以太網(wǎng)對應(yīng)OSI七層模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層,，對應(yīng)數(shù)據(jù)鏈路層的部分又分為邏輯鏈路控制子層（LLC）和介質(zhì)訪問控制子層（MAC）。MAC與物理層連接的接口稱作介質(zhì)無關(guān)接口（MII）,。物理層與實際物理介質(zhì)之間的接口稱作介質(zhì)相關(guān)接口（MDI）,。在物理層中，又可以分為物理編碼子層（PCS）,、物理介質(zhì)連接子層（PMA）,、物理介質(zhì)相關(guān)子層（PMD）。根據(jù)介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)率的不同，以太網(wǎng)電接口可分為10Base-T,，100Base-Tx和1000Base-T三種,，分別對應(yīng)10Mbps，100Mbps和1000Mbps三種速率級別,。不僅是速率的差異,，同時由于采用了不同的物理層編碼規(guī)則而導(dǎo)致對應(yīng)的測試和分析方案也全然不同，各有各的章法,。下面先就這三種類型以太網(wǎng)的物理層編碼規(guī)則做一分析,。

1、1 10Base-T 編碼方法

10M以太網(wǎng)物理層信號傳輸使用曼徹斯特 編碼方法,，即“0"=由“+"跳變到“-",，“1"=由“-"跳變到“+"，因為不論是"0"或是"1",，都有跳變,，所以總體來說，信號是DC平衡的,， 并且接收端很容易就能從信號的跳變周期中恢復(fù)時鐘進(jìn)而恢復(fù)出數(shù)據(jù)邏輯,。

1、2100Base-Tx 編碼方法

100Base-TX又稱為快速以太網(wǎng),，因為通常100Base-TX的PMD是使用CAT5線傳輸,，按TIA/EIA-586-A定義只能達(dá)到100MHz，而當(dāng)PCS層將4Bit編譯成5Bit時,，使100Mb/s數(shù)據(jù)流變成125Mb/s數(shù)據(jù)流,，所以100Base-TX同時采用了MLT-3（三電平編碼）的信道編碼方法，目的是使MDI的5bit輸出的速率降低了,。MLT-3定義只有數(shù)據(jù)是“1"時,，數(shù)據(jù)信號狀態(tài)才跳變,，“0"則保持狀態(tài)不變，以減低信號跳變的頻率,，從而減低信號的頻率,。

100Base-Tx的MAC層在數(shù)據(jù)幀與幀之間,，會插入IDEL幀（IDEL=11111），告訴網(wǎng)上所連接的終端,，鏈路在閑置但正常的工作狀態(tài)中（按CSMA/CD,，DTE數(shù)據(jù)終端機(jī)會檢測鏈路是否空閑，才會發(fā)送數(shù)據(jù)）,。事實上鏈路絕大部分時間,，以IDEL“11111"為主，5Bit IDLE“11111"若每個“1"都跳變的話，MDI信號的頻率將會是125MHz,，但是經(jīng)過MLT-3編碼后,，原來的125MHz變成31.25MHz的信號，使頻率變成原來的1/4,。FCC要求以太網(wǎng)不能產(chǎn)生過大的EMI,，因為鏈路絕大部分時間是傳輸IDEL，MLT-3編碼會使頻率集中在31.25MHz范圍,，因此,，在MLT-3編碼前，PCS層會對數(shù)據(jù)流進(jìn)行偽隨機(jī)的Scrambling擾碼,，使“11111"分散,，同時將能量與頻譜擴(kuò)散。

1,、31000Base-T 以太網(wǎng)編碼方法

1000Base-T在物理層使用5電平4D-PAM編碼,，每個電平表示5符號-2，-1,，0,，1，2中的一個符號,，每個符號代表2比特信息（其中4電平中每個電平代表2比特位,，分別表示00，01,，10,，11，還有一個電平表示前向糾錯碼FEC）,，這比二電平編碼提高了帶寬利用率,，并能把波特率和所需信號帶寬減為原來的一半（125Mbps）。但多電平編碼需要用多位A/D,，D/A轉(zhuǎn)換,，采用更高的傳輸信噪比和更好的接收均衡性能。

五個符號與電平的映射關(guān)系為：-2-》-1,， -1-》-0.5,， 0-》0， 1-》0.5,， 2-》1,。

1000Base-T采用了UTP里所有的4對線，并且同時收發(fā),，在全雙工的模式下,，加上使用4D-PMA5編碼方法實現(xiàn)1000MB/s的數(shù)據(jù)傳輸率,。每對線的數(shù)據(jù)率為100Mb/s，經(jīng)8b/10b編碼后變?yōu)?25Mb/s,。每個Baud波

