念， 可以部分解决现有终端设备用于以太网的无缝连接问题。IEEE 1588标准则特别适合于以太 网，可以在一个地域分散的IP网络中实现微秒级高精度的时钟同步。本文重点介绍IEEE 1588技术及其测试实现。 2 IEEE 1588PTP介绍 IEEE 1588PTP协议借鉴了NTP技术，具有容易配置、快速收敛以及对网络带宽和资源 消耗少等特点。IEEE1588标准的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准 （IEEE 1588 Precision Clock Synchronization Protocol）”，简称PTP（Precision Timing Protocol），它的主要原理是通过一个同步信号周期性的对网络中所有节点的时钟进行校正 同步，可以使基于以太网的分布式系统达到精确同步，IEEE 1588PTP时钟同步技术也可以 应用于任何组播网络中。 IEEE 1588将整个网络内的时钟分为两种，即普通时钟（Ordinary Clock，OC）和边界 时钟（Boundary Clock，BC），只有一个PTP通信端口的时钟是普通时钟，有一个以上PTP
IEEE1588和高精度时间同步的方法[作者：阮於东] IEEE1588和高精度时间同步的方法 摘要 本文介绍网络时间同步和最佳时钟算法的概念，介绍用于分散测量和控制的精确时间同步协议IEEE1588的原理。 关键词：时间同步：时间标记：最佳时钟算法： IEEE1588 and Precise Time Synchronization Method Ruan Yu-dong SEARI Abstract：The paper introduce the time synchronization and the best master algorithm concept ,descripts the precise time synchronization principle of IEEE1588 protocol for networked measurement and control system 0引言 控制系统中的时间同步问题早就出现，而随着系统范围的扩大和分散控制的发展，通过网络联系的分散控制节点之间的时间同步变得越来越重要。系统中时间的使用通常有两种不同的应用类型：时间标记性应用和基于频率的应用。如配电应用可代表时间标记应用，在这种系统中绝对时间很重要，因为特定事件的定时不仅需要与本系统内的其他事件的时间作比较，而且由于电力系统的连贯性，经常可能需要与外部相关系统的事件的时间作比较。哪一个事件先发生？是电网A先跳闸，还是电网B先跳闸？这些事件相隔多少时间？在实际应用中这些事件可能发生在不同的地理区域。由于这个原因需要绝对时间值的概念，并且这个时间基准需要校正为世界各地使用的常用时间。由于特定的事件和报警是被打上时间标记的，只要这些时间标记具有相同的基准，就可以在事后进行这些事件的时间顺序的分析。 另一方面，在控制系统中存在大量基于频率的应用，如通过网络连接的多个分布驱动的协调控制，它们需要精确同时执行，因为它们不能过度拉伸或损坏驱动机架之间的织物。在这些应用中当这些驱动器是同步工作时过程最佳。如果每个驱动器精确地在同时采样反馈和执行控制算法，同时执行控制命令，那么作用力的施加是协调的。在这种应用中绝对时间不是很重要，但是控制周期的同步非常重要。 解决这些问题的关键是时间同步，时间同步的目的就是要将时间基准准确地传递到各控制点，传递并不困难，难于达到的是传递的精度。在2002年出现的IEEE1588标准（网络化测量和控制系统的精确时钟同步协议，通常称为Precision Time Protocol[PTP]）在这方面取得了重大进展。使用这个方法并不需要很多资源就可以达到100纳秒级的同步精度。 IEEE1588标准出现后得到业界高度重视，在2002年，2004年举办专业会议，2006年将举办第三次专业会议。工业控制的领先厂商Rockwell，Siemens等立即投入产品开发，IEC已将它转化为IEC61588－2004标准，这个标准已为Ethernet/IP，Profinet，PowerLink，EtherCat 等基于以太网的总线采用，成为当前普遍采用的方法。
