Ethernet信号测试方法

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Ethernet测试和操作介绍

以太网技术特征

常用称谓

connectors

码率

连接

标准

Page 3

10/100/1000BASE-T 连接器引脚排列

TD/RD: Transmit Data/Receive Data BI_D x : Bi-directional Pair x

Computer RJ45 / 8P8C connector

规范要求的测试内容

10BASE-T

测试项目描述

参考规范

规范要求的测试内容

100BASE-TX

rise/fall time symmetry 测试项目描述参考规范

规范要求的测试内容

1000BASE-T

测试项目描述

10BASE-T 测试码型

First signal in auto-negotiation to test link connectivity. Sent every 16ms until a response is received.

Sent at the end of data packet to indicate end of transmission. Pulse width is 300 or 350ns depending on whether the last bit was ‘0’or ‘1’.

Differential Manchester encoded signal with pre-emphasis.

All ‘1’s Manchester encoded signal, essentially a 5 MHz signal. Used in harmonic test to ensure all harmonics are 27 dB down from the fundamental.

以太网测试方法与指标

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。
带宽利用率
总结词
带宽利用率是指网络带宽的实际使用情况与总可用带宽的比率。
VS
详细描述
带宽利用率反映了网络的负载状况和流量模式。高带宽利用率可能意味着网络资源得到了充分利用，但也可能是网络拥塞的迹象。合理规划和管理带宽利用率对于保证网络性能和稳定性至关重要。
04
以太网测试工具
网络分析仪
云服务提供商需要对以太网进行压力测试和稳定性测试，以确保在大量用户同时访问时网络的稳定性和性能。测试指标包括带宽、并发连接数、响应时间等，以确保云服务的高可用性和可扩展性。

EOC技术及测试

有源EOC终端
有源EOC终端住户2
EPON＋有源EOC，单线入户
c）无源EOC工作原理
无源EOC是基于同轴电缆上的一种以太网信号传输技术。其原有的以太网信号的帧格式没有改变，改变的是从双绞线上的双极性（差分）信号转换成为适合同轴电缆传输的单极性信号。
基带EOC传输技术基本原理：
利用有线电视信号在111～860MHz频率传输，基带数据信号在 1－20MHz频率传输的特性，可以使两者在一根同轴电缆中传输而互不影响。
2、EOC基本工作原理广电城域网的接入网采用EPON到楼的结构时，ONU输出的以太网信号如
何入户就成为需要解决的问题。解决方案有两种： a ）多个用户共用一个ONU，五类线入户方案 ⅰ）采用多用户输出端口的ONU 一个ONU平均带宽32Mbps，一个24口ONU可供24个用户共享
32Mbps 。ONU每个输出端口(RJ45)用五类线直接接入用户。 ⅱ）采用单用户输出端口的ONU 在ONU输出端口接以太网交换机，多个用户共享一个OUN，用五类
PLC（电力线通信）技术近来发展很快，HomePlug AV标准物理层速率已达到200Mbps，吞吐量也达到80Mbps（理论可达 100Mbps）。它和WLAN的调制技术、MAC层协议都很相似，但由于使用低频段，从技术上有比较优势，适用于最后100米是完全可行的。
Homeplug AV技术用于HFC双向网改造的EOC接入，称为Homeplug AV over Coax。它既可以用于同轴星形分配网，也可以用于同轴树形分配网。这就使交互数据入户有更灵活的选择。

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_FAIL

3 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

Ethernet信测试方法

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。

以太网一致性测试

以太网物理层一致性测试方案

100BaseTX

1000BaseT

10BaseT

泰克电子(中国)

