以太网物理层信号测试与分析
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以太网测试方法与指标
详细描述
在企业网络环境下，以太网测试主要包括吞吐量、延迟、丢包率、抖动等指标。测试时 需要模拟企业实际业务流量，如ERP、CRM、邮件系统等，以评估以太网在真实场景
下的性能表现。
云服务提供商的以太网测试案例
总结词
详细描述
云服务提供商的以太网测试案例主要关注高 可用性和可扩展性，以满足大量用户的需求。
测试方法与指标的重要性
重要性
以太网测试方法和指标是评估网 络性能和诊断问题的关键工具， 有助于提高网络的稳定性和可靠 性。
测试方法
常见的以太网测试方法包括吞吐 量测试、延迟测试、丢包率测试 等，这些方法可用于评估网络连 接的性能。
指标
以太网测试的指标包括吞吐量、 延迟、丢包率、抖动等，这些指 标可帮助我们了解网络连接的质 量和可靠性。
05
以太网测试实践
测试环境搭建
01
02
03
确定测试需求
明确测试目的、测试范围 和测试标准，以便选择合 适的测试设备和工具。
配置网络设备
根据测试需求，配置以太 网交换机、路由器、终端 设备等网络设备，确保设 备正常运行。
搭建测试环境
根据测试需求和网络设备 配置，搭建测试环境，包 括网络拓扑、IP地址分配、 设备连接等。
协议分析仪
协议解析与诊断
协议分析仪可以对以太网中的数 据包进行深度解析，帮助用户了 解网络中各个协议的运行状况，
发现潜在问题。
流量监控与审计
协议分析仪可以实时监控网络流量， 对流量进行统计和分析，提供流量 报告和审计功能。
支持多种协议
协议分析仪不仅支持以太网协议， 还可以测试其他协议，如FTP、 SMTP等。
以太网测试方法与指
• 引言 • 以太网测试方法 • 以太网性能指标 • 以太网测试工具 • 以太网测试实践 • 案例分析
在企业网络环境下，以太网测试主要包括吞吐量、延迟、丢包率、抖动等指标。测试时 需要模拟企业实际业务流量，如ERP、CRM、邮件系统等，以评估以太网在真实场景
下的性能表现。
云服务提供商的以太网测试案例
总结词
详细描述
云服务提供商的以太网测试案例主要关注高 可用性和可扩展性，以满足大量用户的需求。
测试方法与指标的重要性
重要性
以太网测试方法和指标是评估网 络性能和诊断问题的关键工具， 有助于提高网络的稳定性和可靠 性。
测试方法
常见的以太网测试方法包括吞吐 量测试、延迟测试、丢包率测试 等，这些方法可用于评估网络连 接的性能。
指标
以太网测试的指标包括吞吐量、 延迟、丢包率、抖动等，这些指 标可帮助我们了解网络连接的质 量和可靠性。
05
以太网测试实践
测试环境搭建
01
02
03
确定测试需求
明确测试目的、测试范围 和测试标准，以便选择合 适的测试设备和工具。
配置网络设备
根据测试需求，配置以太 网交换机、路由器、终端 设备等网络设备，确保设 备正常运行。
搭建测试环境
根据测试需求和网络设备 配置，搭建测试环境，包 括网络拓扑、IP地址分配、 设备连接等。
协议分析仪
协议解析与诊断
协议分析仪可以对以太网中的数 据包进行深度解析，帮助用户了 解网络中各个协议的运行状况，
发现潜在问题。
流量监控与审计
协议分析仪可以实时监控网络流量， 对流量进行统计和分析，提供流量 报告和审计功能。
支持多种协议
协议分析仪不仅支持以太网协议， 还可以测试其他协议，如FTP、 SMTP等。
以太网测试方法与指
• 引言 • 以太网测试方法 • 以太网性能指标 • 以太网测试工具 • 以太网测试实践 • 案例分析
Ethernet信号测试方法
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。
以太网信号质量问题之收发器驱动偏置电阻的处理
以太网信号质量问题之收发器驱动偏置电阻的处理一前言对于系统设计人员来说，模数混合电路中最困难的地方在于模拟部分的设计，其中最具代表性的就是我们经常要面对的物理层收发器(PHY)及其收发回路和匹配网络的设计。
即使对于应用比较成熟的以太网物理层设计而言，DA C驱动电流的基准偏置，差分信号线对的走线，乃至于匹配电阻的位置，都有可能影响到其物理层的信号质量并通过接口技术指标测试暴露出来。
