¿Qué tipo de herramientas necesitaría para analizar formas de onda 1000BASE-T/gigabit ethernet?

Soy un estudiante de EE y me gustaría obtener algo de visibilidad de la forma de onda de Ethernet 1000BASE-T. Mi objetivo es inducir el jitter para aprender más sobre la corrección de errores en el mundo real, lo que posiblemente resulte en una investigación en el futuro.

No tengo experiencia en el análisis de señales diferenciales reales y, obviamente, la mayoría del hardware de prueba específico de Ethernet es extremadamente costoso (y no tengo acceso al laboratorio). ¿Pueden los osciloscopios/analizadores lógicos basados ​​en PC capturar Ethernet y realizar decodificación básica (8/10b)? ¿Qué otras recomendaciones tienes? Esto puede ser una posibilidad remota, pero estoy buscando una solución < $ 2k.

Entonces, mi pregunta es: ¿ Qué tipo de herramientas puedo usar para buscar formas de onda Ethernet 1000BASE-T que no sean extremadamente costosas (menos de US$ 2000)?

Es mejor que se pregunte: "¿Qué tipo de herramientas necesitaría para analizar formas de onda 1000BASE-T/gigabit ethernet?" Tal como está redactado, está buscando una recomendación de producto o software, que está fuera de tema .
@JYelton Acabo de hacer eso. ¿Cómo reabrimos la pregunta ahora?
Si es un estudiante, debería poder tomar prestado un osciloscopio de laboratorio rápido de alguna manera... sin embargo, si obtiene Ethernet de 10 Mbit (o fuerza la negociación automática para degradar) es fácilmente visible en un osciloscopio normal.
@Ricardo Con la pregunta editada, los usuarios con suficiente reputación solo necesitan votar para reabrirla.
¿Por qué elegir Gigabit Ethernet? Necesitará un osciloscopio bastante alto para disparar correctamente y darle suficiente resolución para analizar la forma de onda.

Respuestas (2)

Para ser claros, por menos de $ 2,000, no podrá ver formas de onda 1000Base-T.

Por qué :

  • La señal Ethernet PHY se transmite a través de cuatro pares a 125 MHz en cada par.

Como respondí esta pregunta, ¿el ancho de banda de un osciloscopio debe coincidir o superar la velocidad de reloj del microcontrolador/procesador? Si desea ver rápidamente la forma de onda, necesitará un ancho de banda de osciloscopio de al menos 5 veces, es decir, 625 Mhz.

Pero mencionaste el jitter y su influencia. Por lo tanto, necesitará al menos 10 veces el ancho de banda: osciloscopio de 1,25 Ghz.

Además, si desea ver la influencia del jitter, necesitará un osciloscopio que pueda hacer un diagrama de ojo y estadísticas de jitter.

Para concluir con el osciloscopio, también necesitará una sonda diferencial, ya que la señal es diferencial.

  • La señal Ethernet PHY se transmite con una modulación PAM5

Si necesita interpretar la señal, necesitará un osciloscopio o un analizador lógico que pueda interpretar la señal. La mayoría de las veces, esta es una opción (no barata) y solo se vende en osciloscopios de gama alta.

Realicé mediciones de fluctuación en un enlace 1000Base-KX (sí, KX, es un ethernet full dúplex sobre 2 pares a 1 GHz), estaba trabajando con un osciloscopio de 8 Ghz, una sonda de Ghz diferencial, etc. También me pidieron que implementara un experimente con una fuente de reloj con un jitter controlado en lugar de un oscilador, para ver la influencia del jitter.

Lo que puede hacer es tener una placa donde tenga acceso completo y directo al PHY, para poder verificar los registros MDIO. Desafortunadamente, la cláusula 22 (para Gigabit Ethernet) no proporciona estadísticas detalladas. Por lo tanto, debe verificar el registro de especificaciones del proveedor para ver si han implementado estadísticas de bajo nivel como en la Cláusula 45 (Ethernet 10G).

Editar:
un osciloscopio de 1 Ghz cuesta un mínimo de $ 10,000.
Una sonda diferencial de 1 Ghz diferencial tiene un costo mínimo de $2,000.

