以太网接口物理层一致性测试-ZZ
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f 在100Base-TX接口的IDLE码流中，最多会出现12个连续的“0”因此我
们最多能捕获96ns宽度的脉冲。（IEEE 802.3规范要求捕获112ns宽度 的脉冲进行幅度域测试）
7 2005-11-4
以太网的物理层：1000Base-T
f 1000Base-T接口采用4D-PAM5编码 方式，采用了5类线中的所有4对 差分线，在全双工模式下达到 1000Mbps的传输速率。
– 每对线速率125Mbps，每个UI就 是8ns。4x125＝500M
– 使用4D-PAM5编码方式，2bit为 1Baud传送，实现1000Mbps
8 2005-11-4
以太网的物理层：1000Base-T
f 1000Base-T在垂直轴上使用5电平PAM编码,每个传送码元表示5符号-2,1,0,1,2中的一个符合,故每个码元代表2比特信息(4电平中每个电平代表2位,还 有一个前向纠错码FEC),这比二电平编码提高了带宽利用率,并能把波特率和所需 信号带宽减为原来的一半.但多电平编码需要用多位A/D,D/A转换,采用更高的 传输信噪比和更好的接收均衡性能.
100Base-TX以太网接口测试
f 占空比失真测试：
– 使用DUT发出的IDLE码流，从中挑选合适的片断进行测试 – 令DUT发出去除Scramble之后的“0x55”码流进行测试
f 抖动测试：
– 在眼图中测量交叉点的峰值抖动，正负向交叉点都用测量 – 要捕获大量的波形
23 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试
对于一般的被设备：发出IDLE码 流，从中获取96ns宽度的脉冲替 代112ns宽度的脉冲。
100Ω±1%的电阻（贴片/插 件）
对于交换机、路由器：采用模拟广 播风暴的方式获得112ns宽度的脉 冲
20 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试
f 幅度域测试项目：
– 差分输出电压
– 差分输出电压对称度
26 2005-11-4
1000Base-T以太网接口测试项目
f 核心测试
– 模板 – 峰值电压 – 电平精度 – 衰落 – 失真 – MDI回波损耗 – MDI共模电压 – 抖动
测试模式 1
测试模式4
4其它测试
0共模抑制 0误码率 0阻抗均衡 0串扰噪声抑制
27 2005-11-4
1000Base-T以太网接口测试：DUT设置
96ns
– 差分输出过冲
f 测试设置：
– 都要捕捉96ns宽度的脉冲
– 正负向的脉冲都要考察
21 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试
f 时域测试项目：
– 上升/下降时间 – 上升/下降时间对称度
f 测试设置：
– 都要捕捉80ns宽度的脉冲 – 要分清楚正负向的上升/下降时间
22 2005-11-4
f 回波损耗测试中的85、100以及111ohm：
– 根据规范的要求，要获取DUT与85ohm以及111ohm的端口连接时的回 损
17 2005-11-4
10Base-T测试Tektronix完全遵守IEEE规范吗？
f 请注意：在TP-IDL以及MAU模板测试中，TDSET3使用的模板与 IEEE802.3规范所给出的模板有少许区别！
f 将DUT的Scramble关闭，强制DUT发出0x55码型进行测试（需要firmware支持） f 判据:15.5ns<W1/W2/W3<16.5ns 且相差小于±0.25ns
24 2005-11-4
100Base-TX接口抖动测试
f 两个交点上的测量非常重要
25 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试FAQ
f 验证తతੋɿ f ޱ༗൱驱动够తೳྔক৴߸传
ૹ100ถڑ㩂ɻ f ্ঋ时间ੋ൱够շಘҎ实现շ
తਾަ换 f ޱ༗൱发ࣹ过ଟతEMIɼ过FCC
Class Aతཁٻ f ৴߸ੋ൱对শɼଈA༩BɼC༩Dੋ൱对
শ
30 2005-11-4
1000Base-T以太网接口测试：测试模式1
f 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， 验证是否在规范所容许的范围内。
f 峰值电压验证：接口是否有驱动足够的能量将信号传送100M的距离。 按规范要求：A与B点的峰值电压需要在0.67-0.82V（150mV容限范 围），C与D点的峰值电压需要在0.335-0.41V(75mV容限范围）。
f 测试负载要求：
– 有三种测试负载，Load1、Load2以及Load3(即100ohm纯电阻)
16 2005-11-4
10Base-T以太网接口测试FAQ
f 为何有W/TPM与Wo/TPM：
– 这是分别采用双绞线模型与不采用双绞线模型进行的测试
f Load1、Load2、Load3：
– 根据规范的要求使用三种不同的负载进行测试
f IEEE 802.3ae定于2001年 – 10G速率，采用光纤（单模/多模）作为传输载体
2 2005-11-4
以太网的物理层：10Base-T
f 编码方式：Manchester 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.