二以太网口信号质量测试分析1 100Base-TX接口测试环境及其设置100Base-TX接口测试原理100Base-TX接口的测试采用业内比较通用的诱导发包的方法来引导DUT发出扰码后的IDLE进行测试，更多细节请参考美国力科公司《Ethernet solution-QualiPHY》专项技术文档，测试设备：测试拓扑如图1：图1 Ethernet接口指标测试连接框图2 测试中出现的问题本次测试将主要验证产品上4个以太网100Base-TX接口的技术指标。
对于其中比较直观的100Base-TX物理层的眼图模板，《ANSI+X3_263-1995》标准中有着明确的眼图模板定义见图2。
图2 100Base-TX 眼图模板关于100Base-TX接口技术指标的测试方法，《IEEE Std 802.3-2000》标准中也有详细的说明，工程师按照诱导发包的测试方法进行了网口眼图的测试，测试过程中发现测试网口出现了信号波形碰触模板的问题，波形见图3：图3 以太网口测试眼图_FAIL3 问题分析解决从眼图初步分析来看，发送信号的幅度应该是满足要求的。
但是可以明显的发现信号边沿还是比较缓，而且从单个波形来看边沿有不单调的问题。
方案的原厂是一家通讯业内专注于IP宽带解决方案的国际型大公司，其以太网模块部分应该经过详细验证过。
最大的可能是二次开发过程中板级系统设计时的一些关键技术参数的配合问题。
工程师在进行了信号幅度以及上升下降时间等细节指标的测试之后证明了之前的判断，信号的幅度是满足要求的，但信号的上升下降时间与其他的方案相比确实大了（此方案的信号上升下降时间在4.3nS~4.6nS区间，虽然满足标准中要求的3~5nS。
1000Base-T型网络物理层特征信号测试技术研究
1000Base-T型网络物理层特征信号测试技术研究杨洋;沈小青;章文斌;顾卫红【摘要】网络物理层基于网络结构底层,负责网络电信号的发送、接收,当网络物理层性能状态出现问题时,将严重影响网络设备的通信质量,且故障点难以被发现排除;为有效确保网络设备通信质量,及时发现设备故障隐患,需求设计准确高效的网络物理层指标测试方法;依据《IEEE 802.3-2000和ANSI X3.263-1995标准》关于以太网物理层特征信号电参数特性的相关要求,对1000Base-T型网络接口物理层一致性特征信号测试方法进行研究,基于宽带数字示波器测试系统,并结合数字示波器高级触发功能设计了能够准确捕获特定特征信号的测试方法,该方法能满足网络物理层一致性测试技术需求,准确开展网络物理层指标测试工作.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)005【总页数】4页(P18-21)【关键词】网络接口;物理层;一致性;测试【作者】杨洋;沈小青;章文斌;顾卫红【作者单位】中国卫星海上测控部,江苏江阴 214431;中国卫星海上测控部,江苏江阴 214431;中国卫星海上测控部,江苏江阴 214431;中国卫星海上测控部,江苏江阴214431【正文语种】中文【中图分类】TP311.530 引言在OSI参考模型中，物理层基于最底层，其功能主要负责电参数信号的发送、接收。
网络物理层出现故障时，表现出的现象主要有：网络设备通、断不连续，实际数据传输率达不到标称值，通信误码率严重偏高，设备持续工作在高速率传输模式下数据丢包严重等。
随着通信技术和网络用户需求的不断发展，如何及时发现网络设备存在的故障，排除设备隐患成为网络设备提供迫切需要解决的问题。
对网络设备物理层电参数信号开展一致性测试工作，能够检查设备参数状态，准确判断其提供传输信号完整性的能力。
同时，开展网络物理层一致性测试技术研究工作，能够迅速准确判断网络设备硬件工作状态，丰富设备故障排查方法手段，为网络故障的及时解决提供便利条件。
车载以太网物理层及信号测试
1 车载以太网车载以太网是用于连接车内电子单元，并可以连接远程控制单元的新型车载总线，在单对非屏蔽双绞线上可实现 100Mbit/s 甚至1Gbit/s 的数据传输速率，同时满足汽车行业高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面要求。