1 概述 IEEE1588v2有效解决了GPS同步成本高、安装困难等问题，是承载TD-SCDMA/LTE网络的关键技术之一。1588v2有3种时钟模式：普通时钟（OC）、边界时钟（BC）和透明时钟（TC）。OC通常是网络始端或终端设备，该设备只有一个1588端口且只能作为Slave（从端口）或Master（主端口）。BC是网络中间节点时钟设备，该设备有多个1588端口，其中一个端口可作为Slave，设备系统时钟的频率和时间同步于上一级设备，其他端口作为Master，可以实现逐级的时间传递。TC是网络中间节点时钟设备，可分为E2E（EndtoEnd）和P2P （PeertoPeer）两种。 1588v2最重要的技术是BMC算法（BestMasterClockAlgorithm，最佳主时钟算法），其作用为：建立主从同步链，保证时钟路由不成环；支持多个时间源的自由选择和自动切换；主用时钟链路出现故障后，能自动快速倒换到备用时钟链路。本地时钟通过BMC算法来决策哪个时钟是最好的，并据此来决定端口的下一个状态值是Master、Slave还是Passive。在PTN中，1588v2实现时间同步主要有BC和TC两种模式。 2 BC模式 BC模式又可分为带外和带内两种。图1所示为BC带外模式，主时钟是RNC/BTS，与主时钟直接相连的PTN节点A通过外时间同步接口1PPS（PulsePerSecond，秒脉冲）＋TOD （TimeofDate）接口同步到RNC/BTS，其后主从同步链上各个节点采用BC模式同步其上一个节点，实现逐级同步。在图1中假设已建立三条主从同步链，即A－D－E、A－D－C－F 和A－D－C－F－G，主从同步链的建立可通过BMC 算法自动生成或通过人工配置完成。 RNC:无线网络控制器 BTS：基站收发器 Node B:3G移动基站 以主从同步链A－D－C－F－G为例分析，可看出BC带外模式特点为： ⑴主从同步链的首尾节点（A、G）运行OC模式，其中节点A运行主PTP模式，节点G运行从PTP模式，其余中间节点运行BC模式，RNC、基站可不用支持1588v2协议处理； ⑵它是一个逐级同步的过程，节点D同步到A，然后节点C再同步到D，依此类推，最终实现NodeB和RNC的时间同步； ⑶PTN中主从端口数量一样，即有一个主端口就有一个从端口； ⑷每条链路上的PTP包流量与网络节点数无关； ⑸同步链的建立需要人为指定或运行PTP中的BMC算法；
以太网接口物理层一致性测试 苏水金 有限公司 司 ）有限公 （中国 泰克科技 克科技（ 中国）
以太网的起源与发展 1972年Metcalf与他在Xerox PARC的同事们，在研究如何将Xerox Altos工作站与其他Xerox Altos工作站、服务器以及激光打印机相互联网。他们成功的用一个网络实现了2.94Mb/s的数据传输率的互联, 并将此网络命名为Alto Aloha网络。1973年Metcalf 将此延伸至支持其他的计算机类型, 并改名为Ethernet。因为Ether（以太）,曾被科学家认为是电磁波在真空中的传输介质。而Ethernet就是以太网的意思，就是数据传输的网络。如此，以太网便诞生了。1976年, Metcalf拿到了专利, 并邀请了Intel 与Digital 成立了DIX group, 并在1989 年, 演变成了IEEE802标准。基本上IEEE 802.3 是OSI第二层的协议，负责链路的接入管理与流量控制。IEEE 802.3物理层可以通过不同的介质来实现，包括3类、4类、5类线（STP屏蔽与UTP非屏蔽双绞线），同轴铜线，多模与单模光纤等等。其传输速率也从最初的10M发展到100M、1000M乃至当今的10G
IEEE 802.3标准的发展 IEEE 802.3定于1985年 –10M速率，采用同轴电缆作为传输载体 IEEE 802.3i定于1990年 –10M速率，采用双绞线(屏蔽/非屏蔽)作为传输载体 IEEE 802.3u定于1995年 –100M速率，采用双绞线(屏蔽/非屏蔽)作为传输载体 –100M速率，采用光纤（单模/多模）作为传输载体 IEEE 802.3z定于1998年 –1000M速率，采用光纤（单模/多模）作为传输载体 IEEE 802.3ab定于1999年 –1000M速率，采用双绞线（单模/多模）作为传输载体 IEEE 802.3ae定于2001年 –10G速率，采用光纤（单模/多模）作为传输载体
