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以太网物理层一致性测试方案100BaseTX1000BaseT10BaseT泰克电子(中国)Xerox Altos 工作站与其他Xerox Altos2.94Mb/s的数据传输率, 并命名为Alto Aloha IEEE 802.3以太网的物理层种类:4DTE Power via MDI (Media Dependent Interface) ：发送端透过以太网向远端设备供电410BaseT负责通道编码, 使用跳跃到”-“, “1”= 由”-“跳4100BaseTx PCS(Physical Coding Sublayer)–在速度或以上的以太网物理层里才采4MII层4 bit的输入, PCS层会编译成5 bit Code-Group的输出. 上图为4B/5B编码对照表3-Level Multiple Level Transition Encoding MLT-3编码方法MLT-3 的眼图–所有+1, 0, -1, 341000BaseT PCS(Physical Coding Sublayer)–进行研数据被分为两个子块4对线，并且同时收发，在全编码方法实现1000MB/s的MLT-34D-PAM54D-PAM5编码方法，+2，+1，0，-1，-2共5个幅度对2bit进行编码Intel 2002 Fall IDF时对以太网市场的预测:倍的数据传输率，增加了网络的带宽，支100BaseTx快10倍测试模式接着个最后是测试模式行模板测试，验证是否在规范所容许的范围内的要求ABDC F, GH, JTest Mode 1 Signal一按便自动测试所有点Template for Points A, B, C and D自动陈述测试结果是否通过?Template for Points F and H点击这里显示详细测试结果TDSET2软件TDSET2软件对模式1信号上的A,B,C,D共4点的峰值电压与它们之间的对称性，验证是否在峰值电压与对称性测试后的Ｊ点，测量它们的电压，验证插入的磁测试衰落时注意:F点后500ns的G点的电平Pt. F Pt. G首先测试不滤波的主控抖动, 若在不滤4不滤波的主控抖动4滤波的主控抖动测量时钟抖动的峰峰值是不滤波的主控抖动测试步骤4:对抖动波形进行滤波3.010ns4.000ns16.02nstxout pk-pk = 0.02ns –0.005ns = 0.015ns MDI 数据时钟测量MDI 数据相对于主控时钟的抖动J txout Pk-Pk 值4主控与从属有特殊的测试电缆相连起来主控与从属需要使用以下的特殊的测试电缆Test不滤波的从属抖动测试步骤5:对抖动波形进行滤波,3.010ns4.000ns16.02nspk-pk MDI 数据时钟测量从属MDI 数据相对于从属时钟的抖动J txout Pk-Pk 值准备完成1000BaseT物理层一致性测试任务TDS/CSA带宽示波器。
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）。
2011年上半年 网络工程师 上午试卷•在CPU 中用于跟踪指令地址的寄存器是 （1）。
（1） A •地址寄存器（MAR ） B •数据寄存器（MDR ） C .程序计数器（PC ） D .指令寄存器（IR ）•指令系统中采用不同寻址方式的目的是 （2）。
（2） A .提高从内存 获取数据的速度 B .提高从外存 获取数据的速度C .降低操作 码的译码难度D •扩大寻址空间并提高编程灵活性•在计算机系统中采用总线结构，便于实现系统的积木化构造，同时可以（3） 。
（3）A .提高数据 传输速度B .提高数据 传输量C .减少信息传输线的数量D .减少指令系统的复杂性•某计算机系统由下图所示的部件构成，假定每个部件的千小 时可靠度为R ，则该系统的 千小时可靠度为（4）。
•软件产品的可靠度并不取决于（5） 。
（5） A .潜在错误的数量B .潜在错误的位置 C .软件产品的使用方法 D .软件产品的开发方式•模块A 直接访问模块B 的内部数据，则模块A 和模块B 的耦合类型为（6）（6） A .数据耦合B •标记耦合C .公共耦合D .内容耦合•下列关于风险的叙述不正确的是：风险是指（7）。
（7）A .可能发生的事件B . 一定会发生的事件C .会带来损失的事件D .可能对其进行干预，以减少损失的事件 •下列关于项目估算方法的叙述不正确的是 （8） 。