未来智能网联汽车能够实现在道路上驰骋的移动办公室与移动信息娱乐中心，将成为“人-车-路-云”的新型交通驾驶模式[1]，需要大量的传感器与高速可靠地的网络主干来支持，例如：高级驾驶员辅助系统ADAS 可以提高驾驶安全性并减轻驾驶员驾驶负担，需要360度全身环境感知来做出相应的判断，这需要当前的交通状况，天气，温度，湿度，限速等等信息，然后规划路线，车速，能量分配及行车路线等，这些信息的交互都是发生在ECU 层面的，依靠着以太网的物理层来进行信号转换与传输如图1所示，必须保证信号的完整性。
2 车载以太网物理层车载以太网协议是一组多个不同层次上的协议簇（如图1），但通常被认为是一个4层协议系统：应用层、传输层、网络层、数据链路层。
4层结构对应于OSI 参考模型，并且提供了各种协议框架下形成的协议簇及高层应用程序，例如：UTP、TCP、SOME/IP 及DoIP 等。
参照OSI 模型，物理层在车载以太网的最底层，用BroadR-Reach 提供的标准以太网的MAC 层接口与上层数据链路层连接，能够通过与其他以太网类型相同的方式运行高层协议和软件。
使用单对非屏蔽双绞线与下端ECU 连接，支持全双工通信，同一条链路上的两个节点能够同时发送和接收数据[2]。
100Mb/s 数据流经过物理层，可以转换成66Mbaud/s 的三元信号，可使100Mb/s 的数据率能够在较低的频率范围内实现，而较低的信号带宽可以改善回波损耗，并符合汽车电磁辐射的标准要求。
3 物理编码层与物理介质连接层车载以太网物理层分为两部分如图2所示，PCS(phy sical coding sublayer)物理编码层与PMA (physical medium attachment)物理介质连接层。
以太网物理层信号测试与分析报告
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。
图2 MLT-3编码规则100Base-Tx的MAC层在数据帧与帧之间，会插入IDEL帧（IDEL=11111），告诉网上所连接的终端，链路在闲置但正常的工作状态中（按CSMA/CD，DTE数据终端机会检测链路是否空闲，才会发送数据）。
泰克以太网接口物理层一致性测试
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10GIEEE 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）作为传输载体以太网基础知识：10Base-T 10Base-T与ISO/IEC的关系以太网的物理层：10Base-T编码方式：Manchester Manchester 编码方法编码方法,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出时钟.以太网的物理层：10Base-T 模板测试：脉冲电压模板以太网的物理层：100Base-TXPCS(Physical Coding Sublayer)：负责编码，PCS通过MII接口接收100Mbps的码流，PCS将每4bit数据编译成5bit。
以太网收发器工作原理及其信号质量测试分析共34页PPT
以太陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
实验7.1 物理层及以太网故障排除
实验步骤
③查看主机和路由器的以太网接口的IP地址是否位于同一子网内，即二者的网络地址必须 相同。如果不在同一子网内，请重新设置IP地址。 ④查看链路层协议是否匹配。 ⑤查看以太网接口的工作方式是否正确。
实验步骤
进入G0/0配置模式，执行： [RTA-GigabitEthernet0/0) speed 100 GigabitEthernet0 running on 100M mode 反复出现告警如下： % Line protocol ip on interface GigabitEthernet0/0, changed state to DOWN % Line protocol ip on interface GigabitEthernet0/0, changed state to UP 且RTA的G0/0的link灯忽亮忽灭，问题没有解决。 ②配置G0/0工作在10Mb/s速率下。 进入G0/0配置模式，执行： [RTA-GigabitEthernet0/0) speed 10 GigabitEthernet0/0 running on 10M mode 仅提示如下： % Line protocol ip on interface GigabitEthernet0/0, changed state to UP 没有告警，且RTA上G0/0的link灯常亮。 查看G0/0的状态如下：