由于中国联通的WCMA属于异步通信系统，只需要支持频率同步，因此可采用同步以太技术。未来LTE阶段可根据需求采用1588v2技术实现时间同步。 1588v2必须逐跳支持，唯一可以穿越的网络为：只处理波长转换、不处理电层信号、任意时刻1588v2路径上的收发光纤对称的波分设备。华为公司的OTN系列传输产品和MSTP Hybrid系列传输产品已经全面支持1588v2，新建的网络如果同时有CX、ATN、OTN、MSTP Hybrid设备，推荐逐跳1588v2。这种方式更可靠，性能稳定。如果存在不支持1588v2的第三方网络，并且仍然要求承载网络传递时间到基站，也可以选择在不支持1588v2的网络边缘分别设置BITS。 1.1 时钟同步以太方案建议 同步以太技术类似于SDH实现，只有ETH端口才支持。通过物理芯片和锁相环技术提取ETH码流中的时钟信息，性能稳定、技术成熟。同步以太继承了SDH物理时钟同步的一些机制，SSM和扩展SSM。在复杂的时钟网络中，启动标准SSM 协议可以避免时钟互跟以及实现时钟保护，启动扩展SSM 协议可以避免时钟成环。 图表19 同步以太方案原理 对于3G/LTE基站，一般都支持ETH接口通过同步以太从接入设备获取时钟；对于2G基站（E1接口），ATN可以对E1进行retiming（再定时）后通过E1将频率传递给基站；对于不支持同步以太，也没有E1业务接口的基站，可以专门为时钟配置E1传递频率，或者接入设备的E1接入到基站的外时钟口也可以。 同步以太整网的规划：
（1）需要配置双BITS，实现时钟源设备级保护； （2）核心节点：通过外时钟口2Mbit从外接BITS获取时钟同步； （3）核心节点、汇聚层、落地节点CX/ATN：逐点支持同步以太，使能SSM； （4）全网启用扩展SSM协议，增强时钟网的保护能力。扩展SSM协议要为每一个从时钟子网外部引入的时间源分配一个独立的时钟源ID（扩展SSM为可选项）； （5）全网要合理规划时钟同步网，避免时钟互锁、时钟环的形成。对于时钟长链要考虑给予时钟补偿（G.803）：传送链路中的G.812从时钟数量不超过10个，两个 G.812从时钟之间的G.813时钟数量不超过20个，G.811，G.812之间的G.813的时钟 数量也不能超过20个，G.813时钟总数不超过60个。 图20 同步以太部署方案 同步以太应用组网限制： （1）使用子卡必须支持同步以太功能； （2）CPOS和E1子卡暂不支持SSM功能（SDH同步）； （3）不支持在光口子卡上插光转电模块进行以太同步； （4）组网要求：必须逐跳支持 1.2 1588v2时间同步方案建议 华为公司1588v2主要遵循如下标准开发：IEEE Std 1588TM –2008、中国移动TD无线系统高精度时间同步技术规范（1588v2协议规范）、中国移动TD无线系统高精度时间同步技术规范（1PPS＋ToD时间接口规范）。 1588V2是目前组网唯一能够提供的时间同步方案，如下图所示，主备BITS一般与基站控制器共机房，就近能够接入RSG设备最好。华为公司的BITSV6或者BITSV3都可以作为时间源。推荐BITS配置为OC模式，通过ETH口接入RSG. 1PPS+ToD没有国际标准，只有中国移动公司的标准，并且存在秒脉冲状态（代表时钟质量）和Clockclass（1588V2中的时钟质量）转化的问题，不推荐。另外，基站最好支持1588V2，能够与网络设备对接，否则使
