PVA-3000 PhyView Analyzer — анализатор физического уровня Ethernet

Устройство PVA-3000 PhyView Analyzer компании Sifos Technologies предназначено для тестирования интерфейсов 10/100/1000Base-T на физическом уровне при наличии управляемых факторов, ухудшающих передачу сигналов, включая потери в кабеле, наведенные помехи, сдвиг по частоте и джиттер сигнала передатчика, Power-over-Ethernet. С помощью PVA-3000 тестируют маршрутизаторы и коммутаторы Ethernet, отдельные LAN-интерфейсы, компоненты для передачи сигналов по кабельным линиям, а так же качество функционирования сети на физическом уровне на любом LAN-интерфейсе.

Соответствие LAN-порта всем спецификациям IEEE 802.3 на физическом уровне гарантирует, что этот порт будет нормально взаимодействовать с другим оборудованием, соответствующим этим спецификациям, при всевозможных конфигурациях сетевого канала и факторах, негативно влияющих на передачу сигналов. Полное тестирование работы на физическом уровне выявляет дефекты, которые могут ухудшать работу каналов сети. Тестирование на физическом уровне имеет большое значение для аттестации новых компонентов, включая микросхемы, реализующие физический уровень в сетевых интерфейсах, и разъемы.

Тестирование на физическом уровне или на уровне пакетов Ethernet

Тестирование устройств Ethernet на физическом уровне, заданное в спецификациях IEEE 802.3, представляет собой затратный и долговременный процесс. Для его проведения необходимы дорогостоящее тестовое оборудование и высококвалифицированный персонал. Большинство измерений проводятся поочередно на каждой паре проводов и предполагают выполнение многочисленных операций вручную. Заданные виды измерений обычно не поддаются автоматизации, а доступные коммерческие решения для тестирования на физическом уровне, как правило, ориентированы на испытания передатчика, а не приемника, несмотря на то что оба этих компонента играют одинаково важную роль в обеспечении связи.

Широко распространенное тестирование передачи пакетов многие считают эквивалентной заменой оценки работы устройств на физическом уровне. Но это не так, поскольку при обычном тестировании на уровне пакетов очень трудно выявить и локализовать проблемы, связанные с передачей некорректных сигналов по кабельной линии. Таким образом, тестирование на уровне пакетов не позволяет с уверенностью судить о совместимости оборудования Ethernet при всевозможных конфигурациях сетевых каналов и условиях передачи сигналов.

Полностью автоматизированное тестирование на физическом уровне

Устройство PVA-3000 обеспечивает полностью автоматизированное тестирование интерфейсов 10/100/1000Base-T и аналогичных трансиверов. Проводится измерение ряда параметров, включая wideband power, power spectral distortion, residual distortion, wideband return loss и wideband crosstalk (см. таблицу) на многочисленных передающих парах одного или более портов Ethernet. Запуск процесса тестирования в большинстве случаев осуществляется одним нажатием на кнопку или подачей одной команды. При тестировании работы приемника легко задаются и регулируются такие негативные факторы, действующие на физическом уровне, как worst case link insertion loss (наибольшие вносимые потери), alien crosstalk (наводки от соседних кабелей), сдвиг по частоте и джиттер сигнала передатчика. Опция PHY Performance Test Suite обеспечивает полностью автоматизированное тестирование передатчика и приемника c автоматическим переключением между портами и выдачей отчетов в виде электронных таблиц с цветными графиками. Проводимый устройством PVA-3000 отбраковочный тест на физическом уровне PVA-VeriPhy обеспечивает полностью автоматизированное тестирование многочисленных портов с целью выявления дефектов на физическом уровне. На обследование одного порта уходит до 75 с.

