什麼是乙太網路（Ethernet ）?
當你插上網路線，電腦能連上網路，背後就是靠 Ethernet 技術！
Ethernet 是一種區域網路（LAN）技術，最早主要用來連接電腦、交換器、路由器。隨著發展，現在它不只應用在 IT 設備，甚至延伸到工業感測器、測試儀器、機器手臂等裝置。這讓原本分開的 IT （Information Technology）系統與 OT（Operational Technology） 系統可以透過 Ethernet 串連起來，成為工業互聯網（IIoT）的關鍵。
雖然Ethernet已經能到 200 Gb/s 以上，但在工業領域大多數感測器或控制器只有數百 Kb/s 到數 Mb/s的資料量，所以工業控制領域現在主要的連接設備（例如交換機或路由器）主流還是使用10Gb/s以下的速度傳輸。
物理層測試！確保輸出的訊號符合規定
Ethernet 的實體層驗證是 IEEE 802.3 規範中的重要部分，它的工作就是把電腦裡的 0 和 1 轉換成真實的電壓訊號或光訊號，再送到網路線或光纖中傳輸。
對硬體測試工程師來說，在這裡的角色就像是「訊號的守門者」，必須確保晶片輸出的訊號符合 IEEE 802.3 的規範，那要怎麼確認訊號真的合規呢？
這時候就要用到關鍵設備—示波器（Oscilloscope）。
如果要確認一個人的心臟狀態，我們會用心電圖，同樣地如果要檢驗訊號是否正常，就需要示波器！透過示波器，我們可以觀察訊號的電壓與時序，判斷是否符合標準規範，也因為是標準規範，所以在檢測過程就必須要確保測試項目都通過，這樣才能降低產品未來在使用過程發生問題。
傳輸速度與規範名稱的對應
在 IEEE 802.3 的標準中，同樣的傳輸速度可能會對應到不同的章節。例如同樣是 1Gb/s的傳輸速度，就有 1000Base-T（雙絞線）、1000Base-SX（短波長多模光纖）、1000Base-LX（長波長單模光纖）等規範。其中 Base-T 的 T 代表雙絞線傳輸，而 Base-SX、Base-LX 則是光纖傳輸。
既然有不同的傳輸媒介，就會對量測設備有不同要求。示波器主要用於雙絞線的規範驗證，所以接下來我會介紹 10/100/1000Base-T ，帶大家看要怎麼樣驗證訊號完整性。
當我們說 1Gb/s，通常是指傳輸速率；而 1000 Base-T 則是 IEEE 定義的實體層標準，它規範了如何利用四對 Cat5e（或更高等級）的雙絞線，在 100 公尺的距離內實現 1Gb/s 的傳輸。
對測試工程師來說，10Base-T、100Base-TX 到 1000Base-T 的演進，不只是速率的提升，同時帶來不同的編碼與量測方式。編碼方式從最早的曼徹斯特編碼，到 MLT-3，再到四對差分線同時傳輸的方式，每一代都需要透過實體層測試來確保訊號的完整性與符合標準。而這些量測項目，正是我們驗證網路設備是否可靠的關鍵之一。
如何使用示波器量測Ethernet？
IEEE主要負責制定量測的項目與規格，並不會限制要使用什麼方式進行驗證，實際驗證會由示波器的製造廠商（如Keysight、Tektronix）來根據標準制定完整的解決方案，包含周邊的治具搭配與軟體組成Total solution。
以下我會分別介紹兩種方式量測10/100/1000 base-T的訊號，以及測試的項目。
Keysight
第一種先介紹Keysight 的解決方案「D9010ETHC 10M/100M/1GBASE-T and Energy Efficient Ethernet Compliance Test Application Software」，裡面包含了測試治具(N5395C)加上自動化測試軟體，軟體中會包含測試項目，也能確保產品符合IEEE802.3的規範。
Tektronix
同樣的，Tektronix 推出的「1000BASE-T/100BASE-TX/10BASE-T PHY 」，一樣是使用測試治具(TF-GBE-BTP)搭配自動化測試軟體完成驗證。
如果仔細對比可以發現圖片的Test name跟Keysight 的不同，雖然名稱不同，但實際上裡面的驗證內容還有測試的標準皆相同！
測試項目
不管選擇哪個Solution，測試項目都是符合IEEE802.3，而測試項目不外乎確認訊號電壓準備與時序的正確性。這套軟體加治具可以幫我們節省調整示波器設定的時間，只需要按照儀器商提供的操作手冊就可以簡單的完成IEEE規定的驗證項目！
IEEE802.3定義的測試項目可以參考下方的表格：
結尾
這篇文章主要先帶大家認識 Ethernet 的實體層與示波器在驗證中的角色。接下來的文章，我會介紹 10/100/1000Base-T 的技術原理，幫大家建立一個更完整的 Ethernet 測試知識架構。
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