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[고속 인터페이스 적합성 가이드 7/8] 2.5G/5G/10GBASE-T 이더넷 ② 10GBASE-T 시험 항목 Leave a comment
이 글의 목차
문서 정보 — RIGOL 응용 가이드 「2.5G/5G/10GBASE-T 이더넷 적합성 시험 솔루션」을 3편으로 나눈 글 중 두 번째로, 10GBASE-T(IEEE 802.3 Clause 55) 물리 계층 시험 8개 항목을 다룹니다. 장비·소프트웨어·연결은 6편에 있습니다. 전체를 읽는 데는 약 15분이 걸립니다.
이 글에서 다루는 내용
- 10GBASE-T 시험 8개 항목: 출력 전압 드룹, 클록 주파수, 마스터 지터, 슬레이브 지터, PSD, 파워 레벨, 선형성, MDI 반사 손실
- 항목별 시험 모드, 합격 기준과 계산식, 참조 파형
시험 항목 한눈에 보기
10GBASE-T 물리 계층 적합성 시험 항목과 요건입니다.
| No. | 시험 항목 | 규격 조항 | 지그 | 사용 장비 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Maximum output droop (출력 전압 드룹) | 55.5.3.1 | TC1 | DS80000, DHO50000 |
| 2 | Transmit clock frequency (송신 클록 주파수) | 55.5.3.5 | TC1 | DS80000, DHO50000 |
| 3 | Transmitter timing jitter master (송신기 마스터 지터) | 55.5.3.3 | TC1 | DS80000, DHO50000 |
| 4 | Transmitter timing jitter slave (송신기 슬레이브 지터) | 55.5.3.3 | TC2 | DS80000, DHO50000 |
| 5 | Transmitter power spectral density (송신기 PSD) | 55.5.3.4 | TC1 | DS80000, DHO50000 |
| 6 | Transmitter power level (송신기 파워 레벨) | 55.5.3.4 | TC1 | DS80000, DHO50000 |
| 7 | Transmitter linearity (송신기 선형성) | 55.5.3.2 | TC1 또는 반사 손실 지그 | DS80000, DHO50000 또는 RSA6000 |
| 8 | MDI Return loss (반사 손실) | 55.8.2.1 | 반사 손실 지그 | DS80000, DHO50000과 DNA6000 |
모든 항목 공통 시험 절차
항목마다 같은 순서로 진행하며, 달라지는 것은 시험 항목 이름과 연결 구성뿐입니다.
- “시험 설정” 탭에서 IEEE 프로토콜, 10 Gbps 속도, 시험 채널을 고릅니다.
- “시험 항목” 탭에서 해당 항목을 선택합니다.
- “시험 실행” 탭에서 연결도 안내를 확인하고 시스템을 연결합니다.
- 참조 파형을 보고 수집한 신호가 요구에 맞는지 확인합니다.
- 정상이면 “시험 시작” 을 누릅니다. 시험 중에는 옵션이 오실로스코프를 자동으로 설정하고 진행률 표시줄을 갱신합니다.
- 항목별 시험이 끝나면 “시험 결과” 탭에서 하나씩 보고, 모두 끝나면 “보고서 내보내기” 에서 HTML 또는 PDF 보고서를 내보냅니다.
출력 전압 드룹
- 기준: IEEE 802.3, Subclause 55.5.3.1
- 시험 모드: DUT를 Test Mode 6으로 설정
- 방법: 신호 영점 통과 후 10 ns 시점의 초기값 V10과 90 ns 시점의 종료값 V90을 측정해 Droop = (V10 − V90) / V10 를 계산합니다.
- 합격 기준: 10 % 미만
- 참조 파형: 800 Mbps 속도로 +16 값 128개와 −16 값 128개를 번갈아 출력하며, 오실로스코프에서는 3.125 MHz 방형파로 보입니다.
- 시험 항목 이름: Maximum Output Droop
- 연결: 오실로스코프 시험 연결(TC1)
송신 클록 주파수
- 기준: IEEE 802.3, Subclause 55.5.3.5
- 시험 모드: Test Mode 2
- 방법: DUT 클록 주파수를 측정합니다.