Тестирование передатчиков и интерфейсов LAN с помощью PhyView Analyzer

Устройство PVA-3000 реализует новые методы тестирования передатчиков и интерфейсов LAN на физическом уровне. В этих методах используется порт RJ-45 для подключения к тестируемому устройству, а само тестирование проводится на действующем канале, то есть средство тестирования, измеряющее параметры физического уровня, и тестируемое устройство находятся на разных концах одной и той же кабельной линии. Методы тестирования передатчиков полностью независимы от характеристик приемников.

см. также

Подробная информация о технических характеристиках PVA-3000 представлена в документе PhyView Analyzer 3000 Product Overview

Параметр	Описание	Размерность

Wideband Power (мощность)	Уровень мощности РЧ-сигнала, передаваемого интерфейсом тестируемого устройства по одной паре (100Base-TX) или четырем парам (1000Base-T). Выдается информация о мощности сигнала в каждой передающей паре	дБ (по отношению к номиналу). Номинал — средний уровень передаваемого сигнала, стандартизированный для передатчика 100Base-TX или 1000Base-Т

Residual Distortion (ОСШ)	Отношение сигнал/шум (ОСШ) для одной или нескольких пар. ОСШ характеризует некорректируемые искажения формы сигнала, вызванные любыми причинами, включая наложение (на сигнал) шума и перекрестных наводок, сжатие сигнала и значительные межсимвольные помехи. Прибор конфигурируется на нужную канальную скорость (100 или 1000Base-T) и измеряет на заданной паре	дБ. Отношение уровней идеального сигнала и помех. Измеряемые значение ОСШ: до 36 дБ

Power Spectral Distrotion (искажение спектра мощности, PSD)	PSD — амплитудно-частотная характеристика передатчика LAN, определяемая на одной или нескольких парах. Функция определения PSD выдает 33 амплитудно-частотных точки в заданной пользователем полосе частот в интервале от 20 кГц до 100 МГц. Прибор конфигурируется на нужную канальную скорость (100 или 1000Base-T) и измеряет на заданной паре (или парах)	дБ (по отношению к номиналу) в зависимости от частоты. Каждая амплитудно-частотная точка дается по отношению к номиналу, среднему уровню сигнала передатчика 100Base-TX или 1000Base-Т. Минимальное измеряемое значение: менее -30 дБ

WideBand Return Loss (отраженный сигнал)	Параметр WideBand Return Loss, измеряемый на одной или нескольких парах, характеризует общую отраженную энергию в полосе рабочих частот и таким образом позволяет оценить степень отклонения входного сопротивления интерфейса от номинального волнового сопротивления линии, составляющего 100 Ом	дБ. Отношение общих отраженной и переданной мощностей. Измерения нормируются к калибровкам тестовых портов. Минимальное измеряемое значение: -26 дБ

WideBand Crosstalk (наводки)	Параметр WideBand Crosstalk, измеряемый на одной или нескольких парах, соответствует развязке в типичной радиопередающей системе. Он характеризует общую мощность излучения, передаваемого между двумя заданными парами. Прибор измеряет на любых парах в канале 1000Base-T	дБ. Отношение общей мощности наводок к общей передаваемой мощности. Измерения нормируются к калибровкам тестовых портов. Минимальное измеряемое значение: -26 дБ

Pair Skew (перекос задержки)	Перекос задержки передачи сигналов по парам в канале 1000Base-T. Каждое измерение дает информацию о четырех парах, три из которых сравниваются с базовой парой	нс. Гранулярность измерений — период одного символа или 8 нс на пару

Измерения, проводимые с помощью PVA-3000, сильно отличаются от обычных измерений во временной области, осуществляемых в процессе тестирования LAN-интерфейсов на физическом уровне на соответствие требованиям спецификаций, но почти аналогичны испытаниям, обычно проводимым на проводных и беспроводных РЧ-каналах связи. Поэтому операции измерений и калибровки автоматизированы и основаны на тех же концептуальных положениях, на которых основаны обычные анализ спектра и векторный сетевой анализ. Операции калибровки, нужные для измерения искажения спектра мощности, отраженного сигнала и наводок полностью автоматизированы. Для их выполнения какие-либо вспомогательные устройства и калибровочные эталоны не требуются.