以太网简介 以太网是一个异步的，基于帧结构的通讯协议。它最初的出发点是利用共享介质为两个以上的数据终端提供一种通讯方式。以太网的标准由IEEE 802。3 (2000)制订。现有的以太网标准定义了不同的带宽和传输介质类型。一个以太网物理接口由以下的形式定义: <数据率单位: Mbps>。 <介质类型>。<最长的电缆段长度单位: 100米> 例如，标准中定义的一个10MBPS，电缆段最长距离为500米的基带系统被称为: 10BASE5。如果介质类型为”T”，则代表介质为非屏蔽双绞线。不同接口的以太网具有相同的帧结构和媒体控制/访问方式(MAC)，如果是共享介质，则具有相同的冲突检测方法(CSMA/CD)。 以下是最常见的几种以太网接口类型: · 10BASE-T: 10Mbps带宽，基带，使用3，4或5类双绞线 · 100BASE-TX: 100Mbps带宽，基带，使用5类双绞线 · 1000BASE-SX: 1000Mbps带宽，基带，使用850nm多模光纤 · 1000BASE-LX: 1000Mbps带宽，基带，使用1300nm多模或单模光纤 图一显示了以太网帧的基本结构: 各部分的功能描述如下: ·前导码(Preamble+SFD):8字节 前导码由七个”10101010”字节和一个”11010101”字节的SFD(帧开始标识)组成。 接收方根据这几个字节可以判断出一个帧的开始。 ·目的地址(Destination Address): 6 字节
MAC目的地址，通常用十六进指(HEX)表示。目的地址被用于在设备之间判断以太网帧的传递方向和路由。每一个以太网设备通常被分配一个唯一的MAC地址。而有些特殊的MAC 地址被保留，用于表示一些特殊的功能，例如，全1的地址(FF:FF:FF:FF:FF:FF)用于表示广播地址。 ·源地址: 6字节 源地址是指发送方的MAC地址。通常用十六进指(HEX)表示。源地址一般是在生产时，由生产厂商写入设备里。MAC地址的前三个字节表示厂商代码，后三个字节表示设备序号。需要注意的是，对于某些设备，例如测试设备，它的MAC地址是可以随时设置的。 ·VLAN标记:4字节 (可选) VLAN标记是可选项。采用VLAN标记可以在一个LAN内实现多个虚拟的子网。它同时还提供了优先级标记，可用于对服务质量的控制。 ·长度/类型字段: 2字节 这个字段用于表示帧的长度或封装的上层数据协议类型。如果该字段小于05DC(HEX)，则表示长度，如果大于0600(HEX)，则表示数据域的协议类型。例如: 0800 HEX 表示是IP 协议， 809B HEX 表示是APPLE TALK协议。 ·数据域: 46 到1500字节 数据域中是需要传输的应用数据，通常包含上层协议数据，如IP数据等。 ·帧校验序列: 4字节 发送方通过计算帧中的每一个字节，得到帧校验序列，并插入到帧的最后发送。接收方在接收过程中，会重新计算校验序列，并与接收帧中\最后4字节校验序列做比较。对于帧校验序列错，或丢失的以太网帧，大多数的设备会将之丢弃。 最小的合法帧长度是64字节。它包括帧校验序列(FCS)，但不包括前导码。帧长度小于这个值的帧被称为”RUNTS” (小矮子)，大多数的设备将丢弃这种帧。 如果使用了VLAN标记，则最大的标准帧长度是1522字节，否则是1518字节。有些设备会使用大于这个值的帧。这种帧被称为”JUMBO” (大帧)，JUMBO帧的最大可到64K字节。这种帧的帧结构和标准帧一样，只是数据域部分比较大而已。大帧的使用可以提高开销/有效数据比例，从而提高传输效率。 JUMBO帧没有统一的标准，各厂家的定义和处理情况都不相同，因此很难保证互通性。 以太网帧在传输时，遵循从左到右，最低位最先传送的原则。每两个帧之间必须有一个帧间间隔，最小的帧间隔为12字节的传输时间。帧间隔的存在，是因为在老的半双工系
第一章 一、选择题 1.以下哪项测试不属于性能测试 A. 测试路由器的丢包率 B.对路由器的路由表最大值进行测试 C.路由器OSPF Hello报文相关字段验证 D.路由器吞吐量测试 2.下列哪个标准化组织进行网络测试方法学方面的研究 A.ATM Forum B.Benchmarking Working Group of the IETF C.ITU-T D.ANSI 3.在整个网络产品的生命周期中，应该按以下哪个顺序执行测试？ A.性能测试、一致性测试、功能测试 B.功能测试、性能测试、一致性测试 C.一致性测试、功能测试、性能测试 D.一致性测试、性能测试、功能测试 4.下列哪个测试属于以太网一致性测试？ A.验证设备是否支持802.3X流控 B.对以太网Pause帧格式进行验证 C.对该设备MAC地址学习速率进行验证 D.