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抽象的な
ジッタは、同期光ネットワーク/同期デジタルハイアラーキ（SONET/SDH）、光トランスポートネットワーク（OTN）、10ギガビットイーサネット（GE）などの高速デジタル伝送システムにおける重要な性能要因です。本稿では、テレコムとデータコムのジッタ規格の違いを概説し、テレコムおよびデータコムアプリケーションにおいて主流となっている10G光インターフェースである10Gスモールフォームファクタプラガブル（XFP）トランシーバのコンプライアンステストにおける様々なジッタアプリケーションについて説明します。
導入
高速データ伝送ラインのエラーフリーを確保するには、正確なジッタ測定が不可欠です。ジッタとは、デジタル信号における10Hzを超える位相変調のことで、デバイス、システム、ネットワークに常に存在し、望ましくないものです。デバイス間の相互運用性を確保し、ジッタの蓄積による信号劣化を最小限に抑えるためには、出力インターフェースのジッタの最大レベルと入力インターフェースのジッタの最大許容レベルに上限を設定する必要があります。
これらの制限は標準化団体によって定められており、電気通信とデータ通信の2つのカテゴリーに分けられます。主要な電気通信標準化団体は国際電気通信連合（ITU-T）とTelcordiaであり、データ通信標準化団体は電気電子学会（IEEE）です。
10Gのジッタ特性と特性値
電気通信技術とデータ通信技術では、異なるタイミング方式が用いられます。SDH/SONETなどの同期システムでは、システムコンポーネントは共通クロックに同期します。10GEなどの非同期およびシリアルシステムでは、分散クロックまたはデータから復元されたクロック信号がコンポーネントのタイミングを提供します。コンポーネントによって生成されるジッタを制限することは重要ですが、コンポーネント間で転送されるジッタは、コンポーネント間で転送されるにつれて増加する可能性がある同期システムほど重要ではありません。SDH/SONET/OTNには、帯域制限されたジッタ生成、許容値、および転送に関する明確な要件が存在します。
2 XFPトランシーバーの高速ジッタテスト
表1は、10GEにおけるジッタの仕様と試験方法が、SDH/SONET/OTNトランシーバの仕様と試験方法とどのように異なるかを示しています。どちらの仕様と試験方法も、伝送信号の相対的な時間的不安定性が過度でないことを検証することを目的としています。
再生器を備えたSDH/SONET/OTNシステムでは、ノイズがシステム性能に最も大きな障害をもたらし、制限要因となります。ジッタ耐性は正弦波ジッタを用いて測定されます。イーサネットシステムでは、ジッタ耐性は、障害の組み合わせを伴うストレス信号を用いて測定されます。表1は、確立された通信規格であるSTM-64/OC-192（9.95Gbps）とOTU2（10.7Gbps）をサポートするXFPトランシーバの特性値を示しています。10GEデータ通信規格は、それぞれ9.95Gbpsと10.31Gbpsでサポートされています。これらのトランシーバはプラガブル光トランシーバであり、従来の光回線を置き換えることで、コスト削減、非常にコンパクトで柔軟な設計、異なるベンダーの機器との交換性と直接交換、ホットプラグ対応など、多くの利点を備えています。
SDH/SONET/OTNジッタ測定
ジッタ パフォーマンス測定に関連する 3 つのテスト構成は、ジッタ生成、ジッタ許容度、およびジッタ転送です。
1. ジッタ生成: 入力に完全にジッタのないデジタル信号またはクロック信号を適用した場合でも、ネットワーク エレメント (NE) の出力ポートには一定量のジッタが発生します。この現象はジッタ生成と呼ばれます。NE 自体は、クロック発振器やクロック データ回復回路の熱雑音やドリフトなどにより、この固有のジッタを生成します。出力ジッタは、システムの出力で測定される合計ジッタであり、単位間隔 (UI) で指定されます。1 UI は 1 クロック周期の振幅に相当し、ビット レートや信号コーディングとは無関係に、定義された周波数範囲でのピークツーピーク値または二乗平均平方根 (RMS) 値として結果を表示します。ピークツーピークの結果は、極端な場合はエラーが発生する可能性があるため、パフォーマンスへの影響をより正確に測定できます。一方、RMS 値は、ジッタの平均合計量に関する情報を提供します。
2. ジッタ耐性（最大許容ジッタ、MTJ）：ジッタ入力後の機器の耐性を確認する測定項目。伝送システム内のネットワーク機器が、前段からの最悪のジッタが存在する状況下でもエラーフリーで動作できることを確認するために必要となる。ジッタ耐性は、ネットワーク機器のクロックリカバリ回路および入力回路において最も重要な特性の一つである。
