Ethernet presentation

1、Page 1LeCroy ENET 原理以及測試方法Page 2以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制器基本結(jié)構(gòu)Page 3Page 410Base-T 以太網(wǎng)編碼方法10Base-T 編碼方法PLS (Physical Layer Signaling)使用Manchester 編碼方法，即“0”=由“+”跳變到“-”，“1”=由“-”跳變到“+”,因?yàn)椴徽撌恰?”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(shí)鐘.Page 5 100Base-X 以太網(wǎng)編碼方法100Base X編碼方法100 Base-X（包括100 BaseTx與100Base-FX）采用4B

2、/5B編碼/解碼，PCS（physical coding sublayer）將接收MII接口輸入的100Mb/s碼流，每4Bit編譯成5Bit碼，將原來的100Mb/s編譯成125Mbp/s，向MDI接口輸出，解碼過程相同），因2e-4只有16個(gè)組合，而2e-5有32種組合，冗余的組合其中3個(gè)將會用作為control code控制碼-一個(gè)用作“IDEL”=“11111”，2個(gè)用作SOF（start of frame：J=11100，K=10001，J與K成對使用），2個(gè)用作EOF（end of frame：T=01101，R=00111，T與R成對使用）Page 6100Base-X以太網(wǎng)編碼

3、方法100 Base -TX因?yàn)橥ǔ?00Base-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(shí)，使100Mb/s數(shù)據(jù)流變成125Mb/s數(shù)據(jù)流，所以100BaseX同時(shí)采用了MLT-3（三電平編碼）的信道編碼方法，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(shí)，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）Page 7 100Base-X 以太網(wǎng)編碼方法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

4、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)）。所以，事實(shí)上鏈路絕大部分時(shí)間，以IDEL“11111”為主，5Bit IDLE“11111”若每個(gè)“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。但FCC要求以太網(wǎng)不能產(chǎn)生過大的EMI，因?yàn)殒溌方^大部分時(shí)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(shí)將能量

5、與頻譜擴(kuò)散。Page 8 100Base-X 以太網(wǎng)編碼方法100Base-FX:只有100Base-Tx才采用MLT-3與Scrambling，在100Base-Fx并不使用MLT-3與Scrambling，但是兩者都采用4B/5B編解碼，鑒于能夠產(chǎn)生額外的Control Codes作控制用，而MLT-3主要為了減低信號的頻率，Scrambling減低信號的EMI，都是因?yàn)?00Base-Tx采用Cat-5線，帶寬受到限制，才使用MLT-3減低信號的頻率，但是100Base-Fx使用的卻是光纖，有足夠的帶寬，并且光信號并不產(chǎn)生EMI干擾，所以在100Base-Fx里，并沒有采用MLT-3與S

6、crambling。Page 91000Base-T 以太網(wǎng)編碼方法1000Base-t編碼方法:1000Base-T時(shí)間軸上采用8B/10B編碼：8位數(shù)據(jù)被分為兩個(gè)子塊（Sub-block），低5位e,d,c,b,a用x來表示，高3位用h,g,f用y表示，輸入數(shù)據(jù)可以表示為/Dx.y/，x與y分別用相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)來表示。例如/D30.6/=110 11110,除了用來傳輸數(shù)據(jù)的D字符外，還有12個(gè)特殊字符，為K字符，用來做控制和協(xié)議傳輸，K字符的表示方式和D字符相同，/k28.5/=101 11100.1000Base-T采用了UTP里所有的4對線，并且同時(shí)收發(fā)，在全雙工的模式下，加上使用4

7、D-PMA5編碼方法實(shí)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(gè)Baud波特碼元代表兩個(gè)比特的信息，4對線的總帶寬為4x250=1000Mb/sPage 101000Base-T 以太網(wǎng)編碼方法1000Base-T在垂直軸上使用5電平PAM編碼,每個(gè)傳送碼元表示5符號-2,-1,0,1,2中的一個(gè)符合,故每個(gè)碼元代表2比特信息(4電平中每個(gè)電平代表2位,還有一個(gè)前向糾錯(cuò)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.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

8、性能.五個(gè)符號與電平的映射關(guān)系為:-2-1,-1-0.5,0-0,1-0.5,2-1Page 111000 Base-T testMode1:Peak Differential Voltage,Droop and Template Test1.模板測試2.峰值電壓測試3.衰落測試!Mode 1需要設(shè)置第9個(gè)GMII管理寄存器的13,14,15 bit分別為1.0.0.!Mode 2-4均適用于網(wǎng)絡(luò)控制器的MAC 與 PHY 分離的情況,所以在現(xiàn)在的應(yīng)用中極少測試.Mode 2:Jitter in master modeMode 3:Jitter in slave modeMode 4:Tran

