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以太網(wǎng)一致性檢測(cè),信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)

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最后更新: 2023-12-19 08:36
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以太網(wǎng)  物理層  一致性測(cè)試
  1、 以太網(wǎng)物理層信號(hào)特點(diǎn)
  以太網(wǎng)對(duì)應(yīng)OSI七層模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層,對(duì)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(duì)應(yīng)10Mbps,100Mbps和1000Mbps三種速率級(jí)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(duì)應(yīng)的測(cè)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(hào)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(hào)是DC平衡的, 并且接收端很容易就能從信號(hào)的跳變周期中恢復(fù)時(shí)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(shí),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(shí),數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)才跳變,“0”則保持狀態(tài)不變,以減低信號(hào)跳變的頻率,從而減低信號(hào)的頻率。

 
  100base-Tx的MAC層在數(shù)據(jù)幀與幀之間,會(huì)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(huì)檢測(cè)鏈路是否空閑,才會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù))。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(hào)的頻率將會(huì)是125MHz,經(jīng)過MLT-3編碼后,原來的125MHz變成31.25MHz的信號(hào),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(shí)間是傳輸IDEL,MLT-3編碼會(huì)使頻率集中在31.25MHz范圍,在MLT-3編碼前,PCS層會(huì)對(duì)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(gè)電平表示5符號(hào)-2,-1,0,1,2中的一個(gè)符號(hào),每個(gè)符號(hào)代表2比特信息(其中4電平中每個(gè)電平代表2比特位,分別表示00,01,10,11,還有一個(gè)電平表示前向糾錯(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(hào)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(gè)符號(hào)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(duì)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(duì)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(duì)線的總帶寬為
  ? 125Mb/s x2 x4=1000Mb/s
  是千兆速率,但實(shí)際上對(duì)示波器的帶寬要求只需能高保真采集125MHz信號(hào)即可,原因就是每對(duì)線上實(shí)際傳輸率是125Mbps。3775824447.jpg3777678124.jpg


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