乙太網介面目前已經非常普遍存在於各類網路裝置上，對於工程師朋友來說，乙太網的一致性測試幫助其快速確定研發的產品網路介面是否合規，幫助其快速發現問題，解決問題，今天，我們介紹一下乙太網的一致性測試。

物理層訊號特點

乙太網對應OSI七層模型的資料鏈路層和物理層，對應資料鏈路層的部分又分為邏輯鏈路控制子層(LLC)和介質訪問控制子層(MAC)。MAC與物理層連線的介面稱作介質無關介面（MII）。物理層與實際物理介質之間的介面稱作介質相關介面（MDI）。在物理層中，又可以分為物理編碼子層（PCS）、物理介質連線子層（PMA）、物理介質相關子層（PMD）。根據介質傳輸資料率的不同，乙太網電介面可分為10Base-T，100Base-Tx和1000Base-T三種，分別對應10Mbps，100Mbps和1000Mbps三種速率級別。不僅是速率的差異，同時由於採用了不同的物理層編碼規則而導致對應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乙太網的物理層編碼規則做一分析。

10Base-T 編碼方法

10M乙太網物理層訊號傳輸使用曼徹斯特 編碼方法，即“0”=由“+”跳變到“-”，“1”=由“-”跳變到“+”,因為不論是”0”或是”1”,都有跳變,所以總體來說,訊號是DC平衡的, 並且接收端很容易就能從訊號的跳變週期中恢復時鐘進而恢復出資料邏輯。

圖1 曼徹斯特編碼規則

100Base-Tx 編碼方法

100Base-TX又稱為快速乙太網，因為通常100Base-TX的PMD是使用CAT5線傳輸，按TIA/EIA-586-A定義只能達到100MHz，而當PCS層將4Bit編譯成5Bit時，使100Mb/s資料流變成125Mb/s資料流，所以100Base-TX同時採用了MLT-3（三電平編碼）的通道編碼方法，目的是使MDI的5bit輸出的速率降低了。MLT-3定義只有資料是“1”時，資料訊號狀態才跳變，“0”則保持狀態不變，以減低訊號跳變的頻率，從而減低訊號的頻率。

狀態跳變示意圖

圖2 MLT-3編碼規則

1000Base-T 乙太網編碼方法

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位元資訊(其中4電平中每個電平代表2位元位,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頻寬利用率，並能把波特率和所需訊號頻寬減為原來的一半（125Mbps）。但多電平編碼需要用多位A/D，D/A轉換，採用更高的傳輸信噪比和更好的接收均衡效能。五個符號與電平的對映關係為:-2->-1, -1->-0.5, 0->0, 1->0.5, 2->1。

圖3 4D-PAM編碼規則

編碼規則示意圖

測試引數說明

負責制定乙太網標準化規範的是IEEE學會下屬的802.3委員會，該規範的一部分內容就是標準測試流程，包括需要分析的引數集、測試工具的使用、結果如何判定等，目的是保證世界上各個不同廠家生產的乙太網產品能滿足“互操作性”。三種速率乙太網物理層由於編碼方法不同，自然而然也就有完全不同的測試規程。下面逐一解釋標準測試集中各引數的具體含義。

10 Base-T測試專案

1、DOV Mask and Voltage Test（差分輸出電壓的模板以及電壓測試）

DOV Mask MAU Ext for external MAU testing ( MAC 模組與PHY模組分離情況下的差分輸出電壓模板測試）DOV Mask MAU Ext Inv for external MAU testing of the negative-going pulses ( MAC 模組與PHY模組分離情況下的差分輸出電壓負脈衝模板測試）DOV Mask MAU for internal MAU testing ( MAC 模組與PHY模組整合情況下的差分輸出電壓負脈衝模板測試）DOV Mask MAU Inv for internal MAU testing of the negative-going pulses( MAC 模組與PHY模組整合情況下的差分輸出電壓負脈衝模板測試）

2、Link Test Pulse Mask (連結脈衝測試)

Link Test Pulse head Mask （連結脈衝幀頭模板測試）Link Test Pulse tail Mask （連結脈衝幀尾模板測試）

3、TP_IDL Mask Test （空閒訊號模板測試）

TP_IDL Head Mask(空閒訊號幀頭模板測試）TP_IDL Tail Mask (空閒訊號幀尾模板測試）

4、Output Timing Jitter (輸出抖動測試)

Output Timing Jitter 8 BT （觸發點後8 bit的抖動測試）Output Timing Jitter 8 BT （觸發點後8.5 bit的抖動測試）

100Base-Tx測試專案Mask Test (眼圖/模板測試）Jitter（抖動測試）Duty cycle distortion （佔空比失真）Amplitude, Symmetry, and Overshoot（訊號幅度，對稱性，以及過沖測試）Rise and Fall Time（訊號上升，下降時間測試）

1000Base-Tx測試專案

測試模式1：模板測試、峰值電壓測試、衰落測試

模式1訊號是由+2，然後接著127個0，-2，然後接著127個0，+1，然後接著127個0，-1，然後接著127個0，接著是128個+2，128個-2，128個+2，128個-2，最後是1024個0。驗證的目的是： 介面有否驅動足夠的能量將訊號傳送100米距離。 上升時間是否足夠快得以實現快速的資料交換 介面有否發射過多的EMI， 超過FCC Class A的要求 訊號是否對稱， 即A與B， C與D是否對稱

圖4 模式1各點示意圖

4對測試模式1訊號的F點500nS後的G點以及H點500nS後的J點，測量他們的電壓驗證插入磁損耗是否過大。規範要求，G點的幅度需要大於73.1% F點的幅度，同樣J點的幅度需要大於73.1%H點的幅度。

測試模式2：主模式抖動測試模式3：從模式抖動測試模式4：波形失真測試、共模輸出電壓