（4）处理过程。 断开服务器与RTA，从RTA的G0/0口用同一条网线接到便携机，便携机的网络配置与服务 器的网络配置相同，此时RTA后G0/0的link灯常亮，表明网线是正常的。在超级终端上也 没有先前的告警，仅提示：% Line protocol ip on interface GigabitEthernet0/0, changed state to UP，表明RTA与便携之间的物理连接很稳定。因此表明网线和2FE模块正常。 便携机和服务器直连，可以PING通，排除服务器网卡原因。 对RTA的G0/0接口指定工作速率： ①配置G0/0工作在100Mb/s速率下。
以太网收发器工作原理及其信号质量测试综述
以太网简介
CSMA/CD协议的基本思想
每站在发送数据前，先监听信道是否空闲；若是，则发送 数据，并继续监听下去，一旦监听到冲突，立即停止发送 ，并在短时间内连续向信道发出一串阻塞信号（JAM）强 化冲突，如果信道忙，则暂不发送，退避一随机时间后再 尝试。 CSMA/CD协议在CSMA协议基础上增加了发送期间检测 冲突的功能。其最大特点是“先听后说,边说边听”。该 协议已被IEEE 802委员会采纳，并以此为依据制定了IEEE 802.3标准。 CSMA/CD协议同样可分为非坚持、1坚持和p坚持3种。 以太网通常采用非分隙1坚持CSMA/CD。 。
以太网收发器工作原理详解
• 在OSI 的7 层基准模型中我们使用的PHY属于第一层--物理层( PHY) 。物理层协议可定义电气信号、线的状态、时钟要求、数据编码和数 据传输用的连接器。数据链路层可以通过定义好的接口而与物理层通 话。例如MAC可以利用介质无关性接口( MII)与PHY进行数据交换。 • • • • 的基本作用： 对端口LINK 状态的判断； 自动协商，当然MAC 可以修改PHY 的寄存器间接控制 完成MII（RMII）数据和串行数据流之间的转化：包括4B/5B 的 编码的转化（不包括10BASET）；串并转换；最后转换成低压信 号，根据端口不同的工作模式，转换方式也有所不同。例如在 100BASE-T 下是MLT-3；在10BASE-T 下是曼彻斯特编码 • (4) 在MII 的工作方式下，完成冲突检测。若是工作于RMII 模式下 则此项任务由MAC 完成。 PHY (1) (2) (3)
以太网简介
• 按照网络传输速率可以分为10BASE-T、100BASE-T、 1000BASE-T 。 • 以太网物理层传输介质双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP) 和屏蔽双绞线(STP)，现在使用的UTP可分为3类、4类、五
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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与物理层,对应数据链路层的部分又分为逻辑链路控制子层(LLC)与介质访问控制子层(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与1000Base-T三种,分别对应10Mbps,100Mbps与1000Mbps三种速率级别。
不仅就是速率的差异,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与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“+”,因为不论就是”0”或就是”1”,都有跳变,所以总体来说,信号就是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就是使用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,目的就是使MDI的5bit输出的速率降低了。
MLT-3定义只有数据就是“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。
