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對(duì)某以太網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的溫度循環(huán)測(cè)試，利用SmartBits (SmartBits 設(shè)備，是由Spirent公司開發(fā)的，用千以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流量測(cè)試的設(shè)備。）對(duì)設(shè)備連續(xù)地、全速率地發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，測(cè)試人員發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，設(shè)備在白天的測(cè)試中，均無丟包現(xiàn)象，夜間設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，但是第二天一早就會(huì)發(fā)現(xiàn)已發(fā)生丟包。
【討論】該設(shè)備的用戶接口是百兆以太網(wǎng)接口，利用5類非屏蔽雙絞線與SmartBits連接，由千端口數(shù)目較多，線纜布線較雜，存在線纜被實(shí)驗(yàn)室管理員挪動(dòng)的可能，在挪動(dòng)過程中，可能導(dǎo)致丟數(shù)據(jù)包。經(jīng)與管理員確認(rèn)，這種可能被排除。
溫度循環(huán)測(cè)試是指，通過對(duì)溫箱溫度曲線的控制，以實(shí)現(xiàn)調(diào)整產(chǎn)品工作所處環(huán)境溫度的目的。在這個(gè)測(cè)試中，溫度曲線如圖所示。

圖1 溫度曲線

循環(huán)測(cè)試一個(gè)周期共26h Ch: 小時(shí)），分為六個(gè)階段。第一階段是用4h均勻地從25°C降溫到-5°C, 第二階段是在-5°C保持 5h, 第三階段用4h均勻地從-5°C升溫到 25°C, 第四階段用4h均勻地從25 °C升溫到55℃, 第五階段是在55°C保持5h, 第六階段是用4h從55'C 降溫到25°C。在這個(gè)過程中，產(chǎn)品不間斷地全速運(yùn)行。
測(cè)試人員每天清早 9 點(diǎn)鐘開始一個(gè)周期的測(cè)試，到下午 6 點(diǎn)下班前檢查丟包情況，沒有發(fā)現(xiàn)丟包，第二天清早9點(diǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。
頭天清早 9 點(diǎn)到下午 6 點(diǎn)，循環(huán)測(cè)試正好完成了頭兩個(gè)階段，從夜間到第二天早上 9點(diǎn)，完成第三、四、五階段以及第六階段的一半，即丟包現(xiàn)象總是發(fā)生在后四個(gè)階段。而后四個(gè)階段有兩個(gè)特點(diǎn)：一是升溫，二是高溫。
在高溫55 °C下，測(cè)量單板上與PHY相關(guān)的信號(hào)完整性和時(shí)序，沒有發(fā)現(xiàn)問題。
利用SmartBits對(duì)以太網(wǎng)產(chǎn)品進(jìn)行流量測(cè)試，有兩個(gè)原因可能丟數(shù)據(jù)包：一個(gè)是產(chǎn)品本身存在缺陷；另一個(gè)是SmartBits的晶振頻率快于以太網(wǎng)產(chǎn)品上PHY使用的晶振。
在高溫下進(jìn)行大量測(cè)試后，可基本排除產(chǎn)品缺陷造成丟數(shù)據(jù)包的可能性。以下主要討論晶振快慢對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?/strong>