Xerox Altos 工作站与其他Xerox Altos

2.94Mb/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

MII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, 3

41000BaseT PCS(Physical Coding Sublayer)–进行研

数据被分为两个子块

对线，并且同时收发，在全

编码方法实现1000MB/s的

MLT-3

4D-PAM5

4D-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

C F, G

10Base-T-100BaseTx-1000BaseTx-以太网一致性测试方案

以太网物理层一致性测试方案

100BaseTX

1000BaseT

10BaseT

邓锦辉

泰克电子(中国)有限公司产品技术经理

ronald.dung@

Xerox Altos 工作站与其他Xerox Altos

2.94Mb/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

MII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, 3

41000BaseT PCS(Physical Coding Sublayer)–进行研

数据被分为两个子块

对线，并且同时收发，在全

编码方法实现1000MB/s的

MLT-3

4D-PAM5

4D-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

以太网收发器工作原理及其信号质量测试综述

• 问题:为什么只是10M采用极性检测和纠正?
案例分析
以太网收发器工作原理详解
• 三 PHY简单工作过程
• 以100Mbps 为例，在接收方向上，PHY 必须把125M 的串行的MLT-3 信号转化为MII（RMII、SMII）信号。PHY 从双绞线上接收MLT-3 信号。首先，AGC 模块对MLT-3 信号进行处理，去除信号中的直流分量，实现baseline wander correction；数字锁相环会从接收到的数据恢复出125M 的时钟，ADC 模块利用此时钟对MLT-3 信号进行采样；把MLT-3 信号转化为NRZI 信号；然后按照与发送相反的流程完成 NRZI到NRZ 信号的转化，DESCRAMBLE，串并转化，4B/5B 的译码；最后把处理完的信号送入FIFO，准备发送给MAC。使用FIFO 的主要原因是纠正恢复时钟与系统时钟之间存在的差别。 • 问题:为什么需要baseline wander correction? • 问题:为什么需要DESCRAMBLE ?
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、时钟要求来自百度文库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)

讯飞网维信号特克千兆以太网性能测试仪说明书

SIGNAL TEK™Cable Performance T ester

I Gigabit Performance

Qualification – Test to

IEEE 802.3 standards

I Selectable Performance

T esting – qualify performance

of Data, Voice over IP, and

IP Video applications

I Performs Gigabit Ethernet

link establishment test in

10 seconds

I Data Monitoring to detect

intermittent network problems

I Smart Autotest Function

detects the presence of the

SIGNAL TEK remote, active

network device or open ended

cable and automatically runs

the appropriate test suite

I Intuitive Graphical User

Interface for fast and

easy operation

I Internal and USB

Data Storage –

store 20,000 tests internally

or unlimited on USB drive

I Prints Easy-to-Read Pass/

以太网收发器工作原理及其信号质量测试综述

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)
•
•
以太网收发器工作原理详解
• • • (4) MII (MEDIA INDEPENDENT INTERFACE):媒体无关接口,是PHY和控制期间之间的数据通路. (5) MDI (MEDIUM DEPENDENT INTERFACE):介质相关接口,不同的PMD对应着不同的MDI接口 (6) SMI (SERIAL MANAGEMENT INTERFACE):这个接口允许上层器件监控PHY。物理接口包括一个数据线（MDIO）和一根时钟线（MDC）。MAC 利用SMI 可以完成读写状态寄存器的功能

连接器特征阻抗测试方法

连接器的特征阻抗是指连接器在工作频率下的阻抗特性，它是

连接器在电信号传输中的重要参数之一。连接器的特征阻抗受到连

接器结构、材料、制造工艺等多方面因素的影响。一般来说，特征

阻抗是指连接器在工作频率下的阻抗大小和阻抗匹配的稳定性。

连接器的特征阻抗对于信号传输具有重要影响。在信号传输中，如果连接器的特征阻抗与信号源或负载的阻抗不匹配，就会导致信

号的反射、损耗和失真。因此，连接器的特征阻抗需要进行测试以

确保其符合设计要求。

连接器特征阻抗的测试方法一般包括两种，一种是基于网络分

析仪的测试方法，另一种是基于时域反射法的测试方法。

基于网络分析仪的测试方法通过将连接器与网络分析仪相连，

利用网络分析仪的频率扫描功能和S参数测量功能，可以得到连接

器在工作频率下的S参数，从而计算出连接器的特征阻抗。

基于时域反射法的测试方法则是利用时域反射仪或者示波器等

设备，通过向连接器发送短脉冲信号，测量信号在连接器中传播的

时间和幅度，从而计算出连接器的特征阻抗。

除了这两种常见的测试方法外，还可以利用阻抗分析仪、矢量网络分析仪等设备进行连接器特征阻抗的测试。

在进行连接器特征阻抗测试时，需要注意测试环境的稳定性和准确性，以及测试设备的校准和精度。此外，还需要根据连接器的工作频率范围选择合适的测试方法和设备，以确保测试结果的准确性和可靠性。

