Как тестировать сигнал изернет осциллографом

Записки программиста

Практически в любой книге по компьютерным сетям вы без труда найдете описание Ethernet-пакетов, ровно как и пакетов IP, TCP, UDP и прочих. Но в тех источниках, что мне встречались, описание это было довольно высокоуровневым, в терминах байтов, которые как-то передаются по витой паре. Но как конкретно единички и нолики представляются при помощи напряжения или тока? Давайте выясним!

Разобраться в происходящем нам поможет, конечно же, осциллограф. В рамках этой заметки мы будем рассматривать исключительно 10-и мегабитный Ethernet, или 10baseT. Более высокоскоростные стандарты 100baseT и 1000baseT работают схожим образом. Однако для их анализа нужен осциллограф с широкой полосой пропускания, которым, как правило, простые радиолюбители вроде нас с вами не обладают.

Если я просто возьму ноутбук и соединю его витой парой со моим роутером, то устройства договорятся использовать стандарт 100baseT, как наиболее быстрый из понимаемых и тем, и другим. Поэтому нужно прямо указать, что интерфейсу следует использовать 10baseT. В Linux это можно сделать, сказав:

sudo ethtool -s enp0s25 speed 10 autoneg off

Проверить, на какой скорости работает интерфейс, можно командой:

ethtool enp0s25

Далее нам нужно как-то увидеть передаваемый сигнал на осциллографе. Для этого я снял изоляцию с витой пары, нашел в ней оранжевый и бело-оранжевый провод, и снял изоляцию с них. Провода оказались многожильными. Чтобы в таком виде витая пара прослужила дольше, провода были залужены.

Теперь к ним можно подключиться щупом осциллографа:

В Ethernet используется дифференциальные сигналы. Это означает, что земли в витой паре как таковой нет. Сигнал передается по паре проводов. По одному проводу идет некий сигнал, а во второму — обратный к нему, инвертированный сигнал. Такой способ передачи информации обеспечивает повышенную устойчивость к помехам. Дифференциальные сигналы используются не только в Ethernet, но также и в CAN, PCI Express, USB, DVI и SATA.

Неудобство при работе с дифференциальными сигналами заключается в том, что подключив щуп осциллографа, как изображено на фото, мы сможем посмотреть сигнал только на одной паре проводов. Связано это с тем, что земля на всех каналах осциллографа общая. Подключив второй щуп, мы соединим через общую землю две несвязанные между собой пары проводов, и тем самым превратим сигнал в тыкву. Для решения этой проблемы существуют специальные устройства, дифференциальные пробы. Самый дешевый дифференциальный проб, который мне удалось найти, называется Micsig DP10013 и продается на eBay примерно за 130$. При этом для каждого канала нужен свой дифференциальный проб. Может оказаться дешевле купить второй осциллограф.

Fun fact! Оранжевая пара проводов используется для передачи сигнала от компьютера к роутеру, а зеленая пара — для передачи от роутера к компьютеру. Все четыре пары начинают использоваться, начиная только с гигабитного Ethernet’а (1000baseT). Именно поэтому встречаются Ethernet-кабели, имеющие лишь две пары проводов.

Итак, если все было сделано правильно, на осциллографе мы начнем видеть Ethernet-фреймы:

Пакеты большие, поэтому рассматривать их в осциллографе не очень удобно. К счастью, все данные можно сохранить на флешку в формате CSV, перекинуть на компьютер, и затем импортировать в Audacity. Единственная сложность заключается в том, что осциллограф пишет напряжение в вольтах, а Audacity при импорте нужны относительные значения от -1 до 1. Но эта проблема решается в сорок строк на Python. Код скрипта вы найдете в исходниках к посту, в файле rigol_to_audacity.py.

Для импорта данных в Audacity говорим Generate → Sample Data Import… и выбираем текстовый файл, полученный благодаря скрипту. Вот что мы увидим в итоге:

Здесь используется манчестерское кодирование. В отличие от всяких SPI, I2C и UART, кодирующих единички и нолики высоким и низким напряжением, в манчестерском кодировании используется не напряжение, а восходящие и нисходящие фронты сигнала. Такой подход интересен тем, что он не нуждается в отдельном проводе для передачи тактового сигнала. Все, что нужно для синхронизации передающей и принимающей стороны, содержится в самом сигнале.