Функции тестирования передатчика, выполняемые устройством PVA-3000, могут быть легко использованы для тестирования пассивных компонентов кабельных трактов, включая кабели и коммутационные панели или контроля сигнала LAN в любой точке линии сети.

PSD на парах 2 и 3 в канале 100Base-T

Тестирование приемников с помощью PhyView Analyzer

Тестовые порты устройства PhyView Analyzer позволяют задействовать управляемые факторы, ухудшающие передачу сигналов по кабельной линии, для быстрой оценки работы приемников в интерфейсах LAN на физическом уровне, причем данные факторы могут быть в пределах, предусмотренных стандартами IEEE 802.3 для интерфейсов 10/100/1000Base-T, или выходить за эти пределы. Некоторые из этих ухудшающих факторов могут быть задействованы при использовании внешних пакетных анализаторов Ethernet, что позволяет быстро оценивать работу приемников с помощью такого рода анализаторов. Тестирование работы приемника в сетевом устройстве полностью независимо от работы передатчика в этом устройстве.

Ухудшающий фактор	Описание	Возможность использования при тестировании с помощью внешнего анализатора

Line Loss (потери в линии)	Эмулируются соответствующие стандарту IEEE 802.3 максимальные (worst case) вносимые потери (с распределением затухания по частоте) в двух или четырех парах. Эмулируемые потери соответствуют наихудшим характеристикам канала ISO/IEC 11801 Class D. Обеспечиваются сопротивление линии 100 Ом и примерно линейные фазовые характеристики	Есть

Alien Crosstalk (наводки от соседнего кабеля)	В каждую пару подается случайный шум, по спектру похожий на сигнал 100Base-TX. Уровень шума программируется в диапазоне от -6 до +21,5 дБ с шагом 0,5 дБ, где 0 дБ соответствует предельному уровню сигнала 100Base-TX, равному 40 мВ (между максимумами)	Есть

Line Mismatch (рассогласование с линией)	Создается рассогласование на двух или четырех парах, характеризуемое уровнем возвратных потерь (Return Loss) -12 дБ	Есть

Transmitter Offset (cдвиг частоты передатчика)	Задается фиксированный сдвиг по частоте для передаваемых сигналов 100Base-TX и 1000Base-T. Задаваемые значения частотного сдвига: -115 ppm, -100 ppm, -50 ppm, +50 ppm, +100 ppm и +115 ppm	Нет

Transmitter Jitter (джиттер сигнала передатчика)	Реализуется случайный джиттер для передаваемых сигналов 100Base-TX и 1000Base-T. Уровень джиттера программируется в диапазоне от -6 до +24 дБ с шагом 0,5 дБ, где 0 дБ соответствует заданному в стандарте IEEE 802.3 джиттеру 1,4 нс. Джиттер сигнала передатчика реализован в соответствии с определенным для 1000Base-T профилем зависимости фазового шума от частоты	Нет

Transmitter Power (мощность передатчика)	Мощностью передаваемых сигналов 100Base-TX и 1000Base-T можно управлять в интервале шириной ~2,1 дБ (или ~25%). К этим регулируемым изменениям добавляются номинальные фиксированные потери 2,7 дБ на каждом тестовом порте. Предусмотрено десять переключаемых уровней мощности	Нет

Transmitter Slew (скорость изменения выходного напряжения передатчика)	Скорость изменения выходного напряжения передатчика в сигналах 100Base-TX и 1000Base-T может регулироваться в диапазоне 0,17 В/мс (~75%). Предусмотрено десять переключаемых скоростей	Нет

При тестировании приемника на физическом уровне с помощью PVA-3000 измеряется стабильность канала, а также осуществляются генерация и подсчет кадров MAC-уровня. Для измерения стабильности канала необходимо подключение к хотя бы одному порту тестируемого устройства.