f 信号的对称性。按规范要求：A与B点的峰值电压的差异不能超过1%， C与D点的峰值电压不能超过A与B点平均值的一半的2%。
10M、100M、1000M以太电接口的测试
f 模板测试：脉冲模板、眼图模板 f 幅度：差分输出电压、对称度 f 时域：上升/下降时间、对称度、占空比失真 f 抖动：测试设定不同 f 回波损耗测试
13 2005-11-4
10Base-T以太网接口测试项目
f 核心测试
– 差分输出电压模板以及电压的测试 – 连接（link test）脉冲模板测试 – 空闲（idle)信号模板测试 – 输出抖动测动（8BT, 8.5BT） – 谐波成分 – MDI回波损耗 (发送和接收) – 共模电压
3 2005-11-4
以太网的物理层：10Base-T
f 模板测试：脉冲电压模板
4 2005-11-4
以太网的物理层：100Base-TX
数据链路层编码方式： 100 Base-X（包括100 BaseTx与100Base-FX）采用4B/5B编码/解
码，PCS（physical coding sub-layer）将接收MII接口输入的 100Mb/s码流，每4Bit编译成5Bit码，将原来的100Mb/s编译成 125Mbp/s，向MDI接口输出，解码过程相同），因2e-4只有16个组合， 而2e-5有32种组合，冗余的组合其中3个将会用作为control code控制 码--一个用作“IDEL”=“11111”，2个用作SOF（start of frame： J=11100，K=10001，J与K成对使用），2个用作EOF（end of frame： T=01101，R=00111，T与R成对使用）
5 2005-11-4
以太网的物理层：100Base-TX
f PMA(Physical Media Attachment)采用MLT-3电平，编码遵循NRZ形 式。100Base-TX接口信号逢“1”产生电平跳变，而逢“0”时信号电 平保持不变。因此100Base-TX接口信号有三个电平，眼图中一个UI会 出现2个“眼睛”。
6 2005-11-4
以太网的物理层：100Base-TX
f 扰码（Scrambling）： 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）。所以，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 将会是125MHz，但是经过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。但FCC要求以太网不能产生 过大的EMI，因为链路绝大部分时间是传输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。
f IEEE 802.3ab规定：设置寄存器可令DUT进入4种不同的测试模式
29 2005-11-4
1000Base-T以太网接口测试：测试模式1波形
f ࣜ1৴߸ੋ༝+2ɼવண127 0ɼ-2ɼવண1270ɼ+1ɼવ ண1270ɼ-1ɼવண1270ɼ ணੋ128+2ɼ128-2ɼ128+2ɼ 128-2ɼ࠷ੋ10240.