Тот же скриншот, только с единичками и ноликами:

Примечание: Поскольку существует ровно два способа подключить проб осциллографа к двум проводам, у вас сигнал может получиться либо точно таким же, либо перевернутым.

Обратите внимание, что единички и нолики передаются с фиксированной скоростью (расстояние между всеми стрелочками на изображении одинаковое). Таким образом, если передающей стороне для передачи следующего бита нужно предварительно повысить или понизить напряжение, она может спокойно это сделать между передачей двух битов. Принимающей стороной такой переход будет проигнорирован.

Поскольку искать единички и нолики в Audacity довольно утомительно, был написан еще один скрипт, делающий за нас эту рутинную работу. Его вы найдете в исходниках к этой заметке под именем ethernet_decode.py. Благодаря скрипту мы можем увидеть весь Ethernet-фрейм в бинарном виде:

# Преамбула занимает 8 байт. Помимо прочего, она может быть
# использована для калибровки часов на принимающей стороне.
10101010
10101010
10101010
10101010
10101010
10101010
10101010
10101011

# MAC-адрес получателя: E4:95:6E:43:42:7F
# Важно! Используется порядок бит lsb-first.
00100111
10101001
01110110
11000010
01000010
11111110

# MAC-адрес отправителя: 0E:18:77:10:72:DC
00000111
00011000
11101110
00001000
01001110
00111011

# Тип пакета: 08 00, означает IPv4
# https://en.wikipedia.org/wiki/EtherType#Examples
00010000
00000000

# Полезная нагрузка: от 46 до 1500 байт,
# в данном случае — 84 байта.
10100010
00000000
00000000
00101010
# . и так далее, см payload.dat

# Контрольная сумма фрейма:
00010001 # 0x88
10100110 # 0x65
00101001 # 0x94
00000111 # 0xE0

Контрольная сумма является самым обыкновенным CRC32 и вычисляется от всего фрейма за исключением преамбулы и, понятно, самой контрольной суммы. Скрипт ethernet_decode.py сохраняет соответствующие данные в отдельном бинарном файле, благодаря чему контрольную сумму очень легко проверить:

$ sudo pacman -S perl-archive-zip
. пропущено .
$ crc32 frame.dat
e0946588

Как видите, контрольная сумма сходится, только порядок байт в Ethernet используется обратный.

Также скрипт сохраняет в отдельном файле полезную нагрузку фрейма. Его при желании можно открыть в Wireshark. Для этого полезную нагрузку нужно перевести из бинарного формата в текстовый:

od -Ax -tx1 -v payload.dat > payload.hex

… а затем воспользоваться диалогом File → Import from Hex Dump. В выпадающем списке Encapsulation type выбираем Raw IPv4. В данном случае полезной нагрузкой был ICMP-пакет, посланный командой ping mail.ru .

Итак, теперь мы знаем, как именно единички и нолики передаются по витой паре! Если вам хочется пойти дальше, и узнать о форматах IP, TCP, UDP и прочих пакетов, по этой теме можно найти информацию в Википедии. Кроме того, можно порекомендовать книгу «Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы» за авторством Виктора и Натальи Олифер. Из инструментов вам пригодятся уже упомянутый Wireshark, а также tcpdump и libpcap.

Все исходники к этой заметке вы найдете в этом репозитории на GitHub.

Вы можете прислать свой комментарий мне на почту, или воспользоваться комментариями в Telegram-группе.

Как тестировать сигнал изернет осциллографом

ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ ЖУРНАЛА «РАДИО»

Информация

Запрошенной темы не существует.

• Список форумов
• Наша команда • Удалить cookies конференции • Часовой пояс: UTC + 3 часа

© Журнал «РАДИО», 1924—2024. Все права защищены
Воспроизведение материалов сайта и журнала «Радио» в любом виде, полностью или частично, допускается только с письменного разрешения редакции журнала «Радио»
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB

Испытания устройств на соответствие стандарту Ethernet 10/100/1000 Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Чунг Даниел

В статье приведен обзор методов электрических испытаний широко распространенных устройств 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T. По мере роста скорости передачи от 10 до 1000 Мбит/с увеличивается и сложность сигналов, используемых для передачи данных в сети Ethernet. Эта тенденция сохранится и в будущем, поскольку конструкторы вынуждены применять все более сложные схемы модуляции для передачи большего объема данных по кабелю UTP с ограниченной полосой сигнала.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Чунг Даниел