Измерение	Описания	Выдаваемые значения

Стабильность канала	Для оценки стабильности канала в определенные моменты времени определяется Link Status (состояние канала 10/100Base-TX) и/или Gigabit Remote Rx Status (состояние удаленного приемника 1000Base-T). Может быть от одного до 100 моментов времени с конфигурируемым интервалом в 20, 50 или 100 мс	Число показаний Link UP (канал в рабочем состоянии) или Remote Rx OK (удаленный приемник в нормальном состоянии)

Подсчет пакетов	Каждый порт PVA-3000 может передавать заданные пользователем кадры MAC с программируемыми длительностью, межпакетным интервалом и повторяющимися 4-байтовыми последовательностями, из которых формируется полезная нагрузка. Каждый порт PVA-3000 подсчитывает поступающие кадры MAC либо не зависимо от передачи этих кадров, либо синхронно с ней	Количество пакетов. Поддерживается передача групп из 32 тыс., 128 тыс., 512 тыс. и 1024 тыс. пакетов. Также возможна непрерывная передача миллиардов пакетов.

Каждый тестовый порт PVA-3000 содержит интерфейс THRU, дающий возможность испытывать приемники на физическом уровне с помощью внешнего анализатора пакетов. Это позволяет проводить тестирование в ситуациях, когда требуются IP-протокол или протоколы более высоких уровней и/или когда в процессе подсчета пакетов нужно фильтровать их.

Программное обеспечение PhyView Analyzer

Данное ПО функционирует на ПК с операционной системой Windows или Linux и состоит из двух основных компонентов, которые управляют устройством PVA-3000 через LAN-интерфейс.

PVA Interactive — интуитивно понятный графический пользовательский интерфейс, который обеспечивает доступ к большинству функций каждого тестового порта PhyView Analyzer. С помощью PVA Interactive легко сконфигурировать переключение тестового порта (test port switching) и ухудшающие факторы для одного или более тестовых портов. Измерения Link Monitor, Rx Power, ОСШ, PSD, отраженного сигнала, наводок и перекоса задержек конфигурируются и инициируются в диалоговом режиме. Также конфигурируются и активируются передача кадров MAC и их подсчет при приеме.

Графический пользовательский интерфейс PVA Interactive

Набор тестов PhyView Test Suite может быть использован для запуска отдельных тестов или групп последовательно выполняемых тестов для выпуска отчетов. Также через PVA Interactive легко выполняется автоматическая калибровка анализатора для измерения следующих параметров: искажения спектра мощности, отраженного сигнала и наводок.

PowerShell PSA — среда сценариев на базе Tcl/Tk. Посредством высокоуровневых команд, подаваемых в этой среде, можно работать со всеми тестовыми ресурсами и приложениями, связанными с PhyView Analyzer. В этой интерактивной среде программирования легко создавать и отлаживать адаптированные сценарии тестирования.

Автоматизированное тестирование PVA-VeriPhy

PhyView Analyzer снабжен программой полностью автоматизированного отбраковочного тестирования портов 10/100/1000Base-T, предназначенной для быстрого обследования этих портов на физическом уровне со средним охватом возможных дефектов. Тест pva_veryphy обеспечивает испытания от одного до шести портов тестируемого устройства одновременно и выдает стандартный отчет с информацией об измеренных параметрах и интегральной оценкой работы порта (Summary) в одном из трех вариантов:
GOOD — значения всех параметров указывают на то, что это нормально работающий и совместимый порт;
MARGINAL — значения одного или более параметров находятся на границе допустимых значений, предусмотренных спецификациями совместимости IEEE 802.3;
FAIL — значения одного или более параметров выходят за границы допустимых значений, нужных для совместимости оборудования.

Тест pva_veryphy состоит из трех отдельных тестов (см. таблицу).

