1、 以太网物理层信号特色
以太网对应OSI七层模型的数据链路层和物理层，对应数据链路层的部分又分为逻辑链路操控子层(LLC)和介质拜访操控子层(MAC)。MAC与物理层衔接的接口称作介质无关接口(MII)。物理层与实践物理介质之间的接口称作介质相关接口(MDI)。在物理层中，又能够分为物理编码子层(PCS)、物理介质衔接子层(PMA)、物理介质相关子层(PMD)。依据介质传输数据率的不同，以太网电接口可分为10Base-T，100Base-Tx和1000Base-T三种，别离对应10Mbps，100Mbps和1000Mbps三种速率等级。不仅是速率的差异，一起因为选用了不同的物理层编码规矩而导致对应的测验和剖析计划也全然不同，各有各的规矩。下面先就这三种类型以太网的物理层编码规矩做一剖析。
1、1 10Base-T 编码方法
10M以太网物理层信号传输运用曼彻斯特 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,所以整体来说,信号是DC平衡的, 而且接纳端很简单就能从信号的跳变周期中康复时钟然后康复出数据逻辑。
图1 曼彻斯特编码规矩
1、2 100Base-Tx 编码方法
100Base-TX又称为快速以太网，因为一般100Base-TX的PMD是运用CAT5线传输，按TIA/EIA-586-A界说只能到达100MHz，而当PCS层将4Bit编译成5Bit时，使100Mb/s数据流变成125Mb/s数据流，所以100Base-TX一起选用了MLT-3(三电平编码)的信道编码方法，意图是使MDI的5bit输出的速率下降了。MLT-3界说只要数据是“1”时，数据信号状况才跳变，“0”则坚持状况不变，以减低信号跳变的频率，然后减低信号的频率。
图2 MLT-3编码规矩
100Base-Tx的MAC层在数据帧与帧之间，会刺进IDEL帧(IDEL=11111)，告知网上所衔接的终端，链路在搁置但正常的作业状况中(按CSMA/CD，DTE数据终端时机检测链路是否闲暇，才会发送数据)。事实上链路绝大部分时刻，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，可是经过MLT-3编码后，本来的125MHz变成31.25MHz的信号，使频率变成本来的1/4。FCC要求以太网不能发生过大的EMI，因为链路绝大部分时刻是传输IDEL，MLT-3编码会使频率会集在31.25MHz规模，因而，在MLT-3编码前，PCS层会对数据流进行伪随机的Scrambling扰码，使“11111”涣散，一起将能量与频谱分散。
1、3 1000Base-T 以太网编码方法
1000Base-T在物理层运用5电平4D-PAM编码，每个电平表明5符号-2,-1,0,1,2中的一个符号，每个符号代表2比特信息(其间4电平中每个电平代表2比特位,别离表明00，01，10，11，还有一个电平表明前向纠错码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本来的一半(125Mbps)。但多电平编码需求用多位A/D，D/A转化，选用更高的传输信噪比和更好的接纳均衡功能。
五个符号与电平的映射联系为:-2->-1, -1->-0.5, 0->0, 1->0.5, 2->1。
图3 4D-PAM编码规矩
1000Base-T选用了UTP里一切的4对线，而且一起收发，在全双工的形式下，加上运用4D-PMA5编码方法完结1000MB/s的数据传输率。每对线的数据率为100Mb/s，经8b/10b编码后变为125Mb/s。每个Baud波特码元代表两个比特的信息，4对线的总带宽为
• 125Mb/s x2 x4=1000Mb/s
所以，虽然是千兆速率，但实践上对示波器的带宽要求只需能高保真收集125MHz信号即可，原因便是每对线上实践传输率是125Mbps。
2、 测验参数阐明
担任拟定以太网规范化规范的是IEEE学会部属的802.3委员会，该规范的一部分内容便是规范测验流程，包含需求剖析的参数集、测验东西的运用、成果怎么断定等，意图是确保世界上各个不同厂家出产的以太网产品能满意“互操作性”。三种速率以太网物理层因为编码方法不同，自然而然也就有彻底不同的测验规程。下面逐个解说规范测验会集各参数的详细意义。
2、1 10 Base-T测验项目
* DOV Mask and Voltage Test(差分输出电压的模板以及电压测验)
• DOV Mask MAU Ext for external MAU testing ( MAC 模块与PHY模块别离情况下的差分输出电压模板测验)
• DOV Mask MAU Ext Inv for external MAU testing of the negative-going pulses ( MAC 模块与PHY模块别离情况下的差分输出电压负脉冲模板测验)
• DOV Mask MAU for internal MAU testing ( MAC 模块与PHY模块集成情况下的差分输出电压负脉冲模板测验)
• DOV Mask MAU Inv for internal MAU testing of the negative-going
pulses( MAC 模块与PHY模块集成情况下的差分输出电压负脉冲模板测验)
* Link Test Pulse Mask (链接脉冲测验)
• Link Test Pulse head Mask (链接脉冲帧头模板测验)
• Link Test Pulse tail Mask (链接脉冲帧尾模板测验)
* TP_IDL Mask Test (闲暇信号模板测验)
• TP_IDL Head Mask(闲暇信号帧头模板测验)