Оценка и контроль качества канала передачи данных с помощью его характеристик
Управление приемопередатчиком Ethernet в условиях его тестирования и отладки

Анализ процесса автоматического согласования параметров сетевого соединения устройствами локальных сетей

Особенности физического уровня модели взаимодействия открытых систем (osi) — алгоритм обнаружения и устранения коллизий в сети Ethernet

Анализ потребления мощности в схемах c Ethernet
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Испытания устройств на соответствие стандарту Ethernet 10/100/1000»

на соответствие стандарту Ethernet 10/100/1000

В статье приведен обзор методов электрических испытаний широко распространенных устройств 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T. По мере роста скорости передачи от 10 до 1000 Мбит/с увеличивается и сложность сигналов, используемых для передачи данных в сети Ethernet. Эта тенденция сохранится и в будущем, поскольку конструкторы вынуждены применять все более сложные схемы модуляции для передачи большего объема данных по кабелю UTP с ограниченной полосой сигнала.

Указания по применению

Количество устройств со встроенным сетевым интерфейсом постоянно растет и будет расти, потому что разрабатывается и выпускается все больше цифровых развлекательных устройств с возможностью подключения к сети. Сегодня диапазон устройств с цифровым интерфейсом простирается от персональных компьютеров до камер видеонаблюдения. Времена, когда порт 10 Мбит/с можно было встретить только в больших серверах и в системном сетевом оборудовании, остались далеко в прошлом.

Рис. 1. 8-контактная вилка RJ-45 (8P8C)

Таблица. Назначение выводов 8-контактной вилки ^-45 для кабеля с прямой разводкой стандартов ЮБЛвЕ-Т, 100ВА8Е-ТХ и 1000ВА8Е-Т.

ТЭ/РЭ означает передачу-прием данных.

В!_Эх означает двунаправленную пару проводов х

Контакт 10BASE-T/100BASE-TX 1000BASE-T

4 Не используется BI_DC+

5 Не используется BI _ о 0 1

б RD- BI _ 0 СР 1

7 Не используется BI_DD+

8 Не используется BI _ о 0 1

Обычно в этих портах, известных также как порты «LAN», используются стандарты 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T или их комбинации. Эти стандарты позволяют передавать данные по кабелю ШТ с 8-контактным разъемом RJ-45 со скоростью 10, 100 или 1000 Мбит/с. В этой статье мы кратко опишем электрические сигналы, которые используются в этих технологиях, и расскажем о быстрых способах их тестирования и контроля. Эта информация будет полезной для инженеров, занятых проверкой реализации интерфейсов 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T в своих устройствах.

Стандарт-долгожитель. 10BASE-T применяется с 1990 года и пока не собирается сходить со сцены, хотя многие считают его устаревшим. Он обеспечивает передачу данных со скоростью 10 Мбит/с по двум витым парам кабеля категории 3 или 5, причем одна пара используется для передачи, а другая для приема. Две другие пары кабеля не используются.

100BASE-TX — самая распространенная версия протокола 100 Мбит/с Ethernet (известная еще как Fast Ethernet), используемая для передачи по кабелю UTP. Она использует для приема и передачи те же пары, что и 10BASE-T, но требует применения кабеля категории 5 и выше.

1000BASE-T — самая распространенная версия протокола 1000 Мбит/с Ethernet (известного еще как Gigabit Ethernet), используемая для передачи по кабелю UTP. Она использует все четыре пары кабеля UTP и требует применения кабеля категории 5E и выше.

На рис. 1 ив таблице показано назначение выводов 8-контактного разъема RJ-45 для кабеля с прямой разводкой.

