1.100Base-Tx 及 1000Base-T 介紹

1.1. 100Base-Tx 及 1000Base-T 連接器及管腳定義

1.2. 100Base-Tx 和 1000Base-T 均使用雙絞線介質(zhì)和 RJ45 連接器（有時稱為水晶頭）作為數(shù) 據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。由于其布線簡單，成本低廉，使用方便，目前是使用最為廣泛的以太 網(wǎng)技術(shù)（標(biāo)準(zhǔn)中的 T 是指 Twisted Pair，即雙絞線；Tx 指使用 2 對雙絞線，一對用于接收數(shù) 據(jù)，一對用于傳輸數(shù)據(jù)）。

1.3. 100Base-Tx 物理層

1.4. 100Base-Tx 物理層分為 PCS（Physical Coding Sublayer，物理編碼子層）、PMA（Physical Medium Attachment，物理介質(zhì)附加）及 PMD（Physical Medium Dependent，物理介質(zhì)相 關(guān)子層）。

1.3. 1000Base-T 物理層 1000Base-T 物理層與 100Base-Tx 類似，由 PCS（Physical Coding Sublayer，物理編碼 子層）、PMA（Physical Medium Attachment，物理介質(zhì)附加）及 AUTONEG 組成。

不同的是，PCS 采用的是 4D-PAM5 編碼方式，即使用 4 對線，5 個電平對信號進(jìn)行傳輸。 每對線的傳輸速度與 100Base-Tx 一樣為 125Mbps；每 2bit 轉(zhuǎn)為 1Baud 傳輸，即每個 UI 可以傳輸 2bit 信息。4*125Mbps*2bit=1000Mbps 實現(xiàn) 1000Mbps 的傳輸速度。

總結(jié) 100Base-Tx 及 1000Base-T 的異同點：

相同點：

a) 均為差分信號傳輸；

b) 使用 RJ-45 連接器，使用 5 類線；

c）每對線的傳輸?shù)男盘査俾蕿?125M，每個 UI 均為 8ns

不同點：

a）編碼方式不同，100Base-Tx 使用 MLT-3，信號有 3 個電平；1000Base-T 使用 4D-PAM5， 信號有 5 個電平，因此測試模板不同；

b）測試負(fù)載不同

2.100Base-Tx 快速以太網(wǎng)測試

100Base-Tx 信號質(zhì)量測試用到的主要工具是數(shù)字示波器，在測試過程中，還需搭配合規(guī)的 探頭、線纜以及測試夾具，具體的測試設(shè)備要求將在后文中進(jìn)行詳細(xì)說明。

RIGOL 以太網(wǎng)一致性測試軟件將測試過程自動化，方便工程師高效準(zhǔn)確地進(jìn)行一致性測試。 圖 6 即為在 RIGOL DS70000 系列數(shù)字示波器上運行的以太網(wǎng)一致性測試軟件。

2.1. 100Base-Tx 眼圖/模板測試

眼圖/模板測試是以太網(wǎng)測試中最常用的工具，可以快速判斷 100Base-Tx 的信號質(zhì)量，以 1 個 UI（8ns）進(jìn)行切分，進(jìn)行多次疊加，得到信號的眼圖。對于在模板通過區(qū)域內(nèi)的信號 予以判定通過（Passes），對于超出通過區(qū)域外，“壓模”的信號判定為失?。‵ailure）。

2.2. 100Base-Tx 抖動測試

抖動測試主要是對因占空比失真及基線漂移所引起的總傳輸抖動進(jìn)行測量。通過對眼圖中測 量交叉點建立分布直方圖并進(jìn)行累加統(tǒng)計，推導(dǎo)出峰峰值抖動。由于波形是一個三電平信號， 因此正向及負(fù)向的交叉點均需測試。根據(jù)規(guī)范要求，正向抖動（+ve）及負(fù)向抖動（-ve）的 范圍為≤1.4ns。

2.3. 100Base-Tx 占空比失真測試

占空比失真測試在 Vout/2 點測量信號正脈寬及在-Vout/2 點測量信號負(fù)脈寬獲取。通過產(chǎn) 生 01010101 NRZbit 流，得到穩(wěn)定變化的波形，每個正負(fù)脈寬理論為 16ns，規(guī)范允許的 誤差范圍是±0.25ns。、