Тест	Описание	Выдача

Функционирование и стабильность канала, ОСШ при передаче	Определяет базовую функциональность канала для каждой заданной канальной скорости, оценивает стабильность канала для каждой заданной канальной скорости при определенных в стандарте 802.3 максимальных вносимых потерях в линии и определяет ОСШ на одной из передающих пар в канале 100Base-TX или 1000Base-T	Интегральная оценка (GOOD \| MARGINAL \| FAIL), Состояние канала (ОК \| FAIL), Стабильность канала (0…100%), ОСШ (пара N, дБ)

Тест передатчика	Определяет PSD на низкой (50 кГц) и высокой (62 МГц) частотах на каждой передающей паре. Выдает размах напряжения (Vpk-pk) на передающих парах в каналах 100Base-TX и 1000Base-T и измеряет Wideband Return Loss на интерфейсе 1000Base-T	Интегральная оценка (GOOD \| MARGINAL \| FAIL), Vpk-pk(пара N \| M, В), PSD (пара N \| M, 50 кГц, дБ), PSD (пара N \| M, 62 МГц, дБ), Return Loss (пара N \| M, дБ)

Тест приемника	Определяет стабильность канала на его максимальной скорости, например 1000 Мбит/с, если это канал 1000Base-T, или 10 и 100 Мбит/с, если это канал 100Base-TX. Стабильность канала определяется при наибольших (по стандарту 802.3) вносимых потерях в одной (10/100Base-T) или всех парах (1000Base-T), а также при уровнях помех и джиттера, превышающих уровни, допустимые для тестируемого канала	Интегральная оценка (GOOD \| MARGINAL \| FAIL), Стабильность приема (0 — 100%)

Тест pva_veryphy может быть запущен из среды PowerShell PSA, и он может быть легко повторен, когда нужно протестировать более шести портов. Время тестирования одного порта 10/100/1000Base-T составляет 75 c при тестировании шести портов одновременно. Тестирование одного порта 10/100Base-TX занимает менее 30 с при тестировании шести портов одновременно.

Тест pva_veryphy выдает стандартные отчеты в текстовом формате, которые могут приспосабливаться к канальным скоростям (10, 100 и/или 1000 Мбит/с), содержать интегральные оценки и численные значения параметров, если они необходимы. Отчет передается в PowerShell PSA и может быть записан в указанный пользователем файл. Сценарии PowerShell могут собирать и накапливать отчеты pva_veryphy по множеству портов тестируемого устройства.

Отчет pva_veryphy

Пользователи pva_veryphy указывают от одного до шести тестовых портов для проведения тестирования, затем задают канальные скорости, на которых оно должно осуществляться, и определенные режимы, влияющие на выдачу отчетов. Пользователи могут изменять критерии, по которым численные значения параметров преобразуется в интегральную оценку GOOD, MARGINAL или FAIL.

Аппаратное обеспечение PhyView Analyzer

Устройство PVA-3000 является модульным. Оно состоит из шасси PSA-3000 (высотой 3U) и устанавливаемых в него двухпортовых тестовых плат PVA-3102 PhyView Analyzer. Также компания Sifos поставляет компактный двухпортовый анализатор PVA-3002 PhyView Analyzer. В шасси PSA-3000 можно установить до 12 плат PVA-3012. Ниже представлены различные варианты использования оборудования PhyView Analyzer.

Различные варианты использования оборудования PhyView Analyzer

Плата PVA-3102 и компактный анализатор PVA-3002 комплектуются специальными тестовыми кабелями категории 6А (по одному кабелю на каждый тестовый порт) с очень низкими перекрестными наводками и возвратными потерями. Также дополнительными аксессуарами для PhyView Analyzer являются четырехканальные модули PVA-PL4 (вносящий потери 1, 2, 4 и 8 дБ) и PVA-LI4 (создающий возвратные потери трех уровней и перекрестные наводки между парами). Эти модули нужны для калибровки PhyView Analyzer и проверки функций измерения ряда параметров. Еще один аксессуар — генератор дисбаланса постоянного тока в проводах витой пары PVA-DCU. Он предназначен для тестирования устойчивости портов PSE к этому дисбалансу.