Снятие сигналов 10BASE-T и измерение их параметров

В стандарте 10BASE-T используется передача дифференциальных сигналов, и наиболее

Рис. 2. а) Цепь 10ВЛ8Е-Т ТЭ, непосредственно подключенная к нагрузке. Выходное напряжение Уо измеряется на нагрузке; б) цепь 10ВЛ8Е-Т ТЭ, подключенная к нагрузке через имитатор витой пары (ТРМ)

□ 1150м j П 76,8 0м J

Ls = L ±1% Rp>2 кОм

Рис. 3. Нагрузки 1 и 2, используемые для тестирования 10BASE-T

простым методом их регистрации является снятие сигнала с нагрузочного резистора 100 Ом, подключенного к контактам TD+ и TD-(рис. 2a). Кроме активной нагрузки 100 Ом, стандарт предусматривает для тестирования две дополнительные нагрузки. Эти дополнительные нагрузки показаны на рис. 3. Кроме прямого соединения цепи TD с нагрузкой, стандарт описывает применение «имитатора витой пары» (TPM). TPM представляет собой эквивалентную цепь, которая имитирует искаже-

ния, вносимые симплексным сегментом соединения, и состоит из четырех RLC-цепей (здесь не показаны). Измерения некоторых параметров 10BASE-T выполняются итерационно с TPM и без него, на нагрузках 1 и 2, включая активную нагрузку 100 Ом. Таким образом, измерений получается довольно много.

Теперь рассмотрим формы сигналов 10BASE-T. Обычно для тестирования используются сигналы четырех различных типов. Если не оговорено особо, все рассматривае-

мые в этой статье сигналы измеряются по схеме, приведенной на рис. 2a, с активной нагрузкой 100 Ом.

К первому типу сигналов относится сигнал LTP или импульс проверки соединения (NLP), или нормальный импульс соединения (рис. 4). LTP — это первый сигнал, передаваемый передатчиком, который используется, чтобы показать присутствие активного передатчика. Если на противоположном конце линии присутствует другое активное устройство, оно отвечает своим сигналом LTP. Также LTP используется в пакетах для формирования слов данных во время обмена информацией о возможностях устройства в процессе установки соединения. Во всех случаях LTP должен укладываться в определенный шаблон для всех комбинаций нагрузок — как с имитатором витой пары, так и без него (рис. 5).

Следующий сигнал, который представляет для нас интерес, это сигнал TP_IDL. Данные 10BASE-T передаются пакетами, в которых применяется манчестерское кодирование (значения битов определяются по переходам сигна-

РШИРНИ ШШШ —1 2GHz Reduced ВИ 1-

Ь“—| LTP без TPM N

|г . [ееао *1 si [£Ы s ■ |o|»[ □ * ‘

Vertical Scale Offset Horizontal Scale Position

536 eV/dlv 1 .330(30 V 100 ns/dlv 6.0 s

590 nV/dlv ) 99009 V 190 ne/dlv 9.9*

г, о , с ЩЕИ БШБЗ^Н• • її iLilB : ‘MarkersjМж* Test Cc4cr&a4jP4 1

Рис. 4. Импульс проверки соединения (LTP) с имитатором витой пары (TPM) и без него

Рис. 5. Сигнал LTP с TPM в шаблоне LTP

. ,!>. s.’t, и ‘!• . ч |Г. ■ ..-Ч I *f»ll>

Vertical Scale Offset

Horizontal Scale Position

Рис. 6. Случайные пакеты данных с манчестерской кодировкой

Рис. 7. ТР_Ю1_ — положительный импульс длительностью 300 или 350 нс, в зависимости от значения последнего бита (единица или ноль, соответственно)

ПМ СопГго) ММШГ* А|ы1у/1> 1ЛП1(1о* Нф

Рис. 8. Сравнение сигнала ТР_Ю1_ с маской

Рис. 9. Сигнал в манчестерской кодировке, состоящий из единиц

Рис. 10. Экран осциллографа разделен на 2 части: верхняя часть соответствует сигналу в манчестерской кодировке, состоящему из всех единиц, нижняя часть экрана получена в результате применения функции FFT для измерения гармоник сигнала в манчестерской кодировке, состоящего из всех единиц

Рис. 11. Пустая последовательность данных в кодировке М1_Т-3, поступающая от передатчика 100ВДЗБ-ТХ

ла), причем пакеты отделяются пустыми промежутками, известными также как межфрей-мовые промежутки (рис. 6, 7). Сигнал ТР_ГОЬ показывает начало пустого промежутка и, следовательно, располагается в конце каждого пакета данных. Как и сигнал ЬТР, сигнал ТР_ГОЬ должен укладываться в определенный шаблон для всех комбинаций нагрузки — как с имитатором витой пары, так и без него (рис. 8).

