2.5G/5G/10GBASE-T以太网标准
IEEE组织于2006年推出802.3an协议,即10GBASE-T以太网协议。该协议定义了基于RJ-45接口和双绞线传输介质的10Gbps以太网传输速率,与千兆网相比,速率提高了10 倍。
该规范为网络管理员和IT人员构建数据中心和企业网络提供了两个重要的特性。它支持传统的铜质电缆,新装用户能够沿用原有的铜质电缆结构并支持RJ-45连接器和接插板。10GBASE-T通过支持高密度的10G开关,实现了成本//低的10G互连解决方案。
IEEE802.3an-2006 - IEEE Standard for Information Technology -Telecommunications and Information Exchange Between Systems LANMAN - Specific Requirements Part 3 CSMACD Access Methodand Physical Layer Specifications。
在2016年9月23日,IEEE-SA标准委员会批准IEEE标准802.3bz-2016。
IEEE标准802.3bz定义下列事项:
Cat 5e长度100米速度提升到 2.5Gbit/s
Cat 6长度100米速度提升到 5 Gbit/s
Cat 5e长度100米要达到 5 Gbit/s,
IEEE802.3bz在物理层(PHY)的传输技术基准是10GBASE-T,但工作在一个比较低的发送信号速率。通过减少原始信号速率的1⁄4或1⁄2,传输速率分别下降到2.5或5Gbit/s。讯号的频宽也相对减少,降低了布线的要求,以便2.5G BASE-T 和 5G BASE-T可以部署在分别为Cat5e和Cat 6长度为100米的非屏蔽双绞线上。
IEEE802.3bz-2016 - IEEE Standard for Ethernet Amendment 7 Media AccessControl Parameters, Physical Layers, and Management Parameters for2.5 Gbs and 5 Gbs Operation, Types 2.5GBASE-T and5GBASE-T
2.5G/5G/10GBASE-T以太网发展和测试的重要性
以太网协议发展至今已历经四代,从早的10BASE-T到100BASE-T,再到目前市场主流的1000BASE-T,再到方兴未艾的10GBASE-T,每次更新换代都是以10倍的速率在刷新,并且都是向下兼容。
以太网是个人电脑和消费电子非常重要的外围通讯接口。随着新一代以太网协议10GBASE-T的登场,传输速度大幅提升,在可以预见的未来几年内,10GBASE-T 以太网将逐步取代千兆网成为市场的主流。
从10Gbase-T物理层和编码特征可以看出,对其接口进行物理层一致性测试是非常重要的,是确保不同设备互通互联的基础。2.5G/5G/10GBASE-T以太网一致性测试也带来了新的挑战。
博达实验室可以提供10GBASE-T以太网一致性测试、10GBASE-T以太网信号完整性测量方案,包括示波器、夹具和探头等测试仪器和治具,为有需求的公司提供2.5G/5G/10GBASE-T以太网测试支持。
10GBASE-T测量项目
IEEE 802.3an中列出了10GBASE-T一致性测量所需的测量项目,包括七个单项的测量,分别是:
10GBASE-T
测试项目 | IEEE 802.3an-2006标准 |
//大输出跌落(Maximum Output Droop) | IEEE 802.3an-2006 Subclause 55.5.3. |
传输线性度(Transmitter Linearity | IEEE 802.3an-2006 Subclause 55.5.3.2 |
发送端抖动-主模式(Transmitter TIming Jitter-Master) | IEEE 802.3an-2006 Subclause 55.5.3. |
发送端抖动-从模式(Transmitter Timing Jitter -Slave | IEEE 802.3an-2006 Subclause 55.5.3. |
发送端功率谱密度和功率值(Transmitter Power Spectral Density (PSD) and PowerLevel), | IEEE 802.3an-2006 Subclause 55.5.3.4 |
发送端时钟频率(Transmitter Clock Frequency ) | IEEE802.3an-2006 Subclause 55.5.3.5 |
5GBASE-T
测试项目 | IEEE 802.3-2018标准 | |