（8）A .专家判断方法受到 专家经验的主观性影响B. 启发式方法（如COCOMO 模型）的参数难以确定C. 机器学习方法难以描述训练数据的特征和确定其相似性D .结合上述三种方法可以得到精确的估算 结果•下图是一个软件项目的活动图，其中顶点表示项目里程碑，边表示包含的活 动，边上的 权 重表示活 动的持续时间，则里程碑 （9）在关键路径上。
D . R(1-(1-R) 2)2 (4) A . R+2R/4 B . R+R 2/4 C . R(1-(1-R) 2)•下列关于软件著作权中翻译权的叙述不正确的是：翻译权是指（10）的权利。
网络基础练习填空题1.人们把计算机网络中实现网络功能的设备及软件的集合称为网络的(通讯)子网，而把网络中实现资源共享功能的设备及软件的集合称为(资源)子网。
2.网络中通常使用三种交换技术：(电路)交换、(报文)交换和(分组)交换。
3.网络拓扑结构主要有四种：星状拓扑结构、(总线型)拓扑结构(环形)拓扑结构和网格状拓扑结构。
4.OSI模型将计算机网络的各个方面分成互相独立的(七)层。
5.百兆以太网又称(快速以太网)。
6.基于Ethernet标准的网络是一种采用(总线型)拓扑结构的网络。
7.Internet就是由多个种类、规模都可以不同但均采用(TCP/IP)协议的计算机网络组成的一个覆盖(全球)的计算机网。
8.web页就是中文的(网页)，在域名中，com代表(商业公司)。
9.Hub的中文名称是(集线器)。
10.“HTML编辑器”这类软件工具就是用来制作(网页)的。
11.OSI参考模型将整个网络的开始划分七个层次，分别是(物理层)、(数据链路层)、(网络层)、(传输层)、(会话层)、(表示层)、(应用层)。
12.(1987)年，国际化标准组织（ISO）公布了一个作为未来网络协议指南的模型。
该模型被称做(开放系统互连)。
13.传送帧时出现的差错有（位出错）、（帧丢失）、（帧重复）、（帧顺序）错。
14.网络按覆盖范围可分为（局域网）、（城域网）、（广域网）、（INTERNET）。
15.以太网系列技术的标准是（IEEE802）。
16.网络技术主要包括的种类是两大类，即（城域网技术）和（广域网技术）。
17.拓扑结构是指（网络中计算机及其他设备的连接关系）。
四种主要的拓扑结构为（星形）、（总线形）、（环形）、（网格形）。
18.网桥工作在OSI参考模型的第（数据链路）层。
19.中国四大骨干网是（中国公共计算机互联网（CHINANET））、（中国教育和科研网（CERNET））、（中国科学技术网（CSTNET））、（中国金桥信息网CHINAGBN）。
100Base-TX以太网物理层一致性测试技术研究杨洋;韩璐;沈小青;顾卫红【摘要】随着通信技术的不断发展以及网络使用需求的不断增长,网络设备的稳定性及安全性直接关系着互联网技术的使用质量;依据《IEEE 802.3-2000和ANSI X3.263-1995标准》对以太网物理层的相关要求,对100Base-TX型网络接口物理层一致性测试项目进行研究,设计了一套100Base-TX网络接口物理层一致性测试方法,通过测试验证表明该方法简单有效,能满足物理层一致性测试相关需求.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2016(024)009【总页数】4页(P74-76,82)【关键词】网络接口;物理层;一致性;测试【作者】杨洋;韩璐;沈小青;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】TP3以太网物理层定义了数据传送与接收所需要的电信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路特性等，为网络数据传输提供物理媒介、并且向数据链路层提供物理链接功能和标准接口[1]。
由于网络底层设计有差错控制机制，普通情况下数据通信出现的错误和冲突能够被及时修正、不容易被察觉，但当网络通信要求接近于理论设计上限时，物理层出现的轻微故障会对网络通信产生较为明显的影响。
以太网接口的物理特性对网络性能的影响在越是在关键的时刻越起着重要的作用，十分值得广泛的关注和重视[2-3]。
本文通过研究网络设备测试模式控制方法、示波器测试模板编辑方法以及示波器触发设计方法，设计了一套100Base-TX网络接口物理层一致性测试方法，通过测试验证表明该方法简单有效，能满足物理层一致性测试相关需求。