В нижней части экрана (рис. 6) показан увеличенный фрагмент сигнала, соответствующий белому прямоугольнику в верхней части экрана.

Номинальная частота сигнала 10ВА8Е-Т равна 10 МГц. Сигнал из всех единиц в манчестерской кодировке соответствует сигналу частотой 10 МГц (рис. 9). Этот состоящий из одних единиц сигнал используется для проверки уровня всех гармоник в цепи передачи, который должен быть как минимум на 27 дБ ниже уровня основной частоты. Это измерение выполняется достаточно просто на большинстве современных цифровых осцилло-

графов с функцией быстрого преобразования Фурье (БЬТ). Применение ББТ с функцией окна Хеннинга для повышения точности частоты позволяет легко измерить амплитуду сигнала 10 МГц и всех его гармоник.

На экране (рис. 10) показан один маркер, установленный на основную частоту 10 МГц, и другой маркер, установленный на третью гармонику (30 МГц).

Показанная на рис. 10 амплитуда третьей гармоники составляет -28,45 дБ относительно амплитуды основной гармоники. Кроме сравнения с маской и замера уровня гармоник, можно измерить пиковое дифференциальное выходное напряжение и синфазное напряжение. Эти тесты выполняются для случайных сигналов данных, как показано на рис. 6, и являются относительно простыми.

100ВА8Е-ТХ использует схему линейного кодирования, известную как МЬТ-3, в которой применяется трехуровневый сигнал, при-

чем каждый переход соответствует логической единице. Линейное кодирование МЬТ-3 позволяет использовать меньшую полосу частот, чем потребовалась бы для другой схемы кодирования, такой как ЫР2, при той же скорости передачи. Тестирование 100ВА8Е-ТХ выполняется путем передачи пустых последовательностей данных с применением кода МЬТ-3. Во многих устройствах выбор скорости 100 Мбит/с автоматически переводит устройство в режим вывода пустой последовательности данных, часть которой показана на рис. 11. Эта последовательность используется во всех тестах 100ВА8Е-ТХ.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для быстрой проверки выходного сигнала передатчика 100ВА8Е-ТХ можно использовать глазковую диаграмму. Заметьте, что использование этой диаграммы не заменяет тщательной проверки параметров 100ВА8Е-ТХ, но позволяет достаточно точно оценить качество передатчика.

Осциллограф, используемый для создания этой диаграммы (рис. 12), синхронизирует-

File Сс mtrol Se Momura 3:70 PM

NtOГ*» (ЮГ?) Egg mm, .. ■ гтгг;. |1 ■ j \ ! : НП

IVIrlo All Source channel 1 Vortical Scale MO aV/dlv Offset Horizontal Scale Position E 0.0 V 2.00000 ua/dlv 4.0000000 us

Рис. 13. Один период сигнала тестового режима 1 спомеченными тестовыми точками отA до M

ся по сигналу тактовой частоты, выделенному из передаваемого сигнала.

1000ВА8Е-Т передает данные по всем четырем витым парам и использует для передачи данных пятиуровневую импульсную модуляцию, получившую название РАМ5. Тестирование нормальной передачи данных, аналогичное стандартам 10ВА8Е-Т или 100ВА8Е-ТХ, выполняется уже не так просто, поэтому данный стандарт определяет четыре различных тестовых режима. Они называются тестовыми режимами 1-4 и устанавливаются путем записи соответствующих значений в биты 13-15 регистра управления 1000ВА8Е-Т (регистр 9.13:15). Тесты выполняются по всем четырем парам передатчика.

В тестовом режиме 1 передатчик передает все пять уровней сигнала кодировки РАМ5, которые представляются последовательностью символов «+2», «-2», «+1» и «-1», разделяемых 127 символами «0». Затем дважды повторяется длинная строка, состоящая из 128 символов «+2» и «-2», после чего передается 1024 символа «0». Затем представляющие интерес точки результирующего сигнала помечаются буквами от А до М (I пропускается), рис. 13. Точки А, В, С и Б соответствуют символам «+2,» «-2,» «+1» и «-1».

В тестовом режиме 1 выполняются три теста. Сначала измеряется пиковое напряжение в точках А, В, С и Б. Сравниваются также напряжения в точках А и В — они не должны отличаться более чем на 1%. Эти измерения достаточно просты — нужно просто растянуть сигнал в интересующей точке и выполнить измерение.