18 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试项目
f 核心测试
– 模板 – 幅度域
f 峰值幅度 f 过冲 f 幅度对称
– 时域
f 上升时间和下降时间 f 上升/下降对称
– 抖动 – 占空比失真 – MDI回波损耗
f 发送, 接收
19 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试应当注意！
f 为何要捕获宽度96ns脉冲：
– 因为在IDLE状态下96ns是能捕获的最大脉冲宽度 – 因为这样进行幅度测试才能避开ISI令测量更精确
f 上升/下降时间的测试到底捕获多宽的脉冲：
– 根据ANSI X3.263规范要求捕获112ns宽度进行测试 – TDSET3默认捕获80ns宽度的脉冲 – Cisco公司要求捕获16ns宽度的脉冲
f 1000Base-T接口有4中IEEE组织规定的测试模式：
– 测试模式1：脉冲模板测试、电压衰落测试、峰值电压测试 – 测试模式2：主模式抖动 – 测试模式3：从模式抖动 – 测试模式4：波形失真测试、回波损耗测试、共模输出电压测试
28 2005-11-4
1000Base-T以太网接口测试：DUT设置
f 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Hale Waihona Puke Baidu作为传输载体
f IEEE 802.3z定于1998年 – 1000M速率，采用光纤（单模/多模）作为传输载体
f 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
f 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
9 2005-11-4
100Base-TX与1000Base-T的频谱
f 由于分别采用了MLT-3和PAM-5的编码方式，令它们的信号基频均为 31.25MHz。使EMI性能提高且传输距离远。
10 2005-11-4
14 2005-11-4
10Base-T以太网接口测试的DUT要求
f 要求DUT发出随机包以供MAU、TP_IDL测试 f 要求DUT发出连接脉冲以供TP_Link测试 f 要求DUT发出全“1”或者全“0”码流以供Harmonic测试
15 2005-11-4
10Base-T以太网接口需要的测试负载
以太网的物理层：1000Base-T
f 如果要测1000Base-T接口的眼图的话…///…
11 2005-11-4
以太网的物理层：三种接口的异同
f 相同点：
– 都是差分信号 – 都使用RJ-45水晶头作为连接器，使用5类线
f 不同点
– 编码不同，因此模板测试不同 – 测试负载不同
12 2005-11-4
z 被测端口设置要求
f 测试负载选择
幅度域：发出包含112ns宽度的正负 脉冲的码流
时域：发出0x55码用于占空比失真 测试。80ns宽度脉冲用于上升/下
阻值：100Ω±0.2%的电阻 并联电容：≤2pF@100MHz 串连电感：≤20nH@100MHz
降时间测试
f 实际可选择的测试负载
z 被测端口实际可操作的设置
以太网接口物理层一致性测试
泰克科技（中国）有限公司设计与制造测试仪器产品部
1 2005-11-4
IEEE 802.3标准的发展
f IEEE 802.3定于1985年 – 10M速率，采用同轴电缆作为传输载体
f 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
们最多能捕获96ns宽度的脉冲。（IEEE 802.3规范要求捕获112ns宽度 的脉冲进行幅度域测试）
7 2005-11-4
以太网的物理层：1000Base-T
f 1000Base-T接口采用4D-PAM5编码 方式，采用了5类线中的所有4对 差分线，在全双工模式下达到 1000Mbps的传输速率。
– 每对线速率125Mbps，每个UI就 是8ns。4x125＝500M
– 使用4D-PAM5编码方式，2bit为 1Baud传送，实现1000Mbps
8 2005-11-4
以太网的物理层：1000Base-T
f 1000Base-T在垂直轴上使用5电平PAM编码,每个传送码元表示5符号-2,1,0,1,2中的一个符合,故每个码元代表2比特信息(4电平中每个电平代表2位,还 有一个前向纠错码FEC),这比二电平编码提高了带宽利用率,并能把波特率和所需 信号带宽减为原来的一半.但多电平编码需要用多位A/D,D/A转换,采用更高的 传输信噪比和更好的接收均衡性能.