- 합격 기준: 200 MHz ± 50 ppm(심볼 속도로는 800 MHz ± 50 ppm)
- 참조 파형: 800 Mbps 속도로 +16 값 2개와 −16 값 2개를 번갈아 출력하며 200 MHz 방형파로 보입니다.
- 시험 항목 이름: Transmit Clock Frequency
송신기 마스터 지터
- 기준: IEEE 802.3, Subclause 55.5.3.3
- 시험 모드: Test Mode 2
- 방법: 1 ms ± 10 % 파형 데이터를 측정합니다. 계산 전에 중심 주파수 200 MHz, 대역폭 2 MHz의 대역 통과 필터를 적용하고, 주기 지터의 표준편차 RMS를 계산합니다.
- 합격 기준: RMS < 5.5 ps
- 참조 파형: 클록 주파수 시험과 같은 200 MHz 방형파
- 시험 항목 이름: Transmitter Time Jitter
RMS = √( Σ (T − T<sub>avg</sub>)² / 샘플 수 ) < 5.5 ps
송신기 슬레이브 지터
- 기준: IEEE 802.3, Subclause 55.5.3.3
- 시험 모드: DUT는 Test Mode 3(슬레이브), 파트너 장치는 Test Mode 1(마스터)
- 방법: 1 ms ± 10 % 파형을 측정합니다. 규격상 Pair D에 대해서만 시험합니다. 마스터 지터와 같이 200 MHz 중심, 2 MHz 대역폭 필터 적용 후 RMS를 계산합니다.
- 합격 기준: RMS < 5.5 ps
- 시험 항목 이름: Pair D 아래의 Transmitter Time Jitter (Slave)
- 연결: TC2 슬레이브 지터 연결(6편)
송신기 전력 스펙트럼 밀도 (PSD)
- 기준: IEEE 802.3, Subclause 55.5.3.4
- 시험 모드: Test Mode 5
- 합격 기준: 아래 상한/하한 마스크(주파수 f의 단위는 MHz) 안에 들어야 합니다.
- 참조 파형: 800 Mbps 속도의 의사 난수 데이터 신호이며 PAM16 변조 신호로 보입니다.
- 시험 항목 이름: Transmitter Power Spectral Density
| 구간 | 상한(Upper PSD) | 하한(Lower PSD) |
|---|---|---|
| 0 < f ≤ 70 | −78.5 dBm/Hz | (5 ≤ f ≤ 50) −83 dBm/Hz |
| 70 < f ≤ 150 | −78.5 − (f − 70)/80 dBm/Hz | (50 < f ≤ 200) −83 − (f − 50)/50 dBm/Hz |
| 150 < f ≤ 730 | −79.5 − (f − 150)/58 dBm/Hz | (200 < f ≤ 400) −86 − (f − 200)/25 dBm/Hz |
| 730 < f ≤ 1790 | −79.5 − (f − 330)/40 dBm/Hz | — |
| 1790 < f ≤ 3000 | −116 dBm/Hz | — |
송신기 파워 레벨
- 기준: IEEE 802.3, Subclause 55.5.3.4
- 시험 모드: Test Mode 5
- 합격 기준: 3.2 dBm < power level < 5.0 dBm
- 참조 파형: PSD 시험과 같은 PAM16 신호
- 시험 항목 이름: Transmitter Power Level
송신기 선형성
- 기준: IEEE 802.3, Subclause 55.5.3.2
- 시험 모드: Test Mode 4
- 방법: DUT가 출력하는 2톤(two-tone) 신호를 주파수 영역에서 분석해 1 MHz ~ 400 MHz 대역의 최대 2톤 상호 변조 곱을 구하고, 출력 신호 전력과의 비를 dB로 계산한 SFDR이 아래 식을 만족해야 합니다(f는 2톤 중 높은 주파수, MHz).
SFDR ≥ 2.5 + min{ 52, 58 − 20 × log₁₀(f / 25) } (dB)
- 참조 파형: 800 Mbps로 5쌍의 2톤 신호를 출력합니다.
| 송신 주파수 | 주파수 쌍 (MHz) | 한계 (dBc) |
|---|---|---|
| DT1 | 36.718 & 41.406 | ≥ 54.5 |
| DT2 | 78.906 & 80.469 | ≥ 50.346 |
| DT3 | 139.844 & 141.406 | ≥ 45.449 |
| DT4 | 216.406 & 219.531 | ≥ 41.629 |
| DT5 | 310.156 & 313.281 | ≥ 38.540 |
오실로스코프로 시험
- “시험 설정”에서 IEEE, 10 Gbps, 시험 채널을 고르고 선형성 시험 방법을 “오실로스코프” 로 합니다.