Затем выполняется тестирование по маске. Точки А, В, С, Б, Б и Н должны укладываться в определенные маски после прохождения через ФВЧ с частотой среза 2 МГц и нормализации по определенным правилам. Эти тесты можно выполнять с помощью современных цифровых осциллографов, как показа-

но на рис. 14а-в, используя, например, измерение сигнала в точке А.

Кроме тестирования по маске выполняется также тест спада импульса на длинных последовательностях символов «+2» и «-2». Спад напряжения измеряется от точки Б (минимальное напряжение в начале символа «-2») до точки О (средняя точка символа «-2»), а также от точки Н до точки I.

Теперь взглянем на тестовые режимы 2 и 3. В этом случае сигналы состоят из перемежающихся символов «+2» и «-2», синхронизированных с тактовой частотой 125 МГц, называемой ТХ_ТСБК. Тестовые режимы 2 и 3 отличаются источником синхросигнала. Тестовый режим 2 называется режимом Ведущего и использует тактовый сигнал самого передатчика, тогда как тестовый режим 3

f Display On Operatcr ® 5са11пд a «»1 4

Pass Filter . • nJafe User Defined FincDcn

W Ospt^Cr, Cperater__________

» Scaling . • rebates User Defried RrctJon

Vffbcal r Automate * Manuri Scale hfcriicnta* r Automat* * Maru4 ■ ? —

•teawtnwrte: Mss* T«t | Color Gr«J*

Vortical Scale Offset

ITS aV/dlv 3SO.0OO «V

Рис. 14. a) В этом примере цифровой осциллограф позволяет обрабатывать сигнал с помощью различных функций. На данной иллюстрации сигнал канала 1 с помощью функции 2 пропускается через ФВЧ с частотой среза 2 МГц;

б) затем функция 3 усиливает отфильтрованный функцией 2 сигнал для нормализации;

в) отфильтрованный и нормализованный сигнал в точке A сдвигается так, чтобы как можно точнее вписаться в маску

Control Sotij) Mcawre Analyze К И» to* Itotp

Current 62.3450 125.71» тг

62.497410 KHz 124.99516 Жг

И1П 61.9602 ИИг 123.849 ЯН/

Идх 62.9739 126.035 ИНг

Рис. 15. Сигнал тестового режима 2/3 с сигналом TX_TCLK частотой 125 МГц

Рис. 16. Сигнал тестового режима 4

называется режимом Ведомого и использует тактовый сигнал, извлеченный из данных, передаваемых по линии Ведущим устройством. Для измерения джиттера устройства 1000ВА8Е-Т нужно получить доступ к его сигналу ТХ_ТСЬК. Информацию о том, на какие контакты выводится сигнал ТХ_ТСЬК, можно найти в техническом описании устройства 1000ВА8Е-Т. Форма сигнала в тестовых режимах 2 и 3 в сущности одинакова. На рис. 15 показан образец такого сигнала и сигнал ТХ_ТСЬК. Измерение джиттера подробно описываться не будет, поскольку это выходит за рамки данной статьи.

Наконец, рассмотрим тестовый режим 4. В тестовом режиме 4 устройство выводит псевдослучайную битовую последовательность, состоящую из 2047 символов в кодировке РАМ5 и пропущенную через фильтр с частичным откликом. На выходе фильтра получается сигнал с 17 уровнями, который показан на рис. 16. Сигнал тестового режима 4 дает представление о форме реального сигнала, передаваемого устройством 1000ВА8Е-Т. Выходной сигнал тестового режима 4 используется в качестве источника для измерения пиковых искажений передатчика.

Измерить искажения одним только осциллографом нельзя, это измерение требует последующей обработки для расчета искажений. В качестве образца в стандарте приведен эталонный код МАТЬАВ для расчета искажений. Если не вдаваться в подробности, с помощью этого кода считывается каждый из 2047 символов с произвольной фазой, тактируемой от сигнала ТХ_ТСЬК. Затем измеряются искажения каждого отсчета и максимальное значение регистрируется в качестве пикового искажения. Как правило, эта процедура связана с обработкой большого числа значений, охватывающих несколько периодов сигнала тестового режима 4. Затем полученная запись сигнала передается в компьютер и обрабатывается согласно алгоритму, описанному в эталонном коде МАТЬАВ.

