Ethernet-Testlösungen

Ethernet-Tests

Ethernet-Tests und Datenübertragungstechnologien

Ethernet, eine Schlüsseltechnologie für Computernetzwerke, wurde erstmals im Jahr 1980 kommerziell eingeführt und erlangte 1983 mit der Standardisierung als IEEE 802.3 offizielle Anerkennung. Bis zum Ende der 1980er Jahre hatte sich Ethernet als führende Technologie für lokale Netzwerke etabliert. Das ursprünglich eher voluminöse Kabel wurde 1990 durch eine modernere Version ersetzt, die aus vier verdrillten Aderpaaren besteht und 10BASE-T2 unterstützt. Dabei werden nur 2 der verdrillten Aderpaare tatsächlich genutzt.
Die maximalen Datenraten von Ethernet sind von ehemals 2,94 Mbit/s auf bis 400 Gbit/s angestiegen. Heute stellen in vielen lokalen Netzwerken (LANs) die verdrillten Twisted-Pair-Kabel aus Kupfer, also die Grundverkabelung, den Engpass bei der Datenübertragung zwischen Geräten dar. Die überwiegende Mehrheit der installierten Ethernet-Kabel fällt in die Kategorien 5/5e und 6und unterstützt 1GBASE-Tmit einer maximalen Datenrate von 1 Gbps. Für höhere Datenraten von 10 und 100 Gbps sind hingegen Glasfaserkabel erforderlich. 2.5GBASE-T und 5.0GBASE-Termöglichen eine Erhöhung der Datenraten auf 2,5 Gbps bzw. 5 Gbps unter Verwendung der bestehenden Kabel, allerdings nur über Entfernungen von bis zu 100 Metern.

Ethernet-Technologienwerden mittlerweile auchfür andere Anwendungeneingesetzt. Durch die Übertragung mit Single-Twisted-Pair-Kabeln, also einem einzigen verdrillten Leiterpaar – gekennzeichnet durch das Kürzel „T1“ wie etwa in xBASE-T1 –, konnte sich Ethernet, das lange als ungeeignet für Kraftfahrzeuge galt, im Automobilbereich bei höheren Datenraten durchsetzen. Die Technologie, die ursprünglich von Broadcom entwickelt und als BroadR-Reachvermarktet wurde, wird seit 2011 von der OPEN Alliance (One-Pair Ether-Net)Special Interest Group unterstützt und wurde als 100BASE-T1S bzw. 802.3bw in die Ethernet-Standard-Familie 802.3 aufgenommen. Das „S“ steht für „Short“, d. h. kurze Entfernungen unter 15 Metern, die im Automobilbereich gängig sind. Ein weiterer Standard unterstützt 40 m. Die Bitübertragungsschicht ist speziell für den Einsatz eines einzelnen verdrillten Paares ungeschirmter Kabel optimiert worden. Dies ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Kosten und des Gewichts der Verkabelung, während eine angemessene EMV-Performance gewahrt bleibt.

Automotive-Ethernet-Konformitätsprüfungen

Während Ethernet mit xBASE-T1Sin KraftfahrzeugeEinzug hielt, bildet 10BASE-T1L (für große Entfernungen bis 1000 m)die Grundlage für die Ethernet-Anbindungder Geräte der Feldebene (Sensoren und Aktoren), die für die Automatisierung von Fertigungs- und Verarbeitungsanlagen unverzichtbar sind – das industrielle Ethernet. 10BASE-T1Lüberwindet die Herausforderungen, die den Einsatz von Ethernet in der Prozessautomatisierung bisher beschränkten. Zu diesen Herausforderungen zählen Leistung, Bandbreite, Verkabelung, Entfernung, Dateninseln und sichere Verbindungen in Gefahrenbereichen. Für 10BASE-T1L können die Single- Twisted-Pair-Kabel wiederverwendet werden,die ursprünglich für Technologien wie 4ma-to20mA, Highway Addressable RemoteTransducer (HART) und CC-Link („Control and Communication“) installiert wurden.

Ihre Herausforderungen bei Ethernet-Tests

  • Sie möchten Geräte nach sämtlichen Standards von 10BASE-T bis 10GBASE-Tmit dem geringstmöglichen Aufwand an Ethernet-Messtechnik prüfen. Für die Versionen mit höherer Datenrate (2.5GBASE-T und schneller)benötigen Sie maximale Genauigkeitzur Messung von Senderlinearität und Reflexionsdämpfung.
  • Sie benötigen eine einfache, schnelle, zuverlässige und genaue Verbindung zu 8P8C-Steckern, Kabeln sowie Testpunkten und Leiterbahnenauf Leiterplatten für die gesamte Palette der Ethernet-Standards.
  • Konformitätsprüfungenumfassen eine Reihe von Testabläufen, die strikt eingehalten werden müssen, um die Gültigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Sie müssen sich sicher sein können, dass Sie die Konformitätstests korrekt durchführen.

