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추상적인
지터는 동기식 광 네트워크/동기식 디지털 계층(SONET/SDH), 광 전송 네트워크(OTN), 10기가비트 이더넷(GE)과 같은 고속 디지털 전송 시스템의 핵심 성능 요소입니다. 본 논문에서는 통신 및 데이터 통신 지터 표준의 차이점을 개괄적으로 설명하고, 통신 및 데이터 통신 애플리케이션에서 주요 10G 광 인터페이스로 자리 잡은 10G 소형 폼팩터 플러그형(XFP) 트랜시버의 적합성 테스트를 위한 다양한 지터 애플리케이션에 대해 설명합니다.
소개
정확한 지터 측정은 오류 없는 고속 데이터 전송 회선을 보장하는 데 필수적입니다. 디지털 신호에서 10Hz 이상의 위상 변조인 지터는 원치 않는 현상이며 장치, 시스템 및 네트워크 내에 항상 존재합니다. 장치 간 상호 운용성을 보장하고 지터 누적으로 인한 신호 저하를 최소화하려면 출력 인터페이스의 최대 지터 레벨과 입력에서 허용되는 최대 지터 레벨에 대한 제한을 설정해야 합니다.
표준 기관들이 이러한 한계를 정했으며, 이는 통신과 데이터 통신의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 주요 통신 표준 기관으로는 국제전기통신연합(ITU-T)과 텔코디아(Telcordia)가 있으며, 주요 데이터 통신 표준화 기관으로는 전기전자학회(IEEE)가 있습니다.
10G의 지터 양상 및 특성 값
통신 및 데이터 통신 기술은 서로 다른 타이밍 방식을 사용합니다. SDH/SONET과 같은 동기식 시스템의 시스템 구성 요소는 공통 클록에 동기화됩니다. 10GE와 같은 비동기 및 직렬 시스템에서는 분산 클록 또는 데이터에서 복구된 클록 신호가 구성 요소의 타이밍을 제공합니다. 구성 요소에서 발생하는 지터를 제한하는 것이 중요하지만, 한 구성 요소에서 다른 구성 요소로 전송되는 지터는 구성 요소 간에 지터가 전송될 때 증가할 수 있는 동기식 시스템만큼 중요하지 않습니다. SDH/SONET/OTN에는 명확하게 정의된 대역 제한 지터 생성, 허용 오차 및 전송 요구 사항이 있습니다.
2 XFP 트랜시버 의 고속 지터 테스트
표 1은 10GE 지터에 대한 사양 및 시험 방법이 SDH/SONET/OTN 트랜시버의 사양 및 시험 방법과 어떻게 다른지 보여줍니다. 두 사양 및 시험 방법 모두 전송 신호의 상대적인 시간 불안정성이 과도하지 않은지 검증하기 위한 것입니다.
재생기를 사용하는 SDH/SONET/OTN 시스템에서는 잡음이 시스템 성능에 가장 큰 영향을 미치고 제한 요인이 됩니다. 지터 허용 오차는 사인파 지터를 사용하여 측정합니다. 이더넷 시스템에서는 여러 가지 손상이 조합된 스트레스 신호를 사용하여 지터 허용 오차를 측정합니다. 표 1은 기존 통신 표준인 STM-64/OC-192(9.95Gbps)와 OTU2(10.7Gbps)를 지원하는 XFP 트랜시버의 특성값을 보여줍니다. 10개의 GE 데이터 통신 표준은 각각 9.95Gbps와 10.31Gbps로 지원됩니다. 이러한 트랜시버는 플러그형 광 모듈로, 기존 광 회로를 대체하여 비용 절감, 매우 작고 유연한 설계, 다양한 공급업체의 장비와의 호환성 및 직접 교체, 핫 플러그 기능 등 많은 장점을 제공합니다.
SDH/SONET/OTN 지터 측정
지터 성능 측정을 위한 세 가지 관련 테스트 구성은 지터 생성, 지터 허용 오차, 지터 전송입니다.
1. 지터 발생: 입력에 지터가 전혀 없는 디지털 또는 클록 신호가 인가되더라도 모든 네트워크 요소(NE)의 출력 포트에는 일정량의 지터가 발생하는데, 이를 지터 발생이라고 합니다. NE 자체가 클록 발진기 및 클록 데이터 복구 회로의 열 잡음 및 드리프트 등으로 인해 이러한 고유 지터를 생성합니다. 출력 지터는 시스템 출력에서 측정된 총 지터이며, 단위 간격(UI)으로 표시됩니다. 하나의 UI는 비트 전송률 및 신호 코딩과 무관하게 한 클록 주기의 진폭에 해당하며, 정의된 주파수 범위에서 피크 대 피크 값 또는 제곱 평균 제곱근(RMS) 값으로 결과를 표시합니다. 피크 대 피크 결과는 성능에 미치는 영향을 더 잘 측정할 수 있는데, 극단값은 오류를 유발할 수 있는 반면, RMS 값은 평균적인 총 지터 양에 대한 정보를 제공하기 때문입니다.
2. 지터 허용 오차(최대 허용 지터, MTJ): 지터 입력 후 장비의 복원력을 확인하는 측정값으로, 전송 시스템의 NE가 이전 구간의 최악의 지터 발생 시 오류 없이 작동할 수 있는지 확인하는 데 필요합니다. 지터 허용 오차는 네트워크 장비의 클록 복구 및 입력 회로에서 가장 중요한 특성 중 하나입니다.