9、smitter DistortionPage 121000 Base-T test模式1信號是由+2，然后接著127個(gè)0，-2，然后接著127個(gè)0，+1，然后接著127個(gè)0，-1，然后接著127個(gè)0，接著是128個(gè)+2，128個(gè)-2，128個(gè)+2，128個(gè)-2，最后是1024個(gè)0.驗(yàn)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(shí)間是否足夠快得以實(shí)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Page 131000 Base-T test對模式1信號上的A，B，C，D共4點(diǎn)的峰值電壓與它們之間的對稱性，驗(yàn)證是否在

10、規(guī)范所容許的范圍內(nèi)。峰值電壓驗(yàn)證：接口是否有驅(qū)動足夠的能量將信號傳送100M的距離。按規(guī)范要求：A與B點(diǎn)的峰值電壓需要在0.67-0.82V（150mV容限范圍），C與D點(diǎn)的峰值電壓需要在0.335-0.41V(75mV容限范圍）。信號的對稱性。按規(guī)范要求：A與B點(diǎn)的峰值電壓的差異不能超過1%，C與D點(diǎn)的峰值電壓不能超過A與B點(diǎn)平均值的一半的2%。對測試模式1信號的F點(diǎn)500nS后的G點(diǎn)以及H點(diǎn)500nS后的J點(diǎn)，測量他們的電壓驗(yàn)證插入磁損耗是否過大。規(guī)范要求，G點(diǎn)的幅度需要大于73.1% F點(diǎn)的幅度，同樣J點(diǎn)的幅度需要大于73.1%H點(diǎn)的幅度。Page 14100 Base -T testM

11、ask Test (眼圖/模板測試）Jitter （抖動測試）Duty cycle distortion （占空比失真）Amplitude, Symmetry, and Overshoot （信號幅度，對稱性，以及過沖測試）Rise and Fall Time （信號上升，下降時(shí)間測試）Page 1510 Base-T test DOV Mask and Voltage Test（差分輸出電壓的模板以及電壓的測試）1. 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）2. DOV Mask MAU

12、 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） 3.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）4.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）Page 1610 Base-T testL

13、ink Test Pulse Mask (連接脈沖測試)1. Link Test Pulse head Mask （連接脈沖幀頭模板測試）2. Link Test Pulse tail Mask （連接脈沖幀尾模板測試）TP_IDL Mask Test （空閑信號模板測試）1.TP_IDL Head Mask(空閑信號幀頭模板測試）2.TP_IDL Tail Mask (空閑信號幀尾模板測試）Output Timing Jitter (輸出抖動測試)Output Timing Jitter 8 BT （觸發(fā)點(diǎn)后8 bit的抖動測試）Output Timing Jitter 8 BT （觸發(fā)點(diǎn)后

14、8.5 bit的抖動測試）Page 17對各測試項(xiàng)目的理解輸出差分電壓(DOV)（1）輸出差分信號電壓過大，會增加電磁輻射；同時(shí)，由于接收端會忽略幅值超過規(guī)范所允許范圍的信號，所以，也會引起與其他接收設(shè)備通訊兼容問題；（2）輸出差分信號電壓過低，會影響長線通訊的建立和傳輸。影響差分電壓的主要因素（1）差分線對差分阻抗和匹配電阻的大?。?）PHY模擬參考的偏置電阻RBIAS。（3）transformer插入損耗的大小。Page 18對各測試項(xiàng)目的理解過沖(Over Shoot)影響過沖的主要因素 過沖和TDN,TDP之間的電容C有關(guān)，增加電容值，可以減少過沖，但是，也會延長上升、下降時(shí)間.電容C

15、包括差分對間耦合電容和transform繞線間的分布電容，也可根據(jù)需要外加電容。Page 19對各測試項(xiàng)目的理解信號幅度對稱性(Symmetry)(1)信號幅度不對稱的信號，會導(dǎo)致接收端信號的失真，減少傳輸距離，BER增加；(2)信號幅值不對稱影響接收端峰值檢測器，導(dǎo)致基線偏移，增加波形失真度影響信號幅度對稱性的因素（1）信號幅度對稱度和差分信號TDN,TDP間的電阻以及參考電阻值相關(guān)Page 20對各測試項(xiàng)目的理解上升、下降時(shí)間(Rise and Fall time) 上升/下降時(shí)間偏大，導(dǎo)致窄脈沖無法達(dá)到最大幅值，上升/下降時(shí)間偏小，則會增加過沖影響上升、下降時(shí)間的因素 和TDN,TDP之間的電容C有關(guān)，增加電容值，延長上升、下降時(shí)間，減少過沖，降低回輸損耗；電容C包括此電容包括差分對間耦合電容和transform繞線間的分布電容,也可根據(jù)需要外加電容Page 21對各測試項(xiàng)目的理解占空比失真(DCD)（1）占空比失真會使接收端丟掉一些位，或?qū)⒉淮嬖诘奈徽`判斷為存在，導(dǎo)致BER增加；長線傳輸時(shí)，此問題會惡化；同時(shí)占空比失真會影響jitt