Unsere Ethernet-Testlösungen

Oszilloskope von Rohde & Schwarzunterstützen Ethernet-Standardsfür die Datenübertragung in allen drei Anwendungsbereichen:

  • Computernetzwerke
    Konformitätstests für 10BASE-T, 100BASE-T, 1000BASE-T, 2.5G BASE-T, 5G BASE-T, 10GBASE-T:
    Außerdem für IEEE 802.3az, den energiesparenden Ergänzungsstandard für 100BASE-T und 1000BASE-T.
    Triggerung und Decodierung für 10BASE-T, 100BASE-T, MDIO.
  • Automotive
    Konformitätstests für 10BASE-T1S, 100BASE-T1S, 1000BASE-T1S, 2.5GBASE-T1, 5GBASE-T1, 10GBASE-T1.
    Trigger- und Decodierfunktionen für 100Base-T1, 1000BASE-T1.
  • Fabrik/Industrie
    Konformitätstests für 10BASE-T1L, Ethernet-APL.

Mit hoher Genauigkeit und geringem Grundrauschen erfüllen die R&S®RTO64und R&S®RTPOszilloskope ein breites Spektrum an Ethernet-Testanforderungen und -Standards für alle drei Anwendungsbereiche, die durch die jeweiligen Optionen unterstützt werden. Zudem bieten die Oszilloskope zur Fehlerbehebung und Verifizierung umfangreiche Signalanalyse-Tools wie schnelle statistische Messungen, Echtzeit-Auge, erweiterte Jitter-Zerlegung und mehr. Optionen für einen Arbiträrfunktionsgenerator und einen Frequenzumsetzer reduzieren den Bedarf an zusätzlicher Testausrüstung, um alle Anforderungen für Konformitätstests zu erfüllen.

Neben Oszilloskopen liefert R&S auch die komplette sonstige Messtechnik, die für Konformitätstests erforderlich ist:

  • Zur Vereinfachung und Automatisierung von Konformitätsprüfverfahren bei Verwendung von Oszilloskopen mit einer Ethernet-Compliance-Option bietet die R&S®ScopeSuite:
    • Den umfassenden Graphical Wizard, der von Anfang bis Ende durch die Konformitätsprüfverfahren führt.
    • Automatisierte Steuerungaller notwendigen Oszilloskopeinstellungen und Konformitätstestsequenzen.
    • Konfigurierbare Testberichtezur Dokumentation der Testergebnisse.
  • Prüfadapter zum Anschluss industrieüblicher Schnittstellen an das Oszilloskop:
    • Für Computer-LAN erfüllen modulare 8P8C-Buchsen (RJ45) die Anforderungen zum Testen aller gängigen Ethernet-Spezifikationen.
    • Für Ethernet-APL- und 10BASE-T1L-Konformitätstests in Fabrikanwendungen sind industrieübliche robuste Steckverbinder und SMA-Steckverbinder zum schnellen Anschließen/Trennen verlöteter Kabel lieferbar.
    • Eine große Auswahl an Differenzialtastköpfendient dem direkten Anschluss an Testpunkte auf einer Leiterplatte.
    • Für Messungen der Rückflussdämpfung und der Umsetzdämpfung, die in einigen Standards für Konformitätsprüfungen gefordert werden, eignen sich der R&S®ZNBund R&S®ZNDVektornetzwerkanalysator.
    • Für die Messung der Senderlinearität, die in einigen Standards für Konformitätsprüfungen gefordert wird, eignen sich Rohde & Schwarz Spektrumanalysatoren wie der R&S®FPCSpektrumanalysator.
    • Für Konformitätstests an Kabelbündeln nach IEEE 802.3 für Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Verbindungen zur Datenübertragung über einige Meter lässt sich das Testverfahren automatisieren, um die Testdauer dramatisch zu verkürzen und die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Zum Einsatz kommt ein Messaufbau aus einem R&S®ZNAoder R&S®ZNBVektornetzwerkanalysator für die Messungen, der R&S®OSPSchalt- und Steuerplattform zum Umschalten zwischen Ports und R&S®ZNrunzur Automatisierung des Prozesses.
    • Messungen der Signalintegrität an Backplanes, Kabeln und Steckverbindern sind mit dem R&S®ZNAund R&S®ZNBVektornetzwerkanalysator möglich. Für beide Analysatorfamilien unterstützt die Option K2 in Verbindung mit K20 die Zeitbereichsanalyse einschließlich Augendiagrammen und eine gleichzeitige Frequenzbereichsanalyse.