• TP_IDL Tail Mask (闲暇信号帧尾模板测验)
* Output Timing Jitter (输出颤动测验)
• Output Timing Jitter 8 BT (触发点后8 bit的颤动测验)
• Output Timing Jitter 8 BT (触发点后8.5 bit的颤动测验)
2、2 100Base-Tx测验项目
Mask Test (眼图/模板测验)
Jitter(颤动测验)
Duty cycle distortion (占空比失真)
Amplitude, Symmetry, and Overshoot(信号起伏，对称性，以及过冲测验)
Rise and Fall Time(信号上升，下降时刻测验)
2、 3 1000Base-Tx测验项目
测验形式1：模板测验、峰值电压测验、式微测验
形式1信号是由+2，然后接着127个0，-2，然后接着127个0，+1，然后接着127个0，-1，然后接着127个0，接着是128个+2，128个-2，128个+2，128个-2，最终是1024个0。
验证的意图是：
接口有否驱动满足的能量将信号传送100米间隔。
上升时刻是否满足快得以完结快速的数据交换
接口有否发射过多的EMI，超越FCC Class A的要求
信号是否对称，即A与B，C与D是否对称
图4 形式1各点示意图
对测验形式1信号的F点500nS后的G点以及H点500nS后的J点，丈量他们的电压验证刺进磁损耗是否过大。规范要求，G点的起伏需求大于73.1% F点的起伏，相同J点的起伏需求大于73.1%H点的起伏。
测验形式2：主形式颤动
测验形式3：从形式颤动
测验形式4：波形失真测验、共模输出电压
3、测验装备
3、1 示波器的挑选
* 10/100M 以太网电口测验
要求示波器带宽高于400MHz，支撑类型有力科WaveRunner 6Zi，WavePro 7Zi-A，WaveMaster 8Zi-A，LabMaster 10Zi系列。
* 1000M 以太网电口测验
每路数据线传输速率是125Mbps;
示波器主机带宽至少为 1GHz;
支撑类型包含 WaveRunner 610Zi ～ 640Zi;WavePro 7Zi-A，WaveMaster8 Zi-A，LabMaster 10Zi。
* 1000M 以太网电口测验
每路数据线传输速率是125Mbps;
示波器主机带宽至少为 1GHz;
支撑类型包含 WaveRunner 610Zi ～ 640Zi;WavePro 7Zi-A，WaveMaster8 Zi-A，LabMaster 10Zi。
3、2 测验夹具
测验夹具的主要功能是将双绞线信号转化成示波器能够直接辨认的探头或通道信号。
力科为测验工程师供给的新式以太网测验夹具TF-ENET-B,具有优势特性包含：
* 一起支撑10/100/1000Mbps三种 以太网速率等级
* 免探头规划，只需运用SMA线缆，下降费用，操作便当
* 高信号质量转发，支撑悉数以太网测验项目
3、3 测验报文生成
802.3规范委员会规则，彻底测验以太网有必要DUT(被测设备)宣布专门的测验报文，物理层PHY芯片内部都有测验寄存器。底层驱动规划工程师经过编程置位此寄存器，PHY芯片就会向UTP线路上宣布特定的测验序列报文。有些厂商，比方Intel和Realtek公司供给高层应用软件，答应测验人员能够直接操作以Intel(或RealTek)以太网芯片为中心处理单元的网卡，并驱动该网卡发送特定测验序列报文到双绞线，示波器收集这种测验序列并加以后处理与剖析!
4. 力科以太网物理层测验计划
力科的以太网物理层信号测验和剖析解决计划包含全系列带宽的数字示波器、串行数据剖析仪、测验夹具和功能强大、易于运用的QualiPHY软件包，其具有的优势特性包含：
4.1、用户可定制丈量项目
完好的一致性测验包含十几个乃至几十个项目，但不是每次测验都要遍历悉数项目。
图5 100Base-Tx测验项目定制窗口
QualiPHY软件支撑用户可定制化测验项目，能够挑选单个或多个项目别离测验，然后大大提高了灵活性。图5描绘的是100Base-T测验项目定制窗口。
4.2、 主动化测验
依据挑选好的测验项目，QualiPHY 随即打开一系列主动化测验进程：主动设置示波器作业参数包含采样率、存储深度、收集时刻、纵轴刻度、触发电相等;主动界说丈量参数;主动调用第三方软件如Matlab 对波形运算，主动剖析波形和丈量成果，主动输出剖析成果，整个测验进程彻底是主动化的，无需任何人工干预。在测验进程中会同步显现测验状况和进程提示。
4.3、图表化提示
QualiPHY 软件的用户界面规划十分人性化和直观有用，它会以图表化的方法显现出一致性测验的每个环节中测验夹具、示波器主机和DUT 三者之间的拓扑联系，运用者无需回忆，就能正确设置测验环境。下图7 明晰 显现了100Base-T 测验中的夹具、DUT 和示波器衔接联系。
图7 100Base-T 测验衔接示意图
4.4、主动剖析丈量数据
示波器收集波形并按规程丈量参数后，QualiPHY 软件会主动将其与规范值做比照，并输出此参数经过或失利的定论。下图8 展现了QualiPHY 软件包对上升时刻剖析的成果，实践丈量值为4.323ns，802.3 规范合格规模是3ns 到5ns，明显此参数测验经过。
图8 QualiPHY 主动剖析上升时刻
4.6、主动输出陈述
QualiPHY 软件在完结一切指定项意图丈量和剖析使命后，会主动生成漂亮、有用、契合规范规范的测验陈述，如图9所示，陈述格局能够挑选是XML、HTML或%&&&&&%格局。节省了编写测验陈述的时刻，工程师就能够把更多精力放在产品规划上，而不是测验上。
图9 QualiPHY软件主动生成100Base-T一致性测验陈述
