1.100Base-Tx 及 1000Base-T 介紹

1.1. 100Base-Tx 及 1000Base-T 連接器及管腳定義

1.2. 100Base-Tx 和 1000Base-T 均使用雙絞線介質和 RJ45 連接器（有時稱為水晶頭）作為數 據傳輸的以太網標準。由于其布線簡單，成本低廉，使用方便，目前是使用最為廣泛的以太 網技術（標準中的 T 是指 Twisted Pair，即雙絞線；Tx 指使用 2 對雙絞線，一對用于接收數 據，一對用于傳輸數據）。

1.3. 100Base-Tx 物理層

1.4. 100Base-Tx 物理層分為 PCS（Physical Coding Sublayer，物理編碼子層）、PMA（Physical Medium Attachment，物理介質附加）及 PMD（Physical Medium Dependent，物理介質相 關子層）。

1.3. 1000Base-T 物理層 1000Base-T 物理層與 100Base-Tx 類似，由 PCS（Physical Coding Sublayer，物理編碼 子層）、PMA（Physical Medium Attachment，物理介質附加）及 AUTONEG 組成。

不同的是，PCS 采用的是 4D-PAM5 編碼方式，即使用 4 對線，5 個電平對信號進行傳輸。 每對線的傳輸速度與 100Base-Tx 一樣為 125Mbps；每 2bit 轉為 1Baud 傳輸，即每個 UI 可以傳輸 2bit 信息。4*125Mbps*2bit=1000Mbps 實現 1000Mbps 的傳輸速度。

總結 100Base-Tx 及 1000Base-T 的異同點：

相同點：

a) 均為差分信號傳輸；

b) 使用 RJ-45 連接器，使用 5 類線；

c）每對線的傳輸的信號速率為 125M，每個 UI 均為 8ns

不同點：

a）編碼方式不同，100Base-Tx 使用 MLT-3，信號有 3 個電平；1000Base-T 使用 4D-PAM5， 信號有 5 個電平，因此測試模板不同；

b）測試負載不同

2.100Base-Tx 快速以太網測試

100Base-Tx 信號質量測試用到的主要工具是數字示波器，在測試過程中，還需搭配合規的 探頭、線纜以及測試夾具，具體的測試設備要求將在后文中進行詳細說明。

RIGOL 以太網一致性測試軟件將測試過程自動化，方便工程師高效準確地進行一致性測試。 圖 6 即為在 RIGOL DS70000 系列數字示波器上運行的以太網一致性測試軟件。

2.1. 100Base-Tx 眼圖/模板測試

眼圖/模板測試是以太網測試中最常用的工具，可以快速判斷 100Base-Tx 的信號質量，以 1 個 UI（8ns）進行切分，進行多次疊加，得到信號的眼圖。對于在模板通過區域內的信號 予以判定通過（Passes），對于超出通過區域外，“壓模”的信號判定為失敗（Failure）。

2.2. 100Base-Tx 抖動測試

抖動測試主要是對因占空比失真及基線漂移所引起的總傳輸抖動進行測量。通過對眼圖中測 量交叉點建立分布直方圖并進行累加統計，推導出峰峰值抖動。由于波形是一個三電平信號， 因此正向及負向的交叉點均需測試。根據規范要求，正向抖動（+ve）及負向抖動（-ve）的 范圍為≤1.4ns。

2.3. 100Base-Tx 占空比失真測試

占空比失真測試在 Vout/2 點測量信號正脈寬及在-Vout/2 點測量信號負脈寬獲取。通過產 生 01010101 NRZbit 流，得到穩定變化的波形，每個正負脈寬理論為 16ns，規范允許的 誤差范圍是±0.25ns。、

2.4. 100Base-Tx 幅度測試

100Base-Tx 幅度測試包含峰值幅度，過沖測試及幅度對稱性。 根據規范要求，屏蔽雙絞線 STP 差分信號輸出電壓應在 1165mV~1285mV 范圍內，UTP 非 屏蔽雙絞線差分信號輸出電壓應在 950mV~1050mV 范圍內。過沖定義為差分信號的百分 比偏移，需要被測設備發出包含 14bit 寬度的波形信號。該波形每個電平所持續寬度為 14bit （14bit*8ns/bit=112ns），波形幅度峰峰值約 2 倍的 Vout 。過沖測量需要在正脈沖和負脈 沖中分別進行。

2.5. 100Base-Tx 上升時間、下降時間及對稱性

100Base-Tx 的規范要求上升及下降時間是測量差分輸出電壓的 10%-90%范圍的時間，即測量結果應在 3ns~5ns 范圍內。對于對稱性，在所有測量的上升沿時間或下降沿時間的最 大值與最小值差異必須小于 0.5ns。

2.6. 百兆以太網信號質量測試實際結果展示 在實際測試過程中，需要通使開發板產生快速百兆以太網信號進行測試。 DS70000 的 100Base-Tx 一致性測試分析截圖如圖 11 所示，包含了各個測試項，并注明了每個測試項 對應的合規指標范圍以及實測的值，通過對比將測試結果顯示在最后一列，當測試項滿足 標準時，顯示結果為 Passes，否則會顯示 Failure。

3.1000Base-T 千兆以太網測試

1000Base-T 速度上比 100Base-Tx 增加了 10 倍的數據傳輸率，拓展了網絡帶寬，支持實 時需要大量帶寬的應用，更廣泛的適用于金融、商業、教育和政府機關等行業。由于 1000Base-T 信號的復雜性，在 IEEE802.3ab 規范中定義了 4 個測試模式來測試千兆以太 網物理層一致性。 1000Base-T 信號質量測試用到的主要工具是數字示波器，在測試過程中，還需搭配合規的 探頭、線纜以及測試夾具。

4. 以太網信號質量測試儀器要求

5. 選擇 100Base-Tx 及 1000Base-T 信號質 量測試工具

由于 100Base-Tx 及 1000Base-Tx 分別采用 MLT-3 及 4D-PAM5 編碼方式，實際每對差分 線信號速率為 125Mbps，依據 IEEE 802.3 及 ANSI X3.263-1995 的要求，推薦示波器帶寬 為≥1GHz。RIGOL 的 DS70000 系列示波器最高達到 5GHz 帶寬，最高 20GSa/s 的實時采 樣率，最大 2Gpts 存儲深度，可以滿足測試需求。

按規范要求，在千兆以太網模式一測試時需要加入幅度為±2.8V 的頻率為 31.25MHz 的正 弦波作干擾信號，模仿 MDI 信號傳輸時受鄰道干擾的受壓狀況。按規范要求這正弦波的頻 率為準確的 31.25MHz，即其高階諧波的幅度要比其基波幅度少至少 40dB。對于函數/任意 波形發生器，應當符合規范要求，帶寬達到 50 MHz，幅度范圍達到 10Vpp。RIGOL 的 DG5000 系列函數/任意波形發生器可以滿足測試要求。

6. 總結

隨著以太網技術的發展，千兆以太網是目前網絡傳輸速度最快的技術之一，對千兆以太網相 關產品進行測試，以保證產品的操作性和可靠性，是當代多數設備制造商面臨的挑戰。高速 網絡的測試難度、測試設備的復雜性、不斷變化的標準和技術，給測試人員帶來了新的挑戰。 RIGOL 提供了一套完善的工具，包括數字示波器、干擾源、專業的測試夾具和探頭以及全 自動一致性測試軟件，使得設計人員能夠高效精確地進行 100Base-Tx 和 1000Base-T 以 太網一致性分析。