Как и в случае 10ВА8Е-Т, где стандартом предписывается выполнение некоторых тестов с имитатором витой пары, стандарт 1000ВА8Е-Т также требует выполнения некоторых измерений в тестовых режимах 1 и 4 в присутствии сигнала помехи. В качестве источника помехи определен генератор синусоидального сигнала, имитирующий потенциально вредное воздействие другого передатчика 1000ВА8Е-Т. Однако подробное

описание теста с сигналом помехи выходит за рамки данной статьи.

В статье приведен обзор методов электрических испытаний широко распространенных устройств 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T. По мере роста скорости передачи от 10 до 1000 Мбит/с увеличивается и сложность сигналов, используемых для передачи данных в сети Ethernet. Эта тенденция сохранится и в будущем, поскольку конструкторы вынуждены применять все более сложные схемы модуляции для передачи большего объема данных по кабелю UTP с ограниченной полосой сигнала.

Качество и целостность сигнала измерительного прибора является залогом того, что вы получите достоверное представление сигналов, которые измеряете. Большинство описанных здесь измерений можно выполнить вручную на современном цифровом осциллографе. Сигналы, показанные на иллюстрациях, были получены с помощью стандартных серийно выпускаемых сетевых карт и захвачены осциллографом серии Agilent 80000 с помощью активного дифференциального щупа. Для подключения щупа по схеме, показанной на рис. 2 и 3, использовалось контактное приспособление Agilent N5395B, специально предназначенное для работы с сигналами Ethernet. Имеется также автоматическая программа тестирования, которую можно использовать с контактным приспособлением N5395B. ■

1. Техническое описание №392А, программное обеспечение для электрических испытаний и тестирования на соответствие устройств ЕШете! для осциллографов 1пАпиит. 5989-1527ЕМ.

2. Техническое описание осциллографов серии 1пАшшт Б8080000В и щупы серии 1пАпиМах. 5989-4606ЕМ.

Диагностика витой пары: какие приборы должны быть у системного администратора?

Функциональные обязанности любого системного администратора обычно состоят из целого списка различных пунктов, причём в зависимости от поступи технического прогресса некоторые из них уходят в небытие, а новые появляются в более сложных формах. Но одно осталось неизменным с истоков возникновения компьютерных сетей и до сегодняшнего дня – это обслуживание, прокладка, тестирование и оптимизация структурированной кабельной сети.

Особо удачливым администраторам не приходится заниматься непосредственно прокладкой: уважающая себя компания всегда предоставит этот масштабный и ответственный труд фирме-интегратору. Но на практике ситуация скорее обратная – компании пытаются экономить где только возможно и администраторам часто приходится откладывать в сторону ноутбук и консоль и брать в руки перфоратор и бухту кабеля. Соответственно, ввод проложенной кабельной сети в эксплуатацию и тестирование выполненных соединений тоже становится задачей администратора.

Для решения подобных вопросов администратор должен быть вооружён приборами для контроля физического состояния кабеля и сетевых соединений. В зависимости от потребностей и щедрости работодателя — это могут быть самые простые, средние или профессиональные тестовые приборы.

В отличие от системного администратора на заре профессии, который проверял кабельные жилы на разрыв мультиметром, ставя на один конец трассы накоротко замкнутый коннектор и ища в розетках эту петлю, современному администратору доступна масса вариантов оборудования.

Рассмотрим варианты приборов тестирования кабельной сети, которые должны быть в арсенале каждого сетевого администратора.

Простые кабельные тестеры

Простые кабельные тестеры должны быть в арсенале каждого сисадмина. Дешёвые, лёгкие и компактные устройства, предоставляющие минимальное количество функций, но удобные в использовании и относительно неприхотливые.

Имеют входы для стандартных сетевых коннекторов – RJ45 либо коаксиальных. Некоторые модели также оснащаются входом для телефонного коннектора RJ11/12. В простейшей базовой комплектации состоят из двух модулей – приемного и передающего. Передающий излучает сигнал, приёмный — его детектирует. Индикация в простейших моделях осуществляется светодиодами, каждый из которых соответствует одной медной жиле, всего восемь индикаторов.