Vorteile unserer Ethernet-Lösung

  • Minimieren Sie den Gerätebedarf und vereinfachen Sie Testaufbauten mit Oszilloskop-Optionenfür Arbiträrfunktionsgenerator und Frequenzumsetzer, sodass kein separater Signalgenerator erforderlich ist.
  • Unterstützung industrieüblicher Buchsen und Anschlüssefür Computer-, Automobil- und Fabrik-/Industrieanwendungen.
  • Streng implementierter Konformitätstest gemäß dem entsprechenden IEEE 802.3-Standard.
    Für Ethernet existiert keine zentrale Organisation, die die Konformität von Testfällen mit dem Standard überprüft und anerkennt. Sie können sich darauf verlassen, dass ein Gerät, das mit der Ethernet-Konformitätstest-Technik von Rohde & Schwarz geprüft und als konform befunden wurde, problemlos mit anderen Geräten zusammenarbeitet, die auf die gleiche Weise getestet wurden. Alle Compliance-Optionen liefern nicht nur genaue Ergebnisse, sondern führen den Benutzer mit vollständig bebilderten Anweisungen Schritt für Schritt durch den gesamten Test – vom Anschluss des Oszilloskops, der Messköpfe, des Prüfadapters und Prüflings bis zum Ende der Messsequenz. Erläutert werden auch die Durchführung einzelner Tests, die Anpassung von Parametern während des Tests und die Festlegung benutzerdefinierter Grenzwerte.
  • Finden Sie die gewünschten Daten zuverlässig.
    Schnelle hardwarebasierte Triggerung über die komplette Signalbandbreite, einschließlich Daten- und Steuerzeichen, Steuercodes und Fehler. Die decodierten Daten werden direkt mit dem Signal oder als Tabelle angezeigt. Durchsuchen Sie eine breite Palette von Datenparametern – Treffer werden sowohl in der Signalanzeige als auch in der Tabelle der decodierten Daten markiert.
  • Schnelle und intuitive Signalintegritätstests sowie Langzeittests.
    Untersuchen Sie mit den Datenaugen-Analysetools sämtliche Probleme des Signals. Überprüfen Sie mit einem im Datenauge konfigurierten Maskentest die Konformität über längere Zeiträume, um sicherzustellen, dass das Signal durchgehend den Standards entspricht.

Sie haben noch Fragen zu Ethernet-Tests? Kontaktieren Sie uns gern.

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Es beginnt mit einer Einführung über den Zweck und die verschiedenen Normen und Anwendungen dieser digitalen Schnittstelle. Herausforderungen, Spezifikationen und Testverfahren eröffnen den Hauptteil des Webinars, nämlich die Tests und Messungen.

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Automatisierte Konformitätstestlösung für Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Kabel

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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Was bedeutet HDMI mit Ethernet?

High-Definition Multimedia Interface (HDMI) ist ein Standard zur Übertragung von Audio-/Videodaten mit sehr hoher Geschwindigkeit über ein Kabel von der Datenquelle zum Anzeige-/Audiogerät (Bildschirm, Lautsprecher). Die erste Version von HDMI erschien im Jahr 2002; seit 2010 (Version 1.4a) kann HDMI auch Ethernet-Signale zur Vernetzung von Computergeräten übertragen. Ein Gerät, das HEC-kompatibel (HDMI Ethernet Channel) ist, kann über ein HDMI-Kabel mit einer Netzwerkdatenquelle verbunden werden. Mit HEC soll die einfache Nutzung eines Fernsehers als Hub eines Heimnetzwerks mit einer Ethernet-Verbindung zum Internet ermöglicht werden, um als Alternative zu Wi-Fi andere vernetzte Geräte mit Hochgeschwindigkeits-Internet zu versorgen.

Wie funktionieren Ethernet-Tester?

Ethernet-Standards definieren Testverfahren zum Nachweis der Konformität mit den Anforderungen. Die Testmethoden unterscheiden sich zwar von Standard zu Standard – gemeinsam ist ihnen jedoch, dass die Signale getestet werden, die vom Prüfling an ein Oszilloskop ausgegeben werden. Das Oszilloskop vergleicht das Signal mit der entsprechenden Testspezifikation hinsichtlich Eigenschaften wie Jitter oder Verzerrung. Ein Prüfadapter bietet Buchsen zum Anschluss des Prüflings sowie Kontaktpunkte zum Anbringen von Messköpfen. Die Software des Oszilloskops führt die Testverfahren durch und analysiert die Ergebnisse. Je nach Standard kann eine Signalquelle erforderlich sein. Für einige Standards ist außerdem ein Netzwerkanalysator zur Messung der Rückflussdämpfung erforderlich. Für zuverlässige Ergebnisse benötigt das Oszilloskop eine Mindestbandbreite, die je nach Testzweck und Ethernet-Standard zwischen einigen hundert MHz und mehreren GHz liegen kann, sowie eine deutlich höhere Genauigkeit und ein geringeres Grundrauschen als der Prüfling.

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