校验以太网交换机支持的最大VLAN的数目 5.RFC3511适用于下列哪类网络设备的测试？ A.集线器 B.以太网交换机 C.防火墙 D.路由器 6.RFC2544只适用于网络二、三层设备的测试，正确吗？ A.正确 B.错误 二、简答题 1.对一台具有三层功能的防火墙进行测试，可以参考哪些和测试相关的RFC文档？ 答：RFC 3222和RFC 2544 2.如果要对一台具有2个以太网及2个POS接口的路由器进行性能测试，请说明大致的测试安排。 答：明确测试目的；明确测试对象；由谁执行，要具备怎样的技术条件；完成任务大概要多久；成本多少，软硬件要求；如何制定详细的测试方法，是否有成文的测试方法学作为参考；考虑完上述问题后即可进行测试。 测试床搭建、测试环境配置、执行测试、测试结果记录与分析 第二章 一、选择题
5、1588时间同步解决方案
TD-SCDMA时间同步现状
l TD-SCDMA组网对时间同步要求较高
ü TD-SCDMA/TD-LTE 均属于TDD时分双工系统，在相同的频率上发送上/ 下行数据，需要基站间同步，以避免时隙间和上/下行帧之间的干扰。 ü TD基站时间同步精度要求为± 1.5μs。
l TD-SCDMA基站目前使用GPS作为唯一的授时时间源
制式 GSM WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA FDD-LTE TD-LTE 频率同步 50ppb 50ppb 50ppb 50ppb 50ppb 50ppb 时间同步 None None 小于3μs 小于1.5μs None 小于1.5μs
各种无线通信系统的同步性能指标要求
TD-SCDMA基站的时间同步需求
TD-SCDMA无线组网要求同频相邻基站空口同步、时隙对齐，任意两个基 站之间帧头最大偏差不超过3μs，否则会产生：
?时隙干扰：前一个时隙的信号落在下一个时隙中，破坏了这两个时隙内的正交码的
正交性，使这两个时隙内的基站或终端都无法正常解调。
?上下行时隙干扰：一个基站发射的信号直接对另一个基站的接收造成强大的干扰，
严重影响第二个基站的正常接收。
码
频率
TDD/TDMA
CDMA 1.6MHz
本振源 PRC/LPR （铯钟） G.811时钟 铷原子钟
准确度 ±2×10-12 ±1×10-11 ±5×10-11
变化±1us 需用时间 115多天 17分钟 3.4分钟
675μs 75μs
160μs 675μs
75μs
675μs
time
本地时钟和频率同步网守时能力无法 满足TD需求，需要有时间同步机制
IEC 61850一致性测试研究 崔厚坤汤效军梁志成何卫 （国电自动化研究院，江苏省南京市 210003） 摘要：变电站自动化产品遵循的IEC 61850通信标准是确保不同厂家的产品能互通的关键，因此标准的一致性测试就相应成为产品开发过程中的重要环节,文章介绍了IEC 61850一致性测试的程序、内容及测试项目，提出并讨论了一致性测试的简单框架结构。对中国规约一致性测试的发展道路提出自己的观点。IEC 61850一致性测试工作的开展有一定的积极意义。关键词：IEC 61850; IED; 一致性测试; 互操作; 测试过程 0 引言 国际电工委员会TC 57制定了《变电站通信网络和系统》系列标准，该标准成为基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准。通过对变电站自动化系统中的对象进行统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象服务通信接口（ACSI）,增强了设备间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接。为了检测开发的IED（智能电子设备）产品是否符合IEC 61850标准，标准第10部分即一致性测试部分定义了一致性测试的程序、内容及测试项目等[1,4],本文主要对一致性测试这部分加以讨论。 制定通信规约的国际标准其目的在于加强不同厂家之间产品的兼容性即实现无缝通信，使不同厂家生产的产品具有互操作性，从而降低在规约转换时造成的大量的人力物力的浪费，为制造商和用户带来利益。 