100Base-TX以太网接口测试
f 占空比失真测试：
– 使用DUT发出的IDLE码流，从中挑选合适的片断进行测试 – 令DUT发出去除Scramble之后的“0x55”码流进行测试
f 抖动测试：
– 在眼图中测量交叉点的峰值抖动，正负向交叉点都用测量 – 要捕获大量的波形
23 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试
对于一般的被设备：发出IDLE码 流，从中获取96ns宽度的脉冲替 代112ns宽度的脉冲。
100Ω±1%的电阻（贴片/插 件）
对于交换机、路由器：采用模拟广 播风暴的方式获得112ns宽度的脉 冲
20 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试
f 幅度域测试项目：
– 差分输出电压
– 差分输出电压对称度
26 2005-11-4
1000Base-T以太网接口测试项目
f 核心测试
– 模板 – 峰值电压 – 电平精度 – 衰落 – 失真 – MDI回波损耗 – MDI共模电压 – 抖动
测试模式 1
测试模式4
4其它测试
0共模抑制 0误码率 0阻抗均衡 0串扰噪声抑制
27 2005-11-4
1000Base-T以太网接口测试：DUT设置
96ns
– 差分输出过冲
f 测试设置：
– 都要捕捉96ns宽度的脉冲
– 正负向的脉冲都要考察
21 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试
f 时域测试项目：
– 上升/下降时间 – 上升/下降时间对称度
f 测试设置：
– 都要捕捉80ns宽度的脉冲 – 要分清楚正负向的上升/下降时间
22 2005-11-4
f 回波损耗测试中的85、100以及111ohm：
– 根据规范的要求，要获取DUT与85ohm以及111ohm的端口连接时的回 损
17 2005-11-4
10Base-T测试Tektronix完全遵守IEEE规范吗？
f 请注意：在TP-IDL以及MAU模板测试中，TDSET3使用的模板与 IEEE802.3规范所给出的模板有少许区别！
f 将DUT的Scramble关闭，强制DUT发出0x55码型进行测试（需要firmware支持） f 判据:15.5ns<W1/W2/W3<16.5ns 且相差小于±0.25ns
24 2005-11-4
100Base-TX接口抖动测试
f 两个交点上的测量非常重要
25 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试FAQ
f 验证తతੋɿ f ޱ༗൱驱动够తೳྔক৴߸传
ૹ100ถڑ㩂ɻ f ্ঋ时间ੋ൱够շಘҎ实现շ
తਾަ换 f ޱ༗൱发ࣹ过ଟతEMIɼ过FCC
Class Aతཁٻ f ৴߸ੋ൱对শɼଈA༩BɼC༩Dੋ൱对
শ
30 2005-11-4
1000Base-T以太网接口测试：测试模式1
f 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， 验证是否在规范所容许的范围内。
f 峰值电压验证：接口是否有驱动足够的能量将信号传送100M的距离。 按规范要求：A与B点的峰值电压需要在0.67-0.82V（150mV容限范 围），C与D点的峰值电压需要在0.335-0.41V(75mV容限范围）。
f 测试负载要求：
– 有三种测试负载，Load1、Load2以及Load3(即100ohm纯电阻)
16 2005-11-4
10Base-T以太网接口测试FAQ
f 为何有W/TPM与Wo/TPM：
– 这是分别采用双绞线模型与不采用双绞线模型进行的测试
f Load1、Load2、Load3：
– 根据规范的要求使用三种不同的负载进行测试
f IEEE 802.3ae定于2001年 – 10G速率，采用光纤（单模/多模）作为传输载体
2 2005-11-4
以太网的物理层：10Base-T
f 编码方式：Manchester 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.
f 信号的对称性。按规范要求：A与B点的峰值电压的差异不能超过1%， C与D点的峰值电压不能超过A与B点平均值的一半的2%。
10M、100M、1000M以太电接口的测试
f 模板测试：脉冲模板、眼图模板 f 幅度：差分输出电压、对称度 f 时域：上升/下降时间、对称度、占空比失真 f 抖动：测试设定不同 f 回波损耗测试
13 2005-11-4
10Base-T以太网接口测试项目
f 核心测试
– 差分输出电压模板以及电压的测试 – 连接（link test）脉冲模板测试 – 空闲（idle)信号模板测试 – 输出抖动测动（8BT, 8.5BT） – 谐波成分 – MDI回波损耗 (发送和接收) – 共模电压
3 2005-11-4
以太网的物理层：10Base-T
f 模板测试：脉冲电压模板
4 2005-11-4
以太网的物理层：100Base-TX
数据链路层编码方式： 100 Base-X（包括100 BaseTx与100Base-FX）采用4B/5B编码/解
码，PCS（physical coding sub-layer）将接收MII接口输入的 100Mb/s码流，每4Bit编译成5Bit码，将原来的100Mb/s编译成 125Mbp/s，向MDI接口输出，解码过程相同），因2e-4只有16个组合， 而2e-5有32种组合，冗余的组合其中3个将会用作为control code控制 码--一个用作“IDEL”=“11111”，2个用作SOF（start of frame： J=11100，K=10001，J与K成对使用），2个用作EOF（end of frame： T=01101，R=00111，T与R成对使用）
5 2005-11-4
以太网的物理层：100Base-TX
f PMA(Physical Media Attachment)采用MLT-3电平，编码遵循NRZ形 式。100Base-TX接口信号逢“1”产生电平跳变，而逢“0”时信号电 平保持不变。因此100Base-TX接口信号有三个电平，眼图中一个UI会 出现2个“眼睛”。
6 2005-11-4
以太网的物理层：100Base-TX
f 扰码（Scrambling）： 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）。所以，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 将会是125MHz，但是经过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。但FCC要求以太网不能产生 过大的EMI，因为链路绝大部分时间是传输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。
f IEEE 802.3ab规定：设置寄存器可令DUT进入4种不同的测试模式
29 2005-11-4
1000Base-T以太网接口测试：测试模式1波形
f ࣜ1৴߸ੋ༝+2ɼવண127 0ɼ-2ɼવண1270ɼ+1ɼવ ண1270ɼ-1ɼવண1270ɼ ணੋ128+2ɼ128-2ɼ128+2ɼ 128-2ɼ࠷ੋ10240.