圖2
SmartBits 是用千以太網(wǎng)性能測(cè)試的設(shè)備，在本案例中，其作用是以線速的速度產(chǎn)生以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，并發(fā)送給以太網(wǎng)交換機(jī)，以太網(wǎng)交換機(jī) 收到數(shù)據(jù)包后，在內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)，最終又將所有數(shù)據(jù)包發(fā)回SmartBits。SmartBits通過檢測(cè)發(fā)出的數(shù)據(jù)包數(shù)目和接收的數(shù)據(jù)包數(shù)目是否相等，來判斷是否發(fā)生了丟包。
如圖2所示，假設(shè)SmartBits上的ICl是負(fù)責(zé)收發(fā)數(shù)據(jù)包的芯片，數(shù)據(jù)包到達(dá)以太網(wǎng)設(shè)備，完成業(yè)務(wù)后，通過芯片PHY 1發(fā)送回SmartBits。在這個(gè)過程中，SmartBits上的IC 1 是基于晶振OSC 1收發(fā)數(shù)據(jù)包，而以太網(wǎng)設(shè)備的PHY 1是基千晶振OSC 2收發(fā)數(shù)據(jù)包，由于雙方采用的不是同一顆晶振，在頻率上必然有一定的差別。假設(shè)OSC 1和OSC 2都是25MHZ（誤差士50ppm)的晶振(ppm指百萬分之一，此處，50ppm的誤差即為50Hz), 雖然標(biāo)稱頻率和精度完全一樣，但實(shí)際振蕩頻率并不完全一樣。利用頻率計(jì)測(cè)量，在室溫下，OSC 1的頻率是25.000050mhz，即25mhz （誤差+2ppm) : OSC 2的頻率是25.000100MHz, 即25MHz（誤差+ 4ppm)。OSC 2略微快千OSC 1即以太網(wǎng)設(shè)備上 PHY 1 的工作速率高千SmartBits 上 IC 1 的工作速率，因此在常溫下，以太網(wǎng)設(shè)備有能力將 SmartBits發(fā)送來的數(shù)據(jù)包接收下來，并全部發(fā)回。
圖3
白天的測(cè)試從不丟包，分析溫度循環(huán)曲線圖可知，白天的測(cè)試包括常溫和低溫兩種情況，在測(cè)試中，只有以太網(wǎng)設(shè)備被放置在溫箱中，而SmartBits 一直工作在室溫環(huán)境，在低溫-5°C下測(cè)量OSC 2的頻率為25.000300MHz, 即25M比（誤差+12ppm), 高千OSCl室溫下的頻率25M（誤差+2ppm),因此，在低溫下，以太網(wǎng)設(shè)備同樣有能力將SmartBits 發(fā) 送來的數(shù)據(jù)全部發(fā)回。

丟包現(xiàn)象都是發(fā)生在夜間，夜間的測(cè)試包括低溫、常溫、高溫三個(gè)階段，通過前面的測(cè)試已經(jīng)證實(shí)，低溫和常溫條件下，OSC2的頻率都快于OSC 1,因此主要考慮高溫的情況。在55°C, 測(cè)量 OSC 2的頻率為24.999825M：，即25MHz（誤差-7ppm), 慢于 OSC 1, 在這種情況下，以太網(wǎng)設(shè)備沒有足夠的能力將SmartBits發(fā)送來的數(shù)據(jù)包全部發(fā)回，

即對(duì)千以太網(wǎng)設(shè)備而言，接收到的數(shù)據(jù)包始終多于能發(fā)送出去的數(shù)據(jù)包，必然造成丟包。

根據(jù)以上分析得到結(jié)論，夜間丟包的原因是高溫下OSC 2的速率慢于OSC 1。為了檢驗(yàn)這個(gè)結(jié)論，設(shè)計(jì)者將SmartBits 發(fā)包速率從全速的 100%調(diào)整為 97%, 進(jìn)行多個(gè)溫度循環(huán)測(cè)試，沒有發(fā)現(xiàn)丟包。由此證明丟包原因確系高溫下OSC 2速度較慢。
一般來說，晶振的輸出頻率隨著環(huán)境溫度的變化，也會(huì)有略微的變化，該現(xiàn)象對(duì)應(yīng)晶振的溫度系數(shù)，在晶振的規(guī)格書中一般可以參考（Frequency Temperature Curve）這一參數(shù) 如下圖所示。
晶振頻率偏移-溫度變化曲線
以 25°C時(shí)晶振的頻率為基準(zhǔn)，隨著溫度的降低，輸出頻率將先提高，再降低；隨著溫度的升高，輸出頻率將先降低，再升高。
本例中， 55℃時(shí)的晶振輸出頻率相對(duì)常溫最多可能降低12ppm。
使用更精準(zhǔn)的SJK工業(yè)級(jí)晶振，可幫助解決丟包授時(shí)不準(zhǔn)等問題，更有專業(yè)的FAE 團(tuán)隊(duì)可免費(fèi)協(xié)助工程師們測(cè)板，晶振匹配、晶振選型應(yīng)用。

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