图2 MLT-3编码规则100Base-Tx的MAC层在数据帧与帧之间,会插入IDEL帧(IDEL=11111),告诉网上所连接的终端,链路在闲置但正常的工作状态中(按CSMA/CD,DTE数据终端机会检测链路就是否空闲,才会发送数据)。
事实上链路绝大部分时间,以IDEL“11111”为主,5Bit IDLE“11111”若每个“1”都跳变的话,MDI信号的频率将会就是125MHz,但就是经过MLT-3编码后,原来的125MHz变成31、25MHz的信号,使频率变成原来的1/4。
FCC要求以太网不能产生过大的EMI,因为链路绝大部分时间就是传输IDEL,MLT-3编码会使频率集中在31、25MHz范围,因此,在MLT-3编码前,PCS层会对数据流进行伪随机的Scrambling扰码,使“11111”分散,同时将能量与频谱扩散。
1、31000Base-T 以太网编码方法1000Base-T在物理层使用5电平4D-PAM编码,每个电平表示5符号-2,-1,0,1,2中的一个符号,每个符号代表2比特信息(其中4电平中每个电平代表2比特位,分别表示00,01,10,11,还有一个电平表示前向纠错码FEC),这比二电平编码提高了带宽利用率,并能把波特率与所需信号带宽减为原来的一半(125Mbps)。
但多电平编码需要用多位A/D,D/A转换,采用更高的传输信噪比与更好的接收均衡性能。
五个符号与电平的映射关系为:-2->-1, -1->-0、5, 0->0, 1->0、5, 2->1。
图3 4D-PAM编码规则1000Base-T采用了UTP里所有的4对线,并且同时收发,在全双工的模式下,加上使用4D-PMA5编码方法实现1000MB/s的数据传输率。
每对线的数据率为100Mb/s,经8b/10b编码后变为125Mb/s。
每个Baud波特码元代表两个比特的信息,4对线的总带宽为• 125Mb/s x2 x4=1000Mb/s所以,尽管就是千兆速率,但实际上对示波器的带宽要求只需能高保真采集125MHz信号即可,原因就就是每对线上实际传输率就是125Mbps。
2 测试参数说明负责制定以太网标准化规范的就是IEEE学会下属的802、3委员会,该规范的一部分内容就就是标准测试流程,包括需要分析的参数集、测试工具的使用、结果如何判定等,目的就是保证世界上各个不同厂家生产的以太网产品能满足“互操作性”。
三种速率以太网物理层由于编码方法不同,自然而然也就有完全不同的测试规程。
下面逐一解释标准测试集中各参数的具体含义。
2、1 10 Base-T测试项目1 DOV Mask and Voltage Test(差分输出电压的模板以及电压测试)• DOV Mask MAU Ext for external MAU testing ( MAC 模块与PHY模块分离情况下的差分输出电压模板测试)• DOV Mask MAU Ext Inv for external MAU testing of the negative-going pulses ( MAC 模块与PHY模块分离情况下的差分输出电压负脉冲模板测试)• DOV Mask MAU for internal MAU testing ( MAC 模块与PHY模块集成情况下的差分输出电压负脉冲模板测试)• DOV Mask MAU Inv for internal MAU testing of the negative-going pulses( MAC 模块与PHY模块集成情况下的差分输出电压负脉冲模板测试)2 Link Test Pulse Mask (链接脉冲测试)• Link Test Pulse head Mask (链接脉冲帧头模板测试)• Link Test Pulse tail Mask (链接脉冲帧尾模板测试)3 TP_IDL Mask Test (空闲信号模板测试)• TP_IDL Head Mask(空闲信号帧头模板测试)• TP_IDL Tail Mask (空闲信号帧尾模板测试)4 Output Timing Jitter (输出抖动测试)• Output Timing Jitter 8 BT (触发点后8 bit的抖动测试)• Output Timing Jitter 8 BT (触发点后8、5 bit的抖动测试)2、2 