車載用Ethernetテスト・ソリューション

主な特長

• テスト時間の短縮：セットアップ・ウィザードを使用することで、車載用Ethernet 1000BASE-T1（802.3bp^TM）および100BASE-T1（802.3bw^TM）規格に準拠したコンプライアンス・テストを完全に自動化できます。本ソフトウェアを使用すると、テスト要件に従ってテスト機器が自動的に構成されるため、テスト時間が大幅に短縮されます。
• 試験項目：100BASE-T1および1000BASE-T1に対応した車載用Ethernetソリューションであり、IEEEやOpen Allianceによって定義された仕様に準拠しています。試験項目はOpen AllianceのTC8 ECU試験仕様に準拠しています。
• 検証／デバッグ：拡張ジッタ解析をはじめとする豊富なサポート・ツールにより、事前に問題点を捕捉できるため、コンプライアンス・テストで不合格になるのを未然に防止できます。
• 信号品質評価：自動テストや拡張ジッタ解析ツールは、コンプライアンス・テストだけでなく、異なる環境条件におけるDUTの動作検証にも活用可能。
• 詳細なレポート：パス／フェイル判定や波形のスクリーン・ショットが記載されたレポートを自動生成できます。
• 測定確度：5/6シリーズMSOオシロスコープは優れた確度、3.125Gs/s（5シリーズMSO）、12.5Gs/s（6シリーズMSO）のサンプリング・レート、12ビットの垂直分解能を備えており、再現性の高い測定結果が得られます。
• リターン・ロス測定：100/1000BASE-T1規格ではリターン・ロス測定が定義されており、通常はベクトル・ネットワーク・アナライザ（VNA）を使用する必要があります。当社の特許技術である車載用Ethernetテスト・ソリューション・ソフトウェアを使用すれば、設計者はオシロスコープを使用してリターン・ロス測定を実行できるため、別にテスト機器を用意する必要がありません。
• ECUのクロックへのアクセス：歪みテストではECUのクロックにアクセスする必要がありますが、実際にはほとんどアクセスできません。当社独自のアルゴリズムによるソフトウェア補正方式（特許申請中）の採用により、ユーザはECUのクロックに接続することなく歪み測定を実施できます。100BASE-T1および1000BASE-T1でこの手法を利用できます。
• 性能検証：車載用Ethernetアプリケーションを使用すれば、選択したテストが何回もテストできます。レポートにはそれぞれの実行についてのパス／フェイルの結果が記録されるため、複数回のテスト結果を参照しながらECUの性能を調査できます。

車載用Ethernet自動コンプライアンス・テスト

設計やメーカが異なってもインターオペラビリティが確保されるように、物理レイヤのコンプライアンス・テストが定義されています。これらのテストを実行するための要件は拡張され続けており、車載用Ethernet 1000BASE-T1（802.3bp^TM）および100BASE-T1（802.3bw^TM）として定義されるに至っています。電気信号に関しては、グループ1において、主にトランスミッタを対象とするPMA（Physical Media Attachment）のテストが特別に定義されています。1000BASE-T1の車載用Ethernetテストには、周波数帯域が少なくとも2GHzのオシロスコープが必要です。

当社の車載用Ethernetテスト・ソリューションは、100BASE-T1 （IEEE 802.3bw^TM）および1000BASE-T1（IEEE 802.3bp^TM）の要件に準拠した自動コンプライアンス・テストに対応しています。自動コンプライアンス・ソリューションには、当社の1GHz以上のWindows 10 OS搭載オシロスコープ上で動作するテスト・ソフトウェアが含まれており、すべての物理層（PHY）トランスミッタ・コンプライアンス・テストを実施できます。

このコンプライアンス・ソフトウェアを使用すると、トランスミッタの電気仕様の全テスト項目あるいは任意のテスト項目を選択して実施できます。選択されたテスト項目に応じてオシロスコープの設定も自動設定されます。柔軟なセットアップが可能なため、設計検証やマージン解析のほか、複雑な設定をしなくても再現性の高いコンプライアンス・テストを繰り返し行えます。さらに、パス／フェイル結果、表示波形、データ・プロットなどが記載されたタイムスタンプ付きの詳細なテスト・レポートも生成できます。

TekExpressの車載用Ethernetテストのセットアップ・メニュー（1000BASE-T1）

車載用Ethernetコンプライアンス・ソフトウェアは、シンプルなセットアップ・メニューにより、測定項目を柔軟に選択できます。ソフトウェアの操作画面は論理的なワークフローになっており、テストのセットアップ、変更、テスト結果のレビューもすばやく行えます。

テストのセットアップは、被測定デバイスへの接続、プロービング、テスト・フィクスチャへの接続、校正、さらにオシロスコープや信号発生器の使用など、さまざまなコンフィグレーションが存在します。正しい測定セットアップを支援するため、車載用Ethernetソフトウェアでは、それぞれのテストについて、セットアップ手順が画像／イラスト付きで示されるなど、誰にでも正しいセットアップが行えるようになっています。

