以太网物理层的一致性测试

文章作者:     文章来源: down    整理日期: 2005-9-3 17:39:51
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泰克电子(中国)有限公司 邓锦辉千兆以太网市场的发展
随着上互联网的人数越来越多，各种新的应用如存储网络,互联网数据中心、CAD/CAM软件、视频点播、远程医疗等应用的兴起，对于首公里接入网与城域网的带宽要求显得特别殷切。同时由于半导体行业的迅速发展, 实现1000BaseT的每端口价格已降低到50美元以下，使1000BaseT成为热潮(见图1)。
100BaseTx的标准是IEEE802.3u，定制于1995年。只采用了UTP不屏蔽双绞线里其中的2对线，分别为第1、2、3与第6条线，单收单发。通过4B/5B编码，将原来100Mb/s编译成125Mbps。
1000BaseT的标准是IEEE802.3ab,定制于1998年。采用了UTP不屏蔽双绞线里所有的4对线，并且每线同时收发，在全双工的模式下实现1000Mb/s的数据传输率。另外，1000BaseT使用8B/10B编码，以及PAM-5脉冲振幅调制方式，使1000BaseT的信号比100BaseTx显得更为复杂。
1000BaseX的标准是IEEE802.3z，分别按不同的传输距离，使用850nm(SX)与1310nm(LX)光波长的多模及单模光纤为传输介质。需要注意的是IEEE802.3z 1000BaseX中， 因为光纤没有象UTP同样的带宽限制，所以没有采用类似PAM-5的调制方法，只用了8B/10B的编码。

图1以太网市场发展的预测

图2 A,B,C,D点的模板测试

图3 F, H点的模板测试

图4 典型的测试以太网一致性的工具与设置
千兆以太网的一致性测试
因为千兆以太网的信号是8路同时收发数据的，所以邻道串扰比100BaseTx时要严重得多，而信号是否能够在10-12的误码率以及满足FCCA类对电磁干扰的要求下传送100米距离是关键。按照IEEE802.3ab的规范，因为1000BaseT信号的复杂性，定义了4个测试模式。通过设置物理层芯片中第９个GMII管理记数器第15,14,13位，就能设定物理层芯片的状态 (见表1)。
按照IEEE802.3ab的要求，测试模式1信号需要进行以下关键的测试：模板测试、峰值电压测试、衰落测试与抖动测试。
模板测试：对测试模式1信号上的A,B,C,D,F,H共6点进行模板测试，验证是否在规范所容许的范围内，是通过或失败(见图2、图3)。
峰值电压测试：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进行测试，验证是否在规范所容许的范围内，是通过或失败。
衰落测试：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，测量它们的电压，验证插入的磁损耗是否过大。规范要求G点幅度需要大于73.1%F点的幅度, 同样J点幅度需要大于73.1%H点的幅度。
抖动测试：按照规范，抖动测试分为不过滤的与过滤的，并且分别对主控与从属进行测试。
*不过滤抖动：主控抖动将接口设定为测试模式２，累积100ms至1s的波形，测量主控TX_CLK时钟的峰峰值抖动，规范要求不能超过1.4ns。从属抖动使用特殊的测试电缆将主控与从属相连起来，累积100ms至1s的波形，测量从属TX_CLK相对于主控TX_CLK的峰峰值抖动，规范要求不能超过1.4ns。
测试从属抖动时，按照规范，与主控连接的电缆为一条４段不同特性的缆线连接起来的电缆(见表2)。
*过滤抖动：主控抖动设置接口为正常的状态，采集100,000个主控TX_CLK时钟的边沿，通过信号处理，从　　100,000个主控TX_CLK的边沿中提取抖动波形，并对这抖动波形进行滤波，测量其峰峰值抖动。再设置接口为测试模式２(即主控抖动模式)，测量数据相对于主控TX_CLK的峰峰值抖动。将结果1+结果2，规范要求不能大于0.3ns。从属抖动使用特殊的测试电缆将主控与从属相连起来，测量接口为正常状态的峰峰值抖动。再设置接口为测试模式3(即从属抖动模式)，测量峰峰值抖动。将结果1+结果2，规范要求不能大于0.7ns。
以太网物理层一致性测试的工具
测试工具主要是(见图4)：
*一台频响优良的1GHz带宽示波器。因为以太网信号的上升时间大约为3ns,所以其频谱都在117MHz以下(带宽=0.35/3ns=117MHz)，所以一台1GHz带宽的示波器，是10倍于被测信号的带宽，将使测量幅度的误差降低到0.5％，满足测试A与B点峰值电压差异时1%的要求。
* 一台双通道，能发生一幅度为±2.8V，频率为31.25MHz的正弦波差分信号的干扰源。
* 测试夹具，用来将干扰信号加载到被测接口中，同时让被测信号能通过夹具被送往示波器进行测量。
* 测试软件，它对信号进行处理，测量与分析，需要考虑的是测试软件有否提供以下的功能：滤波、数字处理、信号平均、规范化、波形对比、抖动测试、支持100BaseT、损耗补偿、延时补偿、自动化测量、报告生长等。
* 高带宽、高共模抑制比、频响优良的差分探头，将夹具引来的被测的差分信号输送到示波器进行分析。
结语
泰克公司对应10BaseT,100BaseTx与1000BaseT以太网电接口，提供全套的一致性测试解决方案，包括频响优良的示波器，频率纯度很高的正弦波信号干扰源，满足上述功能的测试软件与夹具，除差分探头外，还对应1000BaseX以太网光接口，提供实时通信分析仪CSA7000，内置光参考接收器，对以太网光接口进行标准化的模板眼图验证，在同一平台上整合了以太网光电接口一致性的测试，是目前领先的全套完整以太网测试工具。■
摘自　电子产品世界