3. 지터 전달(지터 전달 함수, JTF): 네트워크 장비의 입력에서 출력으로 전달되는 지터의 양을 측정하는 지표입니다. JTF는 재생기와 회선 단자를 사용하는 장거리 전송 시스템의 캐스케이드 클록 복구 회로에 중요합니다. 또한, 지터 전달 측정은 전송 시스템의 캐스케이드된 NE가 지터를 증폭시키지 않았는지 확인하는 데에도 필요합니다.
욕조 곡선은 랜덤 지터(RJ)와 결정적 지터(DJ)를 구분하는 데에도 사용할 수 있습니다. 욕조 곡선의 기울기는 랜덤 지터를 측정하는 데 사용할 수 있으며, 시간 축의 기울기 오프셋 위치는 결정적 지터에 의해 결정됩니다. 총 지터(TJ)는 양쪽 아이 에지에서 BER이 10-12로 감소하는 지점을 기록하고, 이 구간을 비트 주기에서 빼서 정량화합니다. 하지만 측정에는 시간이 오래 걸립니다. 실제로는 10-3에서 10-8까지의 BER에서 데이터 포인트를 측정한 후, 이를 10-12의 BER로 외삽합니다.
2. 스트레스 아이(Stressed Eye) 또는 스트레스 수신기 감도(SRS): SRS 테스트는 수신기가 최악의 허용 신호를 수신했을 때 10-12보다 나은 BER(비트율)로 작동할 수 있는지 검증합니다. 이는 지터 허용 오차와 유사합니다. SRS 테스트는 아이 마스크와 사인파 지터 템플릿의 두 부분으로 구성되며, 두 부분 모두 단계별 측정에 사용됩니다. 아이 마스크는 RJ, DCD, ISI, PJ 등 다양한 스트레스를 시뮬레이션하도록 설계되었습니다. 다양한 스트레스 요소를 추가하여 아이를 닫으면(그림 2b의 파란색 영역), 중앙에 오류 없는 작동 영역(그림 2b의 흰색 영역)이 생깁니다. 수신기는 이러한 손상에도 불구하고 이 작은 영역 내에서 성공적으로 작동할 것으로 예상됩니다. 스트레스 아이가 구축되면, 지터 템플릿에 지정된 레벨(지터 주파수 및 진폭, 그림 2b 참조)까지 사인파 지터를 단계적으로 적용하면서 BER 성능을 검증합니다. 수신기는 지터와 크로스토크가 적용된 손상된 수신 신호를 수용해야 하며, BER이 <10-12이어야 합니다.
테스트 설정
그림 3에 표시된 XFP의 일반적인 테스트 설정에서 FIBERLAND Solutions ONT-506은 트랜시버의 지터 무결성을 검증하는 데 사용됩니다. XFP 모듈은 동일한 장치에 광 송신기와 수신기를 포함합니다. 모듈의 한쪽 끝은 10Gbps 칩 간 전기 인터페이스 또는 XFI 직렬 상호 연결로 차동 10Gbps 신호를 처리하고 다른 쪽 끝은 10Gbps 표준을 준수하는 광 연결입니다. XFP 모듈은 4개의 고속 전기 연결(입력 2개, 출력 2개)을 갖춘 컴플라이언스 테스트 보드를 사용하여 테스트됩니다. ONT-506은 테스트 지점 B'에서 모듈의 송신 측에 신호를 주입하고 테스트 지점 C'에서 모듈의 수신 측을 측정합니다. XFP 모듈의 송신 및 수신 측을 정확하게 특성화하려면 전기-광(B' 테스트) 및 광-전기(C' 테스트) 측정이 모두 필요합니다.
광 출력(TX)이 광 입력(RX)으로 루프백되어 전기-전기 지터 테스트가 가능합니다. 전기 출력(C')이 전기 입력(B')으로 루프백되어 광-광 지터 테스트가 가능합니다. 루프백 방식은 모듈 검증에는 사용할 수 있지만, 송수신 측의 성능을 독립적으로 검증하는 데에는 사용할 수 없습니다.
결론
통신 및 데이터 통신 시장 부문 모두에서 지터라는 용어를 사용합니다. 표준화 기관들은 각 부문별로 요구사항이 다르기 때문에 잘 문서화된 지터 사양 및 측정 기준을 개발해 왔습니다. XFP 트랜시버는 다양한 데이터 전송 속도를 지원하는 다양한 지터 표준의 좋은 예입니다.
XFP 지터 테스트에는 세 가지 기본 테스트 구성이 사용됩니다. 테스트 장비가 규정 준수 요건을 충족하려면 전기 및 광 인터페이스 모두에서 모든 기본 지터 애플리케이션을 지원해야 합니다.
지터는 동기식 광 네트워크/동기식 디지털 계층(SONET/SDH), 광 전송 네트워크(OTN), 10기가비트 이더넷(GE)과 같은 고속 디지털 전송 시스템의 핵심 성능 요소입니다. 본 논문에서는 통신 및 데이터 통신 지터 표준의 차이점을 개괄적으로 설명하고, 통신 및 데이터 통신 애플리케이션에서 주요 10G 광 인터페이스로 자리 잡은 10G 소형 폼팩터 플러그형(XFP) 트랜시버의 적합성 테스트를 위한 다양한 지터 애플리케이션에 대해 설명합니다.
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