为了保证设备相互间的兼容性,从国际上比较成功的标准规约IEC60870-5及DNP 3的来看,它们经历的过程非常值得注意。规约的统一解释对一个标准规约的实施推广起非常重要的作用。IEC 60870-5系列规约比DNP 3公布的早,实施推广却晚2-3年，3-5年前，IEC 60870-5作为国际标准，国际上却没有一个组织可以对IEC 60870-5的实施细节进行解释。北美的DNP3规约在1993年就成立了由以各个竞争厂家为主的DNP3用户协会,负责DNP3实施细节的解释以及规约的修改，目前DNP3的用户协会需要200美元加入。IEC 60870-5没有用户协会，但从2000年9月起,美国的Triangle Micro Works发起了IEC60870-5规约的INTERNET 讨论组，这个讨论组得到全世界IEC 60870-5方面专家的支持。可见规约的统一解释非常关键，通常标准规约文本仅仅定义了90%，而10%是选择项。各个厂家的实施实现程度也不相同。用户也未必在功能规范书中将规约的要求明确。这就给规约的使用带来了极大的困难，因此,标准测试步骤也慢慢成为标准规约的一部分。 1999年DNP3用户意识到标准测试的重要性,第一个完成了DNP3的标准测试步骤,并在各竞争厂家,用户组成的DNP3用户协会中投票通过成为DNP3规约的标准文件之一。以此文件为标准,目前DNP3用户协会批准了三家公司进行DNP3兼容性认证的测试及兼容证书的发放。 IEC 60870-5系列规约的兼容性测试始于欧洲的KEMA咨询公司。由于KEMA积极参与了IEC 60870－5系列规约的制定，甚至起草一些相应标准。KEMA从1996进行IEC 60870-5系列规约的兼容性测试。 IEC 60870-5系列2004年9月又制订了IEC 60870-5-6作为IEC 60870-5的标准测试步骤。而IEC 61850从一开始就设计了兼容认证步骤，即IEC 61850-10部分：一致性测试。 KEMA的经验统计表明，在KEMA做IEC规约兼容测试的设备及系统，60%没有一次通过的，必须进行第二次测试。自从认识到规约一致性测试的重要性后，规约一致性测试与规约
Broadcom用端到端IEEE 1588解决方案优化基于以太网的网络 新的精准定时协议处理器、GbE交换芯片和基于1588v2的Gb PHY为网络 运营商提供了低成本的平台 北京，2010年12月21日－全球有线和无线通信半导体市场的领导者Broadcom（博通）公司（Nasdaq：BRCM）近日宣布，推出面向服务提供商、数据中心和智能电网供电控制网络的端到端IEEE 1588v2兼容解决方案。该解决方案包括新的Broadcom? BCM53903精确时间协议（PTP）处理器、一个千兆以太网（GbE）交换芯片、基于1588v2的千兆位（Gb）物理层（PHY）器件和Symmetricom公司的嵌入式软件时钟，以向有精确时间需求的应用提供成本优化且灵活的解决方案。Broadcom已在2010年12月14日于美国加州尔湾举行的公司年度“分析师日”活动上展示了这个支持1588v2的解决方案。 在今天的网络中，以太网作为一种经济实惠的、实现更大带宽的方式，变得越来越重要了。随着“全以太网”网络的出现，现在要在要求日益苛刻的技术和应用不断部署的情况下确保最高的网络性能，基于数据包的时间同步就有了不可或缺的重要性。在服务提供商网络中，由于从传统的准同步数字体系（PDH）网络和同步光网络（SONET）向以太网的转变，时间同步成了回程传输网络的关键要求，因为回程传输网络需要同步基站并避免在通话从一个基站向下一个基站越区切换时掉线。数据中心网络也需要更严格的同步，以确保金融交易的准确度和时序，而智能电网则依靠时间同步来避免停电，并管理风能、太阳能等分散的、可动态再生的能源。 Broadcom的端到端1588v2解决方案提供了一个简单的、经济实惠的平台，网络设备制造商给全系列网络产品（从小型接入路由器到大型交换机架）增加时间同步所需的关键组件都包括在这个平台中。 产品要点： 在以太网作为选定传输技术的情况下，IEEE 1588精确时间协议（PTP）标准第一次使分组网络上不同终端设备的时钟能以不到1us的误差同步，该标准的设计目的是，在网络时