• 125Mb/s x2 x4=1000Mb/s

所以，盡管是千兆速率,，但實際上對示波器的帶寬要求只需能高保真采集125MHz信號即可,，原因就是每對線上實際傳輸率是125Mbps。

2 ,、測試參數(shù)說明

負(fù)責(zé)制定以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范的是IEEE學(xué)會下屬的802.3委員會,，該規(guī)范的一部分內(nèi)容就是標(biāo)準(zhǔn)測試流程，包括需要分析的參數(shù)集,、測試工具的使用,、結(jié)果如何判定等，目的是保證世界上各個不同廠家生產(chǎn)的以太網(wǎng)產(chǎn)品能滿足“互操作性",。三種速率以太網(wǎng)物理層由于編碼方法不同,，自然而然也就有不同的測試規(guī)程。下面逐一解釋標(biāo)準(zhǔn)測試集中各參數(shù)的具體含義,。

2,、1 10 Base-T測試項目

1 DOV Mask and Voltage Test（差分輸出電壓的模板以及電壓測試）

• DOV Mask MAU Ext for external MAU testing （ MAC 模塊與PHY模塊分離情況下的差分輸出電壓模板測試）

• DOV Mask MAU Ext Inv for external MAU testing of the negative-going pulses （ MAC 模塊與PHY模塊分離情況下的差分輸出電壓負(fù)脈沖模板測試）

• DOV Mask MAU for internal MAU testing （ MAC 模塊與PHY模塊集成情況下的差分輸出電壓負(fù)脈沖模板測試）

• DOV Mask MAU Inv for internal MAU testing of the negative-going pulses（ MAC 模塊與PHY模塊集成情況下的差分輸出電壓負(fù)脈沖模板測試）

2 Link Test Pulse Mask （鏈接脈沖測試）

• Link Test Pulse head Mask （鏈接脈沖幀頭模板測試）

• Link Test Pulse tail Mask （鏈接脈沖幀尾模板測試）

3 TP_IDL Mask Test （空閑信號模板測試）

• TP_IDL Head Mask（空閑信號幀頭模板測試）

• TP_IDL Tail Mask （空閑信號幀尾模板測試）

4 Output Timing Jitter （輸出抖動測試）

• Output Timing Jitter 8 BT （觸發(fā)點后8 bit的抖動測試）

• Output Timing Jitter 8 BT （觸發(fā)點后8.5 bit的抖動測試）

2、2 100Base-Tx測試項目

1 Mask Test （眼圖/模板測試）

2 Jitter（抖動測試）

3 Duty cycle distortion （占空比失真）

4 Amplitude,， Symmetry,， and Overshoot（信號幅度，對稱性,，以及過沖測試）

5 Rise and Fall Time（信號上升,，下降時間測試）

3 1000Base-Tx測試項目

測試模式1：模板測試、峰值電壓測試,、衰落測試

模式1信號是由+2,，然后接著127個0，-2,，然后接著127個0,，+1，然后接著127個0,，-1，然后接著127個0,，接著是128個+2,，128個-2，128個+2,，128個-2,，最后是1024個0。

驗證的目的是：

? 接口有否驅(qū)動足夠的能量將信號傳送100米距離。

? 上升時間是否足夠快得以實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)交換

? 接口有否發(fā)射過多的EMI,，? 超過FCC Class A的要求

? 信號是否對稱,，? 即A與B，? C與D是否對稱

4 對測試模式1信號的F點500nS后的G點以及H點500nS后的J點,，測量他們的電壓驗證插入磁損耗是否過大,。規(guī)范要求，G點的幅度需要大于73.1% F點的幅度,，同樣J點的幅度需要大于73.1%H點的幅度,。

5 測試模式2：主模式抖動

6 測試模式3：從模式抖動

7 測試模式4：波形失真測試、共模輸出電壓

3,、測試配置

3,、1 示波器的選擇

·10/100M 以太網(wǎng)電口測試

要求示波器帶寬高于400MHz，支持型號有力科WaveRunnerXi-A,，WavePro7Zi,，WaveMaster8Zi。

·1000M 以太網(wǎng)電口測試

每路數(shù)據(jù)線傳輸速率是125Mbps,；

示波器主機(jī)帶寬至少為 1GHz,；

支持型號包括 WaveRunner 104Xi-A，204Xi-A,；WavePro7Zi,，WaveMaster8 Zi。

3,、2 測試夾具

測試夾具的主要功能是將雙絞線信號轉(zhuǎn)換成示波器能夠直接識別的探頭或通道信號,。

力科為測試工程師提供的新型以太網(wǎng)測試夾具TF-ENET-B，具有優(yōu)勢特性包括：

·同時支持10/100/1000Mbps三種 以太網(wǎng)速率級別

·免探頭設(shè)計,，只需使用SMA線纜,，降低費用，操作便利

·高信號質(zhì)量轉(zhuǎn)發(fā),，支持全部以太網(wǎng)測試項目