对以太网物理层信号特征进行深入研究，是开展以太网物理层一致性测试技术的前提条件，也是测试技术研究的重要理论基础。
计算机网络原理测试题1课程代码：4741一、单项选择题(本大题共15小题，每小题2分，共30分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．x.25协议是一种（）A．报文交换协议 B．电路交换协议C．帧交换协议 D．报文分组交换协议2．在有互连的开放系统中，位于同一水平行(同一层)上的系统构成了OSI的（）A．对等层 B．物理层C．传输层 D．网络层3．数据链路层的主要功能中不包括（）A．差错控制 B．流量控制C．路由选择 D．MAC地址的定义4．在ISO／OSI参考模型中，实现端到端的通信功能的层是（）A．物理层 B．数据链路层C．传输层 D．网络层5．10BASE-T规定的电缆传输距离最大约达（）A．1000米 B．500米C．200米 D．100米6．MODEM的作用是实现（）A．数字数据和数字信号间的转换B．数字数据和模拟信号间转换C．模拟数据和模拟信号间的转换D．模拟数据和数字信号间的转换7．下列网络互联设备中，工作在数据链路层的设备是（）A. 网关 B．交换机C．集线器 D．路由器8．ARP是实现( )A．由MAC地址到IP地址的转换B．由IP地址到MAC地址的转换C．由域名到IP地址的转换D．由IP地址到域名的转换9．TCP要实现流量控制和阻塞控制须采用（）A. 许可证法 B．丢弃分组法C．预约缓冲区法 D．滑动窗口技术10．DNS协议的重要功能是( )A．自动获取IP地址B．自动获取域名地址C．将IP地址解析为域名地址D．将域名地址解析为IP地址11．下列IP地址中属于B类地址的是( )A．129.20.3.1 B．127.30.2.3C．193.100.12.1 D．224.0.1.112．Windows NT网络操作系统属于( )A．客户机／服务器模式 B．集中式C．对等式 D．分布式13．ISDN中一个B通道的带宽为( )A．10Kb／s B．16Kb／sC．64Kb／s D．128Kb／s14. ATM的每个信元有53个字节，其中信元头为（）A．5字节 B．15字节C．48字节 D．64字节15. TCP协议建立连接，采用握手机制的次数为（）A. 2次 B．3次C．4次 D．5次二、填空题(本大题共5小题，每题2分。
测试项目、方法和点评本次交换机横向测试分为：物理特性、功能、性能、管理、可靠性与服务质量和价格共6个测试大项。
今年的测试在去年测试项的基础上又加入了一些新的内容，如功能特性中的组播功能，性能测试中的丢帧率、背对背帧等，对于提供了SX光纤上联模块的产品，我们还测试了其光纤吞吐能力。
一、物理特性交换机的物理特性是指交换机提供的外观特性、物理连接特性、端口配置、底座类型、扩展能力、堆叠能力以及指示灯设置，反映了交换机的基本情况。
测试结果见表1。
1．外观外观是检查交换机颜色、重量、尺寸和包装，从外形的美观、安装方便和包装完备上评价交换机。
测试方法是目测。
测试结果见表1。
本次参测的产品都有较完备的产品包装。
从外形美观的角度来看，实达Star-1924f+表现较为突出，颜色搭配合理，面板设计新颖，体积尺寸娇小。
2．端口配置端口配置指交换机包含的端口数目和支持的端口类型，端口配置情况决定了单台交换机支持的最大连接站点数和连接方式。
快速以太网交换机端口类型一般包括10Base-T、100Base-TX、100Base-FX，其中10Base-T和100Base-TX一般是由10M/100M自适应端口提供，有的高性能交换机还提供千兆光纤接口。
端口的工作模式分为半双工和全双工两种。
自适应是IEEE 802.3工作组发布的标准，为线端的两个设备提供自动协商达到最优互操作模式的机制。
通过自动协商，线端的两个设备可以自动从100Base-T4、100Base-TX、10Base-T中选择端口类型，并选择全双工或半双工工作模式。
为了提供方便的级联，有的交换机设置了单独的Uplink(级联)端口或通过MDI/MDI-X按钮切换，对没有Uplink端口或MDI/MDI-X按钮的交换机则需要使用交叉线互连。
测试方法是通过连接相应类型的端口，由端口指示灯和链路的连通性来检查端口类型;配置管理端口的测试是通过配置操作验证端口工作正常性。