セットアップ・コンフィグレーション

車載用Ethernetコンプライアンス・ソフトウェアを使用するには、当社の5/6シリーズMSOオシロスコープとOpt. 5-WIN/6-WINまたはSUP5-WIN/SUP6-WIN（Microsoft Windows 10）が必要です。Windowsアプリケーションとして動作するため、画面表示にはオシロスコープのディスプレイが使用されます。快適に使用するためには、外部ディスプレイを追加して、オシロスコープのスクリーンにではなく、外部ディスプレイにコンプライアンス・ソフトウェアとテスト・レポートが表示されるように構成することをお勧めします。

コンプライアンス・ソフトウェアの画面を別モニタに表示すれば、測定結果の効率的な解析が可能

それぞれのテストを実施する際は、デバイス・メーカが提供している専用のソフトウェアを使用して、トランスミッタを固有の動作モードに設定する必要があります。トランスミッタ、テスト・フィクスチャ、プローブが正しく構成されたら、実施するテストの種類に合わせて車載用Ethernetソフトウェアのセットアップを行います。テスト項目を選択すると、ソフトウェアのガイドに従うだけで、必要なセットアップがすべて実行されます。たとえば、歪み／リターン・ロスのテストであれば、テストを実施するのに必要な信号発生器のセットアップなども含まれます。

歪み（TX_TCLKへのアクセスあり／なし）：

歪みテストではディスターバ信号が必要なほか、オシロスコープのデータ・アクイジション・クロックは、DUTのTX_TCLKの周波数にロックされます。テクトロニクスでは、ハードウェア・クロック・デバイダを使用することで、この方式に対応しています。

ほとんどのECUは、TX_TCLK信号にアクセスする機構を備えていません。テクトロニクスは、ディスターバンス信号でソフトウェアによるクロック・リカバリを実行する、100BASE-T1および1000BASE-T1に対応した独自のアルゴリズムを開発しました。この手法では、DUTのクロック、ハードウェア・ロック、またはクロック・デバイダ装置にアクセスする必要がありません。

TekExpress車載用Ethernetテスト・ソリューションは外部リファレンス・クロック入力のソースとして使用可能（1000BASE-T1）

業界団体が策定したテスト手法に対応

ハードウェアのインターオペラビリティが得られるように、テスト・ソフトウェアはOPEN（One-Pair-Ethernet）Alliance SIG（Special Interest Group）によって定義されたテスト手法およびテスト・リミットに準拠しています。機器のセットアップ、アルゴリズム、テストの成果物などについては、すべてOPEN Allianceのテスト・ドキュメントに厳密にしたがっています。

歪み測定

テスト・モード（1000BASE-T1/100BASE-T1の測定項目表を参照）に従って構成し、トランスミッタの許容される最大歪みを測定します。このテストでは、正弦波の障害信号を使用し、物理層の出力信号に追加する必要があります。ピーク・トランスミッタ歪みが計算され、測定値とコンプライアンス・テストの仕様が比較されます。

歪み測定

リターン・ロスの測定

MDIリターン・ロス・テストでは、ハードウェアのインターオペラビリティに影響を及ぼす、100Ωの差動インピーダンス仕様とのインピーダンスのミスマッチが検証されます。このテストは当社のVNAを使用して実施することもできますが、5-CMAUTOEN/6-CMAUTOENソリューションがあれば、オシロスコープを使用して当社特許技術による同等のテストを実施できるため、計測器を新たに追加する必要がありません。

リターン・ロス測定のセットアップ

ジッタ、伝送クロック周波数測定

物理層は特定のシンボル・クロックで動作しており、テスト・モード（1000BASE-T1/100BASE-T1の測定項目表を参照）を使用して出力されます。マスタ（スレーブ）RMSジッタとTXクロック周波数について、それぞれ別にテストを実行し測定します。

ジッタ、伝送クロック周波数測定

ドループ測定

テスト・モード（1000BASE-T1/100BASE-T1の測定項目表を参照）を使用して物理層が構成されます。ドループ測定は波形の正と負のピーク電圧を判断することによって実行されます。

ドループ測定 - 波形の正／負のピーク

パワー・スペクトル密度（PSD）の測定

オシロスコープに内蔵された演算機能を使用して、入力信号のスペクトルが計算されます（1000BASE-T1/100BASE-T1の測定項目表に示すテスト・モードに設定）。PSDを求めるために信号に対してポスト・プロセスが実行されます。その後、計算されたPSDが下限マスクと上限マスクを使用して仕様と比較され、最終結果が導かれます。

パワー・スペクトル密度（PSD）の測定

MDIジッタ測定

テスト・モード（1000BASE-T1/100BASE-T1の測定項目表を参照）に従って構成し、3つの{+1}シンボルを伝送した後に、続けて3つの{-1}シンボルを伝送します。データ信号のジッタを測定します。