IEEE1588时钟同步实现方式研究 A Research on Implementation of IEEE 1588 王芸 杨彬 （中环天仪股份有限公司 300384 ） 摘要:IEEE1588(用于网络测量和控制系统的精密时钟同步协议)在有时间同步要求的实时以太网工业应用中，以其成本低，精度高在短短几年内获得广泛应用。本文从技术开发的实用角度对此协议做了深入、直观地阐述和详解，涵盖了研发过程中的主要技术难点和重点，并对可能出现的应用误区做了分析。 关键词：IEEE1588 时钟同步时间戳 1 引言 随着工业以太网技术在自动控制领域的应用愈加广泛的应用，以太网数据传输对实时性的要求也越来越严格，在兼顾精度和低成本方面，已有的时间同步技术如NTP/SNTP、G PS等在实时以太网中不具备实用优势。正是在此背景下，IEEE1588(简称PTP, Precision Ti me Protocol)以标准形式发布出来，其低成本、高精度特点使得该技术在短短几年内便在自动化领域获得了广泛的推广和应用。。它最初由Agilent Laboratories（安捷伦实验室）开发用于测量和控制系统，后来得到IEEE的赞助，并于2002年11月得到IEEE批准，目前最新版本是2008年7月发布的PTP协议V2。 2 PTP时钟同步机理 2.1系统结构 图1 主从时钟系统拓扑结构图 PTP系统结构模型如图1所示，它由一个或多个PTP子域组成，每个子域包括一个或多个彼此通信的时钟。按工作原理可以分为：普通时钟和边界时钟。区别是普通时钟只有一个PTP端口，而边界时钟包括多个PTP端口。在网络中，每一个PTP时钟都有可能处于下面两种状态：从时钟(Slave Clock)、主时钟(Master Clock)，处于主时钟状态的设备被认为是最精确时钟，它将同步从时钟的时间，但在同一个通信子域内只能存在一个主时钟。时钟的具体状态由最佳主时钟算法决定。
标准文案 以太网业务测试方法
目录 一、系统适应性测试 (4) 1.1、上电测试 (4) 1.2、各槽位适应性测试 (5) 1.3、混插测试 (5) 1.4、满框测试 (6) 1.5、时钟盘切换测试 (6) 1.6、交叉盘切换测试 (7) 1.7、SDH保护倒换测试 (8) 1.8、盘保护倒换测试 (9) 二、网管测试 (10) 2.1、告警功能测试 (10) 2.2、性能统计测试 (10) 2.3、配置参数测试 (11) 2.4、状态上报测试 (11) 2.5、控制命令测试 (12) 2.6、交叉功能测试 (12) 三、功能测试 (13) 3.1、最小帧长度 (13) 3.2、最大帧长度 (13) 3.3、异常包检测 (14) 3.4、特殊包传输特性 (14) 3.5、端口自适应功能 (15) 3.6、自动协商功能 (15) 3.7、以太网帧格式测试 (16) 3.8、单播帧测试 (17) 3.9 组播帧测试 (18) 3.10、广播帧测试 (18) 3.11、静态MAC地址配置功能 (19) 3.12、MAC地址动态学习功能 (20) 3.13、MAC地址老化时间测试 (21) 3.14、MAC地址表容量测试 (21) 3.15、MAC地址学习速度测试 (22) 3.16、VLAN功能测试 (23) 3.16.1、用户安全隔离测试 (23) 3.16.2、VLAN Trunk功能 (23) 3.16.3、设备VLAN条目数量 (24) 3.16.4、VLAN支持的ID标识 (25) 3.16.5、VLAN优先级测试 (25) 3.16.6、PVID功能 (26) 3.16.7、VMAN功能 (27) 3.17、水平分割测试 (27) 3.18、GFP封装测试 (29) 3.18.1、GFP封装帧格式 (29) 3.18.2、GFP告警检测和产生 (29) 3.18.3、GFP误码监测和处理 (30) 3.19、LCAS功能测试 (30) 3.19.1、多径传输及最大时延差测试 (30)