- “시험 항목”에서 Transmitter Linear Tests – Two Tone Frequency Pair1~5를 선택합니다.
- 이후 절차는 공통 절차와 같고, 연결은 오실로스코프 시험 연결(TC1)입니다.
스펙트럼 분석기로 시험
- “시험 설정”에서 선형성 시험 방법을 “스펙트럼 분석기” 로 하고 스펙트럼 분석기 IP를 입력해 연결합니다.
- “시험 항목”에서 같은 항목(Two Tone Frequency Pair1~5)을 선택합니다.
- 연결은 스펙트럼 분석기 선형성 시험 연결(6편)을 따릅니다.
MDI 반사 손실
- 기준: IEEE 802.3, Subclause 55.8.2.1
- 시험 모드: Test Mode 5
- 합격 기준: 아래 식을 만족해야 합니다(f는 MHz).
Return loss ≥ 16 dB (1 ≤ f ≤ 40) / 16 − 10·log₁₀(f/40) dB (40 < f ≤ 400) / 6 − 30·log₁₀(f/400) dB (400 < f ≤ 500)
시험 절차
- “시험 설정”에서 IEEE 프로토콜, 10 Gbps 속도를 고르고 VNA IP를 입력한 뒤 “연결” 을 눌러 VNA를 호출합니다.
- “시험 항목”에서 MDI Return Loss Test를 선택합니다.
- “시험 실행”에서 연결도 안내(6편의 VNA 반사 손실 시험 연결)에 따라 연결합니다.
- 연결이 정상이면 “시험 시작” 을 누릅니다. 먼저 안내에 따라 VNA의 개방, 단락, 부하 교정을 마친 뒤 DUT를 연결해 반사 손실을 시험합니다.
- 항목별 시험이 끝나면 결과 확인과 보고서 내보내기를 합니다.
정리
- 10GBASE-T는 드룹(10 % 미만), 클록 주파수(±50 ppm), 마스터/슬레이브 지터(RMS 5.5 ps 미만), PSD 마스크, 파워 레벨(3.2~5.0 dBm), 선형성(SFDR), 반사 손실을 시험합니다.
- 시험 모드는 드룹 TM6, 클록·지터 TM2/TM3, PSD·파워 레벨·반사 손실 TM5, 선형성 TM4입니다.
- 5G/2.5GBASE-T는 같은 항목을 속도에 맞는 값으로 시험하며 8편에서 이어집니다.
본 글은 RIGOL 응용 가이드(RIGOL 응용 가이드 2.5G/5G/10GBASE-T 이더넷 적합성 시험)를 한국어로 옮기고 읽기 쉽게 재구성한 것입니다. 사양과 구성은 예고 없이 변경될 수 있습니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
10GBASE-T의 출력 전압 드룹 합격 기준은 무엇인가요?
Test Mode 6에서 신호 영점 통과 후 10 ns 시점(V10)과 90 ns 시점(V90)을 측정해 Droop = (V10−V90)/V10을 계산하며, 10% 미만이어야 합격입니다.
10GBASE-T의 마스터/슬레이브 지터 기준은 무엇인가요?
200 MHz 중심, 2 MHz 대역폭 필터를 적용한 뒤 주기 지터의 RMS가 5.5 ps 미만이어야 합니다. 마스터는 Test Mode 2, 슬레이브는 DUT를 Test Mode 3, 파트너를 Test Mode 1로 설정해 Pair D만 시험합니다.
10GBASE-T의 송신기 선형성(SFDR)은 어떻게 평가하나요?
DUT가 출력하는 2톤 신호를 주파수 영역에서 분석해 1~400 MHz 대역의 최대 2톤 상호 변조 곱과 출력 신호 전력의 비(SFDR)를 계산하고, 주파수별로 정해진 최소 SFDR(dBc) 기준을 만족해야 합니다.