MDIジッタ測定

検証とデバッグ

5/6シリーズMSOオシロスコープを使用することにより、最終的なコンプライアンス・テストを受ける前、設計プロセスの初期段階において検証／デバッグを簡単に行えます。オシロスコープの標準測定機能に加え、拡張ジッタ／タイミング解析ソフトウェア（5-DJA/6-DJA）も用意されているため、主要なコンプライアンス・テストに対応できます。

• ヒストグラムおよびトレンド解析によるクロック周波数およびトランスミッタ振幅の測定
• 正／負ドループ測定
• TIEやヒストグラム・プロファイルを含むジッタ性能の特性評価
• PAM3信号のアイ・ダイアグラム解析

初期段階でのテストにより、コンプライアンス・テストに合格する可能性が高くなるだけでなく、より確実な設計マージンの特性評価と判断が可能になります。コンプライアンス・リミットが厳しく、ランダム・ジッタまたはデターミニスティック・ジッタが発生する要因を排除しなければならないため、要求されるマスタ／スレーブ・ジッタ測定の難度が高くなります。

5/6シリーズMSOとOpt. 5-DJA/6-DJAを使用したトランスミッタ・マスタ・ジッタ解析により、タイム・インターバル・エラー（TIE）値（30.68ps）が表示されている

マスタ・デバイスとスレーブ・デバイス間の通信の信頼性を高めるには、さまざまな干渉源に対する耐性を評価する必要があります。PAM3信号を使用する場合、確実に動作していることを確認したり、干渉の発生源やエラー条件を特定することが困難な場合があります。

アイ・パターン解析は、複雑な通信信号の長いデータ・ストリームの評価に有効な手法として知られています。オシロスコープに拡張ジッタ／アイ・ダイアグラム解析ソフトウェア（Opt. 5-DJA/6-DJA）をインストールすることで、ジッタ、タイミング、アイ・ダイアグラムのデバッグと測定が可能になります。

5/6シリーズMSOとOpt. 5-DJA/6-DJAを使用したトランスミッタ・マスタ・ジッタ解析により、タイム・インターバル・エラー（TIE）値（30.68ps）が表示されている

信号品質評価

車載システムの設計者は、温度、電圧、振動など、さまざまな条件を想定して回路設計を行わなければなりません。コンプライアンス対策に留まらず、設計者はさまざまな条件の下で品質評価を行う必要があります。5-DJA/6-DJA拡張ジッタ／タイミング解析ソフトウェアを使用することで、異なる環境条件で1000BASE-T1/100BASE-T1測定を構成し、テストが行えます。オートメーション環境に測定機能を統合し、連続モードで測定を実行できます。

ジッタおよびタイミング解析（Opt. PHY）

差動振幅プロファイル

歪みのある信号のアイ解析

パス／フェイル・レポート

5-CMAUTOEN/6-CMAUTOENでは、MHLまたはPDFフォーマットのサマリ・レポートを出力できるため、コンプライアンス・テスト・ドキュメントもすばやく、簡単に生成できます。テストが完了すると、ソフトウェアによって自動的にレポートが生成されます。レポートにはパス／フェイル・ステータスが記載されているため、テスト結果をすばやく解析できます。レポートにはテスト設定の詳細、波形プロット、オシロスコープの表示画面、およびマージン解析なども記録されており、設計をさらに詳細に解析できます。

PSDマスク・テスト・プロットが表示された詳細なテスト・レポート

6シリーズMSOオシロスコープ

6シリーズMSOオシロスコープ

最高8GHzのアナログ周波数帯域、25GS/sのサンプル・レートを備えた、低ノイズ、高分解能の6シリーズMSOオシロスコープは、優れた信号忠実度、分解能で車載用Ethernet信号の波形の細部まで取込むことができます。

6シリーズMSOオシロスコープは、大きな振幅の信号を取り込みながら、信号の細部まで観察しなければならない場合でも、不要なノイズの影響を最小限に抑えながら、目的の信号を確実に取り込める性能を備えています。6シリーズMSOオシロスコープの中心となる技術は、12ビットのADコンバータ（ADC）であり、従来の8ビットADCの16倍という優れた垂直軸分解能を実現しています。

プローブとテスト・フィクスチャ

正確で再現性の高いコンプライアンス・テストを行うには、物理層のトランスミッタ出力やリファレンス・クロックにアクセスする必要があり、さらに校正機能や障害信号も使用できなければなりません。そのため、当社のTF-XGbT EthernetおよびTF-BRR-CFDクロック・デバイダ・フィクスチャを使用することをお勧めします。これらのフィクスチャはすべてのテスト・セットアップをサポートしており、プロービングに便利な使いやすいテスト・ポイントを提供します。

TF-XGbT Ethernetフィクスチャ

DUTを直接プローブする場合は、周波数帯域が2GHz以上の差動プローブを使用します。1000BASE-T1のテストに使用する差動プローブは、当社のTDP3500型をお勧めします。