信号一致性测试

JEDEC组织定义的DDR规范
DDR SDRAM Chip Specification
D D R 3 - 1 6 0 0
DDR Technology Data Transfer Rate (MT/s) DDR Designation Technology Clock Rate is ½ Data Transfer Rate = 800 MHz Generation DDR DIMM Specification
读/写相对于DQS信号的时序不同；读数据时，DQS和DQ边沿对齐；写数据时，DQS 的边沿对准DQ的中心，即有90度的相位偏移。
DDR3 Application Tests Parameters
Specification JESD79-3 DDR3 SDRAM Specifications
DDR1
Operating Voltage
Clock Frequency Data Transfer Rate Pin Count Package Backward Compatibility
DDR2
1.8 V
DDR3
1.5 V
Impact on Design and Validation
Tighter timing margins Crosstalk, impedance, EMI, and jitter Probe load effects are critical

ethernet工作原理

Ethernet是一种局域网传输技术，它使用电缆或光纤连接网络

设备，以实现数据的传输和通信。以下是Ethernet的工作原理：

1. 使用CSMA/CD协议：Ethernet采用载波侦听多路访问/冲突

检测（CSMA/CD）协议，即在发送数据之前会先监听媒介上

是否有其他设备发送数据。如果检测到冲突，则会暂停发送并随机等待一段时间，然后再次发送。

2. 数据帧的传输：数据在Ethernet网络中以数据帧的形式传输。一个数据帧通常包括源和目标设备的物理地址（MAC地址），以及数据的实际内容。数据帧会沿着网络传输，并在接收端被解析和处理。

3. 分组交换：当两台设备之间进行通信时，数据被分割为较小的数据包，称为分组。这些分组通过Ethernet网络中的交换机

进行路由，以最高效和快速地到达目标设备。交换机会根据目标设备的MAC地址将数据包转发到相应的端口。

4. 信号传输和解析：Ethernet使用Baseband信号传输，即以数字形式表示数据。发送设备将数字数据转换为电信号，并通过电缆或光纤传输。接收设备接收信号，并将其重新转换为数字数据。这种数字到模拟的转换过程在发送设备和接收设备之间实现。

5. 网络拓扑：Ethernet可以以多种拓扑结构部署，如总线型、

星型、环形或混合型拓扑。拓扑结构定义了网络中设备之间的

连接方式，并影响数据的传输效率和可靠性。

总的来说，Ethernet通过使用CSMA/CD协议、数据帧传输、

分组交换、信号传输和解析等机制实现数据的高效传输和通信。这种技术广泛应用于现代计算机网络中，提供了可靠和快速的数据传输方式。

信号完整性测试

硬件电路测试中非常重要的一项是信号完整性测试，特别是对于高速信号，信号完整性测试尤为关键。

完整性的测试手段种类繁多，有频域，也有时域的，还有一些综合性的手段，比如误码测试。不管是哪一种测试手段，都存在这样那样的局限性，它们都只是针对某些特定的场景或者应用而使用。只有选择合适测试方法，才可以更好地评估产品特性。

本文将讲解常用的一些测试方法和使用的仪器。

一、波形测试

使用示波器进行波形测试，这是信号完整性测试中最常用的评估方法。

主要测试波形幅度、边沿和毛刺等，通过测试波形的参数，可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求，有没有存在信号毛刺等。

波形测试也要遵循一些要求，比如选择合适的示波器、测试探头以及制作好测试附件，才能够得到准确的信号。

下图是DDR在不同端接电阻下的波形。

常见的示波器厂商有是德科技、泰克、力科、罗德与施瓦茨、鼎阳等等。

二、时序测试

现在器件的工作速率越来越快，时序容限越来越小，时序问题导致产品不稳定是非常常见的，因此时序测试是非常必要的。一般，信号的时序

测试是测量建立时间和保持时间，也有的时候测试不同信号网络之间的偏移，或者测量不同电源网络的上电时序。测试时序基本都是采用的示波器测试，通常需要至少两通道的示波器和两个示波器探头（或者同轴线缆）。

下图是测量的就是保持时间：

三、眼图测试

眼图测试是常用的测试手段，特别是对于有规范要求的接口，比如USB、Ethernet、PCIE、HDMI和光接口等。测试眼图的设备主要是实时示波器或者采样示波器。一般在示波器中配合以眼图模板就可以判断设计是否满足具体总线的要求。