Solo los grandes cuerpos compran visores nuevos. Un alcance de 1 GHz en eBay es sustancialmente menor, incluso si se tiene en cuenta una calibración de fábrica. También puedes alquilar este tipo de equipo por un par de miles de dólares al mes. He ido por este camino hacia un rendimiento USB2 y Ethernet de calidad con un osciloscopio que cuesta muchos cientos de miles de dólares si se compra nuevo. La cosa hizo prácticamente todo, y también produjo un buen informe de prueba de cumplimiento.
Sí, pensé en el equipo usado, pero no he hablado de eso. El hecho es que incluso con un osciloscopio y una sonda usados, será difícil estar por debajo de $2000. Además, con el uso previsto del OP, creo que un equipo alquilado será lo mejor si realmente lo necesita. Pero el alquiler también será caro, ya que no solo se alquila el equipo, sino también la calibración, el servicio, etc.
Lo que he visto en grandes cuerpos (dominio aeroespacial), es que el osciloscopio de 500 MHz con sondas pasivas es el equipo predeterminado en laboratorios o producción. Luego tiene algunos osciloscopios de 1Ghz y sondas activas (que se pueden usar con osciloscopios de 500MHz), y finalmente algunos (1 o 2), osciloscopios de muy alta gama (5+ Ghz, sondas diferenciales, etc.).
Dos correcciones: no hay ningún equipo en el mercado que pueda decodificar 1000base-T. Y no es necesaria una sonda diferencial. Puede usar la toma central del transformador Ethernet como GND para una sonda de un solo extremo.
Una corrección más: el componente de frecuencia más alta en 1000base-t es 117 MHz, por lo que ciertamente no necesita un alcance de 625 MHz para poder ver la señal. Será claramente visible en un alcance de 100MHz. Pero para verificar el jitter de 1000base-t, necesita un alcance de 1GHz.

Además de la respuesta de Zeql, tuve la oportunidad de audicionar a una variedad de probadores de comunicaciones en una vida anterior, y lo que está preguntando son dos cosas separadas:

1 - Observando formas de onda gigabit ethernet. Esto es "fácil", solo necesita un alcance como lo describe Zeql. Esperaría que una universidad tenga algo dando vueltas en su departamento de electrónica/física/cirugía de cohetes que pueda ser adecuado, posiblemente "solo" tenga que comprar un módulo de complemento para ello. Se pueden alquilar equipos como este , pero no es barato.

2 - Inducción de fluctuaciones/errores : Esto sugiere generar una señal de prueba, que idealmente no es solo el trabajo de la tarjeta de red GBE más cercana (de estabilidad/confiabilidad desconocida) más algún sistema pirateado para interferir con ella. A estas velocidades, y para obtener datos/resultados significativos, necesita algo hecho para el trabajo.

Kit existe para hacer esto, si tienes el dinero, pero parte cuesta más que mi casa. También es rentable, pero no barato.

Las empresas que producen este tipo de kit incluyen:

  • Exfo (su oficina de Southampton, Reino Unido, son buenos muchachos y muy serviciales)
  • Phoenix Datacom (su kit es terriblemente capaz, parecían geeks incondicionales)
  • Tendencia (son una especie de Microsoft del mundo de los probadores)

Dicho todo esto, retrocedamos un poco: ¿ Por qué necesita investigar la corrección de errores a un millón de millas por hora? Puede elegir fácilmente 100 Mbit, 10 Mbit o incluso 1 Mbit de los estándares de Ethernet. O puede deshacerse de Ethernet y elegir otro esquema: RS485 / 422 es diferencial, el esquema de velocidad / señalización / codificación depende de usted, aunque solo ejecutar un enlace entre dos PC o micros a 9600bps presenta un objetivo mucho más lento, bien en el alcance de un sniffer de BusPirate o Open logic y más fácil de afectar mediante retoques.

Mis antecedentes son las telecomunicaciones, hay un millón de bits de equipo que ejecutan todo tipo de sistemas para obtener bits a través de un cable, fibra o a través del aire de 300 baudios a Tb / s con todo tipo de códigos de línea, corrección de errores , etc. para que pueda expandir la búsqueda tanto como desee: ethernet no es de ninguna manera la única aplicación y ciertamente no es la más interesante (o potencialmente lucrativa).