//大输出跌落(Maximum Output Droop) | IEEE 802.3bz Subclause 126.5.3.1 | |
传输线性度(Transmitter Linearity | IEEE 802.3bz Subclause 126.5.3.2 | |
发送端抖动-主模式(Transmitter TIming Jitter-Master) | IEEE 802.3bz Subclause 126.5.3.3 | |
发送端抖动-从模式(Transmitter Timing Jitter -Slave | IEEE 802.3bz Subclause 126.5.3.3 | IEEE 802.3bz Subclause 126.5.3.4 |
发送端时钟频率(Transmitter Clock Frequency ) | IEEE 802.3bz Subclause 126.5.3.5 |
2.5GBASE-T
测试项目 | IEEE 802.3-2018标准 | |
传输线性度(Transmitter Linearity | IEEE 802.3bz Subclause 126.5.3.2 | |
发送端抖动-主模式(Transmitter TIming Jitter-Master) | IEEE 802.3bz Subclause 126.5.3.3 | |
发送端抖动-从模式(Transmitter Timing Jitter -Slave | IEEE 802.3bz Subclause 126.5.3.3 | IEEE 802.3bz Subclause 126.5.3.4 |
发送端时钟频率(Transmitter Clock Frequency ) | IEEE 802.3bz Subclause 126.5.3.5 |
10GBASE-T测试的目的和达成方法
//大输出跌落:需要配置待测设备(DUT)进入测试模式6,由待测设备在四对传输链路上发出如下数据循环{连续128个“+16”Symbol, 连续128个”-16”Symbol…},形成一个3.125MHZ的低频方波信号。需要量测的是从方波过零点开始的第10ns到第90ns,要求电压的跌落不超过10%。该测试的主要目的是确保Symbol 连续高度重复的情况下,幅度的跌落仍然在可允许的范围之内, 不至于出现Symbol误判的情况。
传输线性度:需要配置DUT进入测试模式4,由DUT往四对传输链路发出一组双音信号(DualTone), 即两个频率非常接近、幅度相等的正弦波信号。传输线性度用无杂散动态范围(SFDR)来衡量, 即载波频率( //大信号成分)的RMS幅度与次//大噪声成分或谐波失真成分( 仅考虑1 MHz to 400 MHz 之间的谐波成分)的RMS值之比。规范要求此测试的SFDR应满足:SFDR ≥ 2.5 + min{52, 58 – 20 ×log10(f/25)}此测试中需要分别测试五组不同频率的双音信号。考虑到信号经过长距离传输之后,不可避免的产生抖动和失真,信号的频率会在小范围内波动。每组双音信号就是模拟//坏的抖动状况,如果在此情况下都能保证产生的谐波失真成分能量足够小,那就不会对其它频率的信号产生影响了。
发送端抖动-主模式:此测试与发送端时钟频率测试非常类似,同样是进入测试模式2。规范要求抖动的RMS值应在5.5ps范围之内。值得一提的是,由于抖动测量的要求非常高,协会推荐测量时使用中频为200MHZ、带宽为2MHZ的中频滤波器,以滤除与测试无关的噪声和杂波的影响。
发送端抖动-从模式:与主模式不同,从模式下的抖动测试需要有一个连接伙伴(LinkPartner)来辅助测量,即与另一台支持10GBASE-T的设备互连。Link Partner进入测试模式1,在主模式下往A、B、C三对数据链路上发送伪随机码(PRBS33)。DUT进入测试模式3,在接收到LinkPartner 的信号之后,从中恢复出一个200MHZ的时钟,以数据循环{2 个“+16” Symbol, 2 个”-16”Symbol…} 的方式往D数据对上发送出来。需要测量的就是D数据对上伪时钟的抖动,规范要求仍为抖动RMS值在5.5ps之内。此测量同样推荐使用中频滤波器进行滤波。
发送端时钟频率:需要配置待测设备进入测试模式2,由待测设备在四对传输链路上发出如下数据循环{2个“+16” Symbol, 2 个”-16”Symbol…},形成一个200MHZ的伪时钟。测量这个时钟的的频率,规范要求结果需在200MHZ的50ppm范围之内。
功率谱密度和功率值:需配置DUT进入测试模式5,即正常操作模式。发送端功率需介于3.2dBm和5.2dBm 之间。其功率谱密度(100 ohm负载下) 需满足协议规定的上下限要求。
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