- 对某以太网设备进行长时间的温度循环测试, 利用SmartBits (SmartBits 设备, 是由Spirent公司开发的, 用千以太网数据流量测试的设备。)对设备连续地、全速率地发送以太网数据包, 测试人员发现一个奇怪的现象, 设备在白天的测试中, 均无丢包现象, 夜间设备继续运行, 但是第二天一早就会发现已发生丢包。
- 【讨论】该设备的用户接口是百兆以太网接口, 利用5类非屏蔽双绞线与SmartBits连接, 由千 端口数目较多, 线缆布线较杂, 存在线缆被实验室管理员挪动的可能, 在挪动过程中, 可能导致丢数据包。 经与管理员确认, 这种可能被排除。
温度循环测试是指, 通过对温箱温度曲线的控制, 以实现调整产品工作所处环境温度 的目的。 在这个测试中, 温度曲线如图所示。
- 循环测试一个周期共26h Ch: 小时), 分为六个阶段。 第一阶段是用4h均匀地从25°C降温到-5°C, 第二阶段是在-5°C保持 5h, 第三阶段用4h均匀地从-5°C升温到 25°C, 第四阶 段用4h均匀地从25 °C升温到55℃, 第五阶段是在55°C保持5h, 第六阶段是用4h从55'C 降温到25°C。 在这个过程中,产品不间断地全速运行。
- 测试人员每天清早 9 点钟开始一个周期的测试, 到下午 6 点下班前检查丢包情况, 没 有发现丢包, 第二天清早9点检查, 发现已经出现丢包现象。
头天清早 9 点到下午 6 点, 循环测试正好完成了头两个阶段, 从夜间到第二天早上 9点, 完成第三、 四、 五阶段以及第六阶段的一半, 即丢包现象总是发生在后四个阶段。 而后四个阶段有两个特点: 一是升温, 二是高温。 - 在高温55 °C下, 测量单板上与PHY相关的信号完整性和时序, 没有发现问题。
- 利用SmartBits对以太网产品进行流量测试, 有两个原因可能丢数据包: 一个是产品本身存在缺陷;另 一个是SmartBits的晶振频率快于以太网产品上PHY使用的晶振。
- 在高温下进行大量测试后, 可基本排除产品缺陷造成丢数据包的可能性。 以下主要讨论晶振快慢对数据传输的影响。
SmartBits 是用千以太网性能测试的设备, 在本案例中, 其作用是以线速 的速度产生以太网数据包, 并发送给以太网交换机, 以太网交换机 收到数据包后, 在内部转发, 最终又将所有数据包发回SmartBits。SmartBits通过检测发出的数据包数目和接收的数据包数目是否相等, 来判断是否发生了丢包。
如图2所示, 假设SmartBits上的ICl是负责收发数据包的芯片, 数据包到达以太网设备, 完成业务后,通过芯片PHY 1发送回SmartBits。 在这个过程中,SmartBits上的IC 1 是基于晶振OSC 1收发数据包, 而以太网设备的PHY 1是基千晶振OSC 2收发数据包,由于双方采用的不是同一 颗晶振 , 在频率上必然有一定的差别。 假设OSC 1和OSC 2都是25MHZ(误差士50ppm)的晶振(ppm指百万分之一,此处,50ppm的误差即 为50Hz), 虽然标称频率和精度完全一 样, 但实际振荡频率并不完全一样。 利用频率计测量, 在室温下,OSC 1的频率是25.000050mhz, 即25mhz ( 误差+2ppm) : OSC 2的频率是25.000100MHz, 即25MHz(误差+ 4ppm)。OSC 2略微快千OSC 1即以太网设备上 PHY 1 的工作速率高千SmartBits 上 IC 1 的工作速率, 因此在常温下, 以太网设备有能力将 SmartBits发送来的数据包接收下来, 并全部发回。
白天的测试 从不丢包, 分析温度循环曲线图可知, 白天的测试包括常温和低温两种情况,在测试中, 只有以太网设备被放置在温箱中, 而SmartBits 一直工作在室温环境, 在低 温-5°C下测量OSC 2的频率为25.000300MHz, 即25M比(误差+12ppm), 高千OSCl室温 下的频率25M(误差+2ppm),因此, 在低温下, 以太网设备同样有能力将SmartBits 发 送来的数据全部发回。
丢包现象都是发生在夜间, 夜间的测试包括低温、 常温、 高温三个阶段,通过前面的测试已经证实, 低温和常温条件下,OSC2的频率都快于OSC 1,因此主要考虑高温的情况。在55°C, 测量 OSC 2的频率为24.999825M:,即25MHz(误差-7ppm), 慢于 OSC 1, 在这种情况下, 以太网设备没有足够的能力将SmartBits发送来的数据包全部发回,
即对千以太网设备而言, 接收到 的数据包始终多于能发送出去的数据包, 必然造成丢包。
根据以上分析得到结论, 夜间丢包的原因是 高温下OSC 2的速率慢于OSC 1。 为了检验这个结论, 设计者将SmartBits 发包速率从全速的 100%调整为 97%, 进行多个温度循环测试, 没有发现丢包。 由此证明丢包原因确系高温下OSC 2速度较慢 。
一般来说, 晶振的输出频率随着环境温度的变化, 也会有略微的变化,该现象对应晶振的温度系数,在晶振的规格书中一般可以参考(Frequency Temperature Curve)这一参数 如下图所示。
晶振频率偏移-温度变化曲线以 25°C时晶振的频率为基准,随着温度的降低,输出频率将先提高, 再降低;随着温度的升高, 输出频率将先降低, 再升高。
本例中, 55℃时的晶振输出频率相对常温最多可能降低12ppm。
使用更精准的SJK工业级晶振,可帮助解决丢包授时不准等问题,更有专业的FAE 团队可免费协助工程师们测板,晶振匹配、晶振选型应用。
-
以太网
+关注
关注
40文章
5419浏览量
171620 -
晶振
+关注
关注
34文章
2859浏览量
68007 -
丢包
+关注
关注
1文章
12浏览量
8154
发布评论请先 登录
相关推荐
评论