以太网降速分析

故障现象:

    在故障设备与对端设备通信时,存在100M速率通信失败,经过更改逻辑,取消了禁止10M模式,存在100M速率降速为10M模式。

故障分析:

     经过使用示波器测试,两端设备在不接link partner时,两端的设备发送的是FLP自协商脉冲,说明两端设备都处于自协商模式。一般情况下,在一个两端设备都支持自协商模式的网络中,两端设备都会相互向对方发送FLP(快速链接脉冲),双方接收到对方的FLP包时,解析出其中的信息,包括最大链接能力、双工能力、流控信息等。然后各自根据自己和对方的最大连接能力,选择最好的连接方式Link。比如,如果双方都既支持10M也支持100M,则速率按照100M连接;双方都既支持全双工也支持半双工,则按照全双工连接。如果一方只支持10M,则速率按照10M连接;如果一方只支持半双工,则按照半双工连接。

     我们在做现场故障测试的过程中发现故障设备是先握手成100M模式后降速为10M。我们对故障设备进行以太网一致性测试时发现故障设备的信号电平值只有660mV左右,如下图所示:

故障信号眼图

故障信号波形图

    当设备试图进行100M速率协商时,由于信号质量不满足要求(幅值降低、回波反射),设备无法协商到100M速率,就会导致发生降速,两端设备会按照到10M速率进行协商link,并最终协商成10M速率。 

    经过现场排查设计图纸得知,在原理设计时,在以太网差分线上含有端接的49.9Ω电阻,由于PHY芯片内部已含有此电阻,外部又额外增加了端接电阻,降低了以太网的信号幅值。

       PHY芯片的差分输出是属于恒流输出(内部为恒流源),如下图所示。

    在正常设计(无R2外部不接设备(无RL情况下TX±之间的阻值为100Ω,100M以太网差分信号的输出幅值为2V

    在正常设计(无R2)、连接了外部设备(有RL情况下TX±之间的阻值为50Ω100M以太网差分信号的输出幅值为1V,符合100M以太网的一致性测试要求;

    在目前的错误设计(有R2)、连接了外部设备(有RL情况下TX±之间的阻值为33.33Ω,100M以太网差分信号的输出幅值约为660mV。符合现场的故障测试结果。

整改措施:

     取消该端接电阻,以太网信号电平恢复到标准值,满足100M以太网的一致性测试要求,通信恢复正常。整改后测试结果如下:

整改后的以太网眼图测试结果

整改后的以太网一致性测试结果

    一般情况,100BASE-TX需要满足ANSI INITS 263:1995标准,其具体需要满足的指标如下:

作者:极客石头

在搞事情的路上越走越远。

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