2.4. 100Base-Tx 幅度測試

100Base-Tx 幅度測試包含峰值幅度，過沖測試及幅度對稱性。 根據(jù)規(guī)范要求，屏蔽雙絞線 STP 差分信號輸出電壓應(yīng)在 1165mV~1285mV 范圍內(nèi)，UTP 非 屏蔽雙絞線差分信號輸出電壓應(yīng)在 950mV~1050mV 范圍內(nèi)。過沖定義為差分信號的百分 比偏移，需要被測設(shè)備發(fā)出包含 14bit 寬度的波形信號。該波形每個電平所持續(xù)寬度為 14bit （14bit*8ns/bit=112ns），波形幅度峰峰值約 2 倍的 Vout 。過沖測量需要在正脈沖和負(fù)脈 沖中分別進(jìn)行。

2.5. 100Base-Tx 上升時間、下降時間及對稱性

100Base-Tx 的規(guī)范要求上升及下降時間是測量差分輸出電壓的 10%-90%范圍的時間，即測量結(jié)果應(yīng)在 3ns~5ns 范圍內(nèi)。對于對稱性，在所有測量的上升沿時間或下降沿時間的最 大值與最小值差異必須小于 0.5ns。

2.6. 百兆以太網(wǎng)信號質(zhì)量測試實際結(jié)果展示 在實際測試過程中，需要通使開發(fā)板產(chǎn)生快速百兆以太網(wǎng)信號進(jìn)行測試。 DS70000 的 100Base-Tx 一致性測試分析截圖如圖 11 所示，包含了各個測試項，并注明了每個測試項 對應(yīng)的合規(guī)指標(biāo)范圍以及實測的值，通過對比將測試結(jié)果顯示在最后一列，當(dāng)測試項滿足 標(biāo)準(zhǔn)時，顯示結(jié)果為 Passes，否則會顯示 Failure。

3.1000Base-T 千兆以太網(wǎng)測試

1000Base-T 速度上比 100Base-Tx 增加了 10 倍的數(shù)據(jù)傳輸率，拓展了網(wǎng)絡(luò)帶寬，支持實 時需要大量帶寬的應(yīng)用，更廣泛的適用于金融、商業(yè)、教育和政府機(jī)關(guān)等行業(yè)。由于 1000Base-T 信號的復(fù)雜性，在 IEEE802.3ab 規(guī)范中定義了 4 個測試模式來測試千兆以太 網(wǎng)物理層一致性。 1000Base-T 信號質(zhì)量測試用到的主要工具是數(shù)字示波器，在測試過程中，還需搭配合規(guī)的 探頭、線纜以及測試夾具。

4. 以太網(wǎng)信號質(zhì)量測試儀器要求

5. 選擇 100Base-Tx 及 1000Base-T 信號質(zhì) 量測試工具

由于 100Base-Tx 及 1000Base-Tx 分別采用 MLT-3 及 4D-PAM5 編碼方式，實際每對差分 線信號速率為 125Mbps，依據(jù) IEEE 802.3 及 ANSI X3.263-1995 的要求，推薦示波器帶寬 為≥1GHz。RIGOL 的 DS70000 系列示波器最高達(dá)到 5GHz 帶寬，最高 20GSa/s 的實時采 樣率，最大 2Gpts 存儲深度，可以滿足測試需求。

按規(guī)范要求，在千兆以太網(wǎng)模式一測試時需要加入幅度為±2.8V 的頻率為 31.25MHz 的正 弦波作干擾信號，模仿 MDI 信號傳輸時受鄰道干擾的受壓狀況。按規(guī)范要求這正弦波的頻 率為準(zhǔn)確的 31.25MHz，即其高階諧波的幅度要比其基波幅度少至少 40dB。對于函數(shù)/任意 波形發(fā)生器，應(yīng)當(dāng)符合規(guī)范要求，帶寬達(dá)到 50 MHz，幅度范圍達(dá)到 10Vpp。RIGOL 的 DG5000 系列函數(shù)/任意波形發(fā)生器可以滿足測試要求。

6. 總結(jié)

隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，千兆以太網(wǎng)是目前網(wǎng)絡(luò)傳輸速度最快的技術(shù)之一，對千兆以太網(wǎng)相 關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行測試，以保證產(chǎn)品的操作性和可靠性，是當(dāng)代多數(shù)設(shè)備制造商面臨的挑戰(zhàn)。高速 網(wǎng)絡(luò)的測試難度、測試設(shè)備的復(fù)雜性、不斷變化的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，給測試人員帶來了新的挑戰(zhàn)。 RIGOL 提供了一套完善的工具，包括數(shù)字示波器、干擾源、專業(yè)的測試夾具和探頭以及全 自動一致性測試軟件，使得設(shè)計人員能夠高效精確地進(jìn)行 100Base-Tx 和 1000Base-T 以 太網(wǎng)一致性分析。