3. ジッタ伝達特性（ジッタ伝達関数、JTF）：ネットワーク機器の入力から出力に伝達されるジッタ量の指標。JTFは、再生器や回線終端装置を備えた長距離伝送システムにおけるカスケード接続されたクロックリカバリ回路にとって重要である。また、伝送システム内のカスケード接続されたNEがジッタを増幅していないことを確認するためにも、ジッタ伝達特性の測定が求められる。
バスタブ曲線は、ランダムジッタ（RJ）と確定的ジッタ（DJ）を区別するためにも使用できます。バスタブ曲線の傾きはランダムジッタの測定に使用できますが、時間軸上の傾きのオフセット位置は確定的ジッタによって決まります。トータルジッタ（TJ）は、両アイエッジでBERが10-12に低下するポイントを記録し、この間隔をビット周期から差し引くことで定量化されます。ただし、測定には長い時間がかかります。実際には、データポイントはBERが10-3から10-8まで測定され、そこからBERが10-12まで外挿されます。
2. ストレスド・アイ、またはストレスド・レシーバ感度（SRS）：SRSテストは、ジッタ許容値に類似した、最悪の許容信号を受信した場合に、レシーバが10-12を超えるBERで動作できることを検証します。SRSテストは、アイマスクと正弦波ジッタテンプレートの2つの部分で構成され、どちらもステップスルー測定に使用されます。アイマスクは、RJ、DCD、ISI、PJなど、さまざまなストレスをシミュレートするように設計されています。さまざまなストレス要因を追加することで、アイ（図2bの青い領域）が閉じられ、中央にエラーフリー動作が保証される領域（図2bの白い領域）が確保されます。レシーバは、この狭い領域内で、障害があっても正常に動作することが期待されます。ストレスド・アイが構築されると、ジッタテンプレートで指定されたレベル（ジッタ周波数と振幅、図2bを参照）で正弦波ジッタをステップスルーさせながら、BER性能が検証されます。受信機は、ジッタとクロストークを適用した劣化した着信信号に対応し、10-12 未満の BER を達成する必要があります。
テストセットアップ
図 3 に示す XFP の一般的なテスト セットアップでは、FIBERLAND Solutions ONT-506 を使用してトランシーバーのジッター整合性を検証しています。XFP モジュールには、光トランスミッタとレシーバが同じユニットに含まれています。モジュールの一方の端は 10 Gbps のチップ間電気インターフェイス (XFI シリアル インターコネクト) で、差動 10 Gbps 信号を処理します。もう一方の端は 10 Gbps 規格に準拠した光接続です。XFP モジュールは、4 つの高速電気接続 (2 つの入力と 2 つの出力) を備えたコンプライアンス テスト ボードを使用してテストされます。ONT-506 は、テスト ポイント B' でモジュールの送信側に信号を注入し、テスト ポイント C' でモジュールの受信側を測定します。XFP モジュールの送信側と受信側を正確に特性評価するには、電気から光への (B' テスト) 測定と光から電気への (C' テスト) 測定の両方が必要です。
光出力（TX）を光入力（RX）にループバックすることで、電気-電気ジッタ試験が可能になります。電気出力（C'）を電気入力（B'）にループバックすることで、光-光ジッタ試験が可能になります。ループバック法はモジュールの検証には使用できますが、送信側と受信側の性能を個別に検証することはできません。
結論
通信市場とデータ通信市場の両セグメントで「ジッタ」という用語が使用されています。標準化団体は、十分に文書化されたジッタ仕様と測定基準を開発していますが、その要件はセクターごとに異なります。XFPトランシーバーは、複数のデータレートをサポートする様々なジッタ規格の好例です。
XFPジッタ試験には、3つの基本的な試験構成が使用されます。試験装置がコンプライアンス要件を満たすには、電気インターフェースと光インターフェースの両方において、すべての基本的なジッタアプリケーションをサポートする必要があります。
ジッタは、同期光ネットワーク/同期デジタルハイアラーキ（SONET/SDH）、光トランスポートネットワーク（OTN）、10ギガビットイーサネット（GE）などの高速デジタル伝送システムにおける重要な性能要因です。本稿では、テレコムとデータコムのジッタ規格の違いを概説し、テレコムおよびデータコムアプリケーションにおいて主流となっている10G光インターフェースである10Gスモールフォームファクタプラガブル（XFP）トランシーバのコンプライアンステストにおける様々なジッタアプリケーションについて説明します。
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