快速以太网100Base-TX-PMD电气特性测试一、快速以太网100Base-TX的PMD测试意义在通常的应用环境下，以太网的数据差错不容易在应用中表现出来，而是被底层的差错控制机制自动校正。
以太网传输质量的好与坏，至多是影响网络的效率，而在共享带宽的环境下，这种效率的变化是不容易被一般用户感知到的。
但是在特定的场合，例如双绞线长度接近极限距离100m，或者线路负载接近端口标称的100Mbit/s，此时物理层的差错对数据传输的质量就会产生比较关键的影响了。
可以说，100Base-TX接口的物理特性对网络性能的影响在越是关键的时刻越起着重要的作用，应该得到广泛的关注和重视。
二、快速以太网100Base-TX的分层模型以太网对应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和介质访问控制子层。
介质访问控制子层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）。
对于10/100Base－TX来说，需要协调子层（RS）将MAC层的业务定义映射成MII接口的信号。
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）。
PCS子层的主要功能是4B/5B编解码、碰撞检测和并串转换；PMA子层完成链路监测、载波检测、NR ZI编译码和发送时钟合成、接收时钟恢复的功能。
100Base-TX的PMD子层采用ANSIX3.2 63规定的TP-PMD规范为基础修改而成，完成数据流的扰码、解扰，MLT-3编解码，发送信号波形发生和双绞线驱动，接收信号自适应均衡和基线漂移校正。
具体分层模型如图1所示。
100Base-TX分层模型三、快速以太网100Base-TXPMD子层的内部结构PMD子层与物理介质直接相连的是信号发送器、信号接收器和信号检测模块。
PMD子层的内部结构如图2所示。
信号检测模块为PMA子层的功能提供支持。
信号发送和接收器之上是MLT-3的编解码模块。
MLT-3是“多电平传输-3电平”的缩写，它是一种双极性的编码（+V、0、-V），信号可以在相邻两电平之间跃变，在数据位对应时间有跃变沿表示“1”，无跃变沿表示“0”。
使用MLT-3编码可以使信号相对于NRZI编码的频谱由70MHz降低至30MHz，从而不要求更高带宽的传输介质。
PMD子层的内部结构在MLT-3编解码模块之上是数据流加解扰模块。
重复的数据流会导致线路信号的功率谱密度分布不均匀，而利用扰码技术可以抑制不连续的频谱分量，使输出信号有均匀的功率分布，从而改善发送性能。
扰码模块之上是NRZI和NRZ码转换模块。
对100M接口来说，不用10M接口的NRZI码，而用MLT-3码，因此需要将PMA子层提供的NRZI码转换为NRZ码提供给MLT-3编解码器。
四、局域网各层对数据差错的控制1.物理介质100Base-TX的物理介质是五类UTP电缆，其长度要求在100m以内，但是在实际应用中，大部分的场合并不会利用到极限的长度。
较短的电缆产生较小的信号衰减和干扰，数据差错的可能性因此得以降低很多。
2.物理层100Base-TX采用的4B/5B编码增加了数据的冗余度，对预定义数据和控制码字以外的码字被认为是非法数据剔出。
PMD接收器的自适应均衡使波形劣化的线路信号能够被正确接收，均衡的效果取决于对电缆长度的判断，如图3所示。
波形测试电路3.数据链路层以太网帧有数据校验段，对出现错误的数据可以自动丢弃。
4.IP层以太网常用来承载IP包，TCP/IP协议有较强的数据完整性检验机制，对出现差错的数据可以自动重新发送。
五、PMD测试的准备工作IEEE802.3-2002的第25条规定了100Base-TX的PMD接口电气指标，本文对其中列出的指标详述测试的方法。
依照ANSIX3.263-1995的要求，对100Base-TX接口PMD子层的测试可以分为发送器和接收器测试两部分。
其中，发送器测试可以分为输出波形、阻抗特性和时钟频率三部分，而接收器测试可以分为阻抗特性、自适应均衡和基线漂移三部分。
在测试之前，需要准备示波器、网络分析仪、电缆、衰减器、电桥等。
1.测试用仪表100Base-TX的码率是125Mbit/s，但经MLT-3编码后，线路信号的主要能量集中在30 MHz以下的频带范围内。
测试使用的示波器Lecroy9374L的带宽为1GHz，有源差分探头HP1141A的带宽是200 MHz，由公式给出各自的上升时间为0.35ns和1.75ns。