100Base-Tx测试项目1 Mask Test (眼图/模板测试)2 Jitter(抖动测试)3 Duty cycle distortion (占空比失真)4 Amplitude, Symmetry, and Overshoot(信号幅度,对称性,以及过冲测试)5 Rise and Fall Time(信号上升,下降时间测试)3 1000Base-Tx测试项目测试模式1:模板测试、峰值电压测试、衰落测试模式1信号就是由+2,然后接着127个0,-2,然后接着127个0,+1,然后接着127个0,-1,然后接着127个0,接着就是128个+2,128个-2,128个+2,128个-2,最后就是1024个0。
验证的目的就是:♣接口有否驱动足够的能量将信号传送100米距离。
♣上升时间就是否足够快得以实现快速的数据交换♣接口有否发射过多的EMI,♣超过FCC Class A的要求♣信号就是否对称,♣即A与B,♣ C与D就是否对称图4 模式1各点示意图4 对测试模式1信号的F点500nS后的G点以及H点500nS后的J点,测量她们的电压验证插入磁损耗就是否过大。
规范要求,G点的幅度需要大于73、1% F点的幅度,同样J点的幅度需要大于73、1%H点的幅度。
5 测试模式2:主模式抖动6 测试模式3:从模式抖动7 测试模式4:波形失真测试、共模输出电压3、测试配置3、1 示波器的选择·10/100M 以太网电口测试要求示波器带宽高于400MHz,支持型号有力科WaveRunnerXi-A,WavePro7Zi,WaveMaster8Zi。
·1000M 以太网电口测试每路数据线传输速率就是125Mbps;示波器主机带宽至少为1GHz;支持型号包括WaveRunner 104Xi-A,204Xi-A;WavePro7Zi,WaveMaster8 Zi。
3、2 测试夹具测试夹具的主要功能就是将双绞线信号转换成示波器能够直接识别的探头或通道信号。
力科为测试工程师提供的新型以太网测试夹具TF-ENET-B,具有优势特性包括:·同时支持10/100/1000Mbps三种以太网速率级别·免探头设计,只需使用SMA线缆,降低费用,操作便利·高信号质量转发,支持全部以太网测试项目图5 无需探头的TF-ENET-B测试夹具3、3 测试激励生成802、3标准委员会规定,完全测试以太网必须DUT(被测设备)发出专门的测试报文,物理层PHY芯片内部都有测试寄存器。
底层驱动设计工程师通过编程置位此寄存器,PHY芯片就会向UTP线路上发出特定的测试序列报文。
有些厂商,比如Intel与Realtek公司提供高层应用软件,允许测试人员能够直接操作以Intel(或RealTek)以太网芯片为核心处理单元的网卡,并驱动该网卡发送特定测试序列报文到双绞线,示波器采集这种测试序列并加以后处理与分析！4、力科以太网物理层测试方案力科的以太网物理层信号测试与分析解决方案包括全系列带宽的数字示波器、串行数据分析仪、测试夹具与功能强大、易于使用的QualiPHY软件包,其具有的优势特性包括:4、1、用户可定制测量项目完整的一致性测试包含十几个甚至几十个项目,但不就是每次测试都要遍历全部项目。
图6 100Base-Tx测试项目定制窗口QualiPHY软件支持用户可定制化测试项目,可以选择单个或多个项目分别测试,从而大大提高了灵活性。
图5描述的就是100Base-T测试项目定制窗口。
4、2、自动化测试根据选择好的测试项目,QualiPHY随即展开一系列自动化测试过程:自动设置示波器工作参数包括采样率、存储深度、采集时间、纵轴刻度、触发电平等;自动定义测量参数;自动调用第三方软件如Matlab对波形运算,自动分析波形与测量结果,自动输出分析结果,整个测试过程完全就是自动化的,无需任何人工干预。
在测试过程中会同步显示测试状态与过程提示。
4、3、图表化提示QualiPHY软件的用户界面设计非常人性化与直观实用,它会以图表化的方式显示出一致性测试的每个环节中测试夹具、示波器主机与DUT三者之间的拓扑关系,使用者无需记忆,就能正确设置测试环境。
下图7清晰显示了100Base-T测试中的夹具、DUT与示波器连接关系。
图7 100Base-T测试连接示意图4、4、自动分析测量数据示波器采集波形并按规程测量参数后,QualiPHY软件会自动将其与标准值做对比,并输出此参数通过或失败的结论。