1、以太網的起源與發展

    1972年Metcalf與他在XeroxPARC的同事們，在研究如何將XeroxAltos工作站與其他XeroxAltos工作站、服務器以及激光打印機相互聯網。他們成功地用一個網絡實現了2.94Mb/s的數據傳輸率的互聯, 并將此網絡命名為AltoAloha網絡。1973年Metcalf將此延伸至支持其他的計算機類型, 并改名為Ethernet。如此，以太網便誕生了。1976年，Metcalf拿到了zhuanli, 并邀請了Intel與Digital成立了DIXgroup, 并在1989年, 演變成了IEEE802標準。IEEE802.3物理層可以通過不同的介質來實現，包括3類、4類、5類線(STP屏蔽與UTP非屏蔽雙絞線)、同軸銅線、多模與單模光纖等，其傳輸速率也從初的10M發展到100M、1000M、10G、100G、到現在的400G以太網。

2、IEEE802.3標準的發展

IEEE 802.3定于1985年–10M速率，采用同軸電纜作為傳輸載體；

IEEE802.3i定于1990年–10M速率，采用雙絞線(屏蔽/非屏蔽)作為傳輸載體；

IEEE802.3u定于1995年–100M速率，采用雙絞線(屏蔽/非屏蔽)作為傳輸載體–100M速率，采用光纖（單模/多模）作為傳輸載體；

IEEE802.3z定于1998年–1000M速率，采用光纖（單模/多模）作為傳輸載體；

IEEE 802.3ab定于1999年–1000M速率，采用雙絞線（單模/多模）作為傳輸載體；

IEEE 802.3ae定于2001年10G速率，采用光纖（單模/多模）作為傳輸載體。

3、以太網基礎知識

10Base-T

    編碼方式：Manchester 編碼方法，即“0”=由“+”跳變到“-”， “1”=由“-”跳變到“+”，因為不論是“0”還是“1”，都有跳變， 因此總體來說，信號是DC平衡的，且接收端容易從信號的跳變周期中恢復出時鐘。

4、100Base-T

     PCS(Physical Coding Sublayer)：負責編碼，PCS通過MII接口接收100Mbps的碼流，PCS將每4bit數據編譯成5bit，4B/5B變換。因此，100Base-TX接口在外部的速率為125Mbps，一個UI是8ns。PMA采用MLT-3電平，編碼遵循NRZ形式。100Base-TX接口信號逢“1”產生電平跳變，而逢“0”時信號電平保持不變。因此100Base-TX接口信號有三個電平，眼圖中一個UI會有2個“眼睛”。

5、1000Base-T

    1000Base-T接口采用4D-PAM5編碼方式，采用了5類線中的所有4對差分線，在全雙工模式下達到1000Mbps的傳輸速率。每對線速率125Mbps，每個UI就是8ns。4x125＝500M，使用4D-PAM5編碼方式，2bit為1Baud傳送，從而實現1000Mbps速率。

   如果要測1000Base-T接口的眼圖的話，5個電平，眼圖應該是這樣的。

6、10M/100M/1000M以太網物理層測試

下面是10M/100M/1000M以太網的相同點和不同點：

相同點：都是差分信號–都使用RJ-45水晶頭作為連接器，使用5類線。

不同點：編碼不同，因此模板測試不同。

下圖是以太網測試連接框圖。

10Base-T以太網接口測試項目

   主要測試項目：鏈路脈沖（帶和不帶 TPM）、TP_IDL（帶和不帶 TPM）、MAU 模板、諧波、共模電壓、差分電壓、抖動、回波損耗。

100Base-T以太網接口測試項目

   主要測試項目：AOI 模板、上升時間、下降時間、上升/下降時間對稱性、差分輸出電壓、幅度對稱性、波形過沖、占空比失真、抖動、回波損耗。

1000Base-T以太網接口測試項目

   主要測試項目：帶和不帶干擾：模板 A、模板 B、模板 C、模板 D、模板 F、模板 H、峰值 A、峰值 B、峰值 C、峰值 D、頂降 G、頂降 J、失真（帶或不帶時鐘，主抖動 - 經過濾波和未經濾波（帶和不帶時鐘），從抖動 - 經過濾波和未經濾波（帶和不帶時鐘），共模電壓，回波損耗。

7、以太網回波損耗測試

    以太網接口一致性測試還需要進行回波損耗Return Loss的測試，驗證DUT的阻抗匹配情況。回波損耗太大會引起信號反射、失真、串擾等問題，特別是對于1000M以太網，由于4對電纜同時雙向工作，所以對回波損耗要求會更高。

    要進行回波損耗Return Loss的測量，除了需要一臺示波器，還需利用VNA網絡分析儀、或AFG或AWG信號發生器才能完成回波損耗的測試，示波器上的以太網一致性測試軟件通過USB接口或網口控制AFG或AWG完成回波損耗Return Loss自動測試。在做回波損耗測試之前一定要利用校準件分別做Open、Short、Load校準，下圖是回波損耗測試連接框圖。

8、10M/100M/1000M以太網測試模式配置

    IEEE 802.3ab規定：做10M/100M/1000M以太網接口物理層一致性測試，需要配置寄存器可令DUT進入4種不同的測試模式才能完成測試。

10M/100M/1000M以太網眼圖模板測試結果

下面分別是10M、100M、1000M以太網眼圖模板測試結果。

100M/1000M以太網測試報告

10M/100M/1000M以太網測試參考配置

9、總結

    利用實時示波器、差分探頭、自動化軟件、夾具、AFG配合，實現了10M/100M/1000M以太網接口物理層一致性測試，提高了測試效率， 從而幫助工程師快速驗證產品，加速產品市場化的過程。