以太網(wǎng) 物理層 一致性測試
1,、 以太網(wǎng)物理層信號特點(diǎn)
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(shí)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，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?yàn)椴徽撌恰?”或是”1”,都有跳變,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,、2 100base-Tx 編碼方法
100base-TX又稱為快速以太網(wǎng)，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，使100Mb/s數(shù)據(jù)流變成125Mb/s數(shù)據(jù)流,，100base-TX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(shí)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,，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?yàn)殒溌方^大部分時間是傳輸IDEL,，MLT-3編碼會使頻率集中在31.25MHz范圍,，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,，將能量與頻譜擴(kuò)散。
1,、3 1000base-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，并且收發(fā),，在全雙工的模式下，加上使用4D-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Baud波特碼元代表兩個比特的信息,，4對線的總帶寬為
? 125Mb/s x2 x4=1000Mb/s
是千兆速率,，但實(shí)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(shí)際傳輸率是125Mbps,。