系统的上升时间根据公式，计算得到1.785ns。
因此可以近似地认为系统带宽是196MHz。
同样，示波器显示的上升时间也是系统上升时间和信号上升时间的均方根，这样信号实际的上升时间可以据此估算。
2.测试用UTP电缆测试输出波形时需要使端口保持在连接状态，可以用一条双绞线连接被测端口和另一100Ba se-TX端口。
同时为保证在接收端口的阻抗特性不理想时，信号不反射回发送端口干扰测试，在发送线路中插入阻抗100Ω（UTP电缆的特性阻抗）的6dB衰减电路（根据ANSIX3.263-1995附录A给出的UTP模型，100m电缆的衰减量近似是7.5dB，70m电缆的衰减量近似是5dB）。
衰减电路由四个电阻组成电桥，两侧的阻抗都匹配为100Ω，其电路和实际电缆的照片如图3所示。
3.测试反射衰减的电桥在给定频率下，反射衰减与端口的阻抗特性有一一对应的关系。
用电桥法测试反射衰减的原理如图4所示，信号源内阻RI近似等于0。
根据ANSIX3.263-1995的要求，RN应取100Ω和85Ω、115Ω分别测试。
注意作为负载的端口至电桥的连线应尽可能短，否则测试反映的是电缆的特性阻抗而非端口的阻抗。
反射衰减测试电桥最大输出功率反射衰减而可见通过测量U1和U2的值可以计算端口的反射衰减。
4.电感测试电路测试方法可以利用RLC谐振电路的原理，用选频电平表找到如图5所示电路（直流偏置为0，电感即连接Tx+/Tx-的端口开路电感）的谐振频率，根据已知电容量用公式计算得到电感。
开路电感测试原理图六、100Base-TXPMD测试项以一个8端口快速以太网集线器为例说明测试的内容。
1.发送器规范(1)差模输出电压指标要求在950mV到1050mV之间，且。
测试结果如图6和7所示。
图6图7(2)上升时间和下降时间指标要求为3ns到5ns之间，且所有上升下降时间的差别不超过0.5ns。
应注意在由0电平向-Vout跳变时是上升时间，反之是下降时间。
示波器系统上升时间为1.785ns（因篇幅所限，上升、下降时间测试结果图未提供），根据修正公式计算可知，显示上升时间为4.4ns时，其实际的信号上升时间为4.02ns，显示上升时间为4.3ns时，其实际的信号上升时间为3.91ns，显示上升时间为4.0ns时，其实际的信号上升时间为3.29ns。
(3)占空比失真计算方法如图8。
图8e1=t2-t1-16ns；e2=t3-t2-16ns；e3=t4-t3-16ns；e4=t3-t1-32ns；e5=t4-t2-32ns；e6=t4-t1-48ns指标要求em(m=1…6)不超过±0.5ns。
因篇幅所限，只提供e1的测试结果供参考，如图9所示。
图9(4)输出抖动指标要求为不超过1.4ns。
此项指标需要示波器能够测试眼图，限于仪表条件未测试。
(5)波形过冲如图10，指标要求。
受示波器带宽限制此项未测试（参考高带宽示波器的测试波形，端口一般没有过冲）。
图10(6)发送端口反射衰减指标要求如图11所示。
因篇幅所限，这里只提供8个端口中的1个端口的匹配100Ω电阻的测试结果供参考，如图12所示。
图11图12(7)发送器开路电感指标要求在0～8mA直流偏置电流下都至少达到350μH。
测试结果如图5所示电路的谐振频率2050kHz，电容33pF，计算得到电感为182.65μH。
2.接收器规范(1)差分输入阻抗指标同发送端口反射衰减。
标准要求在100Ω、115Ω和85Ω三种匹配电阻下测试结果均应满足要求。
因篇幅所限，这里只提供匹配电阻100Ω下的测试结果，如图13所示。
图13(2)自适应均衡和基线漂移测试自适应均衡和基线漂移测试的方法是在各种电缆长度下接收特定包长度或图案的数据，观察数据包错误率，要求在一定范围内才是符合要求。
时间所限未测试。
七、总结100Base-TX接口已经是使用非常普遍的以太网接口了，然而对100Base-TX接口的PMD 电气特性的测试却一直没有广泛的进行，这对于我们也是一个新的尝试。
本文中还有很多地方有待改进和补充，算是对该类测试的一种有益探索和尝试。
综合上面的测试结果，我们看到在测试过的指标中,发送端口反射衰减（匹配电阻为100Ω）、发送器开路电感以及接收器差分输入阻抗（匹配电阻为100Ω和115Ω时）等指标不符合标准要求，因此对100Base-TX接口的测试还是很有必要的，应引起设备制造者和使用者的重视，相应的检测检验工作也应跟进，把好100Base-TX接口的质量关，提高快速以太网接口的质量。