18 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试项目
f 核心测试
– 模板 – 幅度域
f 峰值幅度 f 过冲 f 幅度对称
– 时域
f 上升时间和下降时间 f 上升/下降对称
– 抖动 – 占空比失真 – MDI回波损耗
f 发送, 接收
19 2005-11-4
100Base-TX以太网接口测试应当注意！
f 为何要捕获宽度96ns脉冲：
– 因为在IDLE状态下96ns是能捕获的最大脉冲宽度 – 因为这样进行幅度测试才能避开ISI令测量更精确
f 上升/下降时间的测试到底捕获多宽的脉冲：
– 根据ANSI X3.263规范要求捕获112ns宽度进行测试 – TDSET3默认捕获80ns宽度的脉冲 – Cisco公司要求捕获16ns宽度的脉冲
f 1000Base-T接口有4中IEEE组织规定的测试模式：
– 测试模式1：脉冲模板测试、电压衰落测试、峰值电压测试 – 测试模式2：主模式抖动 – 测试模式3：从模式抖动 – 测试模式4：波形失真测试、回波损耗测试、共模输出电压测试
28 2005-11-4
1000Base-T以太网接口测试：DUT设置
f 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Hale Waihona Puke Baidu作为传输载体
f IEEE 802.3z定于1998年 – 1000M速率，采用光纤（单模/多模）作为传输载体
f 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
f 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
9 2005-11-4
100Base-TX与1000Base-T的频谱
f 由于分别采用了MLT-3和PAM-5的编码方式，令它们的信号基频均为 31.25MHz。使EMI性能提高且传输距离远。
10 2005-11-4
14 2005-11-4
10Base-T以太网接口测试的DUT要求
f 要求DUT发出随机包以供MAU、TP_IDL测试 f 要求DUT发出连接脉冲以供TP_Link测试 f 要求DUT发出全“1”或者全“0”码流以供Harmonic测试
15 2005-11-4
10Base-T以太网接口需要的测试负载
以太网的物理层：1000Base-T
f 如果要测1000Base-T接口的眼图的话…///…
11 2005-11-4
以太网的物理层：三种接口的异同
f 相同点：
– 都是差分信号 – 都使用RJ-45水晶头作为连接器，使用5类线
f 不同点
– 编码不同，因此模板测试不同 – 测试负载不同
12 2005-11-4
z 被测端口设置要求
f 测试负载选择
幅度域：发出包含112ns宽度的正负 脉冲的码流
时域：发出0x55码用于占空比失真 测试。80ns宽度脉冲用于上升/下
阻值：100Ω±0.2%的电阻 并联电容：≤2pF@100MHz 串连电感：≤20nH@100MHz
降时间测试
f 实际可选择的测试负载
z 被测端口实际可操作的设置
以太网接口物理层一致性测试
泰克科技（中国）有限公司设计与制造测试仪器产品部
1 2005-11-4
IEEE 802.3标准的发展
f IEEE 802.3定于1985年 – 10M速率，采用同轴电缆作为传输载体
f 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