以太网的测试和故障诊断研究在当今的网络测试领域发展迅猛，但是大部分针对网络的测试和故障诊断两者都相对独立的进行。相比于国外已经推出的拥有先进性能和丰富完整功能的系列产品，国内在这些领域的产品开发研究工作相对还比较缓慢。以太网底层的故障出现几率高达60%，针对其的故障诊断理论研究也在不断发展和完善，但是如何能将其快捷简便的实施仍是一大难点。本文依托于某中小型以太网交换机和路由器综合测试系统项目，以以太网物理层一致性测试为着眼点，通过研究和分析以太网物理层电信号的信号特征，将一致性测试与故障预诊断两大方面相结合，提出了一种可用于针对以太网物理层进行一致性测试和故障预诊断的整体解决方案，并给出了测试模块的硬件设计实现，填补了国内在该测试领域的空白。本文首先在对比了当前国内外在以太网物理层一致性测试和故障诊断的研究现状和技术差距的基础上，研究了以太网物理层一致性测试要求并分类分析了以太网物理层的常见故障。其次围绕以太网物理层一致性测试和故障预诊断的具体实现方法展开研究，重点讨论研究了以太网物理层信号的编码原理和波形特性，常见物理层故障及其原因和对其的判决方法，随之提出了一种简便的以太网物理层一致性测试和故障预诊断整体实现方案。然后给出了测试模块的硬件设计实现，对测试模块的信号完整性进行了深入分析并改进和简化了调试与标定方法，极大提高了调试效率。本文结尾部分对全文做了总结，针对目前存在的不足和今后的进一步发展改进提出了建议。