IPv6协议一致性测试 发布时间：2010年02月05日 ? o分享 ?推荐 ?打印 ?收藏 文/黄哲 导言 IPv6测试首先需要关注在各个协议模块的一致性测试和性能规格测试，其次是各种应用组网和互通测试，尤其是关注过渡技术是否能满足当前IPv6与IPv4网络并存时期的需求。本文将针对IPv6设备的协议一致性测试，介绍其测试特点、测试环境搭建、测试脚本执行，以及测试结果的分析，帮助读者有效的进行相关测试，从而选择符合协议标准的IPv6设备。 IPv6一致性测试的特点 作为一个新的协议族，IPv6相对IPv4的主要变化首先在于网络层基础协议，包括地址、ND 协议等；其次各路由协议也都提供了IPv6的版本；在链路层、应用层也配合地址的变化做了相应的修改；并且新增了隧道、NATPT等过渡技术。 相对IPv4而言，IPv6协议一致性测试的特点在于首先要考虑数据平面的模块测试，而其中的报文处理、ICMP和ND模块为重点和难点，且这些模块的RFC都在不断的更新过程中，一些功能有了相应的变化，典型的例子就是0型路由扩展头在最新的RFC5095中被废弃。因此在协议一致性测试中，需要及时的关注协议的更新。 测试工具 Tahi IPv6 Ready协议一致性测试套是目前认可度最高、最被广泛使用的IPv6协议一致性测试工具，可以在Tahi组织的网站（https://www.doczj.com/doc/be7179908.html,）上免费下载，运行在安装FreeBSD 系统的PC上，截至目前的最新版本是4.0.5。通过该测试的设备，可以获得IPv6论坛（IPv6 Forum）的IPv6 Ready Phase2的金牌认证。 Tahi IPv6 Ready测试套是一种基于脚本开发的一致性测试工具，分为3个层次，如图1 所示，分别为底层的FreeBSD操作系统、居中的测试平台、以及最上层的测试脚本集。
AUTOMOTIVE ETHERNET COMPLIANCE Dr. Ernst Flemming
AUTOMOTIVE ETHERNET 100BASE-T1 1000BASE-T1Symbol rate 66.66 MHz 750 MHz Coding PAM 3 PAM 3 15 nsec 1.33 nsec OSI TCP/P 7Application Applications: FTP , HTTP , SMTP…) 6Presentation 5Session 4Transport TCP 3Network IP 2Data Link Network Access, Ethernet 1 Physical 100/1GBASE-T1
DIFFERENCE BETWEEN 100BASE-TX AND 100BASE-T1 3 levels not clear Fast rise time 100BASE-Tx standard Ethernet 100BASE-T1 Automotive Ethernet 3 clear levels Slower rise time
AUTOMOTIVE BUS TRENDS Source: Br?sse, BMW, March 2018
WHY AUTOMOTIVE ETHERNET ? ?Higher data throughput is required for ADAS like rear view or surround view camera systems ?Low latency is required for ADAS and Autonomous Driving ?Reduce bus technologies used to save cost. No MOST, FlexRay,… ?New Ethernet standards like Audio Video-Bridging, Time Sensitive Networks enable new applications ?Unshielded Twisted Pair cabling to save cost OSI TCP/P 7Application Applications: FTP, HTTP, SMTP…) 6Presentation 5Session 4Transport TCP 3Network IP 2Data Link Network Access, Ethernet 1Physical100/1GBASE-T1