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车载以太网物理层电气接口一致性测试

发布日期:2024-05-11     作者: 安泰测试     浏览数:   

  以太网技术从1973年发明后快速发展,从最初的10Mbit/s速率到现在万兆以太网甚至更高速率。在被应用到汽车领域之前,以太网技术就凭借着标准化、高速率等优势被广泛应用在工业等领域。未来,随着汽车智能化和网联化的发展,智能驾驶的兴起,车载以太网的应用将更加广泛,技术也将不断进步。本文将围绕RIGOL车载以太网物理层电气接口一致性测试解决方案,为您提供相关技术说明。

  100Mbase-T1和1000Mbase-T1车载以太网使用的主要技术是基于单对双绞线(Single Twisted Pair)来进行数据传输,同时采用高效的编码方法来提高数据的传输速率和可靠性。下面详细介绍这两种技术及其关键特点。

  100BASE-T1(IEEE 802.3bw):

  传输介质:单对双绞线

  传输速率:100 Mbps

  标准:IEEE 802.3bw

  距离:最长达到15米

  编码方式:PAM-3(三元脉冲幅度调制),通过在每个时钟周期内采用三个不同的电平(比如正电压、零电压和负电压)来表示信息,提高了信号传输的效率。这种编码方式能够在较低的频宽条件下实现较高的数据传输速率,适合车载环境中对电磁干扰(EMI)敏感度高的应用。

  1000BASE-T1(IEEE 802.3bp):

  传输介质:单对双绞线

  传输速率:1Gbps

  标准:IEEE 802.3bp

  距离:最长达到40米

  编码方式:与100Mbase-T1相同,1000Mbase-T1也采用了高效的编码方式,但由于其更高的数据传输速率,所需的信号处理技术更为复杂。除了PAM-3之外,1000Mbase-T1可能会结合使用更高阶的调制技术和错误校正机制来确保数据传输的可靠性和效率。例如,通过使用前向纠错(FEC)技术可以提高传输的可靠性,减少错误重传的需要。

车载以太网物理层电气接口一致性测试(图1)

▲100/1000BASE-T1编码方式和标准

  总体来说,100Mbase-T1和1000Mbase-T1都是为了适应汽车行业对于高速、可靠数据通信日益增长的需求而设计的,它们通过优化传输介质和编码技术,在保证传输质量的***实现了不同级别的数据传输速率。

  车载以太网物理层电气接口一致性测试挑战

  汽车行业对可靠性和安全性要求越来越高,车载以太网在应用的过程中,为了保证其可靠性与安全性,就迫切需要对其开展测试工作,而车载以太网技术物理层测试因为协议的复杂性等原因,如何开展测试成为了难点,遇到的挑战主要有:

  信号完整性:车载以太网使用高速信号传输,信号完整性问题(如反射、衰减、串扰等)可能会影响信号的传输质量。测试需要能够准确捕捉和分析这些信号完整性问题。

  复杂的信号调制和分析:车载以太网使用了复杂的调制和编码技术,测试设备需要能够解析这些调制技术,并对信号进行准确的分析。

  严格的时序要求:车载以太网标准对信号的时序有严格的要求。测试设备需要能够精确测量信号的时序特性,如上升时间、下降时间、时钟偏移等。

  测试自动化:为了提高测试效率和可重复性,需要实现测试的自动化。这要求测试设备支持自动化测试脚本和软件控制。

  数据分析复杂性:测试产生的数据量可能非常大,需要有效的数据分析工具和方法来处理这些数据,提取有用的信息。

  对于复杂信号的测试则成为研发设计和生产过程中耗时、耗力但是却无法避免的难点。

  普源精电助力车载以太网物理层电气接口一致性测试

  为了应对车载以太网一致性测试难点,通常会使用示波器等专业测试设备来帮助克服这些痛点和挑战,因为它们提供了必要的测量精度、分析功能和灵活性,RIGOL生产的DS70000示波器和汽车以太网一致性分析选件(DS70000-AUTOENTC),搭配汽车以太网夹具配件(TF-AENET-STP),为汽车以太网一致性测试提供了配置灵活,操作便捷的测试解决方案。

车载以太网物理层电气接口一致性测试(图2)


▲TF-AENET-STP汽车以太网夹具配件

  RIGOL 100M/1000M车载以太网物理层电气接口一致性测试主要采用的测试标准为IEEE802.3bw(100BASE-T1)、IEEE802.3bp(1000BASE-T1)、OPEN Alliance TC8(100Base-T1),主要评估车载以太网的电气特性。测试的内容主要包括常规测试项∶传输衰落、传输失真、传输时钟抖动(Master&Slave)、传输功率谱密度、传输时钟频率、MDI回损,还有其他的测试项∶MDI模式转换损耗、共模辐射等。

  测试过程中,需要用到的仪器主要有示波器、矢量网络分析仪(VNA)、一致性分析软件、夹具等,夹具连接在被测设备(DUT)和示波器之间,起到电路转换的作用,不同测试设备需要的设备性能也有所不同:

车载以太网物理层电气接口一致性测试(图3)


一致性测试设备性能要求

  同时不同的测试项目所需用到的仪器也有所区别:

车载以太网物理层电气接口一致性测试(图4)

一致性测试不同项目设备需求

  完成车载以太网一致性测试需要设置清单如下:

车载以太网物理层电气接口一致性测试(图5)


一致性测试配置清单

  技术优势

  支持IEEE和OPEN联盟的标准化协议,测试覆盖范围广泛。

  -IEEE 802.3bw,100BASE-T1,100 Mbps

  -OPEN Alliance TC8,100BASE-T1,100 Mbps

  -IEEE 802.3bp,1000BASE-T1,1 Gbps

  支持灵活配置多种测试场景,构造多个测试项目组合,一次完成多项测试。

  示波器的测试操作界面提供测试设备连接与测试步骤,引导用户完成测试。

  支持预览测试波形,提前判断测试的准确性和有效性。

  支持生成自定义的HTML测试报告,包含测试结论和具体的测量值。

  提供全套的测试设备及所需附件,并配套使用说明,全方位指导测试操作。


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